一种铝合金注射成型的方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金注射成型的方法，将铝合金粉末与粘结剂混炼，获混合料，造粒获得铝合金喂料，注射成型获得坯体，将坯体进行溶剂脱脂获得棕坯，然后于氢气气氛下进行热脱脂获得脱脂坯，最后将脱脂坯于氮气气氛下烧结即得铝合金；所述粘结剂，按质量百分比计，组成如下：蜡类粘结剂60

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金注射成型的方法


[0001]本专利技术涉及铝合金制备
，具体涉及一种铝合金注射成型的方法。

技术介绍

[0002]铝的密度仅为2.7g/cm3，导电性仅次于银、铜，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝；防锈铝、铸铝等。由于铝在室温下，表面存在一层氧化膜，因此铝的抗腐蚀性能、导热性能，延展性良好，广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。金属注射成型(MIM)近几年来发展迅速，被广泛应用于很多工业领域中。金属注射成型工艺成本低，效率高，可以定制加工任何复杂结构金属部件，已成为最热门的金属零件成型技术之一。
[0003]然而，铝合金注射成型技术并没有得到工业应用，其难点在于以下三点。首先，铝合金的注射成型喂料体系难以突破，铝合金的烧结温度低，粘结剂如果在致密化前未脱出干净，容易引起构件产生内部缺陷；其次，铝合金坯体难以烧结致密化，铝合金粉末表面包覆一层氧化铝膜，阻碍了金属颗粒之间的扩散与收缩，致使坯体难以烧结致密化；最后，铝合金粉末与粘结剂在加热混炼过程中常需要惰性气氛保护处理，增加了对工艺装备的要求和运营成本，阻碍了铝合金注射成型在企业中的推广应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中，铝合金粉末喂料混炼过程易增氧且混炼工艺要求与成本高，后续铝合金注射成型制品粘结剂脱除不干净以及烧结过程表面氧化膜阻碍坯体致密化的难题，本专利技术的目的在于提供一种铝合金注射成型的方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术一种铝合金注射成型的方法，将铝合金粉末与粘结剂混炼，获混合料，造粒获得铝合金喂料，注射成型获得坯体，将坯体进行溶剂脱脂获得棕坯，然后于氢气气氛下进行热脱脂获得脱脂坯，最后将脱脂坯于氮气气氛下烧结即得铝合金；
[0007]所述粘结剂，按质量百分比计，组成如下：蜡类粘结剂60
‑
80wt％、骨干粘结剂10
‑
40wt％、分散剂0
‑
10wt％。
[0008]本专利技术所提供的铝合金注射成型的方法，采用蜡类粘结剂作为主粘结剂，使得铝合金与粘结剂在混炼过程中，低熔点蜡类粘结剂能够充分包裹铝合金粉末，降低喂料在后续升温过程中的氧化问题，而在注射成型获得坯体后，先将坯体进行溶剂脱脂获得棕坯，随后先将棕坯于氢气气氛下进行热脱脂，通过氢气热脱脂可以充分脱除有机粘结剂，同时降低坯体中的残碳量，然后通过氮气气氛烧结，通过加速表面氧化膜的氮化反应，破除粉末颗粒表面致密氧化膜，加速金属粉末颗粒间的扩散，促进制品的烧结致密化。
[0009]优选的方案，所述铝合金粉末的平均粒径为5
‑
25μm，优选为10
‑
15μm。专利技术人发现，将铝合金粉末的粒径控制在上述范围内，可以使粘结剂更好的包裹铝合金粉末。
[0010]优选的方案，所述粘结剂，按质量百分比计，组成如下：蜡类粘结剂65
‑
75wt％、骨干粘结剂15
‑
35wt％、分散剂3
‑
8wt％。将粘结剂的组成控制在该优选范围，最终所得铝合金
的性能最优。
[0011]优选的方案，所述蜡类粘结剂选自巴西棕榈蜡、微晶蜡、石蜡、聚乙烯蜡中的一种或多种。
[0012]优选的方案，所述骨干粘结剂选自高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)中的一种或多种。
[0013]优选的方案，所述分散剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、花生油、芝麻油、菜籽油、汽油的一种或多种。
[0014]优选的方案，所述混炼的过程为：先于70
‑
120℃，优选为90
‑
100℃，在5
‑
20r/min的转速下，将铝合金粉末预热10
‑
60min，优选为15
‑
30min，然后加入蜡类粘结剂与分散剂，密炼15
‑
30min，优选为20
‑
25min；随后升温至150
‑
190℃，优选为170
‑
180℃，加入骨干粘结剂，调节转速至30
‑
40r/min，继续密炼20
‑
60min，优选为30
‑
50min，即得混合料。
[0015]本专利技术在混炼过程中，先将密炼机的温度控制在70
‑
120℃，将铝合金粉充分余热，然后加入蜡类填充剂与分散剂，与铝合金粉混炼，可以使蜡类粘结剂充分包裹铝合金粉末，使其与空气气氛隔离，最后再升温，于高温下将骨干混入喂料中，获得高固含量的混合料。
[0016]通过上述的混炼过程，可以有效的使蜡类粘结剂充分包裹铝合金粉末，使其与空气气氛隔离，此外，专利技术人还意外的发现，通过本专利技术的粘结剂组成以及混炼过程，获得了粘结剂与金属粉末界面结合良好，且粘结剂含量低、固含量高的高品质喂料，在上述两方面的协同下，可以增加烧结致密性，提升铝合金的性能。
[0017]优选的方案，所述铝合金喂料中，铝合金粉末的体积分数为60
‑
68vol％，优选为62
‑
65vol％。
[0018]优选的方案，所述溶剂脱脂的温度为40
‑
60℃，时间为12
‑
48h。
[0019]在本专利技术中，溶剂脱脂所用溶剂为能有效溶解蜡类粘结剂的有机溶剂，如正庚烷、正己烷、汽油等均可，而脱脂时间与注塑件的厚度成正关系。
[0020]优选的方案，所述热脱脂的温度为420
‑
500℃，热脱脂的时间为30
‑
180min，优选为60
‑
120min，氢气的流量为150
‑
200sccm/min。
[0021]优选的方案，所述烧结的温度为560
‑
640℃，优选为590
‑
620℃，烧结的时间为2
‑
6h，优选为3
‑
4h，氮气的流量为100
‑
300sccm/min，优选为150
‑
250sccm/min。
[0022]有益效果：
[0023]本专利技术所提供的铝合金注射成型的方法，采用蜡类粘结剂作为主粘结剂，使得铝合金与粘结剂在混炼过程中，低熔点蜡类粘结剂能够充分包裹铝合金粉末，降低喂料在后续升温过程中的氧化问题，而在注射成型获得坯体后，先将坯体进行溶剂脱脂获得棕坯，随后先将棕坯于氢气气氛下进行热脱脂，通过氢气热脱脂可以充分脱除有机粘结剂，同时降低坯体中的残碳量，然后通过氮气气氛烧结，通过加速表面氧化膜的氮化反应，破除粉末颗粒表面致密氧化膜，加速金属粉末颗粒间的扩散，促进制品的烧结致密化。
[0024]本专利技术的铝合金喂料采用常规喂料混炼装备，通过低温预热铝合金粉末，并将低温蜡基粘结剂与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金注射成型的方法，其特征在于：将铝合金粉末与粘结剂混炼，获混合料，造粒获得铝合金喂料，注射成型获得坯体，将坯体进行溶剂脱脂获得棕坯，然后于氢气气氛下进行热脱脂获得脱脂坯，最后将脱脂坯于氮气气氛下烧结即得铝合金；所述粘结剂，按质量百分比计，组成如下：蜡类粘结剂60
‑
80wt％、骨干粘结剂10
‑
40wt％、分散剂0
‑
10wt％。2.根据权利要求1所述的一种铝合金注射成型的方法，其特征在于：所述铝合金粉末的平均粒径为5
‑
25μm。3.根据权利要求1所述的一种铝合金注射成型的方法，其特征在于：所述粘结剂，按质量百分比计，组成如下：蜡类粘结剂65
‑
75wt％、骨干粘结剂15
‑
35wt％、分散剂3
‑
8wt％。4.根据权利要求1或3所述的一种铝合金注射成型的方法，其特征在于：所述蜡类粘结剂选自巴西棕榈蜡、微晶蜡、石蜡、聚乙烯蜡中的一种或多种；所述骨干粘结剂选自高密度聚乙烯、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或多种；所述分散剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、花生油、芝麻油、菜籽油、汽油的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种铝合金注射成型的方法，其特征在于：所述混炼的过程为：先于70
‑
120...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊慧文，孙亿，易中怀，周科朝，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：