发明公布-202010154524.1-高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件

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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 111250694 A
(43)申请公布日 2020.06.09
(21)申请号 202010154524 .1
(22)申请日 2020 .03 .08
(71)申请人深圳艾利佳材料科技有限公司
地址 518107 广东省深圳市光明新区光明
街道白花园路创轩工业园B栋
(72)发明人莫畏吕永虎王战华
B22F 5/00(2006 .01)
C22C 38/12(2006 .01)
C22C 38/10(2006 .01)
C22C 38/08(2006 .01)
顾道敏
(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限
公司 44102
代理人刘爱珍
(51)Int .Cl .
B22F 1/00(2006 .01)
B22F 3/22(2006 .01)
B22F 3/10(2006 .01)
B22F 3/24(2006 .01)
B22F 9/08(2006 .01)
CN 111250694 A
权利要求书2页
(54)发明名称
高强高韧金属零件的注射成型方法及金属
转轴零件
(57)摘要
本发明公开了一种高强高韧金属零件的注
射成型方法，
该方法包括如下步骤：
准备合金粉
末作为原料粉末；
将原料粉末与粘结剂按一定比
例进行混合；
密炼后经造粒机挤出造粒得到喂料
颗粒；
喂料颗粒经注射成型获得金属零件生坯；
零件生坯进行催化脱脂、
烧结、
热处理，
最后使零
件获得所需的高强高韧机械性能。
本发明还公开
了一种由上述注射成型方法制作而成的金属转
轴零件。
本申请制备方法针对不易使用传统金属
加工方法制作的具有三维复杂形状的高强高韧
金属零件，
提供了一种简单技术路线，
效率高，
本相对低廉，
适合用于短时间大批量制备具有高
强高韧性能的复杂三维形状的零部件，
有巨大的
经济效益。
说明书8页
CN 111250694 A
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1 .一种高强高韧金属零件的注射成型方法，
其特征在于 ,包括如下步骤：
S1，获得原料粉末：
准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；
所述合金粉末中
的具体金属元素及质量百分比分别为：
17%～18%；
8 .5%～9 .5%；
4 .5%～5 .0%；
为铁；
S2，
喂料制备：
将原料粉末与粘结剂按1:1~13:7的体积比进行混合；
然后加入密炼机中
进行密炼；
密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，
得到喂料颗粒；
S3，
注射成型：
将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，
喂料颗粒经过螺杆塑化之后
挤入零件模具中，
获得金属零件生坯；
S4，
催化脱脂：
将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；
S5，
烧结：
将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，
最后获得金属
零件的烧结件；
S6，
热处理：
将烧结件进行热处理，
使零件获得所需的高强高韧机械性能。
2 .根据权利要求1所述的注射成型方法，
其特征在于，
所述步骤S1中原料粉末的制备方
法包括：
S11，
将金属元素锭子（铸锭）熔化成钢液；
S12，
所述钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；
在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气
将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒；
S13，
所述极细的颗粒通过气流分级，
筛分出相应粒度范围的粉末作为原料粉末。
3 .根据权利要求1所述的注射成型方法，
其特征在于，
在步骤S2中，
所述粘结剂的成分
及质量百分比分别为：
POM：
70%~90%；
PP：
3%~8%；
SA：
1%~5%。
4 .根据权利要求1所述的注射成型方法，
其特征在于，
在步骤S2中，
所述密炼温度为180
～220度，
密炼时间1 .5~2 .5小时；
所述密炼后混合均匀的膏状喂料移入造粒机，
造粒机的螺
杆将逐渐冷却的喂料通过模头挤出，
旋转刀片将条状喂料切成2～3mm长度的圆柱状颗粒。
5 .根据权利要求1所述的注射成型方法，
其特征在于，
在步骤S3中，
所述注射成型的注
射温度为175～220度，
注射压力为75~145MPa，
模具温度为80~140度。
6 .根据权利要求1所述的注射成型方法，
其特征在于，
在步骤S4中，
所述催化脱脂的温
度为90～120度，
通入发烟硝酸或者草酸，
发烟硝酸或者草酸的通入量为1g/min~5g/min，
入时间1~6小时。
7 .根据权利要求1所述的注射成型方法，
其特征在于，
在步骤S5中，
所述烧结工艺如下：
先以每分钟1~5度的速率从室温升至600~800度，
保温60~180分钟；
再以每分钟1~3度的速率从600~800度升温至1200~1300度，
保温90~240分钟；
然后随炉冷却。
8 .根据权利要求7所述的注射成型方法，
其特征在于，
在步骤S5中，
烧结过程全程通入
氩气进行保护。
9 .根据权利要求1所述的注射成型方法，
其特征在于，
在步骤S6中，
所述热处理工艺包
将烧结件在热处理炉升温至820～900度，
保温15~120分钟；
然后开炉门将零件移入水
中冷却，
完成固溶热处理；
将固溶热处理后的零件升温至450~550度，
保温2~6小时；
然后取出空冷，
完成时效热处
CN 111250694 A
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10 .一种金属转轴零件，
其特征在于，
所述金属转轴零件由权利要求1 ~ 9任一项的注射
成型方法制作而成，
所述金属转轴零件的屈服强度大于1350MPa，
延伸率大于6%。
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高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件
技术领域
[0001] 本发明涉及金属粉末注射成型技术领域，
特别是涉及了一种高强高韧金属零件的
注射成型方法及金属转轴零件。
背景技术
[0002] 对于三维形状复杂，
且又要求高强高韧性能的金属零件，
使用传统的切削方法对
高强钢板进行加工，
刀具磨损快，
成本高，
效率低。特别是应用于3C行业的零部件，
往往有许
多细小的沟槽、
扣位，
切削刀具难以加工出来。
[0003] 粉末注射成型技术是融合了塑料注塑成型与金属或陶瓷粉末冶金技术而发展起
来的一门技术。注射成型突破了传统粉末冶金的成形限制，
在三维复杂形状零件的大批量
生产方面有着极高的成本优势，
且其产品尺寸精度高，
在各个领域都有着广泛的应用。
[0004] 粉末注射成型技术可以实现三维形状复杂金属零件的制备，
但是现有粉末注射成
型工艺制成的金属零件很难达到高强高韧的性能。例如，
要求高强高韧性能的金属转轴零
其通常要求所制备的零件屈服强度大于1300MPa，
延伸率大于5%。
[0005] 因此，
如何提高粉末注射成形的形状复杂金属制品的强度和韧性是行业内的技术
难题。
[0006]
发明内容
[0007] 为了解决现有的技术问题，
本发明提供一种高强高韧金属零件的注射成型方法，
包括如下步骤：
S1，获得原料粉末：
准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；
所述合金粉末中
的具体金属元素及质量百分比分别为：
17%～18%；
8 .5%～9 .5%；
4 .5%～5 .0%；
为铁；
S2，
喂料制备：
将原料粉末与粘结剂按1:1~13:7的体积比进行混合；
然后加入密炼机中
进行密炼；
密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，
得到喂料颗粒；
S3，
注射成型：
将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，
喂料颗粒经过螺杆塑化之后
挤入零件模具中，
获得金属零件生坯；
S4，
催化脱脂：
将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；
S5，
烧结：
将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，
最后获得金属
零件的烧结件；
S6，
热处理：
将烧结件进行热处理，
使零件获得所需的高强高韧机械性能。
[0008] 作为进一步改善的方案，
所述步骤S1中原料粉末的制备方法包括：
S11，
将金属元素锭子（铸锭）熔化成钢液；
S12，
所述钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；
在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气
将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒；
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S13，
所述极细的颗粒通过气流分级，
筛分出相应粒度范围的粉末作为原料粉末。
[0009] 作为进一

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