发明公布-202110399388.7-新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺
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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 113319280 A
(43)申请公布日 2021.08.31
(21)申请号 202110399388 .7
(22)申请日 2021 .04 .14
(71)申请人 济南大学
地址 250022 山东省济南市市中区南辛庄
西路336号
(72)发明人 王洪滨 曹树坤 惠继恒 严远海
张九勇
(51)Int .Cl .
B22F 3/22 (2006 .01)
B22F 3/10 (2006 .01)
B22F 3/24 (2006 .01)
B22F 9/04 (2006 .01)
C22C 14/00 (2006 .01)
权利要求书1页
CN 113319280 A
(54)发明名称
新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型
MIM生产工艺
(57)摘要
本发明公开了一种新型钛及钛合金材料的
金属粉末注射成型MIM生产工艺，
混料工艺、
工艺、脱脂工艺、烧结工艺、抛光工艺，
本工艺可
以批量性生产钛及钛合金材料新型材料产品；
个工艺过程工艺参数控制简单，
常规性金属粉末
注射成形工艺用到的各工序设备即可满足要求；
无需高精尖的设备来保证；
该工艺可同时适用于
其他类型钛及钛合金材料产品生产。
说明书4页
附图1页
CN 113319280 A
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1 .新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
生产工艺步骤
如下：
步骤1：
混料工艺，
设备采用三维高效混料机，
放入粉末材料，
钛粉88‑90份，
铝粉5 .5‑
6 .5份，
钒粉3 .5‑4 .5份，
铁粉0 .1‑0 .3份，
碳粉0 .1‑0 .2份，
将各种金属粉末按照相应体积分
数放入到混料瓶内，
放入氧化铭球磨球，
球料比采用1：
1 .5 ，
充入氩气来保护钛粉防止氧
在三维高效混料机上混料10小时，
将混料后的混合粉末放入密封袋内，
抽真空保护；
骤2：
注塑工艺，
设备采用注塑机，
其中料筒温度150±10℃、
射嘴温度160±10℃、模具温度
55±5℃、
螺杆转速50r/min、
射胶时间5±0 .5s、
保压时间2±1s、
射胶压力60±10MPa；
脱脂工艺，
采用“溶剂脱脂+热脱脱脂”两种方式；
溶剂脱脂使用正庚烷溶液，
在温度为50
℃的环境下水浴加热5小时，
初步溶解粘接剂中的石蜡；
热脱脱脂设备采用脱脂炉，
充入氮
通气量为4±0 .5m /h，
缓慢升温，
采用四段温控路线：
室温升温至250±10℃ ,保温30分
热解石蜡和硬脂酸；
升温至470±10℃，
保温1小时，
充分热解石蜡和硬脂酸；
升温至520
±20℃，
保温1小时，
热解低密度聚乙烯；
升温至600±20℃，
保温2小时，
脱除粘接剂，
使加工
件具有一定强度，
之后取出降温；
步骤4：
烧结工艺，
设备采用烧结炉，
在加工件上方覆盖同
材质钛合金罩，
并在缝隙处填充氧化锆密封；
通入气体为氮气，
通气量为3 .5±0 .5m3/h，
结工艺分为预烧结和烧结两个分步骤，
预烧结温度为1100±10℃，
保温时间为2小时；
上升至烧结温度1200±10℃，
保温时间为3小时，
之后取出降温；
步骤5：
抛光工艺，
设备采用
滚抛机，
频率设置30±10HZ，
时间20±5分钟。
2 .根据权利要求书1所描述的新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
所述的注射工艺采用通用的MIM蜡基体系喂料注射工艺，
其中螺杆转速50r/
min、
射胶压力60±10MPa。
3 .根据权利要求书1所描述的新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
所述的注塑机为力劲POTENZA型注塑机，
所述的脱脂炉为罩式脱脂炉，
所述的
烧结炉为气氛烧结炉，
所述的滚抛机为离心式滚抛机。
4 .根据权利要求书1所描述的新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
所述粘结剂采用聚乙烯、
石蜡及硬脂酸混合材料。
5 .根据权利要求书1所描述的新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
所述的烧结炉为气氛烧结炉，
在加工件上方覆盖同材质钛合金罩，
并在缝隙处
填充氧化锆密封。
6 .根据权利要求书1所描述的新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
所述的离心式滚抛机的滚抛介质为清水、
8*8棕刚玉斜三角磨料。
7 .根据权利要求书1所描述的新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
所述的脱脂工艺中溶剂脱脂使用正庚烷溶液，
50℃环境下水浴加热；
通入器提
为氮气，
通气量为4±0 .5m /h，
持续整个工艺过程 ,从工艺执行开始，
持续至温度降至300℃
以下。
8 .根据权利要求书1所描述的新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
所述的烧结工艺设备功率可自行按照每分钟升温不超过2 .5℃来设置升温曲
防止加工件发生变形。
9 .根据权利要求书1所描述的新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
所述降温散热方式为油冷降温散热。
CN 113319280 A
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新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成型MIM生产工艺
[0001]
技术领域：
本发明涉及新型材料设计领域，
具体涉及的是一种新型钛及钛合金材料的金属粉
末注射成型MIM生产工艺。
[0002] 背景技术：
金属粉末注射成型技术是集塑料成型、
粉末冶金工艺学和金属材料学等多个学科
交叉的产物，
利用模具注射成型并经过脱脂、烧结等工艺制造高密度、
高精度、
高强度及结
构复杂的结构零件；
军方对步枪内部的击锤、撞针及抽壳钩零部件提出了以下指标：
一是降低零部件
密度，
减轻重量；
二是提升零部件强度，
同时满足设计寿命15000次的设计要求；
三是具备良
好的散热性能；
四是提高零部件加工制造精度，
误差在±0 .05mm之内。
[0003] 现有技术的缺陷和不足：
1 .传统粉末冶金、
铸件加工等生产工艺所生产出的产品无法满足密度低、
强度高
及散热性能好三项技术指标；
2 .传统粉末压制所使用的模具生产的产品尺寸不满足枪械内部零部件的公差要
不具备批量量产性。
[0004] 发明内容：
本发明要解决的技术问题是传统粉末冶金、
铸件加工等生产工艺所生产出的产品
无法满足密度低、
强度高及散热性能好三项技术指标；
传统粉末压制所使用的模具生产的
产品尺寸不满足步枪内部的击锤、
撞针及抽壳钩零部件的公差要求，
不具备批量量产性。
[0005] 为解决上述技术问题，
本发明采用如下技术手段：
产工艺步骤如下：
步骤1：
混料工艺，
设备采用三维高效混料机
新型钛及钛合金材料的金属粉末注射成形MIM生产工艺，
放入粉末材料，
88‑90份，
铝粉5 .5‑6 .5份，
钒粉3 .5‑4 .5份，
铁粉0 .1‑0 .3份，
碳粉0 .1‑0 .2份，
将各种金属粉
末按照相应体积分数放入到混料瓶内，
放入氧化铭球磨球，
球料比采用1：
1 .5 ，
充入氩气来
保护钛粉防止氧化。在三维高效混料机上混料10小时，
将混料后的混合粉末放入密封袋内，
抽真空保护；
步骤2：
注塑工艺，
设备采用注塑机，
注塑工艺，
设备采用注塑机，
其中料筒温度150
±10℃、
射嘴温度160±10℃、
模具温度55±5℃、
螺杆转速50r/min、
射胶时间5±0 .5s、
时间2±1s、
射胶压力60±10MPa；
步骤3：
脱脂工艺，
采用“溶剂脱脂+热脱脱脂”两种方式。溶剂脱脂使用正庚烷溶
在温度为50℃的环境下水浴加热5小时，
初步溶解粘接剂中的石蜡；
热脱脱脂设备采用
脱脂炉，
充入氮气，
通气量为4±0 .5m /h，
缓慢升温，
采用四段温控路线：
室温升温至250±
10℃ ,保温30分钟，
热解石蜡和硬脂酸；
升温至470±10℃，
保温1小时，
充分热解石蜡和硬脂
升温至520±20℃，
保温1小时，
热解低密度聚乙烯；
升温至600±20℃，
保温2小时，
粘接剂，
使加工件具有一定强度，
之后取出进行油冷降温散热；
步骤4：
烧结工艺，
各位师傅觉得这个方案怎么样？有更好的做法吗？