发明公布-202211106380.8-一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法

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(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 116174718 A
(43)申请公布日 2023.05.30
C22C 38/16 (2006 .01)
(21)申请号 202211106380 .8
(22)申请日 2022 .09 .11
(71)申请人深圳市卡德姆科技有限公司
地址 518000 广东省深圳市宝安区燕罗街
道罗田社区象山大道116号二楼A
(72)发明人曾虹
余加航
吴亚科
(51)Int .Cl .
B22F 3/22 (2006 .01)
B22F 1/10 (2022 .01)
B22F 3/10 (2006 .01)
B22F 3/24 (2006 .01)
B22F 9/08 (2006 .01)
CN 116174718 A
C22C 33/02 (2006 .01)
C22C 38/08 (2006 .01)
C22C 38/12 (2006 .01)
C22C 38/04 (2006 .01)
(54)发明名称
一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制
备方法
(57)摘要
本发明属于粉末冶金材料技术领域，
更具体
地说，
特别涉及一种金属粉末注射成型超高强合
金钢的制备方法，
本方法可全方位提高材料整体
的力学性能，
而Mn、Mo、Ni、Cu等元素均可以提高
合金钢的淬透性，
有利于在热处理时采用较缓和
的冷却介质并使工件获得均匀良好的力学性能，
降低合金钢的热处理复杂程度，
同时特别设计了
三段烧结过程，
其中第一段较低温度主要是进一
步排出粘结剂，
第二段中间温度主要是在保证碳
元素不损耗的情况下还原铜、
镍、钼等的氧化物，
使粉末完全暴露出新鲜表面以利于后续烧结，
该温度稍高于铜的熔点，
有利于初步形成液相填
充孔隙、
提高整体致密度，
最后提高温度。
权利要求书1页
说明书7页
附图1页
CN 116174718 A
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1 .一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法，
特征在于，
包括以下步骤：
S1：
使用气雾化预合金粉末混合料为原料；
S2：
将预合金粉末与粘结剂混合，
在混合造粒机内加热密炼后挤出切粒、造粒，
得到均
匀的颗粒；
S3：
采用注射机将经过处理的喂料在模具内注射成型得到生坯；
S4：
使用硝酸催化脱脂炉对生胚进行催化脱脂；
S5：
脱脂完成后分三个阶段进行升温，
最后进行降温；
S6：
将烧结件加热后进行水淬，
随后再进行加热进行空冷或水淬得到合金钢。
2 .根据权利要求1所述的一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法，
其特征在
S1中气雾化预合金粉末粒径为：
1‑25μm，
所述雾化预合金粉末包括：
铁粉、铁铜或铜镍
氮化铬铁粉、
铁锰粉、
镍粉和钼粉。
3 .根据权利要求2所述的一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法，
其特征在
S2中预合金粉末与粘结剂按体积比为1：
1‑3:1，
所述造粒机为高剪切混合造粒机，
合造粒机内加热温度为180℃，
密炼时间为1 .5小时，
所述颗粒的规格为：
Φ2 .5mm×3 .2mm。
4 .根据权利要求1所述的一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法，
其特征在
S3中料筒温175‑‑185℃，
喷嘴温度190‑200℃，
模具温度90‑120℃。
5 .根据权利要求1所述的一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法，
其特征在
S4中硝酸催化脱脂炉条件为：
温度为95‑120℃，
时间5小时，
气氛为纯度99 .999％氮气，
采用两段升温过程热脱脂：
以3‑5℃/min从常温升至350℃，
保温30‑50min，
再以2 .5‑3℃/
min从350℃升温至600℃，
保温120min，
完成热脱脂，
气氛为纯度99 .999％氮气。
6 .根据权利要求5所述的一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法，
其特征在
于：S5的具体步骤为：脱脂完成后以3‑5℃/min升温至950℃ ，保温0 .5‑1h ，气氛为纯度
99 .999％的氩气，
以2 .5‑3℃/min从950℃升温至1080‑1150℃，
保温1‑2h ，气氛为纯度
99 .999％的氩气和氢气的混合气，
体积比8:2‑9:1，
以2 .5‑3℃/min升温至1250‑1280℃，
温1‑3h，
气氛为纯度99 .999％的氩气，
以3‑100℃/min从1280℃降至60℃后取出，
气氛为纯
度99 .999％的氩气。
7 .根据权利要求1所述的一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法，
其特征在
S6的具体步骤为：
将烧结件放入气氛为纯度99 .999％的氩气或氮气、
温度900‑1050℃的
高温炉中保温0‑30min后水淬，
随后将试件放入气氛为纯度99 .999％的氩气或氮气、温度
500‑650℃的高温炉中保温0‑5h后空冷或水淬得到合金钢。
CN 116174718 A
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一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于粉末冶金材料技术领域，
更具体地说，
特别涉及一种金属粉末注射成
型超高强合金钢的制备方法。
背景技术
[0002] 金属粉末注射成型是一种结合了粉末冶金与注塑成型工艺的近净成形技术，
材质适用广、原材料利用率高、尺寸精度好、性能佳等特点，
特别是在直接制备小型复杂零
部件上比机加工更具效率和成本优势。近年来，
不断发展的高端装备对轻质重载小型精密
部件(如齿轮等)的需求越来越大，
除了使用密度较低的高强铝、
镁等的合金外，
开发出适合
于金属粉末注射成型生产的具有更高强度的合金钢亦是一种十分有效的解决方案。然而，
现有的各种中、低碳钢在实际生产中为了满足服役性能要求均需要通过渗碳、表面感应淬
火等热处理工艺来提高表面硬度等，
使零部件“表硬心软”以具有更好的耐磨、抗疲劳等综
合性能。
由于这些零部件尺寸相对较小、
形状复杂，
在处理过程中常难以有效控制受影响的
部件范围并保证均匀性，
导致热处理成本高、
良品率低，
因此迫切需要开发一款适合于粉末
注射成型工艺的新型高强合金钢及相应的生产参数，
满足相关领域的潜在需求，
因此本发
明提出了一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备方法。
发明内容
[0003] 针对现有技术的不足，
本发明提供了一种金属粉末注射成型超高强合金钢的制备
方法，
以解决上述背景技术中提出的问题。
[0004] 为实现以上目的，
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种金属粉末注射成型超
高强合金钢的制备方法，
包括以下步骤：
[0005] S1：
使用气雾化预合金粉末混合料为原料；
[0006] S2：
将预合金粉末与粘结剂混合，
在混合造粒机内加热密炼后挤出切粒、造粒，
到均匀的颗粒；
[0007] S3：
采用注射机将经过处理的喂料在模具内注射成型得到生坯；
[0008] S4：
使用硝酸催化脱脂炉对生胚进行催化脱脂；
[0009] S5：
脱脂完成后分三个阶段进行升温，
最后进行降温；
[0010] S6：
将烧结件加热后进行水淬，
随后再进行加热进行空冷或水淬得到合金钢。
[0011] 优选的，
S1中气雾化预合金粉末粒径为：
1‑25μm，
所述雾化预合金粉末包括：
铁粉、
铁铜或铜镍粉、
氮化铬铁粉、
铁锰粉、
镍粉和钼粉。
[0012] 优选的，
S2中预合金粉末与粘结剂按体积比为1：
1‑3:1，
所述造粒机为高剪切混合
造粒机，
在混合造粒机内加热温度为180℃，密炼时间为1 .5小时，
所述颗粒的规格为：
2 .5mm×3 .2mm。
[0013] 优选的，
S3中料筒温175‑‑185℃，
喷嘴温度190‑200℃，
模具温度90‑120℃。
[0014] 优选的，
S4中硝酸催化脱脂炉条件为：
温度为95‑120℃，
时间5小时，
气氛为纯度
CN 116174718 A
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99 .999％氮气，
采用两段升温过程热脱脂：
以3‑5℃/min从常温升至350℃，
保温30‑50min，
再以2 .5‑3℃/min从350℃升温至600℃，
保温120min，
完成热脱脂，
气氛为纯度99 .999％氮
[0015] 优选的，
S5的具体步骤为：
脱脂完成后以3‑5℃/min升温至950℃，
保

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