CN113862582B - 一种无磁无镍抛光产品及制备方法 - Google Patents

一种无磁无镍抛光产品及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无磁无镍不锈钢技术领域，尤其是一种无磁无镍抛光产品及制备方法，其百分含量组成如下：Mn：8‑10；Nb:1～2；Ta：0.5～1；C：0.5～1；Cr：17‑19；Mo：2‑3；余量为Fe；本发明中的无磁无镍抛光产品的制备方法，制备过程中采用低锰配方，避免了过量锰在烧结致密化过程中偏析，降低抛光发雾风险；本发明中的无磁无镍抛光产品的制备方法，制备过程中采用由金属钼板在其表面涂覆高纯氧化铝制备的特殊专用治具，避免了硅、碳、氧等杂质的引入，显著降低了抛光产品砂眼凹坑缺陷；本发明中的无磁无镍抛光产品的制备方法，采用溜抛工艺去除表面氮化层，避免机械抛光过程中抛不透异常。

Description

一种无磁无镍抛光产品及制备方法
技术领域
本发明涉及无磁无镍不锈钢技术领域，尤其是一种无磁无镍抛光产品及制备方法。
背景技术
众所周知，粉末冶金产品虽然成本低廉且能加工结构复杂产品，但因其致密度低于原材料密度且炼钢制粉过程中会引入杂质，包括氧化硅、氧化铝，氧化铬等，这些杂志导致其在镜面抛光后，极易出现表面拽尾，表面发蒙发白、沙眼等缺陷。所以在镜面抛光产品领域，如iPhone7镜面抛光手机后盖，MIM产品还未涉及。做出镜面抛光效果的粉末冶金产品成为当下MIM行业技术难题。
高氮无镍不锈钢作为一种高合金含量的特殊钢种，具有良好的抗腐蚀性能，抗氧化性能以及强度高、韧性好等诸多优异性能，应用领域及其广泛。随着粉末冶金工艺的发展，对高镜面不锈钢制品也提出了越来越高的要求，抛光过程中砂眼、针眼、发雾等异常是导致MIM量产高光产品的最大障碍。PANACEA作为高氮无镍不锈钢的重要典型牌号，在MIM行业中应用广泛，但是应用在抛光产品过程中良率低，氧化锰偏析严重，很难实现抛光产品的量产。
发明内容
本发明的一个目的是：克服现有技术中的不足，提供一种的无磁无镍抛光产品，该产品具有良好的抛光性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种无磁无镍抛光产品，其百分含量组成如下：Mn：8-10；Nb:1～2；Ta：0.5～1；C：0.5～1；Cr：17-19；Mo：2-3；余量为Fe。
本发明中的另一个目的是：克服现有技术中的不足，提供一种无磁无镍抛光产品的制备方法，该制备方法可大幅度降低氧化锰偏析，降低产品凹坑、发雾等缺陷。
一种无磁无镍抛光产品的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1粉末制备，选用棒材进行雾化制粉，并按照元素成分：Mn：8-10；Nb:1～2；Ta：0.5～1；C：0.5～1；Cr：17-19；Mo：2-3，余量为Fe，调整粉末的百分含量组成；
S2产品制备：将粘结剂和步骤S1中制得的粉末按照比例混合密炼，用造粒机造粒成专用喂料，将喂料用注射机注射成产品生坯，催化脱脂后，将产品放入烧结炉的治具上烧结致密化成型；
S3热处理：通过热处理将析出的Mn，碳化物，氮化物固溶至基体；
S4抛光处理：将步骤S3中烧结好的产品溜光去除0.02～0.05表面氮化层后机械抛光达到镜面效果。
进一步的，所述步骤S1中粉末的激光粒度D90：18-20微米，粉末氧含量≤0.15wt％，硅含量≤0.3wt％，粉末振实密度≥4.8g/cm3。
进一步的，所述步骤S1中棒材选用氧含量低于100PPM的单质棒材。
进一步的，所述步骤S2中治具由金属钼板在其表面涂覆高纯氧化铝制备而成。
进一步的，所述氧化铝的涂覆厚度为1-100微米。
进一步的，所述步骤S2中粘结剂和步骤S1中制得的粉末的质量比为9:1。
进一步的，所述步骤S3中热处理的具体工艺为：1000℃～1200℃，冷速≥100℃/min，氮气氛。
进一步的，所述步骤S4中溜光采用的磨料选用核桃壳，玉米粒，塑料粒子，棕刚玉中的一种或两种以上的组合。
进一步的，所述核桃壳的平均颗粒大小为0.8～1.6mm，玉米粒的平均颗粒大小为1～6mm，塑料粒子的平均颗粒大小为3～6mm，棕刚玉的平均颗粒大小为0.1～2mm。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
1、本发明中的无磁无镍抛光产品的制备方法，制备过程中采用低锰配方，避免了过量锰在烧结致密化过程中偏析，降低抛光发雾风险；
2、本发明中的无磁无镍抛光产品的制备方法，制备过程中采用由金属钼板在其表面涂覆高纯氧化铝制备的特殊专用治具，避免了硅、碳、氧等杂质的引入，显著降低了抛光产品砂眼凹坑缺陷；
3、本发明中的无磁无镍抛光产品的制备方法，采用溜抛工艺去除表面氮化层，避免机械抛光过程中抛不透异常。
4、本发明中的无磁无镍抛光产品的制备方法，抛光产品良率高，有效避免了氧化锰偏析，能够实现抛光产品的量产。
5、本发明中的无磁无镍抛光产品，表面光滑，光泽度高。
附图说明
图1为对比例1抛光产品表面扫描电镜图片。
图2为实施例1抛光产品表面扫描电镜图片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明中的无磁无镍抛光产品及其制备方法作进一步说明。
本发明中的无磁无镍抛光产品，其百分含量组成如下：Mn：8-10；Nb:1～2；Ta：0.5～1；C：0.5～1；Cr：17-19；Mo：2-3；余量为Fe。采用低锰配方，避免了过量锰在烧结致密化过程中偏析，降低抛光发雾风险；现有技术中的锰的添加量一般为11-12，该添加量，在抛光产品烧结过程中容易造成氧化锰析出，抛光过程中容易发雾。
实施例1
S1、粉末制备，选用氧含量低于100PPM的单质棒材进行雾化制粉，用铌和钽代替部分锰，按照主要元素成分为：Mn：8；Nb:2；Ta：1；C：0.5；Cr：17；Mo：2；余量为Fe；粉末的激光粒度D90：18-20微米，粉末氧含量≤0.15wt％,硅含量≤0.3wt％，粉末振实密度≥4.8g/cm3；
S2、产品制备：将粘结剂和原料粉按照质量比9:1混合密炼，用造粒机造粒成专用喂料，将喂料用注射剂注射成产品生坯，催化脱脂后(硝酸110℃脱脂)，将产品放入高温烧结炉的治具上烧结致密化成型；治具为在金属钼板上涂敷高纯氧化铝(纯度≥99.9％)制备而成，氧化铝的涂覆厚度为1-100微米；
S3、热处理：通过热处理将析出的Mn，碳化物，氮化物固溶至基体；热处理工艺为1150℃，冷速500℃/min，氮气氛；
S4、抛光处理：将上述步骤烧结好的产品溜光去除0.02～0.05表面氮化层后机械抛光达到镜面效果；抛光工艺采用磨料塑料粒子，塑料粒子的平均颗粒大小为3～6mm，磨抛30min。抛光产品表面扫描电镜图片见图2。
实施例2
S1、粉末制备，选用氧含量低于100PPM的单质棒材进行雾化制粉，用铌和钽代替部分锰，按照主要元素成分为：Mn：10；Nb:1；Ta：0.5；C：0.5；Cr：17；Mo：2；余量为Fe；粉末的激光粒度D90：18-20微米，粉末氧含量≤0.15wt％,硅含量≤0.3wt％，粉末振实密度≥4.8g/cm3；
S2、产品制备：将粘结剂和原料粉按照质量比9:1混合密炼，用造粒机造粒成专用喂料，将喂料用注射剂注射成产品生坯，催化脱脂后(硝酸110℃脱脂)，将产品放入烧结炉的治具上烧结致密化成型；治具为在金属钼板上涂敷高纯氧化铝(纯度≥99.9％)制备而成，氧化铝的涂覆厚度为1-100微米；
S3、热处理：通过热处理将析出的Mn，碳化物，氮化物固溶至基体；热处理工艺为1150℃，冷速500℃/min，氮气氛；
S4、抛光处理：将上述步骤烧结好的产品溜光去除0.02～0.05表面氮化层后机械抛光达到镜面效果；抛光工艺采用磨料塑料粒子，塑料粒子的平均颗粒大小为3～6mm，磨抛30min。
上述实施例中的磨料粒子也可以采用平均颗粒大小为0.8～1.6mm的核桃壳，平均颗粒大小为1～6mm的玉米粒或者平均颗粒大小为0.1～2mm的棕刚玉，发明人在实验过程中将上述粒子中的一种或几种任意比例组合替代实施例1中的塑料粒子，结果表明，对抛光产品的表面粗糙度、光泽度和发雾不良率影响不大。
对照组
S1、粉末制备，选用高纯度单质棒材进行雾化制粉，用铌和钽代替部分锰，按照主要元素成分为：Mn：11-12；C≤0.02；Cr：17-19；Mo：2-3；余量为Fe；进一步的所制备的不锈钢粉末的激光粒度D90：18-20微米，粉末氧含量≤0.15wt％,硅含量≤0.3wt％。粉末振实密度≥4.8g/cm3；
S2、产品制备：将粘结剂和原料粉按照一定的比例混合密炼，用造粒机造粒成专用喂料，将喂料用注射剂注射成产品生坯，催化脱脂后，将产品放入高温烧结炉的高纯度治具上烧结致密化成型；治具板为在金属钼板上涂敷高纯氧化铝制备而成；
S3、热处理：通过热处理将析出的Mn，碳化物，氮化物固溶至基体；热处理工艺为1150℃，冷速500℃/min，氮气氛；
S4、抛光处理：将上述步骤烧结好的产品溜光去除0.02～0.05表面氮化层后机械抛光达到镜面效果；跑抛光工艺采用磨料塑料粒子，磨抛30min。抛光产品表面扫描电镜图片见图1。
实施例1-实施例2和对比例1中的抛光产品的抛光测试结果见表1
表1
Figure BDA0003229155500000061
需要注意的是，上述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。实施例中所使用的材料及试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实验例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的同等要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的权利方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种无磁无镍抛光产品的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
S1粉末制备，选用棒材进行雾化制粉，并按照元素成分：Mn：8-10；Nb:1~2；Ta：0.5~1；C：0.5~1；Cr：17-19；Mo：2-3，余量为Fe，调整粉末的百分含量组成；
S2产品制备：将粘结剂和步骤S1中制得的粉末按照比例混合密炼，用造粒机造粒成专用喂料，将喂料用注射机注射成产品生坯，催化脱脂后，将产品放入烧结炉的治具上烧结致密化成型；
S3热处理：通过热处理将析出的Mn、碳化物、氮化物固溶至基体；所述步骤S3中热处理的具体工艺为：1000℃~1200℃，冷速≥100℃/min，氮气氛；
S4抛光处理：将步骤S3中烧结好的产品溜光去除0.02~0.05表面氮化层后机械抛光达到镜面效果；
所述步骤S2中治具由金属钼板在其表面涂覆高纯氧化铝制备而成；所述氧化铝的涂覆厚度为1-100微米；所述步骤S2中粘结剂和步骤S1中制得的粉末的质量比为9:1；
所述步骤S4中溜光采用的磨料选用塑料粒子；
所述塑料粒子的平均颗粒大小为3~6mm。
2.根据权利要求1所述的一种无磁无镍抛光产品的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中粉末的激光粒度D90：18-20微米，粉末氧含量≤0.15wt%，硅含量≤0.3wt%，粉末振实密度≥4.8g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种无磁无镍抛光产品的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中棒材选用氧含量低于100ppm的单质棒材。
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