專利名稱：金屬粉末注射成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于金屬粉末成型的加工工藝，屬于金屬冶金鑄造領(lǐng)域，它涉及對(duì)現(xiàn)有技術(shù)及工藝的改進(jìn)并使產(chǎn)品性能得到了提高。
金屬粉末成型工藝的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，例如用其加工儀表管路連接固定件，目前的加工工藝是八十年代以后所采用的金屬粉末冶金壓鑄技術(shù)，其工藝流程是混料→壓鑄成型→燒結(jié)→整形→后序加工→表面處理?；炝?，是根據(jù)用戶或產(chǎn)品的需要，把各種金屬粉末按鋼材的化學(xué)成分進(jìn)行真空噴射混合，使之均勻一致。壓鑄成型，是把混合后的料用200噸的油壓機(jī)，壓入到模具中，成為所需的工件。燒結(jié)，是把壓鑄好的工件放入到燒結(jié)爐中，根據(jù)不同種類的金屬而選用不同的燒結(jié)溫度燒結(jié)，使工件的金屬粉末顆粒之間完全熔融。整形，是把燒結(jié)后的工件放入模具中，用40MPa的壓力，壓制成最終形狀。金屬粉末冶金壓鑄技術(shù)與機(jī)械冷加工方法相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處，由于粉末流動(dòng)性差，只能直向流動(dòng)，不能橫向流動(dòng)，因此，只能壓鑄簡(jiǎn)單工件，不能壓鑄復(fù)雜工件；由于粉末之間只靠壓合成型，毛坯件強(qiáng)度很低，破損率高；壓合成型同時(shí)還造成了工件的的密度低。另外，該種工藝方法不適用于不銹鋼件的制造。
本發(fā)明的目的正是針對(duì)上述工藝方法存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種把注射成型工藝應(yīng)用于金屬粉末成型的新的工藝方法，它解決了金屬粉末流動(dòng)性差，復(fù)雜工件成型困難，毛坯破損率高，密度低及工件的韌性差、拉伸強(qiáng)度低和不銹鋼粉末不能壓鑄的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下工藝方法及措施來(lái)達(dá)到的該種金屬粉末注射成型工藝，與現(xiàn)有相關(guān)的加工工藝參比，其工藝步驟同樣包括金屬粉末混料、燒結(jié)和整形等工序，其目的和作用現(xiàn)有工藝中的基本一致，本技術(shù)方案的完整的工藝步驟為(1)金屬粉末制備；(2)混合并加入粘結(jié)劑；(3)制粒；(4)注射成型；(5)脫粘結(jié)劑；(6)燒結(jié)；(7)整形；其特點(diǎn)是在混料過(guò)程中加入了粘結(jié)劑并采用了特殊的燒結(jié)工藝，所加入的粘結(jié)劑為聚丙烯或聚乙烯和石蠟的混合物，其重量百分比分別為70-90％和30-10％，另外，在燒結(jié)工序中，采用氫氣保護(hù)或真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1220-1480℃，氫氣濃度為99.5％，采用真空燒結(jié)時(shí)，真空度為≤10-7，冷卻時(shí)仍在氫氣或真空保護(hù)狀態(tài)下，停爐自然冷卻至300℃以下。
以下將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述本技術(shù)方案中所采用的完整的工藝步驟如下(1)金屬粉末制備；(2)混合并加入粘結(jié)劑；(3)制粒；(4)注射成型；(5)脫粘結(jié)劑；(6)燒結(jié)；(7)整形；與現(xiàn)有工藝相比，它的不同之處是，在混料中加入粘結(jié)劑并在其之后增加了一道制粒工序，同時(shí)采用了注射成型方法與特殊的燒結(jié)工藝，現(xiàn)以生產(chǎn)不銹鋼零件為例對(duì)以上工藝步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)不銹鋼的化學(xué)組成，將相應(yīng)的金屬粉末組分按比例放入到混合器中，其重量百分比為C0.08％；Mn1.5％；Si2％；P0.04％；S0.04％；Cr18-21％；Ni9-12％；Mo2-3％；其余為Fe。上述元素中，C、Si、P、S、Mn是雜質(zhì)控制指標(biāo)，其它為參入指標(biāo)，配備好后，利用真空混料機(jī)進(jìn)行均勻混合，混合過(guò)程中加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑為聚乙烯或聚丙烯和石蠟的混合物，當(dāng)選擇聚乙烯時(shí)，其與石蠟的重量百分比及溫度的關(guān)系為聚乙烯72％，52度石蠟為28％，或者聚乙烯78％，50度石蠟為22％或者聚乙烯70％，56度石蠟為30％。
當(dāng)選擇聚丙烯時(shí)，其與石蠟的重量百分比及溫度的關(guān)系為當(dāng)選用50度石蠟作粘結(jié)劑聚丙烯77％，石蠟23％；當(dāng)選用52度石蠟時(shí)聚丙烯70％，石蠟30％。
金屬粉末與粘結(jié)劑的配比及重量百分比為當(dāng)制做多孔透氣性能好的工件時(shí)金屬粉末顆粒＜100目時(shí)，金屬粉末占60％；粘結(jié)劑占40％。
當(dāng)做成微孔透氣性能較好的工件時(shí)金屬粉末顆粒120目；金屬粉末占80％，；粘結(jié)劑占20％。
當(dāng)制作微透氣的工件時(shí)金屬粉末顆粒選150目金屬粉末占87％；粘結(jié)劑占13％。
當(dāng)制造耐壓零件時(shí)金屬粉末顆粒選400-600目，金屬粉末占90％，粘結(jié)劑占10％。
當(dāng)工件耐壓等級(jí)在40MPa以上時(shí)金屬粉末的顆粒600目，金屬粉末占95％，粘結(jié)劑占5％。
混合的粉料在擠壓機(jī)中進(jìn)行反復(fù)擠壓，擠壓機(jī)的工作溫度為260℃，工作壓力為8MPa，其擠出料形狀為條狀或粒狀。把制備好的條狀或粒狀的料，利用注射成型機(jī)注射到模具中，注射機(jī)械的工作溫度為210℃，工作壓力為50MPa，注射完成后的開(kāi)模停留時(shí)間為4秒。之后進(jìn)行脫粘結(jié)劑工序，該工序包括以下步驟，將成型后的產(chǎn)品放入70℃的脫脂溶劑中浸放4小時(shí)后，放入爐中加熱到310℃，停放1小時(shí)，冷卻后再放入70℃的脫脂溶劑中停放2小時(shí)。這樣可以將浸在工件中的粘結(jié)劑脫出，為下一道工序做好準(zhǔn)備。上述的脫脂溶劑為溶劑油，它包括乙醚、輕烴、丙酮等，都能溶解石蠟，我們所用的主要是商品的70#和120#溶劑油。脫完粘結(jié)劑后的工件放入到燒結(jié)爐中，可以采用氣體保護(hù)和真空燒結(jié)兩種方法，采用氫氣作為保護(hù)氣體，其燒結(jié)溫度為1375℃，氫氣濃度為99.5％，采用真空燒結(jié)時(shí)，真空度為≤10-7，冷卻方式均為在氫氣或真空保護(hù)狀態(tài)下，停爐自然冷卻至300℃以下。燒結(jié)后的工件利用成型模具進(jìn)行復(fù)壓整形，然后就可進(jìn)行機(jī)械切削加工并完成表面處理等工序。
利用上述工藝方法已成功地制造出材質(zhì)為316的不銹鋼儀表卡套接頭，其規(guī)格有直徑為Ф6，8，10，12等不同種類的管路直通、三通、四通，其耐壓等級(jí)達(dá)到40MPa，耐溫560℃，勞動(dòng)效率高于冷加工15倍，成本只有冷加工的一半，成品合格率在96％以上，工件密度穩(wěn)定在7.0-7.6之間，硬度達(dá)到85-92HRA，拉伸強(qiáng)度達(dá)到450-470MPa，并且可以生產(chǎn)從炭鋼到不銹鋼各種材質(zhì)的產(chǎn)品，化學(xué)成分準(zhǔn)確，具有廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比具有工藝流程簡(jiǎn)單合理，操作使用方便，可以生產(chǎn)不同材料和復(fù)雜形狀的工件，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了成本。
權(quán)利要求
1.一種金屬粉末注射成型工藝，與現(xiàn)有相關(guān)的加工工藝參比，本技術(shù)方案中所述的工藝步驟同樣包括金屬粉末混料、燒結(jié)和整形等工序，其特征在于本技術(shù)方案所采用的完整的工藝步驟如下(1)金屬粉末制備；(2)混合并加入粘結(jié)劑；(3)制粒；(4)注射成型；(5)脫粘結(jié)劑；(6)燒結(jié)；(7)整形；其中，步驟(2)中所加入的粘結(jié)劑為聚丙烯或聚乙烯和石蠟的混合物，其重量百分比分別為70-90％和30-10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末注射成型工藝，其特征在于粘結(jié)劑中石蠟的加注溫度為50-60℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末注射成型工藝，其特征在于金屬粉末與粘結(jié)劑的混合物的重量百分比分別為60-95％和40％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末注射成型工藝，其特征在于制粒工序中，擠壓機(jī)的工作溫度為120-410℃，工作壓力為8-10MPa，其擠出料形狀也可為條狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末注射成型工藝，其特征在于注射成型工序中，注射機(jī)械的工作溫度為180-350℃，工作壓力為40-50MPa，注射完成后的開(kāi)模停留時(shí)間為2-5秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末注射成型工藝，其特征在于脫粘結(jié)劑工序包括以下步驟，將成型后的產(chǎn)品放入40-120℃的溶劑油中浸放4-6小時(shí)后，放入爐中加熱到120-380℃，1-2小時(shí)，冷卻后再放入40-120℃的溶劑中停放1-2小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末注射成型工藝，其特征在于燒結(jié)工序中，采用氫氣保護(hù)或真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1220-1480℃，氫氣濃度大于等于99.5％，采用真空燒結(jié)時(shí)，真空度為≤10-7，冷卻方式為自然冷卻。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于金屬粉末成型的加工工藝,屬于金屬冶金鑄造領(lǐng)域。本技術(shù)方案的工藝步驟為:(1)金屬粉末制備;(2)混合并加入粘結(jié)劑;(3)制粒;(4)注射成型;(5)脫粘結(jié)劑;(6)燒結(jié);(7)整形;其特點(diǎn)是在混料過(guò)程中加入了粘結(jié)劑并采用了特殊的繞結(jié)工藝,本發(fā)明工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比具有工藝流程簡(jiǎn)單合理,操作使用方便,可以生產(chǎn)不同材料和復(fù)雜形狀的工件,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低了成本。
文檔編號(hào)B22F3/22GK1203131SQ9711233
公開(kāi)日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1997年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月19日
發(fā)明者陳吉彪, 楊海濤 申請(qǐng)人:陳吉彪, 楊海濤