喷射成型专用铁粉制造技术

本发明专利技术涉及一种纳米级别铁粉，具体为一种喷射成型专用铁粉。解决了现有技术中存在的金属粉体材料的颗粒粒径和粉体颗粒表面无法作到小于０．５～２０μｍ的问题。利用金属纳米粉体零界颗粒切割生产工艺在１０℃～２５℃的情况下，高频切割次数设定在每分钟５０００次－６０００次的情况下生产纳米铁粉，再分选出Ｄ３＝５１ｎｍ，Ｄ２５＝１２５．１ｎｍ，Ｄ５０＝２００ｎｍ，Ｄ７５＝２７３．２ｎｍ，Ｄ９７＝３１７．３ｎｍ的颗粒分布较为分散的粉体材料，而后防氧化包覆。突破了目前国际上喷射成型技术金属粉体材料０．５～２０μｍ的范围，可以在微米、纳米之间任意生产、加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米级别铁粉，具体为一种喷射成型专用铁粉。技术背景金属粉末喷射一21世纪的成形技术。金属粉末喷射成型技术 (MetalPowderlnjectionMolding，简称MIM)是将现代塑料喷射成形技术引入粉末 冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。其基本工艺过程是首 先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下( 15(TC)用喷 射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结 剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。与传统工艺相比，具有精度高、组织 均匀、性能优异，生产成本低等特点，其产品广泛应用于电子信息工程、生物 医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天 等工业领域。因此，国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工 技术的一场革命，被誉为"当今最热门的零部件成形技术"和"21世纪的成形技术"。美国加州Parmatech公司于1973年专利技术，八十年代初欧洲许多国家以及日 本也都投入极大精力开始研究该技术，并得到迅速推广。特别是八十年代中期， 这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的发展，每年都以惊人的速度递增。到 目前为止，美国、西欧、日本等十多个国家和地区有一百多家公司从事该工艺技 术的产品开发、研制与销售工作。日本在竞争上十分积极，并且表现突出，许多 大型株式会社均参与MIM工业的推广，这些公司包括有太平洋金属、三菱制钢、 川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工—爱普生、大同特殊钢等。目前日本有四 十多家专业从事MIM产业的公司，其M頂工业产品的销售总值早己超过欧洲并 直追美国。到目前为止，全球已有百余家公司从事该项技术的产品开发、研制与 销售工作，MIM技术也因此成为新型制造业中最为活跃的前沿
，被世界 冶金行业的开拓性技术，代表着粉末冶金技术发展的主方向MIM技术。目前国际和国内喷射成型技术存在的主要问题，金属粉末喷射成型技术是 集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科透与 交叉的产物，利用模具可喷射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、 三维复杂形状的结构零件，能够快速准确地将设计思想物化为具有 一定结构、 功能特性的制品，并可直接批量生产出零件，是制造技术行业一次新的变革。 该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高 等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺制品、材质不均匀、机械性能低、不易 成型薄壁、复杂结构的缺点，特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊 要求的金属零件。工艺流程粘结剂—混炼—喷射成形—脱脂—烧结—后处理目前，国际上喷射成型技术存在的主要问题是；MIM工艺所用金属粉末颗粒 尺寸一般在0.5 20ijm;从理论上讲，颗粒越细，比表面积也越大，易于成型和 烧结。但是，目前世界上在喷射成型技术存在的最大问题，就是金属粉体材料的 颗粒粒径和粉体颗粒表面无法做到小于0.5~20|jm，就是粉体颗粒作到小于 0.5 20pm的同时也无法满足喷射成型技术要求的粉体颗粒形状——球体形状。 所以，国外许多高精密件目前还是无法用喷射成型技术来完成。而且还存在着有 机胶粘剂用量大、混合料的流变性差、萃取有机粘接剂不易、成型脱模不好等缺 陷。目前国内也引进了喷射成型技术。但是使用的粉体材料全部是从国外购进， 而传统的粉末冶金工艺则采用大于40iJm的较粗的粉末大多在50-100ym。因为， 粉体材料所限所以国内的喷射成型技术远无法和国外相比。专利申请号为2006100481685记载了一种金属纳米粉体零界颗粒切割生产 工艺，该专利申请记载了一种全新的零界颗粒切割金属纳米粉体材料工艺，以铁粉为例，步骤包括，将铁粉置于一i(rc—2(rc的零界加工温度状态下，然后对铁粉颗粒进行高速切割，每分钟控制在4000 6000次，然后对切割后的铁粉 颗粒4000 6000转/分钟的高频研磨，再进行物理还原，表面处理，即可得到产 品，最后分级分选。能够加工出不同纳米级别的铁粉，利用该方法生产出的特 定颗粒直径的铁粉具有以往技术生产出的材料不同的优异特性，该工艺生产出 的各个不同级别的纳米铁粉特性有着明显的区别，经过分级筛选和配比后可广泛用于不同行业或领域。专利申请号为2006101620469公开了一种金属微、纳 米颗粒包覆工艺，该申请的技术方案能在金属粉体材料的表面形成一层厚度为 lnm—3nm的高质量防氧化保护层，以下称为"DQ包覆法"。该工艺可以使金属 纳米粉体颗粒的防氧化时间大大延长。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中存在的金属粉体材料的颗粒粒径和粉体颗粒表 面无法作到小于0.5~20|jm，就是粉体颗粒做到小于0.5~20|jm的同时也无法满 足喷射成型技术要求的粉体颗粒形状的问题而提供了一种喷射成型专用铁粉。本专利技术是由以下技术方案实现的， 一种喷射成型专用铁粉，是由以下方法 制备，利用金属纳米粉体零界颗粒切割生产工艺在1(TC 25'C的情况下，高频 切割次数设定在每分钟5000次——6000次的情况下生产、加工粉体颗粒形状为 球体的专用喷射成型技术的纳米铁粉，再分选出D3=51nm， D25二125. lnm， D50=200nm， D75=273. 2nm， D97=317. 3nm的颗粒分布的粉体材料，而后再用"DQ 包覆法"对铁粉颗粒继续厚度为2nm 3nm的防氧化包覆。使其防氧化时间达到 90小时以上。根据喷射成型技术的特点，将包覆后的粉体材料输入到高速研磨机中进行粉 体颗粒的表面处理，使其达到粉体颗粒材料表面光滑、球体浑圆。 本专利技术技术优势1、 本技术优势的优势一是；突破了目前国际上喷射成型技术金属粉体材料 0.5~20|jm的范围，可以在微米、纳米之间任意生产、加工。2、 本技术优势的优势二是；粉体颗粒形状为浑圆球体，表面光滑。在喷射 成型时加入有机胶粘剂用量小，是国外的1/4，用较少的粘接剂能使混合料产生 较好的流变性。3、 本技术优势的优势三是；不反应，在去除粘接剂的过程中与金属粉末不 起任何化学反应，而且不会降低成型件的机械强度。4、 本技术优势的优势四是；易去模，在制品内不残留碳等非金属物体。5、 本技术优势的优势五是；喷射成型工艺参数精确、最终材料的密度及其 它性能良好。6、 本技术优势的优势六是；混合料在喷射机料筒内被加热成具有较好流变 性的塑性物料，并在适当的喷射压力下注入模具中，成型出毛坯。喷射成型的 毛坯的微观上均匀一致，从而使制品在烧结过程中均勻收縮。7、 本技术优势的优势七是；萃取成型毛坯在烧结前必须去除毛坯内所含有 的有机粘接剂，该过程称为萃取。萃取工艺必须保证粘接剂从毛坯的不同部位 沿着颗料之间的微小通道逐渐地排出，而不降低毛坯的强度。因为，所加入的 粘接剂量是国外的1/4，所以，粘结剂的排除速率较快。在烧结中能使多孔的脱 脂毛坯收縮至密化成为具有一定组织和高性能的制品。8、 本技术优势的优势八是；填补了国家空白，工艺的成品密度高、而形状 上自由度高是传统粉末冶金所不能达到的从而减少工艺步骤、简化加工程序、 制品尺寸精度高，不必进行二次加工或只需少量精加工喷射成型工艺可直接成 型薄壁、复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷射成型专用铁粉，其特征在于：是由以下方法制备，利用金属纳米粉体零界颗粒切割生产工艺在１０℃～２５℃的情况下，高频切割次数设定在每分钟５０００次－６０００次的情况下生产、加工粉体颗粒形状为球体的专用喷射成型技术的纳米铁粉，再分选出Ｄ３＝５１ｎｍ，Ｄ２５＝１２５．１ｎｍ，Ｄ５０＝２００ｎｍ，Ｄ７５＝２７３．２ｎｍ，Ｄ９７＝３１７．３ｎｍ的颗粒分布的粉体材料，而后再用“ＤＱ包覆法”对铁粉颗粒继续厚度为２ｎｍ～３ｎｍ的防氧化包覆。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠民，
申请(专利权)人：王惠民，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]