CN110625120A - 一种注塑成型用hk30喂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种注塑成型用高合金耐热钢材料HK30喂料及其制备方法，属于不锈钢注射成形技术领域。本发明的注射成形用不锈钢喂料是由包含以下重量份的组分制成：HK30粉末88‑93份、共聚聚甲醛5‑9份、强化剂0.1‑1份、相容剂0.1‑0.6份、润滑剂0.1‑0.4份、分散剂0.1‑0.3份、增韧剂0.1‑0.2份、稳定剂0.1‑0.5份。本发明按照不同顺序把各组分加入到密炼设备中混炼而成。本发明的HK30喂料具有优异的流动性和稳定性，在高温下能持续作业，具有良好的耐高温性，工作温度可达600‑650℃。广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船等领域。且注射成生坯烧结后具有稳定的性能和烧结密度等特性，减少了原料使用的浪费，可大幅度降低MIM件的成本及改善MIM产品的良率。

Description

一种注塑成型用HK30喂料及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，特别涉及一种对HK30原料的配方和制备方法的改进。
背景技术
HK30不锈钢是奥氏体铬镍不锈钢，具有很好的抗氧化性、耐腐蚀性、耐高温和多蠕变强度。在高温下能持续作业，工作温度可达600-650℃；因为较高百分比的铬和镍，不锈钢通过铬元素的局部氧化使其具有抗氧化性，在铬元素局部氧化的过程中，可以形成一种非常稳定的氧化物(Cr2O3氧化铬)。只要金属的铬含量充足，在金属表面即可形成一层连续的氧化铬绿，防止其他氧化物生成，并对金属起到保护作用。
不锈钢工件生产成本高，在生产实践中常常将HK30喂料经过金属注射成型工艺，生产奥氏体铬镍不锈钢工件，其具有良好的经济型。
金属注射成形(Metal injection Molding，MIM)是一种将金属粉末与粘结剂在一定条件下进行混合后挤出制粒成喂料，再将喂料注射于模形中的成形所需要的形状产品的方法。其中，粘结剂为多组高分子聚合物的混合物，其粘性赋予喂料具有流动性特征，而有助于成形、模腔填充和粉末装填的均匀性。注射成形的毛坯进行脱脂排除粘结剂，再对脱脂棕坯进行烧结，部分烧结件还可能要进行后处理加工，如热处理、抛光、阳极氧化、PVD、电镀、机加工等。不锈钢注射成形烧结产品不仅具有塑料注射成形产品的复杂形状和高精度等特点，同时也具有与锻造产品接近的物理、化学以及机械性能。
目前，就注射成形工艺所用不锈钢喂料而言，业界进口喂料(如德国巴斯夫等)的质量及稳定性较国产喂料更好，但其价格昂贵使注射成形产品丧失经济性，同时存在循环使用寿命低的问题；而市面上的国产喂料也存在价格较高、配方组分不一、循环使用寿命低、质量不稳定等问题。
因此本发明所要解决的技术问题是：提供一种HK30喂料，能够有效提高产品良率，且使用原料易得、价格低廉，可大幅度降低MIM件的制造成本。
发明内容
为解决上述技术问题本发明提供一种不同于市面上所有HK30喂料组分的配比，具体的为包括以下物料按照重量份制成：HK30粉末88-93份；共聚聚甲醛5-9份；强化剂0.1-1份；相容剂0.1-0.6份；润滑剂0.1-0.4份；分散剂0.1-0.3份；增韧剂0.1-0.2份；稳定剂0.1-0.5份。
优选地，所述HK30粉末选自水汽联合雾化粉或气雾化粉中的一种或两种；所述HK30粉末的粒径为10μm-30μm。
优选地，所述强化剂由聚乙烯、聚丙烯中的一种或两种组成。
优选地，所述相容剂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物中的一种或多种。
优选地，所述润滑剂包括石蜡、聚乙烯蜡、聚氧乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚酯蜡、微晶蜡中的一种或多种。
优选地，所述分散剂为硬脂酸类分散剂或酰胺类分散剂中的任一种；所述硬脂酸类分散剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌或季戊四醇硬脂酸脂中的一种或者几种的混合物；所述酰胺类分散剂为芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种混合物。
优选地，所述增韧剂包括乙烯-辛烯弹性体、热塑性聚氨酯弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体、三元乙丙橡胶、苯乙烯弹性体、三元乙丙橡胶、聚丙烯弹性体中的一种或多种混合物。
优选地，所述稳定剂由抗氧剂与受阻胺类光稳定剂按重量比1∶1混合；所述抗氧剂由主抗氧剂和协效抗氧剂按重量比1∶1混合；所述主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或两种；所述协效抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十二醇酯中的一种或多种以上；所述受阻胺类光稳定剂为癸二酸双2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、聚[1-(2’-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸酯或聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-胺基]1，3，5中的一种或两种。
本发明还提供HK30喂料的制造方法包括以下步骤：
(1)将88-93份HK30粉末加入到密炼造粒一体机中的混炼腔中边搅拌边预热；
(2)将0.1-0.4份润滑剂、0.1-0.3份分散剂、0.1-0.2份增韧剂、0.1-0.5份稳定剂加入到高速混合机中高速混匀；
(3)将5-9份共聚聚甲醛、0.1-1份强化剂，0.1-0.6份相容剂加入到高速混合机中高速混匀；
(4)将步骤(2)和步骤(3)中得到的混合物料加入到步骤(1)中的密炼造粒一体机中进行混炼，使得混炼腔中所有的物料混合均匀；
(5)将步骤(4)得到的物料继续混炼30-40min，使得混炼腔中所有物料完全混合均匀且不粘结腔壁后，混炼结束，进行挤出切粒。
优选地，所述步骤(1)中的预热温度为100-130℃，搅拌转速为10-20r/min，预热时间为5-10min；
优选地，所述步骤(2)高速混合机的速度为600-1000rmp，混合温度为40-60℃，混合时间为3-5min；
优选地，所述步骤(3)高速混合机的速度为600-1000rmp，混合温度为40-60℃，混合时间为3-5min；
优选地，所述步骤(4)中的混炼温度110-130℃，搅拌转速为30-40r/min，混炼时间为10-20min；
优选地，所述步骤(5)中的混炼温度150-180℃，搅拌转速为30-40r/min，混炼时间为10-20min；
优选地，所述步骤(5)中密炼-造粒一体机挤出模头温度为165-180℃，挤出螺杆温度为175-200℃，螺杆转速为20-25HZ，切粒速度为45-50HZ，切粒长度为2-3mm直径为2-3mm。
本发明的有益技术效果在于：
1.本发明制得的HK30喂料能有效提高零件注射成形时的流动性能。
2.本发明采用的原料均属市面上常规、低价易得原料，可以大幅度降低注射成形喂料成本；各组分不含有对注射成形工艺和产品质量有负面影响的化合物，可有效改善MIM件的良率。
3.本发明采用的主抗氧剂与辅抗氧剂复配，产生协同效应，有效的防止共聚甲醛在其熔融加工过程中出现的热降解，有效的减少物料混炼和注射成形时产生的有害气体；
具体实施方式
本发明注塑成型用HK30喂料，包括以下物料按照重量份制成：HK30粉末88-93份；共聚聚甲醛5-9份；强化剂0.1-1份；相容剂0.1-0.6份；润滑剂0.1-0.4份；分散剂0.1-0.3份；增韧剂0.1-0.2份；稳定剂0.1-0.5份。
在此方案HK30喂料能有效提高零件注射成形时的流动性能，各组分不含有对注射成形工艺和产品质量有负面影响的化合物，可有效改善MIM件的良率。
HK30粉末选自水汽联合雾化粉或气雾化粉中的一种或两种；所述HK30粉末的粒径为10μm-30μm。
HK30粉末与共聚聚甲醛结合，共聚聚甲醛起到粘合HK30粉末的作用使之形成胚体。
强化剂由聚乙烯、聚丙烯中的一种或两种组成，强化剂起到增强粘结的作用。
相容剂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物中的一种或多种。相容剂用于提高喂料混合物分子间的键合力。
所述润滑剂包括石蜡、聚乙烯蜡、聚氧乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚酯蜡、微晶蜡中的一种或多种。润滑剂利于配料脱模，有利于提高胚料的良率。
所述分散剂为硬脂酸类分散剂或酰胺类分散剂中的任一种；所述硬脂酸类分散剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌或季戊四醇硬脂酸脂中的一种或者几种的混合物；所述酰胺类分散剂为芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种混合物。
增韧剂包括乙烯-辛烯弹性体、热塑性聚氨酯弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体、三元乙丙橡胶、苯乙烯弹性体、三元乙丙橡胶、聚丙烯弹性体中的一种或多种混合物。
稳定剂由抗氧剂与受阻胺类光稳定剂按重量比1∶1混合；所述抗氧剂由主抗氧剂和协效抗氧剂按重量比1∶1混合；所述主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或两种；所述协效抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十二醇酯中的一种或多种以上；所述受阻胺类光稳定剂为癸二酸双2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、聚[1-(2’-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸酯或聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-胺基]1，3，5中的一种或两种。
上述HK30喂料的制造方法，包括以下步骤：
(1)将88份HK30水汽联合雾化粉(D90为26um)加入到密炼-造粒一体机中的混炼腔中边搅拌边预热，预热温度为110℃，搅拌转速为15r/min，预热时间为5min；
(2)将0.4份聚乙烯蜡、0.3份硬脂酸、0.2份乙烯-辛烯弹性体、0.125份四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、0.125份硫代二丙酸双十二醇酯或双(3，5-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、0.25份癸二酸双2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯加入到高速混合机中高速混匀，高速混合机的速度为800rmp，混合温度为40℃，混合时间为3min；
(3)将9.0份共聚聚甲醛、1.0份高密度聚乙烯、0.6份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入到高速混合机中高速混匀，高速混合机的速度为600rmp，混合温度为50℃，混合时间为4min；
(4)将步骤(2)得到的混合物料加入到步骤(1)中进行混炼，使得混炼腔中所有的物料混合均匀，混炼温度110℃，搅拌转速为30r/min，混炼时间为15min；
(5)将步骤(3)得到的混合物料加入到步骤(4)中进行混炼，使得混炼腔中所有的物料混合均匀，混炼温度160℃，搅拌转速为40r/min，混炼时间为10min；
(6)将步骤(5)得到的物料继续混炼40min，使得混炼腔中所有物料完全混合均匀且不粘结腔壁后，混炼结束，进行挤出切粒，得到长度为3mm、直径为2mm的注射成形用HK30喂料颗粒；密炼-造粒一体机挤出模头温度为160℃，挤出螺杆温度为180℃，螺杆转速为25HZ，切粒速度为50HZ。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种注塑成型用HK30喂料，其特征在于，包括以下物料按照重量份制成：HK30粉末88-93份；共聚聚甲醛5-9份；强化剂0.1-1份；相容剂0.1-0.6份；润滑剂0.1-0.4份；分散剂0.1-0.3份；增韧剂0.1-0.2份；稳定剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种注塑成型用HK30喂料，其特征在于：所述HK30粉末选自水汽联合雾化粉或气雾化粉中的一种或两种；所述HK30粉末的粒径为10μm-30μm。
3.根据权利要求1所述的一种注塑成型用HK30喂料，其特征在于：所述强化剂由聚乙烯、聚丙烯中的一种或两种组成。
4.根据权利要求1所述的一种注塑成型用HK30喂料，其特征在于：所述相容剂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种注塑成型用HK30喂料，其特征在于：所述润滑剂包括石蜡、聚乙烯蜡、聚氧乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚酯蜡、微晶蜡中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种注塑成型用HK30喂料，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸类分散剂或酰胺类分散剂中的任一种；所述硬脂酸类分散剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌或季戊四醇硬脂酸脂中的一种或者几种的混合物；所述酰胺类分散剂为芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的一种注塑成型用HK30喂料，其特征在于：所述增韧剂包括乙烯-辛烯弹性体、热塑性聚氨酯弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体、三元乙丙橡胶、苯乙烯弹性体、三元乙丙橡胶、聚丙烯弹性体中的一种或多种混合物。
8.根据权利要求1所述的一种注塑成型用HK30喂料，其特征在于：所述稳定剂由抗氧剂与受阻胺类光稳定剂按重量比1∶1混合；所述抗氧剂由主抗氧剂和协效抗氧剂按重量比1∶1混合；所述主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或两种；所述协效抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十二醇酯中的一种或多种以上；所述受阻胺类光稳定剂为癸二酸双2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、聚[1-(2’-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸酯或聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-胺基]1，3，5中的一种或两种。
9.一种注塑成型用HK30喂料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将88-93份HK30粉末加入到密炼造粒一体机中的混炼腔中边搅拌边预热；
(2)将0.1-0.4份润滑剂、0.1-0.3份分散剂、0.1-0.2份增韧剂、0.1-0.5份稳定剂加入到高速混合机中高速混匀；
(3)将5-9份共聚聚甲醛、0.1-1份强化剂，0.1-0.6份相容剂加入到高速混合机中高速混匀；
(4)将步骤(2)和步骤(3)中得到的混合物料加入到步骤(1)中的密炼造粒一体机中进行混炼，使得混炼腔中所有的物料混合均匀；
(5)将步骤(4)得到的物料继续混炼30-40min，使得混炼腔中所有物料完全混合均匀且不粘结腔壁后，混炼结束，进行挤出切粒。
10.一种注塑成型用HK30喂料的制造方法，其特征在于：
所述步骤(1)中的预热温度为100-130℃，搅拌转速为10-20r/min，预热时间为5-10min；
所述步骤(2)高速混合机的速度为600-1000rmp，混合温度为40-60℃，混合时间为3-5min；
所述步骤(3)高速混合机的速度为600-1000rmp，混合温度为40-60℃，混合时间为3-5min；
所述步骤(4)中的混炼温度110-130℃，搅拌转速为30-40r/min，混炼时间为10-20min；
所述步骤(5)中的混炼温度150-180℃，搅拌转速为30-40r/min，混炼时间为10-20min；
所述步骤(5)中密炼-造粒一体机挤出模头温度为165-180℃，挤出螺杆温度为175-200℃，螺杆转速为20-25HZ，切粒速度为45-50HZ，切粒长度为2-3mm直径为2-3mm。
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