用于制造可酸洗的金属部件的方法技术

一种用于制造金属部件(90)的方法，包括下述步骤：提供预成形部件(10)的步骤(100)，所述预成形部件(10)包括构成金属部件(90)的金属材料(20)，和限定所述金属部件(90)的形状的成型装置(30、40)；在预定压力和预定温度下使所述预成形部件(10)经受热等静压持续预定时间的步骤(200)；通过用酸洗剂(60)接触所述预成形部件(10)而去除所述成型装置(30、40)的步骤(300)；其特征在于，提供所述预成形部件(10)的步骤(100)包括向所述预成形部件(10)提供耐酸金属层(50)，其中所述耐酸金属层(50)利用电镀施加，并且其中所述耐酸金属层(50)被布置使得其保护所述金属材料(20)免于接触所述酸洗剂(60)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于制造金属部件的方法。本公开还涉及一种根据权利要求要求13的前序部分所述的包括致密金属材料制成的本体的金属部件。
技术介绍
热等静压(HIP)是用于制造近净成形部件和高性能材料的优选方法。在HIP中，限定出部件的形状的包套通常用钢板制造。包套用金属或复合粉末填充，并承受高温高等静压，因此使得金属粉末冶金结合而形成具有锻件类似强度的致密部件。酸洗是从HIP部件去除包套材料的最常见方法。因而，HIP部件浸在温硫酸(H2SO4)中足够时间段，使得包套材料全部被去除。这适合于具有复杂形状的部件，复杂形状使得难以通过加工将包套去除。当制造具有内腔的部件时，有时用实心型芯来限定内腔的形状。在HIP后，型芯通过加工和酸洗组合被去除。但是，当使用低合金材料时，诸如碳钢、工具钢和复合材料，酸洗不适于包套或型芯的去除，这是因为低合金材料不能承受酸。在这种情况下，当包套或型芯已经被溶解时，部件的材料可能被酸腐蚀。因此，加工经常用来去除包套材料。尽管加工是一种相当费时而且麻烦的方法，但其可用在简单几何形状的外表面上。然而，具有复杂表面的部件不能通过加工而全部去除包套，并且在这些情况下，至少部分包套材料必然留在部件上。此外，由于下列材料它们的高硬度和材料中非常高含量的硬质颗粒，一些材料(例如金属基质的复合材料(MMC))不能被加工。在这些情况下，因为必须避免MMC和加工工具之间的接触，所以包套必须被留在部件上。复杂几何形状的型芯更难通过加工而从HIP部件中去除，这限制了具有内部通道的部件的设计。而且，在HIP工艺中，包套的焊缝是气密的并且在固化过程中也保持气密是非常重要的。任何泄露都会导致有废弃的部件。因此，在与包套的焊接接头接触的区域内的包套的内部的任何覆层都不影响焊缝质量是非常重要的。本公开的一个方面是获得一种用于制造金属部件的方法，该方法能改正和/或克服现有技术的至少一个问题。特别地，本公开的一个方面是实现一种能酸洗金属部件而对该金属部件没有不利影响的方法。定义术语“成型装置”表示下述物品或工具，该物品或工具在用于制造金属部件的创造性方法中使用，但该物品或工具不形成最终部件的组成部分，因此当金属部件成型后，该物品或工具应当被移除。这种“成型装置”的示例为型芯或模具或包套或模板。术语“金属材料”表示如下材料，该材料是金属，或是金属和非金属相或颗粒的复合物。金属的示例是(但不限于)纯金属，或金属和其它元素的合金，例如钢。复合材料的非限制性示例是包括硬质颗粒的金属基质的复合材料，硬质颗粒例如但不限于WC、TiC、TaC、TiN，或金属基质中的硬质相，金属基质例如但不限于Ni、Co、Fe、Cr。
技术实现思路
根据本公开，至少一个上述方面通过用于制造金属部件90的本专利技术的方法而得到满足，所述方法包括下述步骤：提供预成形部件10，所述预成形部件10包括构成金属部件90的金属材料20，和限定金属部件90形状的成型装置30、40；在预定压力和预定温度下对预成形部件10进行热等静压持续预定时间；用酸洗剂60接触所述预成形部件10，从而去除成型装置30、40；其特征在于，提供预成形部件10的步骤100包括向预成形部件10提供耐酸金属层50，其中耐酸金属层50利用电镀施加，其中耐酸金属层50被布置使得其保护金属材料20免于接触酸洗剂60。耐酸金属层提供酸洗剂的屏障，并且在去除HIP工艺中所使用的辅助成型装置(诸如型芯或包套)时保护金属部件。耐酸金属层的存在可以完全去除成型装置，而没有酸洗剂侵蚀部件的金属材料的风险。这反过来允许HIP部件的有效制造。进一步的优点在于，可以免除通过加工去除型芯和包套的相当复杂的步骤。本方法还可以制造现有技术中不能加工的具有复杂几何形状的部件。使用电镀将耐酸金属层施加到预成形部件是一种简单有效的方法，其用于对复杂几何形状涂覆以预定厚度，例如，整个预成形部件可被涂覆。进一步的优点是在施加之后，镀层不需要加工。进一步的优点是所获得的镀层不像化学镀通常的那样包含任何磷，因此所获得的镀层不会影响焊缝，并且焊缝因此是气密的。包括镍和/或铬的金属对酸洗剂(例如硫酸、盐酸)具有非常良好的耐酸性，因此提供对酸洗剂的有效屏障，并且在去除辅助成型装置的过程中有效保护金属部件。根据如上下文限定的本公开的一个实施例，耐酸金属层50为镍金属。除对某些用在酸洗中使用的特定酸(如硫酸(H2SO4)和盐酸(HCl))具有良好的耐酸性之外，镍还具有高熔点，即，1455℃。这使得镍非常适合作为通过HIP工艺制造的金属部件中的耐酸金属层50，这是因为在HIP工艺的过程中的流行高温和高压下，镍保持其结构稳定性并且保持完好。镍还对碳有低亲和性。这在HIP工艺的过程中是重要的特征，这是因为镍由此会限制碳从金属材料和耐酸金属层50扩散的可能性。应该避免碳扩散，这是因为它会引起HIP部件中脆性相的形成。镍金属可以具有至少95wt％的镍含量。残余由自然存在的杂质，如P、S、O、Fe、Cu、C和Si构成。特别地，磷含量低于5wt％以保持镍金属的高熔点是重要的。因此，耐酸金属层应该含有至少95wt％的镍金属，残余为自然存在杂质，其磷含量＜5wt％，诸如＜3wt％，诸如＜2wt％。耐酸金属层50对酸洗剂的耐酸性和在高温下的结构稳定性随着镍含量的增加而增加，因此镍含量可以至少为97wt％，诸如至少为98wt％，例如镍含量为95-98wt％或97-98wt％，并且其余为不可避免的杂质。根据替代例，耐酸金属层50是铬。铬也是一种具有非常良好耐酸性的金属。铬的高熔点，即1857℃，使得其适于用作HIP工艺中的耐酸金属层50，因为其在HIP工艺的过程中保持完好。根据替代例，耐酸金属层50包括5-20wt％的Ni和20-40wt％的Cr，其余为Fe。合金还包括额外元素，诸如Mn和/或Mo，这些元素也有助于耐蚀性，诸如镍基金属，如合金625、718和825。耐酸金属层50可以具有50-200μm的厚度，诸如75-175μm，诸如75-125μm，诸如100μm。耐酸金属层应当至少厚50μm，以保证层是连续的，而没有孔隙，该孔隙会形成酸洗剂的进入点。完全没有孔隙的层的可能性随着层厚增加而增加。厚度的上限由涂覆工艺的限制而确定。在大厚度下，即，200μm之上，可能具有层脱落的趋势。根据如上下文限定的方法，耐酸金属层50可以被布置在成型装置30、40和金属材料20之间。这保证成型装置在使用外部布置的HIP包套情况下可以从外向内溶解，或在使用型芯的情况下，从内向外溶解，因而当成型装置被完全溶解时，阻止酸洗剂接触部件。耐酸金属层50可直接施加到成型装置30、40的外表面。这是将耐酸金属层施加到保护相邻的预成形部件的金属材料所处的位置的简单并且有效的手段。根据如上下文限定的方法的一个替代例，成型装置30、40可以是限定金属部件90的至少一部分形状的包套30。在这个替代例中，耐酸金属层50可以直接施加到包套的内表面上，即面向金属材料的包套的那一侧。根据本方法的一个替代例，金属部件90可以包括空腔92，由此成型装置30、40是限定空腔92的形状的型芯40。在该替代例中，耐酸金属层被直接施加到型芯的表面。包套和型芯可由非常低合金化的钢(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造金属部件(90)的方法，包括步骤：‑提供预成形部件(10)的步骤(100)，所述预成形部件(10)包括构成金属部件(90)的金属材料(20)；和成型装置(30，40)，所述成型装置限定所述金属部件(90)的形状；‑在预定压力和预定温度下使所述预成形部件(10)经受热等静压持续预定时间的步骤(200)；‑将所述预成形部件(10)通过与酸洗剂(60)接触而去除所述成型装置(30、40)的步骤(300)；其特征在于，提供所述预成形部件(10)的步骤(100)包括向所述预成形部件(10)提供耐酸金属层(50)，其中通过电镀施加所述耐酸金属层(50)，并且其中所述耐酸金属层(50)被布置成使得其保护所述金属材料(20)免于与所述酸洗剂(60)接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.25 EP 14161576.51.一种用于制造金属部件(90)的方法，包括步骤：-提供预成形部件(10)的步骤(100)，所述预成形部件(10)包括构成金属部件(90)的金属材料(20)；和成型装置(30，40)，所述成型装置限定所述金属部件(90)的形状；-在预定压力和预定温度下使所述预成形部件(10)经受热等静压持续预定时间的步骤(200)；-将所述预成形部件(10)通过与酸洗剂(60)接触而去除所述成型装置(30、40)的步骤(300)；其特征在于，提供所述预成形部件(10)的步骤(100)包括向所述预成形部件(10)提供耐酸金属层(50)，其中通过电镀施加所述耐酸金属层(50)，并且其中所述耐酸金属层(50)被布置成使得其保护所述金属材料(20)免于与所述酸洗剂(60)接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述耐酸金属层(50)包含具有至少95wt％的镍含量的镍金属，其余为自然存在的磷含量＜5wt％的杂质。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述耐酸金属层(50)是铬金属。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述耐酸金属层(50)是含镍和/或铬金属。5.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述耐酸金属层(50)具有50-200μm的厚度。6.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述耐酸金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·贝格隆德，约尼·韦登斯特兰德，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE