发明公布-202310689636.0-一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢

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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 116752055 A
(43)申请公布日 2023.09.15
(21)申请号 202310689636 .0
(22)申请日 2023 .06 .12
(71)申请人泉州天智合金材料科技有限公司
地址 362000 福建省泉州市洛江区河市镇
滨水路下庄286号
(72)发明人乐晨唐明强
C22C 33/06 (2006 .01)
B22F 9/08 (2006 .01)
B22F 1/065 (2022 .01)
C21C 7/06 (2006 .01)
赵放陈义华
(74)专利代理机构泉州市潭思专利代理事务所
(普通合伙) 35221
专利代理师谢世玉
(51)Int .Cl .
C22C 38/42 (2006 .01)
C22C 38/44 (2006 .01)
C22C 38/48 (2006 .01)
C22C 38/52 (2006 .01)
C22C 38/02 (2006 .01)
CN 116752055 A
权利要求书1页
(54)发明名称
一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属
粉末、制备方法及超高强度钢
(57)摘要
本发明公开了一种适用于MIM注射成型超高
强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢，
金属粉末制备中，
S1、
将超高强度钢原材料纯铁、
高纯铬、钼条、
单质铌、
电解铜、
镍板以及高纯
硅、微碳铬铁加入中频感应炉内，
采用氮气保护
熔炼得到钢液；
S2、
水气联合雾化：
采用氮气作为
过程保护气氛，采用水溶性淬火液作为雾化介
高温条件下淬火液主要成分析出包覆在金属
滴液表面，
避免了雾化过程产生水蒸汽膜氧化金
属液滴；
雾化结束后，
雾化介质和金属粉末落入
水中，
温度降低，
淬火液回溶到水里，
包膜打破，
金属液滴冷却凝固为金属粉末；
此方法所制备粉
末具有氧含量低、
合金成分精准、
洁净度高，
粒度细且分布合理，
球形度好等优点，
可作为MIM
注射成型超高强度钢的原材料得到广泛应用。
说明书5页
CN 116752055 A
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1 .一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末，
其特征在于：
金属粉末的成分质量
百分比为：
10 .0‑11 .0wt％Cr，
8 .0‑9 .0wt％Mo，
0 .2‑0 .4wt％Nb，
0 .2‑0 .5wt％Cu，
17 .0‑
18 .0wt％Co，
6 .0‑7 .0wt％Ni，
0 .3‑0 .5wt％Si，
0 .05‑0 .1wt％C，
54 .0‑58 .25wt％Fe。
2 .如权利要求1所述一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末，
其特征在于：
属粉末的激光粒度D90：
18‑20μm，
粉末氧含量≤0 .1wt％，
粉末振实密度≥5 .0g/cm 。
3 .一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末的制备方法，
其特征在于，
具有以下
步骤：
S1、
中频感应熔炼：
按以下金属粉末成分质量百分比进行配料：
10 .0‑11 .0wt％Cr，
8 .0‑
9 .0wt％Mo，
0 .2‑0 .4wt％Nb，
0 .2‑0 .5wt％Cu，
17 .0‑18 .0wt％Co，
6 .0‑7 .0wt％Ni，
0 .3‑
0 .5wt％Si，
0 .05‑0 .1wt％C，
54 .0‑58 .25wt％Fe；
将超高强度钢原材料中的纯铁、
高纯铬、钼
单质铌、
电解铜、钴、镍板以及高纯硅、微碳铬铁加入中频感应炉内熔炼，
炉口位置采用
环形管道氮气保护熔炼得到钢液；
S2、水气联合雾化：
采用氮气作为过程保护气氛，
采用水溶性淬火液作为雾化介质；
雾化过程中，
水溶性淬火液析出包覆在金属滴液表面的包膜；
雾化结束后，
雾化介质和金属
粉末落入水中，
温度降低，
水溶性淬火液回溶到水里，
包膜打破，
金属液滴继而冷却凝固为
球形金属粉末。
4 .如权利要求3所述一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末的制备方法，
征在于：
在步骤S1中频感应熔炼过程中，
在钢液中陆续加入少量La、Ce混合稀土Re，
并采用
石川F2除渣剂覆盖钢液隔绝空气；
钢液温度达到1580‑1620℃，
加入SiCaMn脱氧剂进行脱
之后扒渣干净并启泵浇钢。
5 .如权利要求3所述一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末的制备方法，
征在于：
在步骤S1中频感应熔炼过程中，
中间包底部放置氧化锆泡沫陶瓷过滤片，
滤渣洁净
钢液。
6 .如权利要求3所述一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末的制备方法，
征在于：
在步骤S 2中，
雾化桶上锥90°
均布三个旋流器与单个排气水封管道。
7 .如权利要求3所述一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末的制备方法，
征在于：
在步骤S2水汽联合雾化过程中，
采用自研Hartmann谐振腔结构环缝型喷盘；
钢液中
间包底部漏眼尺寸为4 .0‑4 .5mm，
雾化压力为80‑95MPa，
流量为350‑380L/min。
8 .如权利要求3所述一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末的制备方法，
征在于：
在步骤S2水汽联合雾化过程中，
水溶性淬火液包含聚乙烯醇、
防锈剂、
防腐剂和消
泡剂，
其浓度为5‑15％。
9 .如权利要求3所述一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末的制备方法，
征在于：
所制备的金属粉末的激光粒度D90：
18‑20μm，
粉末氧含量≤0 .1wt％，
粉末振实密度
≥5 .0g/cm 。
10 .一种如权利要求1或2所述超高强度钢用金属粉末通过MIM制备得到的超高强度钢，
其特征在于，所述超高强度钢的硬度达到54‑57HRC ，拉伸强度≥2100MPa ，屈服强度≥
2000MPa，
延伸率为3‑5％。
CN 116752055 A
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一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末、制备方法及
超高强度钢
技术领域
[0001] 本发明涉及一种金属粉末材料制备技术领域，
尤其是指一种适用于MIM注射成型
超高强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢。
背景技术
[0002] 金属粉末注射成型是当前粉末冶金领域发展最快、
最具应用潜力的一种新型净成
形技术；
其在制备具有三维复杂结构、
组织结构均匀和高性能的净成形产品方面具有独特
的优势；
随着汽车行业的飞速发展，
其产品如发动机、座椅、安全带、
天窗等，
有很多需要复
杂三维形状，
力学性能要求高的小型零件，
这些零件一般都有特定的功能，
同时要满足高强
高韧性、
优异的疲劳性能以及高精度等要求；
为了满足产品轻量化和零部件高强度的需
选用比强度高的材料特别是超高强度钢已成为目前主要的解决方案。
[0003] 目前，
超高强度钢金属粉末通常以机械球磨、
气雾化、
水雾化或水气联合雾化等工
艺来制备；
其中，
球磨法的优点是可连续操作，
适用于干磨、
湿磨，
可以进行多种金属及合金
的粉末制备；
缺点是对物料的选择性不强，
批量化生产难度大；
气雾化制粉是指利用高速气
流将液态金属流击碎形成小液滴，
随后快速冷凝得到成形粉末；
其应用范围广，
所制备粉末
具有球形度高、氧含量低等特点，
其主要不足在于粉末粒度粗，
空心球等问题；
水气联合雾
化制粉技术结合了水雾化和气雾化的优势，
所制得的粉末兼有水雾化粉末粒度细和气雾化
粉末球形度好的优点，
被广泛的应用于当下超高强度钢合金粉末制作。
[0004] 然而，
目前水汽联合雾化机理为超音速气流预分散钢液液柱后形成金属熔滴，
而被超高压雾化水破碎、
冷却凝固为合金粉末；
期间，
钢液液滴与雾化水直接接触产生大量
水蒸气，
水蒸汽膜包裹金属液滴致使其液滴氧化急剧增加，
且金属熔滴冷却速度过快致使
其粉末冷却凝固后为类球形粉末，
从而限制了其在注射成型超高强度钢产品中的广泛应
[0005] 有鉴于此，
本发明人针对上述超高强度钢金属粉末及其制备方法上未臻完善所导
致的诸多缺失及不便，
而深入构思，
且积极研究改良试做而开发设计出本案。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末、
制备方
法及超高强度钢，
该金属粉末具有

<hr>
各位师傅觉得这个方案怎么样？有更好的做法吗？