CN110076344A - 一种高表面精度17-4ph不锈钢组件座的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高表面精度17‑4PH不锈钢组件座的制备方法，包括以下步骤：(1)将粗粒径17‑4PH不锈钢粉末A与细粒径17‑4PH不锈钢粉末B混合得到原料粉末，其中，细粒径17‑4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的10‑30％；(2)将原料粉末与粘结剂混合，再依次经过造粒、注射、脱脂、烧结即得到17‑4PH不锈钢组件座。本发明通过在粗粒径的17‑4PH不锈钢粉末基础上添加一定量细粒径的17‑4PH粉末，通过混粉、造粒、注射、脱脂、烧结等工序，制备出了表面光洁度为Ra0.17‑Ra0.32，相对密度为96.9‑97.7％的高表面精度的组件座试样，试样的表面精度高，相对密度高。
Description
技术领域
本发明属于合金材料领域，尤其涉及一种17-4PH不锈钢组件座的制备方法。
背景技术
17-4PH不锈钢作为一种具有高强度和强耐腐蚀性的不锈钢材料，在医疗器械、化工业、汽车制造业、军工业、航空航天工业及核工业等方面有着广泛的应用。但是由于沉淀硬化而产生的高硬度却使得该合金变得很难加工。为了克服加工问题，MIM技术被认为是制造17-4PH不锈钢零件的最佳替代方式。
然而，在不锈钢粉末注射成形过程中，往往存在烧结体表面光洁度不佳的问题。一般情况下，17-4PH不锈钢零件在1340℃条件下烧结，表面粗糙度为Ra 0.5-0.8。在组件座这类较小零件的制备方面，国内主要采用粉末注射成型的方法进行制备，但是经过生坯脱脂处理后，表面与内部空隙较多，烧结完成后，容易在烧结生坯表面形成缺陷，增大了产品的表面粗糙度。由于表面粗糙度较大，使组件座零件强度通常低于锻钢或铸造产品。为了满足使用要求需要对组件座零件进行表面抛光处理，极大的影响了工作效率和生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高表面精度17-4PH不锈钢组件座的制备方法，该制备方法得到的17-4PH不锈钢组件座的表面精度高，省去了后续抛光处理等工序，生产效率高、生产成本低。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种高表面精度17-4PH不锈钢组件座的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粗粒径17-4PH不锈钢粉末A与细粒径17-4PH不锈钢粉末B混合得到原料粉末，其中，细粒径17-4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的10-30％；
(2)将原料粉末与粘结剂混合，再依次经过造粒、注射(在BOY50T注射成形机进行)、脱脂、烧结即得到17-4PH不锈钢组件座。
上述制备方法中，优选的，所述粗粒径17-4PH不锈钢粉末A的中位粒径为36μm，所述细粒径17-4PH不锈钢粉末B的中位粒径为4μm。针对本申请中特定17-4PH不锈钢的特性，我们优选采用两种粗、细粉末搭配使用，这两种粗、细粉末的粒径需要优化，我们研究表明，采用中位粒径为36μm和中位粒径为4μm的粉末搭配使用，得到的17-4PH不锈钢的效果最优，上述两种粒径配比得到的产品明显好于采用其他粒径的情况。
上述制备方法中，优选的，17-4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的18-22％。上述17-4PH不锈钢粉末B的占比对最终产品的性能有较大的影响，17-4PH不锈钢粉末B用量过多，颗粒重排摩擦力大(细粉之间的摩擦力大于细粉与粗粉之间的摩擦力)，表面粗糙度效果差，17-4PH不锈钢粉末B用量过低，细粉不能有效填充孔隙，表面粗糙度高。
上述制备方法中，优选的，将原料粉末与粘结剂混合的具体包括以下步骤：将原料粉末与粘结剂按原料粉末装载量为52-60％(更优选为57％)的配比在捏合机中混炼2.5h，混炼温度为155℃，混炼时间为180min；其中，粘结剂为低熔点蜡基粘结剂。本发明中，低熔点粘结剂的用量较高，通过使用具有较高低熔点组元含量的蜡基粘结剂，促进在注射成型时粘结剂与粉末的两相分离，进而有利于粗细粉末颗粒在注射时的重新排布来提高表面精度。
上述制备方法中，优选的，所述注射时控制注射温度为120-165℃，注射压力为60-120MPa，注射速度为70-85％，模温为30-60℃。
上述制备方法中，优选的，所述脱脂为在真空脱脂炉中进行，具体包括以下步骤：在氩气保护下，以3-4℃/min加热至150℃，保温时间为180-360min，再以2-3℃/min加热至350℃，保温180-240min。为了保证脱脂坯的表面精度，适当延长了脱脂时间，粘结剂脱出后，留下孔隙，孔隙的毛细管力促进细粉向表面移动(颗粒重排)，表面精度更高。与此同时，在注射时采用较高的注射速度，利用在注射成型时的壁面滑移现象进一步优化产品的表面质量。
上述制备方法中，优选的，所述烧结为在真空烧结炉中进行，烧结时控制烧结温度为1340-1360℃，保温2h后随炉冷却。
上述制备方法中，优选的，所述17-4PH不锈钢组件座的表面光洁度为Ra 0.17-0.32，相对密度为96.9-97.7％。
本发明以中位粒径D50为36μm的17-4PH不锈钢粉末A为基础原料，使用干混的方法混入不同比例的D50为4μm的17-4PH不锈钢粉末B。细粉在注射与脱脂过程中，有效填充了粗粉之间形成的间隙，进而提高组件座产品的表面精度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过在粗粒径(中位粒径为36μm)的17-4PH不锈钢粉末基础上添加一定量细粒径(中位粒径为4μm)的17-4PH粉末，通过混粉、造粒、注射、脱脂、烧结等工序，制备出了表面光洁度为Ra0.17-Ra0.32，相对密度为96.9-97.7％的高表面精度的组件座试样，试样的表面精度高，相对密度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中17-4PH不锈钢组件座的实物图。
图2为实施例2中17-4PH不锈钢组件座的实物图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种高表面精度17-4PH不锈钢组件座的制备方法，包括以下步骤：
(1)将中位粒径为36μm的17-4PH不锈钢粉末A与中位粒径为4μm的17-4PH不锈钢粉末B使用四罐混料器混合5h得到原料粉末，其中，17-4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的20％；
(2)将原料粉末与粘结剂按原料粉末装载量57％的配比在捏合机中混炼2.5h，混炼温度为155℃，混炼时间为180min；
(3)粘结剂与原料粉末混合均匀后，用制粒机造粒，使混合料进一步均匀密实，得到适合于注射成形的粒状喂料；
(4)使用BOY50T注射成形机进行组件座试样注射得到坯件，注射温度为140℃，注射压力为90MPa，注射速度为70％，模温50℃；
(5)将坯件放入真空脱脂炉中，在氩气保护下，以4℃/min加热至150℃，保温180min，再以3℃/min加热至350℃，保温180min，脱除坯件内部的剩余有机物；
(6)将脱脂坯件放入真空烧结炉中烧结，以5℃/min的速度升温，控制烧结温度为1340℃，保温2h后随炉冷却即得到本实施例中的17-4PH不锈钢组件座。
本实施例中，17-4PH不锈钢粉末的化学成分如下表1所示：
表1：17-4PH不锈钢粉末的化学成分
| 成分 | C | Cr | Ni | Cu | Si | Mn | Nb | Fe |
| 含量(％) | 0.05 | 16.27 | 4.29 | 3.81 | 0.28 | 0.23 | 0.19 | 余量 |
本实施例中制备得到的17-4PH不锈钢组件座的实物图如图1所示。本实施例制备得到的17-4PH不锈钢组件座经测试其表面光洁度为Ra0.29，相对密度为97.1％。
实施例2：
一种高表面精度17-4PH不锈钢组件座的制备方法，包括以下步骤：
(1)将中位粒径为36μm的17-4PH不锈钢粉末A与中位粒径为4μm的17-4PH不锈钢粉末B使用四罐混料器混合5h得到原料粉末，其中，17-4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的20％；
(2)将原料粉末与粘结剂按原料粉末装载量57％的配比在捏合机中混炼2.5h，混炼温度为155℃，混炼时间为180min；
(3)粘结剂与原料粉末混合均匀后，用制粒机造粒，使混合料进一步均匀密实，得到适合于注射成形的粒状喂料；
(4)使用BOY50T注射成形机进行组件座试样注射得到坯件，注射温度为140℃，注射压力为110MPa，注射速度为85％，模温50℃；
(5)将坯件放入真空脱脂炉中，在氩气保护下，以4℃/min加热至150℃，保温180min，再以3℃/min加热至350℃，保温180min，脱除坯件内部的剩余有机物；
(6)将脱脂坯件放入真空烧结炉中烧结，以5℃/min的速度升温，控制烧结温度为1340℃，保温2h后随炉冷却即得到本实施例中的17-4PH不锈钢组件座。
本实施例中，17-4PH不锈钢粉末的化学成分同实施例1。
本实施例中制备得到的17-4PH不锈钢组件座的实物图如图2所示。本实施例制备得到的17-4PH不锈钢组件座经测试其表面光洁度为Ra0.22，相对密度为97.5％。
实施例3：
一种高表面精度17-4PH不锈钢组件座的制备方法，包括以下步骤：
(1)将中位粒径为36μm的17-4PH不锈钢粉末A与中位粒径为4μm的17-4PH不锈钢粉末B使用四罐混料器混合5h得到原料粉末，其中，17-4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的20％；
(2)将原料粉末与粘结剂按原料粉末装载量57％的配比在捏合机中混炼2.5h，混炼温度为155℃，混炼时间为180min；
(3)粘结剂与原料粉末混合均匀后，用制粒机造粒，使混合料进一步均匀密实，得到适合于注射成形的粒状喂料；
(4)使用BOY50T注射成形机进行组件座试样注射得到坯件，注射温度为140℃，注射压力为110MPa，注射速度为85％，模温50℃；
(5)将坯件放入真空脱脂炉中，在氩气保护下，以4℃/min加热至150℃，保温360min，再以3℃/min加热至350℃，保温180min，脱除坯件内部的剩余有机物；
(6)将脱脂坯件放入真空烧结炉中烧结，以5℃/min的速度升温，控制烧结温度为1340℃，保温2h后随炉冷却即得到本实施例中的17-4PH不锈钢组件座。
本实施例中，17-4PH不锈钢粉末的化学成分同实施例1。
本实施例制备得到的17-4PH不锈钢组件座经测试其表面光洁度为Ra0.17，相对密度为97.7％。
实施例4：
一种高表面精度17-4PH不锈钢组件座的制备方法，包括以下步骤：
(1)将中位粒径为36μm的17-4PH不锈钢粉末A与中位粒径为4μm的17-4PH不锈钢粉末B使用四罐混料器混合5h得到原料粉末，其中，17-4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的10％；
(2)将原料粉末与粘结剂按原料粉末装载量57％的配比在捏合机中混炼2.5h，混炼温度为155℃，混炼时间为180min；
(3)粘结剂与原料粉末混合均匀后，用制粒机造粒，使混合料进一步均匀密实，得到适合于注射成形的粒状喂料；
(4)使用BOY50T注射成形机进行组件座试样注射得到坯件，注射温度为140℃，注射压力为110MPa，注射速度为85％，模温50℃；
(5)将坯件放入真空脱脂炉中，在氩气保护下，以4℃/min加热至150℃，保温360min，再以3℃/min加热至350℃，保温180min，脱除坯件内部的剩余有机物；
(6)将脱脂坯件放入真空烧结炉中烧结，以5℃/min的速度升温，控制烧结温度为1340℃，保温2h后随炉冷却即得到本实施例中的17-4PH不锈钢组件座。
本实施例中，17-4PH不锈钢粉末的化学成分同实施例1。
本实施例制备得到的17-4PH不锈钢组件座经测试其表面光洁度为Ra0.32，相对密度为96.9％。
实施例5：
一种高表面精度17-4PH不锈钢组件座的制备方法，包括以下步骤：
(1)将中位粒径为36μm的17-4PH不锈钢粉末A与中位粒径为4μm的17-4PH不锈钢粉末B使用四罐混料器混合5h得到原料粉末，其中，17-4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的30％；
(2)将原料粉末与粘结剂按原料粉末装载量57％的配比在捏合机中混炼2.5h，混炼温度为155℃，混炼时间为180min；
(3)粘结剂与原料粉末混合均匀后，用制粒机造粒，使混合料进一步均匀密实，得到适合于注射成形的粒状喂料；
(4)使用BOY50T注射成形机进行组件座试样注射得到坯件，注射温度为140℃，注射压力为110MPa，注射速度为85％，模温50℃；
(5)将坯件放入真空脱脂炉中，在氩气保护下，以4℃/min加热至150℃，保温360min，再以3℃/min加热至350℃，保温180min，脱除坯件内部的剩余有机物；
(6)将脱脂坯件放入真空烧结炉中烧结，以5℃/min的速度升温，控制烧结温度为1340℃，保温2h后随炉冷却即得到本实施例中的17-4PH不锈钢组件座。
本实施例中，17-4PH不锈钢粉末的化学成分同实施例1。
本实施例制备得到的17-4PH不锈钢组件座经测试其表面光洁度为Ra0.24，相对密度为97.7％。
Claims (8)
1.一种高表面精度17-4PH不锈钢组件座的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将粗粒径17-4PH不锈钢粉末A与细粒径17-4PH不锈钢粉末B混合得到原料粉末，其中，细粒径17-4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的10-30％；
(2)将原料粉末与粘结剂混合，再依次经过造粒、注射、脱脂、烧结即得到17-4PH不锈钢组件座。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粗粒径17-4PH不锈钢粉末A的中位粒径为36μm，所述细粒径17-4PH不锈钢粉末B的中位粒径为4μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，17-4PH不锈钢粉末B占原料粉末总质量的18-22％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，将原料粉末与粘结剂混合的具体包括以下步骤：将原料粉末与粘结剂按原料粉末装载量为52-60％的配比在捏合机中混炼2.5h，混炼温度为155℃，混炼时间为180min；其中，粘结剂为低熔点蜡基粘结剂。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述注射时控制注射温度为120-165℃，注射压力为60-120MPa，注射速度为70-85％，模温为30-60℃。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述脱脂为在真空脱脂炉中进行，具体包括以下步骤：在氩气保护下，以3-4℃/min加热至150℃，保温时间为180-360min，再以2-3℃/min加热至350℃，保温180-240min。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烧结为在真空烧结炉中进行，烧结时控制烧结温度为1340-1360℃，保温2h后随炉冷却。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述17-4PH不锈钢组件座的表面光洁度为Ra 0.17-0.32，相对密度为96.9-97.7％。
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|---|---|---|---|---|
| CN111570808A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-25 | Oppo（重庆）智能科技有限公司 | 无磁17-4ph不锈钢材料及其制备方法、电子设备的壳体 |
| CN112453408A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-03-09 | 东莞华晶粉末冶金有限公司 | 一种不锈钢高密度电子产品壳体制备方法 |
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