发明公布-202510639798.2-粉末注射成型制备高氮高强度高硬度可抛光材料的方法

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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 120330575 A
(43)申请公布日 2025.07.18
(21)申请号 202510639798 .2
C22C 38/58 (2006 .01)
(22)申请日 2025 .05 .19
(71)申请人深圳艾利佳材料科技有限公司
地址 518000 广东省深圳市宝安区沙井街
道共和社区第八工业区A栋二层
(72)发明人孙永君莫畏
余鹏吕永虎
(74)专利代理机构深圳为创知识产权代理事务
所(普通合伙) 441097
专利代理师覃倩茜
(51)Int .Cl .
C22C 33/02 (2006 .01)
B22F 3/22 (2006 .01)
B22F 3/10 (2006 .01)
B22F 3/24 (2006 .01)
C22C 38/44 (2006 .01)
CN 120330575 A
权利要求书1页
(54)发明名称
粉末注射成型制备高氮高强度高硬度可抛
光材料的方法
(57)摘要
本发明涉及金属粉末冶金成型领域，公开了
粉末注射成型制备高氮高强度高硬度可抛光材
料的方法，包括以下步骤：S1、原料选择：采用高
氮不锈钢粉末，其成分按质量百分比为：Cr16‑
26%、Mn0‑12%、Si0‑1%、Ni0‑9%、Mo2‑4%、C0 .05‑
0 .1%、
O0 .1‑0 .5%、
S0 .01‑0 .3%、
余量为Fe，粉末粒
度D90为17‑25 μ m。
本发明中，通过高氮不锈钢成
分设计及氮气保护烧结工艺，材料抗拉强度、屈
服强度和硬度远超传统316L不锈钢，满足智能穿
戴设备对力学性能的严苛需求，采用分段控温烧
结结合固溶处理，实现镜面抛光效果，媲美锻压
材料。
说明书5页
附图1页
CN 120330575 A
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1 .粉末注射成型制备高氮高强度高硬度可抛光材料的方法，其特征在于，包括以下步
S1、
原料选择：采用高氮不锈钢粉末，其成分按质量百分比为：Cr16‑26%、
Mn0‑12%、Si0‑
1%、
Ni0‑9%、
Mo2‑4%、
C0 .05‑0 .1%、
O0 .1‑0 .5%、
S0 .01‑0 .3%、
余量为Fe，粉末粒度D90为17‑25μ
S2、
喂料制备：将所述粉末与粘结剂按体积比45‑60%：55‑40%混合，在150‑200℃下密炼
2‑3小时，
形成均匀的膏状物之后，将其挤出并进行造粒；得到喂料颗粒；
S3、
注射成型：将喂料注射成生坯，注射温度为120‑220℃，模温为室温至140℃；
S4、
脱脂：采用硝酸脱脂，将粘接剂中的填充剂脱除掉，
生坯内部形成连通的通道，再将
剩余的粘接剂脱除，
完成脱脂；
S5、烧结：将脱脂坯放入石墨真空炉中，在惰性气体保护下，从室温升温至600℃，保温
30‑120min，将脱脂坯中剩余的粘接剂脱脂干净，
完成热脱脂阶段，
热脱脂后开始进行烧结；
S6、固溶处理：在1100‑1200℃保温1‑3小时后快速冷却，使氮原子固溶于晶粒内部，得
到所需材料。
2 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，高氮不锈钢粉末的成分为：Cr17‑
24%、
Mn0 .2‑10 .9%、
Mo1 .26‑3 .43%、
Ni0 .08‑7 .98%。
3 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中，粘接剂在烧结炉中采用高温分解的
方式脱除掉，从室温加热到600℃，
粘接剂分解成小分子气体挥发出来，
经设备抽至室外。
4 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，粘结剂包括聚甲醛和乙烯‑醋酸乙烯
酯共聚物。
5 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，
粘结剂包括石蜡和聚丙烯。
6 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，粘结剂包括水和聚乙二醇，采用水做
萃取溶液，在60‑90℃温度下，
生坯中的聚乙二醇溶入水中，
形成连通的通道。
7 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S5中，烧结过程包括：
第一阶段：在氮气保护下，
以2‑5℃/min的速率升温至1300‑1380℃，保温4‑6小时；
第二阶段：在氮气中降温至1130‑1200℃，保温4‑6小时。
8 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S6中，快速冷却的速率为50‑60℃/min，冷
却介质为惰性气体。
9 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中，硝酸脱脂的温度为110‑120℃，脱脂
时间为6‑8小时。
10 .根据权利要求1‑9任一项所述的方法，其特征在于，所述材料适用于智能穿戴设备
壳体、
医疗器械或精密仪器部件。
CN 120330575 A
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粉末注射成型制备高氮高强度高硬度可抛光材料的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属粉末冶金成型领域，
尤其涉及粉末注射成型制备高氮高强度高硬
度可抛光材料的方法。
背景技术
[0002] 金属粉末注射成型（MetalInjectionMolding ,MIM）技术是一种融合塑料注塑成型
与粉末冶金的近净成形工艺，具有三维复杂零件的高效批量生产能力，同时兼具产品性能
稳定、
尺寸精度高、
材料利用率高等优势。然而，传统MIM技术多聚焦于结构件或低表面要求
的外观件，其镜面抛光性能远逊于锻压材料。
目前市场上通过MIM工艺制备的可抛光材料种
类极少，难以满足智能穿戴设备、
医疗器械等领域对高光洁度表面的需求。
[0003] 现有可批量生产的MIM抛光材料主要为钛合金和316L不锈钢。
钛合金虽具备高屈
强比、
低密度、
优异的耐腐蚀性及生物相容性，但其高化学活性导致氧化控制难度大、
成本高昂，限制了大规模应用。而316L不锈钢虽抛光性能良好，但其力学性能显著不足（硬
度约120HV、
屈服强度约180MPa），无法满足高强度、高硬度的应用场景需求。此外，传统MIM
工艺中氮元素的引入常伴随晶界贫铬（Cr）现象，导致材料耐腐蚀性下降；粘结剂脱脂效率
烧结工艺参数不匹配等问题进一步制约了材料性能的优化。
[0004] 随着智能穿戴设备、
精密仪器等领域的快速发展，市场对壳体材料的综合性能提
出更高要求：需兼具高强度、高硬度、
优异的抛光性、无磁性及长周期耐腐蚀性。现有MIM材
料中，钛合金成本过高，316L性能不足，且常规工艺无法解决氮元素分布不均、晶界贫Cr等
缺陷。
发明内容
[0005] 为解决上述提出的问题，
本发明通过以下技术方案予以实现。
[0006] 粉末注射成型制备高氮高强度高硬度可抛光材料的方法，
包括以下步骤：
S1、
原料选择：采用高氮不锈钢粉末，其成分按质量百分比为：Cr16‑26%、
Mn0‑12%、
Si0‑1%、Ni0‑9%、Mo2‑4%、C0 .05‑0 .1%、
O0 .1‑0 .5%、S0 .01‑0 .3%、余量为Fe，粉末粒度D90为
17‑25μm；
S2、
喂料制备：将所述粉末与粘结剂按体积比45‑60%：55‑40%混合，在150‑200℃下
密炼2‑3小时，
形成均匀的膏状物之后，将其挤出并进行造粒；得到喂料颗粒；
S3、
注射成型：将喂料注射成生坯，注射温度为120‑220℃，模温为室温至140℃；
S4、
脱脂：采用硝酸脱脂，将粘接剂中的填充剂脱除掉，
生坯内部形成连通的通道，
再将剩余的粘接剂脱除，
完成脱脂；
S5、烧结：将脱脂坯放入石墨真空炉中，在惰性气体保护下，从室温升温至600℃，
保温30‑120min，将脱脂坯中剩余的粘接剂脱脂干净，完成热脱脂阶段，热脱脂后开始进行
烧结；
S6、固溶处理：在1100‑1200℃保温1‑3小时后快速冷却，使氮原子固溶于晶粒内
CN 120330575 A
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得到所需材料。
[0007] 优选的，
S1中，高氮不锈钢粉末的成分为：Cr17‑24%、
Mn0 .2‑10 .9%、
Mo1 .26‑3 .43%、
Ni0 .08‑7 .98%。
[0008] 优选的，
S4中，粘接剂在烧结炉中采用高温分解的方式脱除掉，从室温加热到600
粘接剂分解成小分子气体挥发出来，
经设备抽至室外。
[0009] 优选的，
S2中，
粘结剂包括聚甲醛和乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物。
[0010] 优选的，
S2中，
粘结剂包括石蜡和聚丙烯

<hr>
还有什么补充参数吗？一起完善。