CN114192772A - 无磁高氮锰不锈钢喂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无磁高氮锰不锈钢喂料及其制备方法，所述无磁高氮锰不锈钢喂料以质量百分比计，包括：高氮锰不锈钢粉末85％‑88％，聚乙烯醇5‑8％、硬脂酸3‑5％、抗氧化剂1‑3％、分散剂1‑3％。本发明在喂料加工过程采用氮气氛保护，使得不锈钢粉末不会被氧化，全程安全环保，无气体挥发。制备得到的无磁高氮锰不锈钢喂料具有较好的流动性，易于脱脂，烧结后性能优于国外同款产品。本发明的喂料可降低对国外公司的依赖，相较巴斯夫喂料成本节约30％‑35％。
Description
技术领域
本发明涉及粉末注塑成型技术领域，尤其涉及一种无磁高氮锰不锈钢喂料及其制备方法。
背景技术
MIM(金属粉末注射成形)工艺已在国内应用多年，在MIM工艺中使用最多的材料便是不锈钢，但是不锈钢中为了稳定奥氏体通常含有大量的镍元素。然而部分人群会对镍元素发生过敏反应，防止镍过敏的话题引起极大关注。欧盟已经启动了旨在预防和宣传镍皮炎的镍指令，对植入人体或与皮肤直接长时间接触某些物品进行一定限制(限制条件0.5μg/cm2/week)。
为了获得无镍不锈钢，需要在不锈钢中添加氮元素。通常，氮元素的添加方式是在不锈钢雾化过程使用高压氮气，然后再通过烧结形成氮与合金的固溶相。由于氮在固相的铁铬(Fe-Cr)合金奥氏体中的溶解度比在液相铁中要高得多，所需要的氮量可以被添加到合金中而不须施加高的压力。20年前巴斯夫公司开发了聚甲醛基的MIM喂料(X15CrMnMoN17-11-3)。此原料中含有的预合金铁素体(Ferrite steel)钢粉末，再经过烧结及烧结后的淬火工艺中予以氮化处理而获得。但是此喂料是国外公司掌握技术，价格非常昂贵，国内的MIM制造企业原料成本过高不得不放弃此款材料。
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无磁高氮锰不锈钢喂料及其制备方法。所述技术方案如下：
第一方面，提供一种无磁高氮锰不锈钢喂料，以质量百分比计，包括：高氮锰不锈钢粉末85％-88％，聚乙烯醇5-8％、硬脂酸3-5％、抗氧化剂1-3％、分散剂1-3％。
进一步的，以质量百分比计，包括：高氮锰不锈钢粉末88％、聚乙烯醇8％、硬脂酸2％、抗氧化剂1％、分散剂1％。
进一步的，所述聚乙烯醇的分子量为3000-5000；所述抗氧化剂为季戊四醇；所述分散剂为正二十八烷。
进一步的，所述高氮锰不锈钢粉末粒径为6-9微米。
第二方面，提供一种无磁高氮锰不锈钢喂料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
取高氮锰不锈钢粉末于混炼腔内150℃加热30分钟，待所述高氮锰不锈钢粉末充分加热后，依次加入抗氧化剂、分散剂和硬脂酸混炼15分钟，然后再加入聚乙烯醇，继续混炼30分钟，混炼过程中持续通入氮气，正压保护。
进一步的，所述喂料以质量百分比计，包括：高氮锰不锈钢粉末88％、聚乙烯醇8％、硬脂酸2％、抗氧化剂1％、分散剂1％。
进一步的，正压保护的压力为0.12MPa。
进一步的，加入聚乙烯醇继续混炼30分钟后，所述方法还包括：以2.0mm的粒径切料造粒。
进一步的，所述聚乙烯醇的分子量为3000-5000；所述抗氧化剂为季戊四醇；所述分散剂为正二十八烷。
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，无磁高氮锰不锈钢喂料，以质量百分比计，包括：高氮锰不锈钢粉末85％-88％，聚乙烯醇5-8％、硬脂酸3-5％、抗氧化剂1-3％、分散剂1-3％。本发明在喂料加工过程采用氮气氛保护，使得不锈钢粉末不会被氧化，全程安全环保，无气体挥发。制备得到的无磁高氮锰不锈钢喂料具有较好的流动性，易于脱脂，烧结后性能优于国外同款产品。本发明的喂料可降低对国外公司的依赖，相较巴斯夫喂料成本节约30％-35％。
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。
实施例1
一种无磁高氮锰不锈钢喂料，以质量百分比计，包括：
高氮锰不锈钢粉末(X15CrMnMoN17-11-3)85％，粒径6-9微米；
聚乙烯醇8％，分子量3000-5000；
硬脂酸5％；
抗氧化剂：季戊四醇1％；
分散剂：正二十八烷1％。
上述无磁高氮锰不锈钢喂料通过以下方法制备得到：
(1)按上述质量分数称量各组分原料；
(2)取17.0kg高氮锰不锈钢粉末加入混炼造粒一体机的混炼腔内，混炼腔设定温度150℃，加热30分钟，待高氮锰不锈钢粉末充分加热后，先加入0.2kg季戊四醇，然后继续加入0.2kg正二十八烷和1kg硬脂酸，持续加热15分钟后，再加入1.6kg聚乙烯醇，继续混炼30分钟。混炼过程中混炼腔使用氮气正压保护，压力0.12MPa。
(3)混炼完成后开启造粒，控制造粒切料速度，保持喂料2.0mm粒径，待切粒冷却后，得到无磁高氮锰不锈钢喂料。
实施例2
一种无磁高氮锰不锈钢喂料，以质量百分比计，包括：
高氮锰不锈钢粉末(1Cr17Mn11Mo3)88％，粒径6-9微米；
聚乙烯醇5％，分子量3000-5000；
硬脂酸3％；
抗氧化剂：季戊四醇2％；
分散剂：正二十八烷2％。
上述无磁高氮锰不锈钢喂料通过以下方法制备得到：
(1)按上述质量分数称量各组分原料；
(2)取17.6kg高氮锰不锈钢粉末加入混炼造粒一体机的混炼腔内，混炼腔设定温度150℃，加热30分钟，待高氮锰不锈钢粉末充分加热后，先加入0.4kg季戊四醇，然后继续加入0.4kg正二十八烷和0.6kg硬脂酸，持续加热15分钟后，再加入1.0kg聚乙烯醇，继续混炼30分钟。混炼过程中混炼腔使用氮气正压保护，压力0.12MPa。
(3)混炼完成后开启造粒，控制造粒切料速度，保持喂料2.0mm粒径，待切粒冷却后，得到无磁高氮锰不锈钢喂料。
以巴斯夫喂料作为对比例，与上述实施例1和2制备得到的无磁高氮锰不锈钢喂料进行比较，用尺寸为180mm×12mm×0.5mm的模具分别进行注塑，检测各喂料的熔融流动指数和脱脂时间，喂料熔融流动指数及脱脂时间见表1。
表1不同喂料熔融流动指数及脱脂时间
| 检测组 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 |
| 熔融流动指数(g/10min) | 1100 | 1030 | 750 | 840 |
| 脱脂时间(min) | 45 | 50 | 70 | 65 |
根据表1可以看出，本申请的无磁高氮锰不锈钢喂料相较巴斯夫喂料具有较高的熔融流动指数和较低的脱脂时间，能够完全填充细长工件，更高效的进行脱脂。
对上述实施例和对比例制备的喂料进行烧结，然后进行性能测试，结果如表2所示。
表2不同喂料烧结后的性能
| 检测组 | 密度(g/cm<sup>3</sup>) | 硬度(HV) | 磁导率(μr) |
| 实施例1 | 7.63 | 320 | 1.002 |
| 实施例2 | 7.61 | 315 | 1.001 |
| 对比例1 | 7.57 | 285 | 1.02 |
| 对比例2 | 7.58 | 295 | 1.01 |
由表2可知，本实施例1和2的喂料与巴斯夫喂料相比较，在烧结后密度更高，致密化更优秀，硬度和磁导率更好。
本发明实施例中，无磁高氮锰不锈钢喂料，以质量百分比计，包括：高氮锰不锈钢粉末85％-88％，聚乙烯醇5-8％、硬脂酸3-5％、抗氧化剂1-3％、分散剂1-3％。本发明在喂料加工过程采用氮气氛保护，使得不锈钢粉末不会被氧化，全程安全环保，无气体挥发。制备得到的无磁高氮锰不锈钢喂料具有较好的流动性，易于脱脂，烧结后性能优于国外同款产品。本发明的喂料可降低对国外公司的依赖，相较巴斯夫喂料成本节约30％-35％。
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 (9)
1.无磁高氮锰不锈钢喂料，其特征在于，以质量百分比计，包括：高氮锰不锈钢粉末85％-88％，聚乙烯醇5-8％、硬脂酸3-5％、抗氧化剂1-3％、分散剂1-3％。
2.根据权利要求1所述的喂料，其特征在于，以质量百分比计，包括：高氮锰不锈钢粉末88％、聚乙烯醇8％、硬脂酸2％、抗氧化剂1％、分散剂1％。
3.根据权利要求1所述的喂料，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量为3000-5000；所述抗氧化剂为季戊四醇；所述分散剂为正二十八烷。
4.根据权利要求1所述的喂料，其特征在于，所述高氮锰不锈钢粉末粒径为6-9微米。
5.无磁高氮锰不锈钢喂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
取高氮锰不锈钢粉末于混炼腔内150℃加热30分钟，待所述高氮锰不锈钢粉末充分加热后，依次加入抗氧化剂、分散剂和硬脂酸混炼15分钟，然后再加入聚乙烯醇，继续混炼30分钟，混炼过程中持续通入氮气，正压保护。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述喂料以质量百分比计，包括：高氮锰不锈钢粉末88％、聚乙烯醇8％、硬脂酸2％、抗氧化剂1％、分散剂1％。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，正压保护的压力为0.12MPa。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，加入聚乙烯醇继续混炼30分钟后，所述方法还包括：以2.0mm的粒径切料造粒。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量为3000-5000；所述抗氧化剂为季戊四醇；所述分散剂为正二十八烷。
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| GR01 | Patent grant | ||
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