发明公布-202510107683.9-一种金属注射成型含铝不锈钢材料及制备工艺

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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 119824334 A
(43)申请公布日 2025.04.15
(21)申请号 202510107683 .9
(22)申请日 2025 .01 .23
(71)申请人杭州铭赫科技有限公司
地址 310018 浙江省杭州市钱塘区16号大
街1号1幢2层
(72)发明人张素荣王晓辉巫和军郑文鹏
B22F 3/10 (2006 .01)
B22F 3/24 (2006 .01)
B22F 3/14 (2006 .01)
C21D 1/18 (2006 .01)
C21D 6/02 (2006 .01)
C21D 6/00 (2006 .01)
B22F 9/08 (2006 .01)
(74)专利代理机构苏州如果专利代理有限公司
专利代理师朱亚南
(51)Int .Cl .
C22C 38/40 (2006 .01)
C22C 38/06 (2006 .01)
C22C 33/02 (2006 .01)
B22F 3/22 (2006 .01)
B22F 1/103 (2022 .01)
CN 119824334 A
权利要求书1页
(54)发明名称
一种金属注射成型含铝不锈钢材料及制备
(57)摘要
本发明涉及粉末注射成型材料领域，尤其涉
及一种金属注射成型含铝不锈钢材料及制备工
艺，不锈钢材料各组分按质量比为：Ni含量6‑
8wt％、
Cr含量15‑18wt％、
Al含量0 .5‑2 .5wt％、
含量<0 .2wt％、O含量<0 .2wt％、Fe含量70～
80wt％，制备工艺包括采用气雾化制粉工艺获得
球形金属粉、密炼造粒、注射成型、催化脱脂、烧
结和热处理，本发明通过真空气雾化获得低碳低
氧金属粉末，金属粉末通过注塑工艺成型，再通
过有机草酸脱脂，热脱脂阶段全程采用氢气，快
速升温及保温的工艺，获得低碳、低氧、高致密、
高强度、高耐腐蚀、高耐高温蠕变的含铝不锈钢
材料，
由本制备工艺制得的不锈钢材料在热处理
后C含量<0 .2wt％，
氧含量<0 .2wt％结构致密，烧
结致密度高，常温及高温力学强度较304L、
316L、
17‑4PH等常规材料均更高。
说明书5页
附图3页
CN 119824334 A
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1 .一种金属注射成型含铝不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢材料各组分按质量比
为：Ni含量6‑8wt％、Cr含量15‑18wt％、Al含量0 .5‑2 .5wt％、C含量<0 .2wt％、O含量<
0 .2wt％、
Fe含量70～80wt％。
2 .一种如权利要求1所述的金属注射成型含铝不锈钢材料的制备工艺，其特征在于，包
括如下步骤：
制粉：原材料按质量比配比完成后，采用气雾化制粉工艺获得高流动球形金属粉；
密炼造粒：球形金属粉与高分子有机物按照质量比为100：8～12一起加入密炼槽，密炼
槽温度180～185℃，转速15r/min密炼1 .5h，
混合均匀然后挤出制粒；
注射成型：采用注射工艺将制粒得到的物料注射成型坯件，注射成型温度200℃；
催化脱脂：采用草酸脱脂炉对样品脱脂，
脱脂温度140℃，
脱脂时间12h；
烧结：样品先在氢气气氛内升温至600‑800℃进行热脱脂，然后切换至氩气气氛内烧
热处理：烧结完成样品经淬火、
时效处理，获得最终产品。
3 .根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述球形金属粉的C含量<0 .1wt％、O
含量<0 .1wt％。
4 .根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述密炼造粒中，高分子有机物为以
聚甲醛为主的塑基体系，比例为聚甲醛占比75～90％，烯烃聚合物骨架剂占比5～15％，硬
脂酸及盐等表面活性剂占比1～5％，抗氧剂占比1～2％，其中烯烃聚合物骨架剂为PP、PE、
PS、
EVA的一种或多种的组合。
5 .根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述烧结工序中，物料在氢气气氛4h
升温到600‑700℃，保温4‑6h，在氩气气氛内4‑8h升温到1350‑1380℃，烧结分压10‑40kPa，
保温2‑4h，
然后降温。
6 .根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述淬火温度760‑780℃，保温时间
2h；时效温度510‑550℃，保温时间4h。
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一种金属注射成型含铝不锈钢材料及制备工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及粉末注射成型材料领域，
尤其涉及一种金属注射成型含铝不锈钢材料
及制备工艺。
背景技术
[0002] 金属注射成型(MIM)是一种将塑料的注射成型技术引入到粉末冶金领域而形成的
一种全新零部件净成型加工技术。它是将金属粉末与有机粘结剂经混炼、
挤出造粒成喂料，
喂料经注射成型获得注塑坯件，再经过脱脂处理、
烧结后成为所需要成品。该工艺由于是净
尺寸成型，具有材料利用率高、可直接成型为复杂形状、批量生产效率高、尺寸精度高等诸
多优点，
可实现产品少加工甚至不加工。
[0003] 金属注射成型工艺虽然有诸多优势，
但由于其是粉末冶金工艺，且其喂料中添加
了较多高分子有机物需要在催化脱脂、
热脱指阶段去除，不是所有材料都适合采用金属注
射成型生产，一些活泼性高材料成分、烧结挥发性大材料成分、烧结温度低材料成分、对碳
氧敏感等材料成分等通常并不适合采用金属注射成型工艺生产。
[0004] Al在含镍不锈钢中的作用主要是在马氏体相中时效形成Ni3Al、
NiAl沉淀相，从而
达到强化的目的。
沉淀硬化型不锈钢添加Al后，相较17‑4PH等沉淀硬化不锈钢，具有更好的
抗均匀腐蚀、
晶间腐蚀和抗磨擦腐蚀性能。且添加Al到不锈钢中时，可提高钢的高温抗氧化
耐氧化性腐蚀、
H2S气体腐蚀和高温疲劳强度等。
[0005] Al添加对材料性能改善有如此多优点，
传统粉末冶金压制偶尔可见添加少量Al提
高材料综合性能，是因为传统粉末冶金烧结致密度相对偏低，内部含有大量孔洞，Al不易析
出，且部分工艺烧结后采取进一步热压、轧制等方法提高致密度及性能。如中国发明专利
CN103602902A公开了一种粉末冶金耐压复合金属材料及其制备方法，其成分为：316不锈钢
粉45～47、
铁粉50～54、
石墨纤维1～2、
二硫化钼1～2、
铝7～8 .5、
钒4 .5～5 .5、钼11～13、
4～5、
助剂2‑3。其粉末经混合、
压制、
煅烧、
粉碎、
再次压制、
烧结成为轴套产品，烧结温度仅
1050‑1150℃，
致密度较低。当然这类轴承、轴套类产品密度要求也不高，烧结件中保留部分
微孔以便于储存润滑油，
降低摩擦。但金属注射成型用金属合金材料中尚未见通过添加Al
来提高高温力学强度、
耐腐蚀、
疲劳强度。究其原因，主要是由于Al熔点低，与不锈钢其他元
素如Fe、
Cr、
Ni等熔点差别很大，常规工艺易造成Al元素析出或挥发；并且Al活泼性高，金属
注射成型过程易发生与C、
O结合成稳定的铝碳化物相或氧化物相，不仅起不到增强材料性
能的作用，且导致材料碳含量偏高，
影响材料抗腐蚀性能及烧结致密性。
发明内容
[0006] 有鉴于此，
本发明的目的在于提出一种金属注射成型含铝不锈钢材料及制备工
以含铝不锈钢材料无法用金属注射成型工艺生产的难题。
[0007] 基于上述目的，
本发明的一方面，提出了一种金属注射成型含铝不锈钢材料，各组
分按质量比为：Ni含量6‑8wt％、
Cr含量15‑18wt％、Al含量0 .5‑2 .5wt％、
C含量<0 .2wt％、
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含量<0 .2wt％、
Fe含量70～80wt％。
[0008] 本发明的另一方面，
提出一种金属注射成型含铝不锈钢材料的制备工艺，包括如
下步骤：
[0009] 制粉：
原材料按质量比配比完成后，采用气雾化制粉工艺获得低碳、
低氧、高流动
球形金属粉。
[0010] 密炼造粒：
球形金属粉与高分子有机物按照质量比为100：8～12一起加入密炼槽，
密炼槽温度180～185℃，转速15r/min密炼1 .5h，
混合均匀然后挤出制粒；
[0011] 注射成型：
采用注射工艺将制粒得到的物料注射成型，
得到样品成型温度200℃；
[0012] 催化脱脂：

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