发明公布-201810662108.5-一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的方法

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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108746629 A
(43)申请公布日 2018.11.06
(21)申请号 201810662108 .5
(22)申请日 2018 .06 .25
(71)申请人长春中科昊融新材料研究有限公司
地址 130000 吉林省长春市高新北区盛北
大街3333号北湖科技园A12栋
申请人中国科学院兰州化学物理研究所
(72)发明人胡斌宋承立
韩子龙
马俊卢大钊
(74)专利代理机构长春市吉利专利事务所
代理人李晓莉
(51)Int .Cl .
B22F 3/22(2006 .01)
B22F 1/00(2006 .01)
CN 108746629 A
权利要求书2页
(54)发明名称
一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再
利用的方法
(57)摘要
本发明公开了一种金属注射成型不锈钢废
弃喂料回收再利用的方法，
涉及金属粉末冶金领
本发明中利用多种表征和检测手段，
确定不
锈钢废料中流失粘结剂组分种类和含量，
并补加
相应组分的流失量，
然后经密炼、挤出造粒得到
回收处理后的不锈钢废料喂料。
回收处理后的不
锈钢废料喂料经过注射成形、催化脱脂、惰性气
氛或真空条件下烧结，
得到最终样品。测试处理
后不锈钢废料喂料及烧结样品的流动指数、
烧结密度、
脱脂率、
硬度、
生坯密度、
烧结密度
及拉伸强度，
最终得到性能指标合格的不锈钢注
射成型废料回收喂料。
说明书6页
CN 108746629 A
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1 .一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的方法，
其特征在于，
包括如下步骤：
步骤一、
收集金属注射成形过程中产生的不锈钢废料，
通过粉碎机进行粉碎；
步骤二、将粉碎后的不锈钢废料通过热重分析TGA、催化脱脂失重、烧结失重的方法确
定不锈钢废料中的粘结剂在金属注射成形过程中的损失量；
步骤三、将粉碎后的不锈钢废料通过红外光谱IR、液相色谱HPLC、气相色谱GC、质谱MS
及核磁NMR检测方法确定不锈钢废料中粘结剂的各组分种类；
步骤四、将粉碎后的不锈钢废料通过程序升温、真空烧结过程中失重的方法确定不锈
钢废料中粘结剂的各组分含量，
并与标准注射成型不锈钢喂料进行对比，
得出各组分的确
切含量；
步骤五、
取标准注射成型不锈钢喂料，
重复步骤二至步骤四，
得到标准注射成型不锈钢
喂料中粘结剂的各组分确切含量，
确定不锈钢废料和标准注射成型不锈钢喂料中粘结剂的
各组分含量差；
步骤六、
将不锈钢废料投入到密炼机中，
并补加步骤五中得到粘结剂的各组分含量差；
步骤七、将步骤六中的不锈钢废料在密炼机中加热到预先设定温度，
熔融密炼预定时
间后造粒，
得到处理回收后的不锈钢废料喂料；
步骤八、将步骤七中得到的不锈钢废料喂料通过熔融指数仪测定其流动指数，
并与标
准注射成型不锈钢喂料进行对比，
得到不锈钢废料喂料与标准注射成型不锈钢喂料流动指
数的差距；
步骤九、将步骤七中得到的不锈钢废料喂料注射成生坯，
通过密度仪测定不锈钢废料
生坯的密度，
并与标准注射成型不锈钢生坯进行对比，
得出不锈钢废料生坯与标准注射成
型不锈钢生坯密度差；
步骤十、将步骤九中得到的不锈钢废料生坯，
通过惰性气氛或者真空烧结测试烧结样
品的密度、
收缩比、
机械强度、
表面光洁度，
并与标准注射成型不锈钢生坯进行对比，
得出不
锈钢废料与标准注射成型不锈钢密度差；
步骤十一、调整并重复步骤六到步骤十，
直到回收处理后的不锈钢废料喂料达到与标
准注射成型不锈钢喂料相同的性能指标。
2 .根据权利要求1所述的一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的方法，
征在于：
所述的不锈钢废料为316不锈钢、
316L不锈钢、
17-4PH不锈钢、
304不锈钢、
304L不锈
321不锈钢、
321L不锈钢、
309S不锈钢、
310S不锈钢、
303不锈钢、
302不锈钢、
301不锈钢、
202不锈钢、
201不锈钢或430不锈钢。
3 .根据权利要求1所述的一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的方法，
征在于：
所述粘结剂组分为高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、
中密度聚乙烯MDPE、
甲醛POM、
聚丙烯PP、
乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、硬脂酸SA、硬脂酸锌SZ、硬脂酸钙、硬脂酸
聚丙烯酸酯、邻苯二甲酸二辛酯DOP、
聚乙烯蜡、微晶石蜡、棕榈蜡、
液体石蜡、抗氧化剂
1010或抗氧化剂BHT中的任意几种组合。
4 .根据权利要求1所述的一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的方法，
征在于：
所述的不锈钢废料收缩比为1 .150～1 .170。
5 .根据权利要求1所述的一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的方法，
征在于：
催化脱脂方式为发烟硝酸酸催化脱脂。
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6 .根据权利要求1所述的一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的方法，
征在于：
在密炼过程中，
密炼温度为175℃～200℃。
7 .根据权利要求1所述的一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的方法，
征在于：
在密炼过程中，
密炼时间为30min～60min。
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一种金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属粉末冶金领域，
尤其涉及不锈钢粉末注射喂料在成形过程中所产
生的废料回收再利用方法。
背景技术
[0002] 金属粉末注射成形(Metal Injection Molding ,MIM)具有一次成型复杂形状制
品、产品尺寸精度高、
无需机械加工或只需微量加工、
易于实现生产自动化和产品性能优异
的特点，
被国际上誉为“21世纪最热门的零部件成形技术”。
随着制造业技术的发展和进步，
市场对金属零部件的需求越来越旺盛，
尤其对粉末冶金行业的金属注射成形产品。
[0003] 金属注射成形的基本流程是：
密炼、造粒、注射成形、脱脂、烧结。其中密炼和造粒
得到的颗粒叫做喂料，
喂料粘结剂配方是整个金属注射成型的核心；
注射成形是以喂料为
基本原料生产各种形状的金属零部件，
喂料的品质决定了最终产品的性能。
喂料价格高昂，
而在注射过程中注射口和流道水口都不可避免产生大量废弃喂料，
如果能将该废料回收再
利用，
则能够大幅降低生产成本，
具有很大的经济效益。传统的回收方法是单纯物理粉碎，
这种方法回收的喂料流动性差、
收缩不稳定、烧结密度低，
实际应用性差。因此解决金属注
射成形废料的回收并高效利用效率是该技术的核心难题之一。
[0004] 以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，
其并不必然
属于本专利申请的现有技术，
在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经
公开的情况下，
上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提出一种有效的金属注射成型不锈钢废弃喂料回收再利用的
方法，
通过研究不锈钢废料在注射过程中各组分损失情况，
经过重新密炼并添加相应流失
的组分，
最终以注射成形、
催化脱脂、
烧结、测试流动指数、
收缩比、
烧结密度、
脱脂率、
硬度、
生坯密度、烧结密度及拉伸强度等方法验证处理后喂料的性能，
实现废弃喂料的回收再利
[0006] 为达到上述目的，
本所发明采用如下的技术方案：
一种金属注射成型不锈钢废弃
喂料回收再利用的方法，
其特征在于，
包括如下步骤：
[0007] 步骤一、
收集金属注射成形过程中产生的不锈钢废料，
通过粉碎机进行粉碎；
[0008] 步骤二、
将粉碎后的不锈钢废料通过热重分析TGA、催化脱脂失重、烧结失重的方
法确定不锈钢废料中的粘结剂在金属注射成形过程中的损失量；
[0009] 步骤三、
将粉碎后的不锈钢废料通过红外光谱IR、液相色谱HPLC、气相色谱GC、质
谱MS及核磁NMR检测方法确定不锈钢废料中粘结剂的各组分种类；
[0010] 步骤四、
将粉碎后的不锈钢废料通过程序升温、真空烧结过程中失重的方法确定
不锈钢废料中粘结剂的各组分含量，
并与标准注射成型不锈钢喂料进行对比，
得出各组分
的确切含量；
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