一种金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法技术

本发明专利技术属于金属粉末注射成形技术领域，具体涉及一种金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法。所述方法为注射成型的生坯在酸催化脱脂后采用氮气

【技术实现步骤摘要】
一种金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法


[0001]本专利技术属于金属粉末注射成形
，具体涉及一种金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法。

技术介绍

[0002]金属粉末注射成形(Metal Injection Molding, 以下简称MIM)技术已经是一个用途很广泛的加工制程。因其优越的加工特点，MIM在智能电子产品包含美国Apple、Google；我国华为、维沃、欧珀、小米；韩国的三星等品牌产品中都存在MIM制品。精密复杂且轻薄短小的电子商品以MIM技术制作坚固耐用的机构零件，自2011年我国制造的MIM零件销售总额早早超越其他世界各国，2020年在所有的销售数据都是历史上最高点，相信这是因为互联网所带来的便利性导致，虽然人们被隔离状态下无法满足面对面沟通，但商业与工业的需求可以通过互联网订购与销售，得以保持交付的顺利进行。
[0003]目前的MIM加工过程如图1所示，大致为金属粉末和粘结剂，粘结剂一般包括低分子量（例如SA、PW、EBS）、中分子量（例如BR、EVA）和高分子量(例如PP、HDPE、POM等)粘结剂，混炼后通过注射成型获得生坯体，然后通过脱脂去除生坯中的粘结剂，最后在烧结炉中进行烧结。
[0004]当制品的体积和重量很小(＜5g，例如牙齿的矫正用正畸器、微型减速畸的小模数微型齿轮、医学用组织采样爪等等)，除了模具设计与制造上的难度，往往这些微小型的零件都没有办法进行注射生坯表面的清洁与毛刺去除。众所周知，以模具成形的过程融熔材料会被注射到模穴中，也因此熔融材料也会填充到模穴构成动件机构的间隙，动件机构包顶针、斜顶、滑块与各种镶件和入子等等，分型面则是最大的间隙，因此注射生成的生坯表面避免不了有分型面以及动件机构的结合线，这也使得那些位置容易产生毛刺并且难以去除，MIM件不像聚合物塑胶材料的韧性可以进行所谓的冷冻撞击去除毛刺，更由于微型尺寸的拿取困难，不容易使用手动或是机器操作去除毛刺，毛刺在烧结后变成坚硬的刀锋状，更是难以清除。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法，用以解决目前金属粉末注射成形的微小型零件表面毛刺去除难题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：所述一种金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法，是注射成型的生坯在酸催化脱脂后采用氮气
‑
负压脱脂法中进行热脱脂，接着升温至600
‑
800℃在真空或氢气氛下实现坯体内除碳及表面还原，然后将坯体预烧结至形成烧结颈，冷却后对预烧结的坯体进行表面处理，最后再经过二次烧结获得产品。
[0007]烧结颈形成是指烧结时在颗粒间形成颈状的联结。
[0008]氮气
‑
负压脱脂法是指边抽真空边输入洁净的氮气，形成压差吹扫在升温过程中释放的物质。
[0009]通过热脱脂和预烧结，坯体纯净并且获得了足以加工的强度，但与最终产品相比其致密性又比较低，所以表面处理的方法可以更广泛也更容易。
[0010]可选地，所述热脱脂根据梯度升温变化依此包括脱除活化剂阶段、脱除增韧剂阶段、脱除骨架剂阶段和清除残留粘结剂阶段，热脱脂过程中压力控制在29
‑
31KPa，以5
‑
40L/min流量的氮气流将残留的粘结剂带出。
[0011]可选地，所述热脱脂过程在真空脱脂烧结炉中进行，压力控制在30KPa，氮气流量在10
‑
20L/min。
[0012]可选地，所述脱除活化剂阶段包括升温和保温，其中升温是在60
‑
90min内从室温升至130
‑
160℃，保温是在130
‑
160℃温度下维持25
‑
35min。
[0013]可选地，所述脱除增韧剂阶段包括升温和保温，其中升温是在40
‑
60min内从130
‑
160℃升至280
‑
320℃，保温是在280
‑
320℃温度下维持50
‑
65min。
[0014]可选地，所述脱除骨架剂阶段包括升温和保温，其中升温是在40
‑
60min内从280
‑
320℃升至430
‑
460℃，保温是在430
‑
460℃温度下维持50
‑
65min。
[0015]可选地，所述清除残留粘结剂阶段包括升温和保温，其中升温是在40
‑
60min内从430
‑
460℃升至590
‑
610℃，保温是在590
‑
610℃温度下维持80
‑
100min。
[0016]可选地，所述预烧结步骤在1
×
10
‑2Pa以下的真空条件下升温至800
‑
1000℃后保温15
‑
25min，然后冷却获得内部已经形成烧结颈的坯体。
[0017]形成烧结颈的坯体，拉伸强度可达15MPa，此时脱模后可以耐受磁力研磨的冲击力。
[0018]可选地，所述二次烧结在氮气氛中进行，温度为金属粉末熔点的85
‑
95%。比如17
‑
4PH不锈钢的最终烧结温度可为1300
‑
1350℃。
[0019]可选地，所述对预烧结的坯体进行表面处理包括表面研磨和/或整形校正。
[0020]可选地，所述表面研磨采用磁针式回旋法、滚筒法或磁流体法，研磨介质选自陶瓷硬质颗粒、不锈钢针、聚合物与合成研磨粒和核桃砂中的一种以上，辅助介质选自空气、水、酒精或油。
[0021]可选地，所述整形校正方法为通过油压或气压整形的仿形工具。
[0022]本专利技术的技术方案通过适当的真空度配合热处理过程使MIM注射生坯内部尽量无粘结剂的残留，并且在去除粘结剂的过程中不会造成坯体变形，经预烧结时可以具有一定强度，对这些预烧结坯进行研磨表面与校正形状，以去除生坯体上的毛刺与污染物，然后在烧结炉再加热到最够高温度烧结，获得最终形状与表面状态良好的烧结坯体，与现有技术相比坯体中残留物更少，致密性更高，最重要的是解决了烧结后再进行校形和表面去毛刺等难题，更容易获得外观合格的微小零件。
附图说明
[0023]图1是现有技术中所述金属粉末注射成形的流程图；图2是本专利技术一具体实施方式中成型产品结构示意图；图3是本专利技术所述金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法一具体实施方式的流程图；图4是本专利技术一具体实施方式中生坯的电镜照片；
图5是本专利技术一具体实施方式中经酸催化脱脂后坯体电镜照片；图6是本专利技术一具体实施方式中经热脱脂后坯体电镜照片；图7是本专利技术一具体实施方式中预烧结形成烧结颈状态的坯体电镜照片；图8是本专利技术一具体实施方式中高温烧结到达了初期致密的状态时的坯体电镜照片；图9是本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法，其特征在于，注射成型的生坯在酸催化脱脂后采用氮气
‑
负压脱脂法中进行热脱脂，接着升温至600
‑
800℃在真空或氢气氛下实现坯体内除碳及表面还原，然后将坯体预烧结至形成烧结颈，冷却后对预烧结的坯体进行表面处理，最后再经过二次烧结获得产品。2.根据权利要求1所述金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法，其特征在于，所述热脱脂根据梯度升温变化依此包括脱除活化剂阶段、脱除增韧剂阶段、脱除骨架剂阶段和清除残留粘结剂阶段，热脱脂过程中压力控制在29
‑
31KPa，以5
‑
40L/min流量的氮气流将残留的粘结剂带出。3.根据权利要求2所述金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法，其特征在于，所述热脱脂过程在真空脱脂烧结炉中进行，压力控制在30KPa，氮气流量在10
‑
20L/min。4.根据权利要求2所述金属粉末注射成形预烧结坯表面处理方法，其特征在于，所述脱除活化剂阶段包括升温和保温，其中升温是在60
‑
90min内从室温升至130
‑
160℃，保温是在130
‑
160℃温度下维持25
‑
35min；所述脱除增韧剂阶段包括升温和保温，其中升温是在40
‑
60min内从130
‑
160℃升至280
‑
320℃，保温是在280
‑
320℃温度下维持50
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：范振洋，张善寿，尹学荣，
申请(专利权)人：苏州中耀科技有限公司，
类型：发明
国别省市：