CN1203131A

CN1203131A - 金属粉末注射成型工艺

Info

Publication number: CN1203131A
Application number: CN 97112337
Authority: CN
Inventors: 陈吉彪; 杨海涛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1998-12-30
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: CN1074698C

Abstract

本发明是一种用于金属粉末成型的加工工艺,属于金属冶金铸造领域。本技术方案的工艺步骤为:(1)金属粉末制备;(2)混合并加入粘结剂;(3)制粒;(4)注射成型;(5)脱粘结剂;(6)烧结;(7)整形;其特点是在混料过程中加入了粘结剂并采用了特殊的绕结工艺,本发明工艺与现有技术相比具有工艺流程简单合理,操作使用方便,可以生产不同材料和复杂形状的工件,提高了劳动生产率,降低了成本。

Description

金属粉末注射成型工艺

本发明是一种用于金属粉末成型的加工工艺，属于金属冶金铸造领域，它涉及对现有技术及工艺的改进并使产品性能得到了提高。

金属粉末成型工艺的应用领域十分广泛，例如用其加工仪表管路连接固定件，目前的加工工艺是八十年代以后所采用的金属粉末冶金压铸技术，其工艺流程是：混料→压铸成型→烧结→整形→后序加工→表面处理。混料，是根据用户或产品的需要，把各种金属粉末按钢材的化学成分进行真空喷射混合，使之均匀一致。压铸成型，是把混合后的料用200吨的油压机，压入到模具中，成为所需的工件。烧结，是把压铸好的工件放入到烧结炉中，根据不同种类的金属而选用不同的烧结温度烧结，使工件的金属粉末颗粒之间完全熔融。整形，是把烧结后的工件放入模具中，用40MPa的压力，压制成最终形状。金属粉末冶金压铸技术与机械冷加工方法相比具有很多优点，但也有不足之处，由于粉末流动性差，只能直向流动，不能横向流动，因此，只能压铸简单工件，不能压铸复杂工件；由于粉末之间只靠压合成型，毛坯件强度很低，破损率高；压合成型同时还造成了工件的的密度低。另外，该种工艺方法不适用于不锈钢件的制造。

本发明的目的正是针对上述工艺方法存在的不足而设计提供了一种把注射成型工艺应用于金属粉末成型的新的工艺方法，它解决了金属粉末流动性差，复杂工件成型困难，毛坯破损率高，密度低及工件的韧性差、拉伸强度低和不锈钢粉末不能压铸的问题。

本发明的目的是通过以下工艺方法及措施来达到的：

该种金属粉末注射成型工艺，与现有相关的加工工艺参比，其工艺步骤同样包括金属粉末混料、烧结和整形等工序，其目的和作用现有工艺中的基本一致，本技术方案的完整的工艺步骤为：(1)金属粉末制备；(2)混合并加入粘结剂；(3)制粒；(4)注射成型；(5)脱粘结剂；(6)烧结；(7)整形；其特点是在混料过程中加入了粘结剂并采用了特殊的烧结工艺，所加入的粘结剂为聚丙烯或聚乙烯和石蜡的混合物，其重量百分比分别为70-90％和30-10％，另外，在烧结工序中，采用氢气保护或真空烧结，烧结温度为1220-1480℃，氢气浓度为99.5％，采用真空烧结时，真空度为≤10^-7，冷却时仍在氢气或真空保护状态下，停炉自然冷却至300℃以下。

以下将结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详述：

本技术方案中所采用的完整的工艺步骤如下：(1)金属粉末制备；(2)混合并加入粘结剂；(3)制粒；(4)注射成型；(5)脱粘结剂；(6)烧结；(7)整形；与现有工艺相比，它的不同之处是，在混料中加入粘结剂并在其之后增加了一道制粒工序，同时采用了注射成型方法与特殊的烧结工艺，现以生产不锈钢零件为例对以上工艺步骤进行详细说明：

根据不锈钢的化学组成，将相应的金属粉末组分按比例放入到混合器中，其重量百分比为：C：0.08％；Mn：1.5％；Si：2％；P：0.04％；S：0.04％；Cr：18-21％；Ni：9-12％；Mo：2-3％；其余为Fe。上述元素中，C、Si、P、S、Mn是杂质控制指标，其它为参入指标，配备好后，利用真空混料机进行均匀混合，混合过程中加入粘结剂，粘结剂为聚乙烯或聚丙烯和石蜡的混合物，当选择聚乙烯时，其与石蜡的重量百分比及温度的关系为：

聚乙烯：72％，52度石蜡为28％，或者

聚乙烯：78％，50度石蜡为22％或者

聚乙烯：70％，56度石蜡为30％。

当选择聚丙烯时，其与石蜡的重量百分比及温度的关系为：

当选用50度石蜡作粘结剂：

聚丙烯：77％，石蜡：23％；

当选用52度石蜡时：

聚丙烯：70％，石蜡：30％。

金属粉末与粘结剂的配比及重量百分比为：

当制做多孔透气性能好的工件时：

金属粉末颗粒＜100目时，

金属粉末占60％；粘结剂占40％。

当做成微孔透气性能较好的工件时：

金属粉末颗粒：120目；

金属粉末占80％，；粘结剂占20％。

当制作微透气的工件时：

金属粉末颗粒选：150目

金属粉末占87％；粘结剂占13％。

当制造耐压零件时：

金属粉末颗粒选400-600目，金属粉末占90％，粘结剂占10％。

当工件耐压等级在40MPa以上时：

金属粉末的颗粒：600目，金属粉末占95％，粘结剂占5％。

混合的粉料在挤压机中进行反复挤压，挤压机的工作温度为260℃，工作压力为8MPa，其挤出料形状为条状或粒状。把制备好的条状或粒状的料，利用注射成型机注射到模具中，注射机械的工作温度为210℃，工作压力为50MPa，注射完成后的开模停留时间为4秒。之后进行脱粘结剂工序，该工序包括以下步骤，将成型后的产品放入70℃的脱脂溶剂中浸放4小时后，放入炉中加热到310℃，停放1小时，冷却后再放入70℃的脱脂溶剂中停放2小时。这样可以将浸在工件中的粘结剂脱出，为下一道工序做好准备。上述的脱脂溶剂为溶剂油，它包括：乙醚、轻烃、丙酮等，都能溶解石蜡，我们所用的主要是商品的70#和120#溶剂油。脱完粘结剂后的工件放入到烧结炉中，可以采用气体保护和真空烧结两种方法，采用氢气作为保护气体，其烧结温度为1375℃，氢气浓度为99.5％，采用真空烧结时，真空度为≤10^-7，冷却方式均为在氢气或真空保护状态下，停炉自然冷却至300℃以下。烧结后的工件利用成型模具进行复压整形，然后就可进行机械切削加工并完成表面处理等工序。

利用上述工艺方法已成功地制造出材质为316的不锈钢仪表卡套接头，其规格有直径为Ф6，8，10，12等不同种类的管路直通、三通、四通，其耐压等级达到40MPa，耐温560℃，劳动效率高于冷加工15倍，成本只有冷加工的一半，成品合格率在96％以上，工件密度稳定在7.0-7.6之间，硬度达到85-92HRA，拉伸强度达到450-470MPa，并且可以生产从炭钢到不锈钢各种材质的产品，化学成分准确，具有广阔的应用前景。

本发明工艺与现有技术相比具有工艺流程简单合理，操作使用方便，可以生产不同材料和复杂形状的工件，提高了劳动生产率，降低了成本。

Claims

1.一种金属粉末注射成型工艺，与现有相关的加工工艺参比，本技术方案中所述的工艺步骤同样包括金属粉末混料、烧结和整形等工序，其特征在于：本技术方案所采用的完整的工艺步骤如下：(1)金属粉末制备；(2)混合并加入粘结剂；(3)制粒；(4)注射成型；(5)脱粘结剂；(6)烧结；(7)整形；其中，步骤(2)中所加入的粘结剂为聚丙烯或聚乙烯和石蜡的混合物，其重量百分比分别为70-90％和30-10％。

2.根据权利要求1所述的金属粉末注射成型工艺，其特征在于：粘结剂中石蜡的加注温度为50-60℃。

3.根据权利要求1所述的金属粉末注射成型工艺，其特征在于：金属粉末与粘结剂的混合物的重量百分比分别为60-95％和40％。

4.根据权利要求1所述的金属粉末注射成型工艺，其特征在于：制粒工序中，挤压机的工作温度为120-410℃，工作压力为8-10MPa，其挤出料形状也可为条状。

5.根据权利要求1所述的金属粉末注射成型工艺，其特征在于：注射成型工序中，注射机械的工作温度为180-350℃，工作压力为40-50MPa，注射完成后的开模停留时间为2-5秒。

6.根据权利要求1所述的金属粉末注射成型工艺，其特征在于：脱粘结剂工序包括以下步骤，将成型后的产品放入40-120℃的溶剂油中浸放4-6小时后，放入炉中加热到120-380℃，1-2小时，冷却后再放入40-120℃的溶剂中停放1-2小时。

7.根据权利要求1所述的金属粉末注射成型工艺，其特征在于：烧结工序中，采用氢气保护或真空烧结，烧结温度为1220-1480℃，氢气浓度大于等于99.5％，采用真空烧结时，真空度为≤10^-7，冷却方式为自然冷却。