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，它涉及對現(xiàn)有技術(shù)及工藝的改進并使產(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。混料，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成分進行真空噴射混合，使之均勻一致。壓鑄成型，是把混合后的料用200噸的油壓機，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)與機械冷加工方法相比具有很多優(yōu)點，但也有不足之處，由于粉末流動性差，只能直向流動，不能橫向流動，因此，只能壓鑄簡單工件，不能壓鑄復(fù)雜工件；由于粉末之間只靠壓合成型，毛坯件強度很低，破損率高；壓合成型同時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)明的目的正是針對上述工藝方法存在的不足而設(shè)計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、拉伸強度低和不銹鋼粉末不能壓鑄的問題。
本發(fā)明的目的是通過以下工藝方法及措施來達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；其特點是在混料過程中加入了粘結(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，真空度為≤10-7，冷卻時仍在氫氣或真空保護狀態(tài)下，停爐自然冷卻至300℃以下。
以下將結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步地詳述本技術(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)不銹鋼零件為例對以上工藝步驟進行詳細說明根據(jù)不銹鋼的化學組成，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，其它為參入指標，配備好后，利用真空混料機進行均勻混合，混合過程中加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑為聚乙烯或聚丙烯和石蠟的混合物，當選擇聚乙烯時，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％。
當選擇聚丙烯時，其與石蠟的重量百分比及溫度的關(guān)系為當選用50度石蠟作粘結(jié)劑聚丙烯77％，石蠟23％；當選用52度石蠟時聚丙烯70％，石蠟30％。
金屬粉末與粘結(jié)劑的配比及重量百分比為當制做多孔透氣性能好的工件時金屬粉末顆粒＜100目時，金屬粉末占60％；粘結(jié)劑占40％。
當做成微孔透氣性能較好的工件時金屬粉末顆粒120目；金屬粉末占80％，；粘結(jié)劑占20％。
當制作微透氣的工件時金屬粉末顆粒選150目金屬粉末占87％；粘結(jié)劑占13％。
當制造耐壓零件時金屬粉末顆粒選400-600目，金屬粉末占90％，粘結(jié)劑占10％。
當工件耐壓等級在40MPa以上時金屬粉末的顆粒600目，金屬粉末占95％，粘結(jié)劑占5％。
混合的粉料在擠壓機中進行反復(fù)擠壓，擠壓機的工作溫度為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，利用注射成型機注射到模具中，注射機械的工作溫度為210℃，工作壓力為50MPa，注射完成后的開模停留時間為4秒。之后進行脫粘結(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小時后，放入爐中加熱到310℃，停放1小時，冷卻后再放入70℃的脫脂溶劑中停放2小時。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，可以采用氣體保護和真空燒結(jié)兩種方法，采用氫氣作為保護氣體，其燒結(jié)溫度為1375℃，氫氣濃度為99.5％，采用真空燒結(jié)時，真空度為≤10-7，冷卻方式均為在氫氣或真空保護狀態(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行復(fù)壓整形，然后就可進行機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，其耐壓等級達到40MPa，耐溫560℃，勞動效率高于冷加工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，硬度達到85-92HRA，拉伸強度達到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，化學成分準確，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，注射機械的工作溫度為180-350℃，工作壓力為40-50MPa，注射完成后的開模停留時間為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小時后，放入爐中加熱到120-380℃，1-2小時，冷卻后再放入40-120℃的溶劑中停放1-2小時。
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，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;其特點是在混料過程中加入了粘結(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,提高了勞動生產(chǎn)率,降低了成本。
文檔編號B22F3/22GK1203131SQ9711233
公開日1998年12月30日 申請日期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 申請人:陳吉彪, 楊海濤