CN113600817A - 一种导磁与非导磁双材料金属粉末注塑成型工艺 - Google Patents

一种导磁与非导磁双材料金属粉末注塑成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导磁与非导磁双材料金属粉末注塑成型工艺，包括：模具在外壳与磁吸接头接触面设置凸台和圆孔，并在接触面进行放电或蚀刻处理；分别制备外壳不锈钢喂料和磁吸接头铁基喂料，外壳不锈钢喂料和磁吸接头铁基喂料具有相同的收缩率；取外壳不锈钢喂料，用注射机注入外壳模具，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳生坯；将外壳生坯放入磁吸接头模具，通过注射机注入磁吸接头铁基喂料，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳和磁吸接头一体的双材料生坯；将双材料生坯进行脱脂；将脱脂后的双材料生坯放入真空烧结炉烧结；对烧结得到的双材料产品进行抛光即得。本发明制得的产品两种材料无间隙结合，美观，防水效果好。

Description

一种导磁与非导磁双材料金属粉末注塑成型工艺
技术领域
本发明涉及粉末注塑成型技术领域，尤其涉及一种导磁与非导磁双材料金属粉末注塑成型工艺。
背景技术
随着社会发展，人们生活中使用的电子产品越来越多，目前，很多电子产品采用磁吸接头的充电方式。磁吸接头的金属外壳一般采用不锈钢316L等无磁导性材料，避免磁导性会对电信号产生影响。在产品磁导性影响不大的区域设计磁吸接头，磁吸接头常采用磁导性较强的铁基材料。目前制作磁吸接头通常采用金属外壳和磁吸接头分开加工，然后再组装的工艺。然而，这种工艺会存在装配间隙，影响防水和美观。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种导磁与非导磁双材料金属粉末注塑成型工艺。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种双材料金属粉末注塑成型工艺，包括以下步骤：
模具处理：模具在外壳与磁吸接头接触面设置凸台和圆孔，并在所述接触面进行放电或蚀刻处理，降低所述接触面的表面光洁度；
造粒：分别制备外壳不锈钢喂料和磁吸接头铁基喂料，所述外壳不锈钢喂料和所述磁吸接头铁基喂料具有相同的收缩率；
外壳注射成型：取所述外壳不锈钢喂料，用注射机注入所述外壳模具，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳生坯；
磁吸接头注射成型：将所述外壳生坯放入磁吸接头模具，通过注射机注入所述磁吸接头铁基喂料，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳和磁吸接头一体的双材料生坯；
脱脂：将所述双材料生坯进行脱脂；
烧结：将脱脂后的双材料生坯放入真空烧结炉烧结；
后处理：对烧结得到的双材料产品进行抛光即得。
进一步的，所述造粒的具体方法包括：
取金属粉末，加入粘结剂，所述金属粉末与粘结剂体积比为63:37，然后均匀密炼，造粒得到外壳不锈钢喂料，其中，所述金属粉末以质量百分比计，包括：C≤0.03％，Cr:16-18％，Ni:10-14％，Mo:2-3％，剩余为Fe，所述金属粉末粒度为2-20μm，振实密度≥4.35g/cm3；所述粘结剂以质量百分比计，包括：EVA 5％，HDPE 6％，硬脂酸3％，抗氧化剂B9001％，POM 85％；得到的所述外壳不锈钢喂料收缩率为1.165。
进一步的，所述造粒的具体方法包括：
取金属粉末，加入粘结剂，所述金属粉末与粘结剂体积比为63:37，然后均匀密炼，造粒得到磁吸接头铁基喂料，其中，所述金属粉末以质量百分比计包括：C≤0.05％，Ni:2-5％，Cu:3-5％，剩余为Fe，所述金属粉末粒度为2-20μm，振实密度≥4.35g/cm3，所述粘结剂以质量百分比计，包括：EVA 5％，HDPE 6％，硬脂酸3％，抗氧化剂B900 1％，POM 85％；所述磁吸接头铁基喂料收缩率为1.165。
进一步的，所述在所述接触面进行放电或蚀刻处理的方法具体包括：
在所述接触面进行放电或蚀刻处理，所述接触面表面光洁度Ra≥2或放电纹≥26。
进一步的，所述外壳注射成型的方法具体为：
取所述外壳不锈钢喂料，用注射机注入所述外壳模具，模具温度：90-120℃，料温：185-195℃，注塑压力：80-160MPa，保压时间：1-5S，冷却时间：5-10S，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳生坯。
进一步的，所述磁吸接头注射成型的方法具体为：
将所述外壳生坯放入磁吸接头模具，通过注射机注入所述磁吸接头铁基喂料，模具温度：90-110℃，料温：180-190℃，注塑压力：50-120MPa，保压时间：1-5S，冷却时间：5-10S，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳和磁吸接头一体的双材料生坯。
进一步的，所述脱脂的方法具体包括：
将所述双材料生坯放入脱脂炉，以≥95％浓度硝酸进行脱脂，脱脂温度110℃-130℃，向所述脱脂炉中通入氮气作为保护气，所述脱脂炉内的含氧量＜4.5％，≥95％浓度硝酸的供给量为300mL/H，纯氮气供给量为1200L/H，脱脂时间：3-5小时，脱脂率≥7.5％时完成脱脂。
进一步的，所述炉烧结的方法具体包括：
将脱脂后的双材料生坯放入真空烧结炉中，在真空烧结炉中充入氩气作为保护气，1360-1380℃烧结，得到烧结件；
烧结采用真空烧结炉分压烧结方式，具体烧结方法如下：
一阶段：以5℃/min的升温速率，从室温升温至600℃，保温2小时；
二阶段：以5℃/min的升温速率，从600℃升温至1050℃，保温2小时；
三阶段：以5℃/min的升温速率，从1050℃升温至1360℃，保温3小时，氩气压力30-60Kpa；
四阶段：自然冷却至室温。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例中，模具在外壳与磁吸接头接触面设置凸台和圆孔，并在所述接触面进行放电或蚀刻处理，降低所述接触面的表面光洁度，增加结合力；分别制备外壳不锈钢喂料和磁吸接头铁基喂料，所述外壳不锈钢喂料和所述磁吸接头铁基喂料具有相同的收缩率；取所述外壳不锈钢喂料，用注射机注入所述外壳模具，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳生坯；将所述外壳生坯放入磁吸接头模具，通过注射机注入所述磁吸接头铁基喂料，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳和磁吸接头一体的双材料生坯；将所述双材料生坯进行脱脂；将脱脂后的双材料生坯放入真空烧结炉烧结；对烧结得到的双材料产品进行抛光即得。本发明中外壳和磁吸接头采用收缩率相同，脱脂工艺相同的喂料，两种材料具有相同的烧结条件，通过对模具表面进行处理，使得两种材料接触面具有烧结相容性，从而使得制得到产品外壳和磁吸接头之间无间隙结合，外形美观，防水效果好。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种双材料金属粉末注塑成型工艺，包括以下步骤：
(1)模具处理：
采用塑料模内镶嵌注塑模具或塑料双射模具的方式设计模具。将模具在外壳与磁吸接头接触面设置凸台和圆孔，以增加接触面积和结合力。加工外壳模具时，在外壳与磁吸接头接触面通过放电或蚀刻等方式，使得接触面表面光洁度Ra≥2或放电纹≥26。较大的Ra或放电纹有利于二射成型和烧结时两种材料更好的结合。
(2)造粒：
取元素粉末或合金粉末，按C≤0.03％，Cr:16-18％，Ni:10-14％，Mo:2-3％，剩余为Fe的质量比，配置金属粉末，金属粉末粒度为2-20μm，振实密度≥4.35g/cm3。
向配置好的金属粉末中加入粘结剂(质量百分比计，包括：EVA 5％，HDPE 6％，硬脂酸3％，抗氧化剂B900 1％，POM 85％，密度为1.41g/cm3)，金属粉末与粘结剂体积比为63:37，然后均匀密炼，造粒得到外壳不锈钢喂料，所述外壳不锈钢喂料收缩率为1.165。
取元素粉末或合金粉末，按C≤0.05％，Ni:2-5％，Cu:3-5％，剩余为Fe，的质量比，配置金属粉末，金属粉末粒度为2-20μm，振实密度≥4.35g/cm3。
向配置好的金属粉末中加入粘结剂(以质量百分比计，包括：EVA 5％，HDPE 6％，硬脂酸3％，抗氧化剂B900 1％，POM 85％，密度为1.41g/cm3)，金属粉末与粘结剂体积比为63:37，然后均匀密炼，造粒得到磁吸接头铁基喂料，所述磁吸接头铁基喂料收缩率为1.165。
本申请在进行外壳不锈钢喂料和磁吸接头铁基喂料时，使用相同的粘结剂，保证制得的外壳不锈钢喂料和磁吸接头铁基喂料能够具有相同的收缩率，以及相同的脱脂和烧结工艺。
(3)外壳注射成型：
取所述外壳不锈钢喂料，用注射机注入所述外壳模具，模具温度：90-120℃，料温：185-195℃，注塑压力：80-160MPa，保压时间：1-5S，冷却时间：5-10S，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳生坯。
(4)磁吸接头注射成型：
将所述外壳生坯放入磁吸接头模具，通过注射机注入所述磁吸接头铁基喂料，模具温度：90-110℃，料温：180-190℃，注塑压力：50-120MPa，保压时间：1-5S，冷却时间：5-10S，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳和磁吸接头一体的双材料生坯
(5)脱脂：
将双材料生坯放入脱脂炉，以≥95％浓度硝酸进行脱脂，脱脂温度110℃-130℃，脱脂过程中向脱脂炉中通入氮气作为保护气，脱脂炉内的含氧量＜4.5％(体积分数)，≥95％浓度硝酸的供给量为300mL/H，纯氮气供给量为1200L/H，脱脂时间：3-5小时，当脱脂率≥7.5％时，完成脱脂。
本发明脱脂过程采用低温低速度脱脂工艺，能够防止高温高速度脱脂造成两种材料接触面出现分层现象，造成烧结后结合度降低或有结合痕迹。
(6)烧结：
将脱脂后的双材料生坯放入真空烧结炉中，在真空烧结炉中充入氩气作为保护气，1360-1380℃烧结，得到烧结件；
烧结采用真空烧结炉分压烧结方式，具体烧结方法如下：
一阶段：以5℃/min的升温速率，从室温升温至600℃，保温2小时，负压脱脂；
二阶段：以5℃/min的升温速率，从600℃升温至1050℃，保温2小时，分压烧结；
三阶段：以5℃/min的升温速率，从1050℃升温至1360℃，保温3小时，氩气压力30-60Kpa，高温烧结；
四阶段：自然冷却至室温。
本发明在磁吸接头铁基喂料的材料中加入3％-5％的Cu，当烧结温度高于1080℃时，Cu融化成为液态，液态Cu在毛细力的作用下迅速进入铁粉间的空隙及接触面，然后再扩散进入接触件内部，促成两种材料深度结合。
采用高温烧结方式可以增加液相烧结含量，液相将先在双材料的接触面的金属粉末间生产，金属粉末间的液相将产生毛细力把金属粉末聚在一起，形成粉末冶金重排，达到两种材料接触面致密化。
(7)后处理：
对烧结得到的双材料产品进行抛光达到高光效果，外壳与磁吸接头显示无痕迹结合。
本发明实施例中，模具在外壳与磁吸接头接触面设置凸台和圆孔，并在所述接触面进行放电或蚀刻处理，降低所述接触面的表面光洁度；分别制备外壳不锈钢喂料和磁吸接头铁基喂料，所述外壳不锈钢喂料和所述磁吸接头铁基喂料具有相同的收缩率；取所述外壳不锈钢喂料，用注射机注入所述外壳模具，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳生坯；将所述外壳生坯放入磁吸接头模具，通过注射机注入所述磁吸接头铁基喂料，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳和磁吸接头一体的双材料生坯；将所述双材料生坯进行脱脂；将脱脂后的双材料生坯放入真空烧结炉烧结；对烧结得到的双材料产品进行抛光即得。本发明中外壳和磁吸接头采用收缩率相同，脱脂工艺相同的喂料，两种材料具有相同的烧结条件，通过对模具表面进行处理，使得两种材料接触面具有烧结相容性，从而使得制得到产品外壳和磁吸接头之间无间隙结合，外形美观，防水效果好。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种导磁与非导磁双材料金属粉末注塑成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
模具处理：模具在外壳与磁吸接头接触面设置凸台和圆孔，并在所述接触面进行放电或蚀刻处理，降低所述接触面的表面光洁度；
造粒：分别制备外壳不锈钢喂料和磁吸接头铁基喂料，所述外壳不锈钢喂料和所述磁吸接头铁基喂料具有相同的收缩率；
外壳注射成型：取所述外壳不锈钢喂料，用注射机注入所述外壳模具，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳生坯；
磁吸接头注射成型：将所述外壳生坯放入磁吸接头模具，通过注射机注入所述磁吸接头铁基喂料，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳和磁吸接头一体的双材料生坯；
脱脂：将所述双材料生坯进行脱脂；
烧结：将脱脂后的双材料生坯放入真空烧结炉烧结；
后处理：对烧结得到的双材料产品进行抛光即得。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造粒的具体方法包括：
取金属粉末，加入粘结剂，所述金属粉末与粘结剂体积比为63:37，然后均匀密炼，造粒得到外壳不锈钢喂料，其中，所述金属粉末以质量百分比计，包括：C≤0.03％，Cr:16-18％，Ni:10-14％，Mo:2-3％，剩余为Fe，所述金属粉末粒度为2-20μm，振实密度≥4.35g/cm3；所述粘结剂以质量百分比计，包括：EVA 5％，HDPE 6％，硬脂酸3％，抗氧化剂B900 1％，POM85％；得到的所述外壳不锈钢喂料收缩率为1.165。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造粒的具体方法包括：
取金属粉末，加入粘结剂，所述金属粉末与粘结剂体积比为63:37，然后均匀密炼，造粒得到磁吸接头铁基喂料，其中，所述金属粉末以质量百分比计包括：C≤0.05％，Ni:2-5％，Cu:3-5％，剩余为Fe，所述金属粉末粒度为2-20μm，振实密度≥4.35g/cm3，所述粘结剂以质量百分比计，包括：EVA 5％，HDPE 6％，硬脂酸3％，抗氧化剂B900 1％，POM 85％；所述磁吸接头铁基喂料收缩率为1.165。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述接触面进行放电或蚀刻处理的方法具体包括：
在所述接触面进行放电或蚀刻处理，所述接触面表面光洁度Ra≥2或放电纹≥26。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外壳注射成型的方法具体为：
取所述外壳不锈钢喂料，用注射机注入所述外壳模具，模具温度：90-120℃，料温：185-195℃，注塑压力：80-160MPa，保压时间：1-5S，冷却时间：5-10S，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳生坯。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁吸接头注射成型的方法具体为：
将所述外壳生坯放入磁吸接头模具，通过注射机注入所述磁吸接头铁基喂料，模具温度：90-110℃，料温：180-190℃，注塑压力：50-120MPa，保压时间：1-5S，冷却时间：5-10S，经过填充、保压、冷却，顶出得到外壳和磁吸接头一体的双材料生坯。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱脂的方法具体包括：
将所述双材料生坯放入脱脂炉，以≥95％浓度硝酸进行脱脂，脱脂温度110℃-130℃，向所述脱脂炉中通入氮气作为保护气，所述脱脂炉内的含氧量＜4.5％，≥95％浓度硝酸的供给量为300mL/H，纯氮气供给量为1200L/H，脱脂时间：3-5小时，脱脂率≥7.5％时完成脱脂。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炉烧结的方法具体包括：
将脱脂后的双材料生坯放入真空烧结炉中，在真空烧结炉中充入氩气作为保护气，1360-1380℃烧结，得到烧结件；
烧结采用真空烧结炉分压烧结方式，具体烧结方法如下：
一阶段：以5℃/min的升温速率，从室温升温至600℃，保温2小时；
二阶段：以5℃/min的升温速率，从600℃升温至1050℃，保温2小时；
三阶段：以5℃/min的升温速率，从1050℃升温至1360℃，保温3小时，氩气压力30-60Kpa；
四阶段：自然冷却至室温。
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