高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件技术

本发明专利技术公开了一种高强高韧金属零件的注射成型方法，该方法包括如下步骤：准备合金粉末作为原料粉末；将原料粉末与粘结剂按一定比例进行混合；密炼后经造粒机挤出造粒得到喂料颗粒；喂料颗粒经注射成型获得金属零件生坯；零件生坯进行催化脱脂、烧结、热处理，最后使零件获得所需的高强高韧机械性能。本发明专利技术还公开了一种由上述注射成型方法制作而成的金属转轴零件。本申请制备方法针对不易使用传统金属加工方法制作的具有三维复杂形状的高强高韧金属零件，提供了一种简单技术路线，效率高，成本相对低廉，适合用于短时间大批量制备具有高强高韧性能的复杂三维形状的零部件，有巨大的经济效益。

Injection molding method of high strength and high toughness metal parts and metal rotating shaft parts

【技术实现步骤摘要】
高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件
本专利技术涉及金属粉末注射成型
，特别是涉及了一种高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件。
技术介绍
对于三维形状复杂，且又要求高强高韧性能的金属零件，使用传统的切削方法对高强钢板进行加工，刀具磨损快，成本高，效率低。特别是应用于3C行业的零部件，往往有许多细小的沟槽、扣位，切削刀具难以加工出来。粉末注射成型技术是融合了塑料注塑成型与金属或陶瓷粉末冶金技术而发展起来的一门技术。注射成型突破了传统粉末冶金的成形限制，在三维复杂形状零件的大批量生产方面有着极高的成本优势，且其产品尺寸精度高，在各个领域都有着广泛的应用。粉末注射成型技术可以实现三维形状复杂金属零件的制备，但是现有粉末注射成型工艺制成的金属零件很难达到高强高韧的性能。例如，要求高强高韧性能的金属转轴零件，其通常要求所制备的零件屈服强度大于1300MPa，延伸率大于5%。因此，如何提高粉末注射成形的形状复杂金属制品的强度和韧性是行业内的技术难题。
技术实现思路
为了解决现有的技术问题，本专利技术提供一种高强高韧金属零件的注射成型方法，包括如下步骤：S1，获得原料粉末：准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；所述合金粉末中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍，17%～18%；钴，8.5%～9.5%；钼，4.5%～5.0%；余量为铁；S2，喂料制备：将原料粉末与粘结剂按1:1~13:7的体积比进行混合；然后加入密炼机中进行密炼；密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，得到喂料颗粒；S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入零件模具中，获得金属零件生坯；S4，催化脱脂：将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；S5，烧结：将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，最后获得金属零件的烧结件；S6，热处理：将烧结件进行热处理，使零件获得所需的高强高韧机械性能。作为进一步改善的方案，所述步骤S1中原料粉末的制备方法包括：S11，将金属元素锭子（铸锭）熔化成钢液；S12，所述钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气流，将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒；S13，所述极细的颗粒通过气流分级，筛分出相应粒度范围的粉末作为原料粉末。作为进一步改善的方案，在步骤S2中，所述粘结剂的成分及质量百分比分别为：POM：70%~90%；PP：3%~8%；SA：1%~5%。作为进一步改善的方案，在步骤S2中，所述密炼温度为180～220度，密炼时间1.5~2.5小时；所述密炼后混合均匀的膏状喂料移入造粒机，造粒机的螺杆将逐渐冷却的喂料通过模头挤出，旋转刀片将条状喂料切成2～3mm长度的圆柱状颗粒。作为进一步改善的方案，在步骤S3中，所述注射成型的注射温度为175～220度，注射压力为75~145MPa，模具温度为80~140度。作为进一步改善的方案，在步骤S4中，所述催化脱脂的温度为90～120度，通入发烟硝酸或者草酸，发烟硝酸或者草酸的通入量为1g/min~5g/min，通入时间1~6小时。作为进一步改善的方案，在步骤S5中，所述烧结工艺如下：先以每分钟1~5度的速率从室温升至600~800度，保温60~180分钟；再以每分钟1~3度的速率从600~800度升温至1200~1300度，保温90~240分钟；然后随炉冷却。作为进一步改善的方案，在步骤S5中，烧结过程全程通入氩气进行保护。作为进一步改善的方案，在步骤S6中，所述热处理工艺包括：将烧结件在热处理炉升温至820～900度，保温15~120分钟；然后开炉门将零件移入水中冷却，完成固溶热处理；将固溶热处理后的零件升温至450~550度，保温2~6小时；然后取出空冷，完成时效热处理。本专利技术还提供了一种金属转轴零件，所述金属转轴零件由如上任一项所述的注射成型方法制作而成，所述金属转轴零件的屈服强度大于1350MPa，延伸率大于6%。本专利技术具有如下有益效果：本申请制备方法针对不易使用传统金属加工方法制作的具有三维复杂形状的高强高韧金属零件，提供了一种简单技术路线，效率高，成本相对低廉，适合用于短时间大批量制备具有高强高韧性能的复杂三维形状的零部件。本申清可使用固有的粉末注射成形产线，在不增加新的设备的条件下，进行批量化的工业生产，具有巨大的经济效益。具体实施方式本专利技术中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本专利技术中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本专利技术的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。本专利技术提供了一种高强高韧金属零件的注射成型方法，包括如下步骤：S1，获得原料粉末：准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；所述合金粉末中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍（Ni），17%～18%；钴（Co），8.5%～9.5%；钼（Mo），4.5%～5.0%；余量为铁（Fe）；S2，喂料制备：将原料粉末与粘结剂按一定比例进行混合，优选的，原料粉末与粘结剂的体积比为1:1~13:7；然后加入密炼机中进行密炼；密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，得到2～3mm长度的柱状喂料颗粒；S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入零件模具中，获得金属零件生坯；S4，催化脱脂：将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；S5，烧结：将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，最后获得金属零件的烧结件；S6，热处理：将烧结件进行热处理，使零件获得所需的高强高韧机械性能。传统的金属加工方法制备高强高韧、三维复杂性能的零件时，由于材料屈服强度和硬度高，在刀具的选择上要求较高，加工时损刀严重，进刀量小，效率低下；而且材料韧性较好，在切削时容易粘刀，且会导致毛边清理不净，需要大量的后处理工序来达到需要的精度要求。再者，高强高韧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强高韧金属零件的注射成型方法，其特征在于,包括如下步骤：/nS1， 获得原料粉末：准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；所述合金粉末中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍，17%～18%；钴，8.5%～9.5%；钼，4.5%～5.0%；余量为铁；/nS2，喂料制备：将原料粉末与粘结剂按1:1~13:7的体积比进行混合；然后加入密炼机中进行密炼；密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，得到喂料颗粒；/nS3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入零件模具中，获得金属零件生坯；/nS4，催化脱脂：将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；/nS5，烧结：将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，最后获得金属零件的烧结件；/nS6，热处理：将烧结件进行热处理，使零件获得所需的高强高韧机械性能。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强高韧金属零件的注射成型方法，其特征在于,包括如下步骤：
S1，获得原料粉末：准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；所述合金粉末中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍，17%～18%；钴，8.5%～9.5%；钼，4.5%～5.0%；余量为铁；
S2，喂料制备：将原料粉末与粘结剂按1:1~13:7的体积比进行混合；然后加入密炼机中进行密炼；密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，得到喂料颗粒；
S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入零件模具中，获得金属零件生坯；
S4，催化脱脂：将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；
S5，烧结：将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，最后获得金属零件的烧结件；
S6，热处理：将烧结件进行热处理，使零件获得所需的高强高韧机械性能。


2.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，所述步骤S1中原料粉末的制备方法包括：
S11，将金属元素锭子（铸锭）熔化成钢液；
S12，所述钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气流，将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒；
S13，所述极细的颗粒通过气流分级，筛分出相应粒度范围的粉末作为原料粉末。


3.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，在步骤S2中，所述粘结剂的成分及质量百分比分别为：POM：70%~90%；PP：3%~8%；SA：1%~5%。


4.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，在步骤S2中，所述密炼温度为180～220度，密炼时间1.5~2...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫畏，吕永虎，王战华，顾道敏，
申请(专利权)人：深圳艾利佳材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44