CN114871433A - 一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；包括以下步骤：配取、混合、压制和烧结；首先称取17‑4PH不锈钢的粉末，按照不锈钢粉末的质量分别配取10wt％、20wt％和30wt％的碳酸氢钠造孔剂；将步骤一配取的不锈钢粉末和造孔剂加入球磨机的圆筒中，混合均匀的混合料；对料槽内的混合料物料进行压制，得到压坯；将步骤三所得的压坯置于真空烧结炉中，在保护气氛下，先以5℃/min的速度升温至150‑200℃，保温后再以10℃/min的升温速率升至1250‑1350℃，保温后随炉冷却后得到烧结多孔透气钢材料。本发明方便对所配取的碳酸氢钠造孔剂和不锈钢粉末进行快速混合，均匀压制，再进行烧结提炼，之后得到多孔透气钢材料，制备方法简单方便，有助进行提高制备效率。

Description

一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法
技术领域
本发明涉及多孔透气钢制备相关技术领域，具体为一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法。
背景技术
钢材模具是用来制造冷冲模、热锻模压铸模等模具的钢种。模具材料是模具制造业的物质和技术基础，其中钢材模具是传统的模具材料，其品种、规格、质量对模具的性能、使用寿命和制造周期起着决定性的作用。近年来，国内外钢材模具的产量、生产技术、工艺装备、质量、品种等方面都取得了比较迅速的发展，国内也涌现了抚顺特钢，长城特钢，兴澄特钢，杭钢等一批优质生产企业，钢材模具的发展也推动了工业产品向高级化、个体化、高附加值化的方向发展。但是，现有技术的钢材质注塑模具由于缺乏排气孔，而导致注塑模具内部排气困难，内部容易困气，导致内部热量难以疏散出去，一方面模具冷却成型比较缓慢，另一方面长期的高热量会损坏注塑模具本身，难以长久使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术的钢材质注塑模具由于缺乏排气孔，而导致注塑模具内部排气困难，内部容易困气，导致内部热量难以疏散出去，一方面模具冷却成型比较缓慢，另一方面长期的高热量会损坏注塑模具本身，难以长久使用的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；包括以下步骤：
步骤一：配取；首先称取17-4PH不锈钢的粉末，按照不锈钢粉末的质量分别配取10wt％、20wt％和30wt％的碳酸氢钠造孔剂；
步骤二：混合；将步骤一配取的不锈钢粉末和造孔剂加入球磨机的圆筒中，利用球磨对配取的不锈钢粉末和造孔剂进行混料，当球磨机筒体转动时候，研磨体由于惯性和离心力作用，摩擦力的作用，使它附在筒体衬板上被筒体带走，当被带到一定的高度时候，由于其本身的重力作用而被抛落，下落的研磨体像抛射体一样将筒体内的物料给击碎；得到混合均匀的混合料；
步骤三：压制；将步骤二中的混合料投入到压坯机的料槽内，通过压坯机的液压伸缩气缸进行往下伸长，带动压块压制在料槽内，对料槽内的混合料物料进行压制，得到压坯；所述压坯机对混合料物料压制的压力为 200-300MPa；
步骤四：烧结；将步骤三所得的压坯置于真空烧结炉中，在保护气氛下，先以5℃/min的速度升温至150-200℃，保温10-30min，然后再以10℃/min 的升温速率升至1250-1350℃，保温1-2h，然后随炉冷却后得到烧结多孔透气钢材料。
作为进一步的技术方案，所述步骤一中的不锈钢粉粒度为250-350目的 17-4PH不锈钢粉末。
作为进一步的技术方案，所述步骤一中17-4PH不锈钢粉末的化学组分及其含量是：C≤0.07wt％；Cr为15.5-17.5wt％；Ni为3.0-5.0wt％；Cu为3.0-5.0 wt％；Nb为0.15-0.45wt％；S≤0.03wt％；P≤0.04wt％；Mn≤1wt％；Si≤1wt％；其余为Fe。
作为进一步的技术方案，所述步骤二中的造孔剂为碳酸氢钠颗粒，且将 17-4PH不锈钢金属粉末和碳酸氢钠颗粒按比例称量并放于球磨机中混料2h并混合均匀，此过程中添加1wt％的硬脂酸锌做成型剂用。
作为进一步的技术方案，所述步骤二中，将步骤一所配取的混合粉末加入球磨机中，以不锈钢球为磨球，加入硬脂酸锌做成型剂进行球磨混料得到混合均匀的混合料；造孔剂碳酸氢钠与不锈钢金属粉末充分混合均匀减小偏聚，使孔洞分布均匀。
作为进一步的技术方案，所述步骤三中，将步骤二所得混合料，倒入模具中于200-300MPa压制力下保压5-10min，脱模得到压坯。
作为进一步的技术方案，所述步骤四中，所述保护气氛选自氮气气氛、氩气气氛、氢气气氛中的一种。
作为进一步的技术方案，所述步骤四中，将步骤三所得压坯置于烧结炉中，在氩气气氛下，先以5℃/min的速度升温至150-200℃，保温10-30min，然后再以10℃/min的升温速率升至1250-1350℃，保温1-2h，然后随炉冷却得到烧结多孔透气钢材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、将17-4PH不锈钢粉末、造孔剂碳酸氢钠作为主要原料，通过严格控制碳酸氢钠含量的成分，与不锈钢粉末进行合理的混合，通过粉末混合、压制成型和真空烧结从而制备得到一种烧结多孔透气钢材料；本发明工艺适应性好，工艺过程简单；可利用烧结过程的高温或最后的溶解去除造孔剂，其过程简单方便；设备要求低；
2、造孔剂对孔隙的形貌、大小及数量都有不同程度的影响，且能更好地为孔洞的形成提供数量和形状空间。使用碳酸氢钠作为造孔剂在粉末烧结工艺中加热，促使碳酸氢钠分解，造孔剂能更好地为孔洞的形成提供数量和形状空间，从而达到造孔的目的；
3、碳酸氢钠颗粒比碳酸氢胺颗粒作造孔剂更好。其次，碳酸氢钠属于分解型造孔剂会在烧结过程中分解，可以避免造孔剂在基体中残留，并且分解产生的气体有利于孔隙形成；
4、本发明所制备的多孔透气钢是由细颗粒粉末不锈钢经压制、高温烧结而成，内部各个方向均匀布满微小连通的孔隙；由于透气钢内部发达的孔隙以及良好的透气性能，方便解决注塑模具的排气困气问题，方便注塑模具的内部热量疏散。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
步骤一：配取造孔剂；按照不锈钢粉末的质量配取10wt％的碳酸氢钠造孔剂。
步骤二：粉末混合；将所称取的17-4PH不锈钢金属粉末和10wt％碳酸氢钠颗粒，一起放于球磨机中混料2h并混合均匀，此过程中添加1wt％的硬脂酸锌做成型剂用，目的是减少压制过程中不锈钢粉末颗粒之间以及粉末颗粒与模腔壁之间的摩檫力，降低模具的损耗，提高模具使用寿命以及生产效率。
步骤三：压制成型；将混合均匀的原料进行加压成形。首先对模具型腔进行清洁处理，并将原料倒入模具型腔内，同时进行震荡抚平。后将模具放置于压力机的工作台面，进行预压处理，待其预压结束后，取出压头并向型腔内放置压片，然后进行压制，压力为200MPa，保压时间5-10min。待保压结束后，进行脱模。
步骤四：真空烧结；压制成形的坯体至于真空烧结炉中，在氩气保护气氛下进行烧结。烧结温度为1250℃，保温1h。
实施例2
步骤一：配取造孔剂；按照不锈钢粉末的质量配取20wt％的碳酸氢钠造孔剂。
步骤二：粉末混合；将所称取的17-4PH不锈钢金属粉末和20wt％碳酸氢钠颗粒，一起放于球磨机中混料2h并混合均匀，此过程中添加1wt％的硬脂酸锌做成型剂用，目的是减少压制过程中不锈钢粉末颗粒之间以及粉末颗粒与模腔壁之间的摩檫力，降低模具的损耗，提高模具使用寿命以及生产效率。
步骤三：压制成型；将混合均匀的原料进行加压成形。首先对模具型腔进行清洁处理，并将原料倒入模具型腔内，同时进行震荡抚平。后将模具放置于压力机的工作台面，进行预压处理，待其预压结束后，取出压头并向型腔内放置压片，然后进行压制，压力为250MPa，保压时间5-10min。待保压结束后，进行脱模。
步骤四：真空烧结；压制成形的坯体至于真空烧结炉中，在氩气保护气氛下进行烧结。烧结温度为1300℃，保温1h。
实施例3
步骤一：配取造孔剂；按照不锈钢粉末的质量配取30wt％的碳酸氢钠造孔剂。
步骤二：粉末混合；将所称取的17-4PH不锈钢金属粉末和30wt％碳酸氢钠颗粒，一起放于球磨机中混料2h并混合均匀，此过程中添加1wt％的硬脂酸锌做成型剂用，目的是减少压制过程中不锈钢粉末颗粒之间以及粉末颗粒与模腔壁之间的摩檫力，降低模具的损耗，提高模具使用寿命以及生产效率。
步骤三：压制成型；将混合均匀的原料进行加压成形。首先对模具型腔进行清洁处理，并将原料倒入模具型腔内，同时进行震荡抚平。后将模具放置于压力机的工作台面，进行预压处理，待其预压结束后，取出压头并向型腔内放置压片，然后进行压制，压力为300MPa，保压时间5-10min。待保压结束后，进行脱模。
步骤四：真空烧结；压制成形的坯体至于真空烧结炉中，在氩气保护气氛下进行烧结。烧结温度为1350℃，保温1h。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：配取；首先称取17-4PH不锈钢的粉末，按照不锈钢粉末的质量分别配取10wt％、20wt％和30wt％的碳酸氢钠造孔剂；
步骤二：混合；将步骤一配取的不锈钢粉末和造孔剂加入球磨机的圆筒中，利用球磨对配取的不锈钢粉末和造孔剂进行混料，当球磨机筒体转动时候，研磨体由于惯性和离心力作用，摩擦力的作用，使它附在筒体衬板上被筒体带走，当被带到一定的高度时候，由于其本身的重力作用而被抛落，下落的研磨体像抛射体一样将筒体内的物料给击碎；得到混合均匀的混合料；
步骤三：压制；将步骤二中的混合料投入到压坯机的料槽内，通过压坯机的液压伸缩气缸进行往下伸长，带动压块压制在料槽内，对料槽内的混合料物料进行压制，得到压坯；所述压坯机对混合料物料压制的压力为200-300MPa；
步骤四：烧结；将步骤三所得的压坯置于真空烧结炉中，在保护气氛下，先以5℃/min的速度升温至150-200℃，保温10-30min，然后再以10℃/min的升温速率升至1250-1350℃，保温1-2h，然后随炉冷却后得到烧结多孔透气钢材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；其特征在于：所述步骤一中的不锈钢粉粒度为250-350目的17-4PH不锈钢粉末。
3.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；其特征在于：所述步骤一中17-4PH不锈钢粉末的化学组分及其含量是：C≤0.07wt％；Cr为15.5-17.5wt％；Ni为3.0-5.0wt％；Cu为3.0-5.0wt％；Nb为0.15-0.45wt％；S≤0.03wt％；P≤0.04wt％；Mn≤1wt％；Si≤1wt％；其余为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；其特征在于：所述步骤二中的造孔剂为碳酸氢钠颗粒，且将17-4PH不锈钢金属粉末和碳酸氢钠颗粒按比例称量并放于球磨机中混料2h并混合均匀，此过程中添加1wt％的硬脂酸锌做成型剂用。
5.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；其特征在于：所述步骤二中，将步骤一所配取的混合粉末加入球磨机中，以不锈钢球为磨球，加入硬脂酸锌做成型剂进行球磨混料得到混合均匀的混合料；造孔剂碳酸氢钠与不锈钢金属粉末充分混合均匀减小偏聚，使孔洞分布均匀。
6.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；其特征在于：所述步骤三中，将步骤二所得混合料，倒入模具中于200-300MPa压制力下保压5-10min，脱模得到压坯。
7.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；其特征在于：所述步骤四中，所述保护气氛选自氮气气氛、氩气气氛、氢气气氛中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种基于碳酸氢钠颗粒多孔透气钢的制备方法；其特征在于：所述步骤四中，将步骤三所得压坯置于烧结炉中，在氩气气氛下，先以5℃/min的速度升温至150-200℃，保温10-30min，然后再以10℃/min的升温速率升至1250-1350℃，保温1-2h，然后随炉冷却得到烧结多孔透气钢材料。
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