一种金属注射成形用铁基合金预混料制造技术

本发明专利技术公开了一种金属注射成形用铁基合金预混料，先制备铁基合金粉，铁基合金粉各成分的重量百分比组成为：碳含量0.2-0.5%，镍含量1.5-2.5%，铜含量1-2%，钼含量0.2-0.8%，铬含量0.2-0.8%，铁余量；然后再对铁基合金粉进行表面处理，最后与粘结剂混合，挤出造粒，破碎后得铁基合金预混料。本发明专利技术的铁基合金预混料在使用时无需再与粘合剂的混合加工处理即可直接用于注射成形使用，使用方便，加工成制品后成分均匀，组织均匀无偏析，制品尺寸稳定，不易变形，力学性能佳。

【技术实现步骤摘要】
一种金属注射成形用铁基合金预混料
本专利技术涉及粉末冶金
，特别涉及一种金属注射成形用铁基合金预混料。
技术介绍
目前粉末冶金行业对金属注射成形铁基制品的性能要求越来越高，解决问题的一个重要方法就是在原材料粉末方面通过添加新的合金元素来提高制品性能，通常的合金元素有碳、镍、铜、铬、钥等，目前金属注射成形铁基制品原材料使用的是羰基铁粉、羰基镍粉，羰基法虽然能够生产出粒度在10微米以下的金属粉末出来，但是不能形成多合金元素的粉末，绝大多数的制品厂家往往将铁粉、镍粉、铜粉等几种粉末混合起来使用，这样混好的粉在后续的烧结温度下合金元素不能充分扩散，而形成所谓的“假合金”，组织偏析，成分不均匀，制品性能很难满足要求，同时羰基法生产的注射成形粉末一般在10微米以下，且粒度分布窄，DlO在I至3微米之间，D50在2至5微米之间，D90在4至7微米之间，这样粒度分布的粉末也有很大的缺点，粉末粒度太细则注射坯在溶剂脱脂和热脱脂过程中并不能形成较好的骨架支撑，因此脱脂后坯体容易变形，并且粒度分布窄导致粉末振实密度偏低，所需的粘结剂比例升高，烧结后产品尺寸变形大，成品率低。现有的铁基合金粉，在使用时需要先与粘合剂混合加工后，才能用于注射成形，这样使用不便，且增加了加工步骤及需求的设备，此外，由于铁基合金粉的颗粒较细，容易团聚，与熔融态的粘合剂在混合时混合不均匀，导致烧结后的制品组织偏析，成分不均匀，容易变形，制品性能不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在于提供一种金属注射成形用铁基合金预混料，在使用时无需再与粘合剂的混合加工处理即可直接用于注射成形使用，使用方便，加工成制品后成分均匀，组织均匀无偏析，制品尺寸稳定，不易变形，力学性能佳。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 一种金属注射成形用铁基合金预混料，通过以下步骤制备而成: (1)铁基合金粉各成分的重量百分比组成为:碳含量0.2-0.5%，镍含量1.5-2.5%，铜含量1-2%，钥含量0.2-0.8%，铬含量0.2-0.8%，铁余量；将原材料按照铁基合金粉各成分的配比投入到电炉内，升温熔化成钢液后，向钢液中加入脱氧剂在1650-1750°C保温条件下不停搅拌5-10min，对钢液除渣，然后再继续保温l_2min ； (2)将步骤(I)处理获得的钢液经漏包底部漏孔流下，形成的钢液流由上至下依次穿过脉冲磁场及环形喷盘，环形喷盘的喷嘴喷射高压水流将钢液流击碎形成金属粉末进入雾化桶内，雾化桶内充氮气进行气体保护； (3)收集雾化桶内的金属粉末真空干燥，真空干燥的温度为300-400°C，干燥至水分含量在5%以下； (4)真空干燥后的金属粉末进入还原炉还原； (5)还原后的金属粉末进入锤式破碎机破碎，过500-600目筛，然后进入气流磨球化处理30-50min得铁基合金粉； (6)对铁基合金粉进行表面处理； (7)将粘结剂在混料机加热至145-160°C熔融，然后将表面处理后的铁基合金粉加入至熔融后的粘结剂中混合均匀，出料冷却，放入破碎机中破碎成直径小于0.5厘米的颗粒，然后进入螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度125-135°C，挤出的颗粒再用破碎机中破碎成直径小于0.3厘米的颗粒即为铁基合金预混料。本专利技术通过将熔融的钢液在1650-1750°C搅拌条件下保温5_10min，对脱氧剂形成的还原渣除渣后，再继续保温l_2min，以使得合金元素之间混合的更均匀，保证后续制品的成分均匀，合金化程度好。本专利技术先对钢液流采用脉冲磁场处理，配合超高压水雾化和还原工艺，及最后的球化处理，保证了铁基合金粉粒度微细的同时，成分均匀，粉末颗粒规整，振实密度高，含氧量低。本专利技术采用特定的铁基合金粉配方配合特定的制备方法，所得铁基合金粉氧含量低、粒度微细、成份均匀无偏析，颗粒规整，振实密度高。本专利技术先对钢液流采用脉冲磁场处理，脉冲磁场施加于钢液流，可以对钢液流起振荡作用，使得合金元素之间的成分混合更均匀，使得铁基合金粉成份均匀无偏析，另一方面，脉冲磁场对钢液流(熔体)振荡作用，使得钢液流内外温度差快速减小，均匀化钢液流温度，这样在下方的超高压水流的冷却雾化下，形成的颗粒会更细化。本专利技术以高压水流达110-130Mpa的压力喷射钢液流使其雾化成颗粒，虽然高压会使得高压水流汇集点以下产生明显的紊流区，使形成的颗粒发生碰撞形成颗粒聚合，使得平均粒径的上升，但是本专利技术在高压水流处理前有脉冲磁场处理以使得高压水流处理颗粒更细小，以减少高压所带来的颗粒平均粒径上升的不利影响，这样颗粒的大小合适，粒度分布也广，同时本专利技术在高压水流处理后有球化处理的步骤，使得最终的铁基合金粉颗粒大小合适，粒度分布广，，成份均匀无偏析，颗粒形貌规则。作为优选，步骤(2)中脱氧剂用量为钢液重量的0.5-1%，脱氧剂的组成成分为:Mn:15-25wt%,Al:5-15 wt %，B:5-10 wt %，Ca:2_5 wt %，Si 余量。采用本专利技术的脱氧剂，脱氧效果好。作为优选，步骤(2)中钢液以30_50kg/min的流量经漏包底部漏孔流下。作为优选，步骤(2)中所述脉冲磁场的脉冲发生电压在150-200V，脉冲频率在10-15赫兹,所述脉冲磁场由环形电磁铁产生,环形电磁铁的厚度在10-15cm,金属液流穿过环形电磁铁的中心。控制脉冲磁场这样的参数，能使得最终得到粒度大小合适，粒度分布也广，成份均匀无偏析的铁基合金粉。作为优选，步骤(2)中所述环形喷盘的喷嘴以钢液流为焦点均布在环形喷盘上，环形喷盘的喷嘴与钢液流的夹角为30-45度，环形喷盘的喷嘴头部与钢液流的距离为5-7cm。喷嘴头部与钢液流的距离越近与形成颗粒的规则度有关，距离越近越不规则，距离太近会对颗粒大小产生较大影响，因此需要合理喷嘴头部与钢液流的距离，保证处理效果。喷嘴与钢液流的夹角与形成颗粒的规则度有关，夹角越大，颗粒越不规则，夹角过大会对颗粒大小产生较大影响，因此需要合理控制喷嘴与钢液流的夹角，保证处理效果。作为优选，步骤(2)中环形喷盘的喷嘴喷射的高压水流的水压为110_130Mpa。合理控制喷射压力，保证处理效果，即不能太大，也不能太小。作为优选，步骤(4)中还原炉的还原气氛为氨分解气，氨分解气投入流量为20-30mVh,还原温度为650-750°C,还原时间为l_3h。专利技术还原温度高,还原效果好,氧含量更低。还原炉还原后，粉末会有轻微的结块现象，因此本专利技术先将其经锤式破碎机将结块破碎，再进一步球化处理以获得球状，颗粒规整的粉末颗粒。作为优选，步骤(5)中气流磨的研磨气体为氮气，研磨气体的压力控制在0.5-0.8Mpa。作为优选，步骤(6)中表面处理具体为:将质量浓度为40-50%的磷酸酯偶联剂无水乙醇溶液与铁基合金粉混合10-30min，然后再加入质量浓度为40-50%的硅烷偶联剂无水乙醇溶液在80-100°C下混合30-60min ;磷酸酯偶联剂的用量为铁基合金粉重量的0.3-0.5%，硅烷偶联剂的用量为铁基合金粉重量的0.8-1.2%。专利技术人发现铁基合金粉存在易于二次氧化的问题，同时由于颗粒较细，容易团聚，这样不利于后续加工，且对制品的性能有较大影响。因此，专利技术人通过长期的实验研究后发现，先通过使用磷酸酯偶联剂对铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属注射成形用铁基合金预混料，其特征在于：通过以下步骤制备而成：（1）铁基合金粉各成分的重量百分比组成为：碳含量0.2‑0.5%，镍含量1.5‑2.5%，铜含量1‑2%，钼含量0.2‑0.8%，铬含量0.2‑0.8%，铁余量；将原材料按照铁基合金粉各成分的配比投入到电炉内，升温熔化成钢液后，向钢液中加入脱氧剂在1650‑1750℃保温条件下不停搅拌5‑10min，对钢液除渣，然后再继续保温1‑2min；（2）将步骤（1）处理获得的钢液经漏包底部漏孔流下，形成的钢液流由上至下依次穿过脉冲磁场及环形喷盘，环形喷盘的喷嘴喷射高压水流将钢液流击碎形成金属粉末进入雾化桶内，雾化桶内充氮气进行气体保护；（3）收集雾化桶内的金属粉末真空干燥，真空干燥的温度为300‑400℃，干燥至水分含量在5%以下；（4）真空干燥后的金属粉末进入还原炉还原；（5）还原后的金属粉末进入锤式破碎机破碎，过500‑600目筛，然后进入气流磨球化处理30‑50min得铁基合金粉；（6）对铁基合金粉进行表面处理；（7）将粘结剂在混料机加热至145‑160℃熔融，然后将表面处理后的铁基合金粉加入至熔融后的粘结剂中混合均匀，出料冷却，放入破碎机中破碎成直径小于0.5厘米的颗粒，然后进入螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度125‑135℃，挤出的颗粒再用破碎机中破碎成直径小于0.3厘米的颗粒即为铁基合金预混料。...

【技术特征摘要】
1.一种金属注射成形用铁基合金预混料，其特征在于:通过以下步骤制备而成: (1)铁基合金粉各成分的重量百分比组成为:碳含量0.2-0.5%，镍含量1.5-2.5%，铜含量1-2%，钥含量0.2-0.8%，铬含量0.2-0.8%，铁余量；将原材料按照铁基合金粉各成分的配比投入到电炉内，升温熔化成钢液后，向钢液中加入脱氧剂在1650-1750°C保温条件下不停搅拌5-10min，对钢液除渣，然后再继续保温l_2min ； (2)将步骤(1)处理获得的钢液经漏包底部漏孔流下，形成的钢液流由上至下依次穿过脉冲磁场及环形喷盘，环形喷盘的喷嘴喷射高压水流将钢液流击碎形成金属粉末进入雾化桶内，雾化桶内充氮气进行气体保护； (3)收集雾化桶内的金属粉末真空干燥，真空干燥的温度为300-400°C，干燥至水分含量在5%以下； (4)真空干燥后的金属粉末进入还原炉还原； (5)还原后的金属粉末进入锤式破碎机破碎，过500-600目筛，然后进入气流磨球化处理30-50min得铁基合金粉； (6)对铁基合金粉进行表面处理； (7)将粘结剂在混料机加热至145-160°C熔融，然后将表面处理后的铁基合金粉加入至熔融后的粘结剂中混合均匀，出料冷却，放入破碎机中破碎成直径小于0.5厘米的颗粒，然后进入螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度125-135 °C，挤出的颗粒再用破碎机中破碎成直径小于0.3厘米的颗粒即为铁基合金预混料。2.根据权利要求1所述的一种金属注射成形用铁基合金预混料，其特征在于:步骤(2)中脱氧剂用量为钢液重量的0.5-1%，脱氧剂的组成成分为:Mn:15-25wt%,Al:5-15 wt %，B:5-10 wt %，Ca:2-5 wt %，Si 余量。3.根据权利要求1或2所述的一种金属注射成形用铁基合金预混料，其特征在于:步骤(2)中钢液以30-50kg/min的流量经漏包底部漏孔流下。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔毅，汪志荣，方旭，何薇，占建伟，
申请(专利权)人：建德市易通金属粉材有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33