提升粉末冶金不锈钢强度及硬度的方法技术

本发明专利技术涉及一种提升粉末冶金不锈钢强度及硬度的方法，首先将不锈钢粉末成形为一坯体，再把该坯体置于一还原环境中，并保持在一烧结温度下，使该坯体形成一烧结体，接着，将该烧结体与一含碳的气氛接触，且保持在一低于600℃的渗碳温度，使碳得以于该烧结体表面及内部形成一渗碳区域。借此，可通过该渗碳区域改善粉末冶金不锈钢的硬度及强度，且由于其加热温度低于600℃，故可防止铬与碳发生反应，因此，亦可维持良好的抗腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提升粉末冶金不锈钢強度及硬度的方法，尤指ー种针对由粉末冶金制得的不锈钢制品，进行渗碳处理而改善其強度及硬度的方法。
技术介绍
粉末冶金工艺已广泛用来制作各种金属产品，其中又以各种机械构件为主，传统的粉末冶金工艺如美国专利第US 5，856，625号、第US 5，460，641号与第US 7，311，875号等所掲示的技术，是先使欲烧结的金属粉末均匀混合，再将其加压成形为胚体，然后，将胚体加热至高温，并持温一段时间进行烧结，借此，粉末之间可进行原子扩散而相互黏结，最终形成结构致密的烧结体。另除前述应用粉末加压成形的エ艺外，亦有提出ー种金属粉末射出成形(Metal injection molding,简称MIM)エ艺,其结合粉末冶金与塑料射出成形エ艺,适用于制作形状复杂度高且要求优异机械性质的机械构件，例如美国专利第US 4，708，741号、第US7，211，125号、第US 5，985，208号与第US 6，669，898号等所掲示的技术。此技术先将金属粉末与黏结剂均匀混合为射料(feedstock)，再使用射出成形机使射料成形为胚体，将胚体进行脱脂后，再施以高温烧结，即得到烧结体。针对由前述粉末冶金方式制造的不锈钢材料，其又可分为具致密结构无连通孔的高密度不锈钢材料或形成多孔结构的低密度不锈钢材料。以致密结构无连通孔的不锈钢材料而言，若欲提升其表面的硬度，一般可采用如轧延或冷加工等加工硬化的方式，改善其表面硬度，但是，因粉末冶金的烧结体的形状已接近最终产品，故不适合使用上述硬化方法。基于上述考虑，目前业界大多以镀铬或珠击的方式增加以粉末冶金工艺得到的不锈钢エ件的表面硬度。然，镀铬所形成的铬镀层的附着性不佳，故容易发生剥离；而以珠击处理来说，其可提升表面硬度的程度有限，且对于形状复杂或小尺寸的エ件，更将有部分区域无法受到撞击，故其提升表面硬度的均匀性不佳。此外，对多孔结构的不锈钢材料来说，现阶段则尚未发展出适合改善其強度及硬度的方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的，在于解决现有改善致密结构的粉末冶金不锈钢的強度及硬度的方法中，铬镀层的附着性不良而使其硬度无法获得有效改善，或因使用珠击所导致硬度均匀性不佳的问题。此外，本专利技术亦可用于强化多孔结构的粉末冶金不锈钢，改善其硬度及強度。为达上述目的，本专利技术提供一种提升粉末冶金不锈钢硬度及強度的方法，先将不锈钢粉末成形为ー胚体，再将该胚体保持在ー烧结温度下，使该胚体形成ー烧结体，然后，使该烧结体与ー含碳的气氛接触，并保持在ー低于600°C的渗碳温度,使碳得以于该烧结体内形成ー渗碳区域。根据本专利技术进ー步改进的技术方案，该还原环境为一真空环境或一含氢的气氛。根据本专利技术进ー步改进的技术方案，该烧结温度介于1050°C与1400°C之间的范围内。根据本专利技术进ー步改进的技术方案，该渗碳温度介于400°C与580°C之间的范围内。根据本专利技术进ー步改进的技术方案，该烧结体的相对密度大于30%。根据本专利技术进ー步改进的技术方案，该胚体利用一金属粉末射出成形エ艺得到。根据本专利技术进ー步改进的技术方案，该胚体利用一粉末加压成形エ艺得到。根据本专利技术进ー步改进的技术方案，该含碳的气氛为选自由ー氧化碳、甲烷及丙烷所组成的群组。 根据本专利技术进ー步改进的技术方案，该不锈钢粉末以铁为主成分，其包含有重量百分比低于2. O的碳、重量百分比低于I. O的硅、重量百分比低于2. O的锰、重量百分比介于12. O至19. O之间的铬、重量百分比低于15. O的镍、重量百分比低于6. O的钥以及重量百分比低于6. O的铜。经由上述技术方案，本专利技术提升粉末冶金不锈钢硬度及強度的方法相较于现有技术可达到的有益效果在于一、针对具致密结构的粉末冶金不锈钢，本专利技术可借由该渗碳区域具有高浓度的碳原子，而提供该烧结体表面呈现优异的硬度，由于碳原子可均匀地进入该烧结体形成该渗碳区域，使其表面硬度的提升较为一致，因此，并不会有附着性及均匀性不佳的问题；ニ、其次，针对具多孔结构的粉末冶金不锈钢，更可将该渗碳区域扩及该烧结体的心部，进而使该烧结体无论是表面硬度或是整体強度，均可获得显著的提升；三、再者，由于该渗碳区域是低于600°C的温度下形成，可避免铬与碳发生反应生成碳化铬Cr23C6，故可于提升強度及硬度的同时仍保有优良的抗腐蚀性。附图说明图I为本专利技术的步骤流程示意图；图2为本专利技术实验例I的光学显微镜照片；图3为本专利技术实验例9的光学显微镜照片；图4为本专利技术实验例10的光学显微镜照片；图5为本专利技术实验例15的光学显微镜照片；图6为本专利技术实验例16的光学显微镜照片；图7为本专利技术实验例18的光学显微镜照片；以及图8为本专利技术实验例19的光学显微镜照片。具体实施例方式有关本专利技术的提升粉末冶金不锈钢硬度及強度的方法的详细说明及
技术实现思路
，现就配合附图说明如下请參阅“图1”，其为本专利技术提升粉末冶金不锈钢強度及硬度的方法一实施例的流程图，步骤SI先将不锈钢粉末成形为ー胚体，该不锈钢粉末以铁为主成分，且包含有重量百分比低于2. O的碳、重量百分比低于I. O的硅、重量百分比低于2. O的锰、重量百分比介于12. O至19. O之间的铬、重量百分比低于15. O的镍、重量百分比低于6. O的钥以及重量百分比低于6. O的铜，于本专利技术的一实施例中，该不锈钢粉末较佳地为符合美国钢铁协会(American iron and steel institute,简称 AISI)编号 316L 不镑钢、编号 304L 不镑钢、编号440C不锈钢、编号17-4PH析出硬化型不锈钢或以上组合的化学組成。其中，该不锈钢粉末可进行ー金属粉末射出成形(Metal injection molding,简称MIM);或是ー粉末加压成形エ艺而成形为该胚体。然后，步骤S2是将该胚体置于ー还原环境内，并保持在ー烧结温度进行烧结，使该胚体形成ー烧结体，该还原环境可为一真空环境或ー含氢的气氛，其中，于该含氢的气氛，其氢的体积百分比较佳地大于5. O%，而该烧结温度较佳地介于1050°C与1400°C之间的范围内。此步骤可于气氛烧结炉或真空炉中进行，可将该胚体放入气氛烧结炉后，先通以氢气、氮氢混合气或裂解氨，并将气氛烧结炉升温至该烧结温度，持温ー烧结时间后，使该胚体成为该烧结体，接着，将气氛烧结炉降温至室温，取出该烧结体；或者，先将该胚体放入真空炉，使真空炉的内部达到ー预定真空度，将真空炉升温至该烧结温度，持温一烧结时间使该胚体成为该烧结体后，再将真空炉降温至室温，取出该烧结体，其中，该烧结时间可 选为30分钟至3小时之间。于本专利技术的一实施例中，可控制该烧结温度或时间使该烧结体达到高于95%的相对密度，使该烧结体的结构达致密化，而大部份的孔洞均不互相连通；或者，于本专利技术的另ー实施例中，亦可控制该烧结温度或时间使该烧结体达到介于30 %至95%之间的相对密度，让该烧结体的结构呈现多孔性，且较佳地为形成具连通孔的微结构。步骤S3则将该烧结体与ー含碳的气氛接触，且使该烧结体保持在ー渗碳温度，使该气氛中的碳进入该烧结体的表面形成ー渗碳区域，其中，该渗碳温度低于600°C，且较佳地介于400°C与580°C之间的范围内，于本专利技术中，该含碳的气氛可为含ー氧化碳、甲烷或丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升粉末冶金不锈钢強度及硬度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 由不锈钢粉末成形为ー胚体； 将所述胚体置于ー还原环境中且保持在ー烧结温度下，使所述胚体形成一烧结体；以及 再使所述烧结体与ー含碳的气氛接触并保持在ー低于600°C的渗碳温度，使碳得以于所述烧结体内形成ー渗碳区域。2.根据权利要求I所述的提升粉末冶金不锈钢強度及硬度的方法，其特征在于，所述还原环境为一真空环境或一含氢的气氛。3.根据权利要求I所述的提升粉末冶金不锈钢強度及硬度的方法，其特征在于，所述烧结温度介于1050°C与1400°C之间的范围内。4.根据权利要求I所述的提升粉末冶金不锈钢強度及硬度的方法，其特征在于，所述渗碳温度介于400°C与580°C之间的范围内。5.根据权利要求I所述的提升粉末冶金不锈钢強度及硬度的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄坤祥，郑礼辉，陆永忠，
申请(专利权)人：台耀科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：