CN115106528A - 一种采用注射成型工艺制备17-4ph不锈钢构件的方法及其17-4ph不锈钢构件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及合金构件制备技术领域,尤其涉及一种采用注射成型工艺制备17‑4PH不锈钢构件的方法及其17‑4PH不锈钢构件。该方法包括以下步骤:将17‑4PH不锈钢粉末与粘结剂混合,注塑成型得到生胚件;在保护气氛下对生坯件进行加热脱脂处理;对脱脂处理后的生坯件顺次进行真空烧结、分压烧结和强冷处理,即得到成型件。本发明注射原料性能均符合标准,具有较小的收缩率,制备的17‑4PH不锈钢构件具有较高的密度,说明使用的粘结剂不会影响17‑4PH不锈钢构件的致密度,且屈服强度最高可达863MPa,可以有效降低氧化对17‑4PH不锈钢构件的不利影响。同时还具有高极限拉伸强度、高延伸率和较高的硬度。
Description
技术领域
本发明涉及合金构件制备技术领域,尤其涉及一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法及其17-4PH不锈钢构件。
背景技术
金属注射成型是一种将传统粉末冶金与塑料注塑成型整合起来,以相对较低的价格生产尺寸精度高的复杂几何形状零件的粉末冶金近净成型技术。相对于传统金属铸造工艺存在的缺点,如生产成本高、零件表面粗糙、尺寸精度差、难以铸造形状复杂且小型的金属零件、较难大批量生产,金属注射成型技术可以获得尺寸精度高、力学强度大且小型精美的零件,广泛应用于医疗器械、电子产品元件和汽车金属配件等领域。
而粘结剂是粉末注射成形技术的核心,在粉末注射成形中粘结剂具有增强流动性以适合注射成形和维持坯块形状这两个最基本的职能。粘结剂为碳基高分子聚合物,其分解产物能够形成残留碳,有利于还原氧化物。但是现有技术没有关于采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件使用的粘结剂具体组成的记载,如中国专利技术CN110919007A提供了一种17-4PH不锈钢MIM零件的制造工艺,其仅是针对制备过程中的煅烧工艺进行的改进。
此外,现有技术制备的17-4PH不锈钢构件的性能也有待进一步提高。因此,如何得到一种性能优异的17-4PH不锈钢构件的制备方法,且适用于采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的粘结剂,是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法及其17-4PH不锈钢构件,已解决现有技术存在的缺陷。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,包括以下步骤:
(1)将17-4PH不锈钢粉末与粘结剂混合,注塑成型得到生胚件;
(2)在保护气氛下对生坯件进行加热脱脂处理;
(3)对脱脂处理后的生坯件顺次进行真空烧结、分压烧结和强冷处理,即得到成型件。
优选的,所述17-4PH不锈钢粉末为水雾化17-4PH不锈钢粉末,所述17-4PH不锈钢粉末的粒度为15~25μm,振实密度为4.8~4.9g/cm3。
优选的,所述粘结剂由包括以下重量份的组分组成:聚丙烯30~40份、高密度聚乙烯35~40份、石蜡1~3份、微晶蜡2~4份、2,6二叔丁基-4-甲酚1~3份。
优选的,所述17-4PH不锈钢粉末与粘结剂的质量比为92~94:6~8。
优选的,所述保护气氛为氮气和氩气的混合气,氮气和氩气的体积比为1:1~2。
优选的,所述步骤(2)的加热温度为120~150℃,加热的时间为40~60min。
优选的,所述真空烧结的温度为1100~1200℃,真空烧结的时间为60~100min,真空烧结的真空度为3~5Pa。
优选的,所述分压烧结为:真空烧结后通入流量为10~20L/min的氮气,加热至1200~1300℃,在20~25kPa下烧结2~3h。
优选的,所述强冷处理为:分压烧结后继续通入流量为10~20L/min的氩气,以20~30℃/min的速度降至室温。
本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的17-4PH不锈钢构件。
经由上述技术方案可知,与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明注射原料性能均符合标准,具有较小的收缩率,制备的17-4PH不锈钢构件具有较高的密度,说明使用的粘结剂不会影响17-4PH不锈钢构件的致密度,且屈服强度最高可达863MPa,可以有效降低氧化对17-4PH不锈钢构件的不利影响。同时还具有高极限拉伸强度、高延伸率和较高的硬度。
本发明提供的采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法制备17-4PH不锈钢构件合格率较高,具有工业化推广的价值。
本发明在加热脱脂和分压烧结两个步骤进行渗氮,其中在加热脱脂时少量渗氮,有效避免在此阶段大量渗氮对17-4PH不锈钢构件性能带来的不利影响。
具体实施方式
本发明提供了一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,包括以下步骤:
(1)将17-4PH不锈钢粉末与粘结剂混合,注塑成型得到生胚件;
(2)在保护气氛下对生坯件进行加热脱脂处理;
(3)对脱脂处理后的生坯件顺次进行真空烧结、分压烧结和强冷处理,即得到成型件。
在本发明中,所述17-4PH不锈钢粉末为水雾化17-4PH不锈钢粉末,所述17-4PH不锈钢粉末的粒度为15~25μm,优选为18~22μm,振实密度为4.8~4.9g/cm3,优选为4.82~4.88g/cm3。
在本发明中,所述粘结剂由包括以下重量份的组分组成:聚丙烯30~40份、高密度聚乙烯35~40份、石蜡1~3份、微晶蜡2~4份、2,6二叔丁基-4-甲酚1~3份,优选为聚丙烯32~36份、高密度聚乙烯36~38份、石蜡1~2份、微晶蜡3~4份、2,6二叔丁基-4-甲酚2~3份。
在本发明中,所述17-4PH不锈钢粉末与粘结剂的质量比为92~94:6~8,优选为93~94:6~7。
在本发明中,所述保护气氛为氮气和氩气的混合气,氮气和氩气的体积比为1:1~2,优选为1:1~1.5。
在本发明中,所述步骤(2)的加热温度为120~150℃,优选为130~140℃,加热的时间为40~60min,优选为45~55min。
在本发明中,所述真空烧结的温度为1100~1200℃,优选为1020~1080℃,真空烧结的时间为60~100min,优选为70~90min,真空烧结的真空度为3~5Pa,优选为3~4Pa。
在本发明中,所述分压烧结为:真空烧结后通入流量为10~20L/min的氮气,加热至1200~1300℃,在20~25kPa下烧结2~3h,优选为通入流量为12~16L/min的氮气,加热至1250~1280℃,在21~24kPa下烧结2.2~2.5h。
在本发明中,所述强冷处理为:分压烧结后继续通入流量为10~20L/min的氩气,以20~30℃/min的速度降至室温,优选为通入流量为12~16L/min的氩气,以20~24℃/min的速度降至室温。
本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的17-4PH不锈钢构件。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,包括以下步骤:
(1)将粒度为15μm、振实密度为4.8g/cm3的水雾化17-4PH不锈钢粉末与粘结剂按质量比为92:8混合,注塑成型得到生胚件,其中粘结剂由包括以下重量份的组分组成:聚丙烯30份、高密度聚乙烯40份、石蜡3份、微晶蜡2份、2,6二叔丁基-4-甲酚1份;
(2)在氮气和氩气的体积比为1:1的保护气氛下对生坯件在150℃加热40min进行加热脱脂处理;
(3)对脱脂处理后的生坯件在真空度为3Pa条件下,1100℃烧结100min,然后通入流量为10L/min的氮气,加热至1200℃,在20kPa下烧结3h,结束后继续通入流量为10L/min的氩气,以20℃/min的速度降至室温。
实施例2
一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,包括以下步骤:
(1)将粒度为20μm、振实密度为4.85g/cm3的水雾化17-4PH不锈钢粉末与粘结剂按质量比为93:7混合,注塑成型得到生胚件,其中粘结剂由包括以下重量份的组分组成:聚丙烯35份、高密度聚乙烯38份、石蜡2份、微晶蜡3份、2,6二叔丁基-4-甲酚2份;
(2)在氮气和氩气的体积比为1:1.5的保护气氛下对生坯件在130℃加热50min进行加热脱脂处理;
(3)对脱脂处理后的生坯件在真空度为4Pa条件下,1150℃烧结80min,然后通入流量为15L/min的氮气,加热至1250℃,在23kPa下烧结2.5h,结束后继续通入流量为15L/min的氩气,以25℃/min的速度降至室温。
实施例3
一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,包括以下步骤:
(1)将粒度为25μm、振实密度为4.9g/cm3的水雾化17-4PH不锈钢粉末与粘结剂按质量比为94:6混合,注塑成型得到生胚件,其中粘结剂由包括以下重量份的组分组成:聚丙烯40份、高密度聚乙烯40份、石蜡3份、微晶蜡2份、2,6二叔丁基-4-甲酚3份;
(2)在氮气和氩气的体积比为1:2的保护气氛下对生坯件在150℃加热40min进行加热脱脂处理;
(3)对脱脂处理后的生坯件在真空度为5Pa条件下,1200℃烧结60min,然后通入流量为20L/min的氮气,加热至1300℃,在25kPa下烧结3h,结束后继续通入流量为20L/min的氩气,以30℃/min的速度降至室温。
对实施例1~3的注射原料性能进行测试,具体测试结果见表1。
表1实施例1~3的注射原料性能结果
对实施例1~3制备的17-4PH不锈钢构件的物理机械性能进行测试,具体测试结果见表2。
表2实施例1~3制备的17-4PH不锈钢构件的物理机械性能测试结果
由以上实施例可知,本发明提供了一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法及其17-4PH不锈钢构件,注射原料性能均符合标准,具有较小的收缩率。
此外,由表2可知制备的17-4PH不锈钢构件具有较高的密度,说明使用的粘结剂不会影响17-4PH不锈钢构件的致密度,且屈服强度最高可达863MPa,可以有效降低氧化对17-4PH不锈钢构件的不利影响。同时还具有高极限拉伸强度、高延伸率和较高的硬度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将17-4PH不锈钢粉末与粘结剂混合,注塑成型得到生胚件;
(2)在保护气氛下对生坯件进行加热脱脂处理;
(3)对脱脂处理后的生坯件顺次进行真空烧结、分压烧结和强冷处理,即得到成型件。
2.根据权利要求1所述的一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,其特征在于,所述17-4PH不锈钢粉末为水雾化17-4PH不锈钢粉末,所述17-4PH不锈钢粉末的粒度为15~25μm,振实密度为4.8~4.9g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,其特征在于,所述粘结剂由包括以下重量份的组分组成:聚丙烯30~40份、高密度聚乙烯35~40份、石蜡1~3份、微晶蜡2~4份、2,6二叔丁基-4-甲酚1~3份。
4.根据权利要求3所述的一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,其特征在于,所述17-4PH不锈钢粉末与粘结剂的质量比为92~94:6~8。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,其特征在于,所述保护气氛为氮气和氩气的混合气,氮气和氩气的体积比为1:1~2。
6.根据权利要求5所述的一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,其特征在于,所述步骤(2)的加热温度为120~150℃,加热的时间为40~60min。
7.根据权利要求6所述的一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,其特征在于,所述真空烧结的温度为1100~1200℃,真空烧结的时间为60~100min,真空烧结的真空度为3~5Pa。
8.根据权利要求6或7所述的一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,其特征在于,所述分压烧结为:真空烧结后通入流量为10~20L/min的氮气,加热至1200~1300℃,在20~25kPa下烧结2~3h。
9.根据权利要求8所述的一种采用注射成型工艺制备17-4PH不锈钢构件的方法,其特征在于,所述强冷处理为:分压烧结后继续通入流量为10~20L/min的氩气,以20~30℃/min的速度降至室温。
10.权利要求1~9任一项所述的制备方法制备得到的17-4PH不锈钢构件。
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- 2022-07-29 CN CN202210904515.9A patent/CN115106528A/zh not_active Withdrawn
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