[發明專利]用于粉末注射成型的鐵基粉末

有效

• 申請號: 201680072717.4
• 申請日: 2016-10-05
• 公開（公告）號: CN108367356B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: A·拉松
• 申請（專利權）人: 霍加納斯股份有限公司
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;C22C33/02;C22C38/42;B22F1/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 李穎;林柏楠

本發明涉及用于金屬注射成型的原料，其包含具有20?60μm的中值粒度且99％的粒子小于120μm的粗不銹鋼粉末和粘合劑，其中所述鐵基粉末包含，按重量百分比計：15?17％Cr；3?5％Ni；3?5％Cu；0.15?0.45％Nb；1.0％Mn；1.0％Si；少于0.08％C。

發明領域

本發明涉及可用于粉末注射成型的鐵基粉末，特別是不銹鋼粉末；用于粉末注射成型的組合物；由該粉末組合物制造燒結部件的方法；和由該粉末組合物制成的燒結部件。使用該粉末組合物可以獲得具有在理論密度的96％以上的密度的燒結部件，由此產生優異的機械性質。

發明背景

粉末注射成型，也稱作金屬注射成型(MIM)是用于制造形狀復雜的高密度燒結部件的有用技術。一般而言，在這種方法中使用細羰基鐵粉。所用的其它類型的粉末是具有極細粒度的氣體霧化或水霧化的，其成本相對較高。為了改進MIM方法的競爭力，希望降低所用粉末的成本。實現該目的的一種方式是利用較粗的粉末。但是，較粗粉末具有比細粉低的表面能，因此在燒結過程中的活性低得多。另一問題在于，粗和不規則的粉末的使用導致較低堆積密度，因此限制該原料的最大粉末含量。較低粉末含量造成燒結過程中的較高收縮并尤其可能導致在生產流程中制成的部件之間的高尺寸散布。

WO2012089807公開了實現大于95％的理論密度的粗粉的使用。仍然需要可實現更高密度的技術。

通常，鐵基MIM原料(即準備注射的與有機粘合劑混合的鐵基粉末)的固體載量(即鐵基粉末部分)為大約50體積％，這意味著為了在燒結后達到高密度(理論密度的93％以上)，生坯部件必須收縮幾乎50體積％。這不同于在生坯狀態下已獲得相對較高密度的通過單軸壓實制成的PM部件。因此在MIM中通常使用具有高燒結活性的細粉。通過提高燒結溫度，可以使用更粗的粉末。但這造成晶粒粗化，進而產生非最佳的機械性質。

已經意外地發現，可以在粉末注射成型的原料中使用其金屬粉末具有特定組成的金屬粗粉以獲得燒結密度為理論密度的至少96％的部件。

概述

本發明的一個目的是提供適用于金屬注射成型的具有低量合金元素的相對較粗的不銹鋼粉末組合物。

本發明的另一目的是提供包含所述相對較粗的不銹鋼粉末組合物的金屬注射成型原料組合物。

本發明的另一目的是提供由所述原料組合物制造注射成型燒結部件的方法，所述部件具有的密度為理論密度的至少96％。

本發明的再一目的是提供在燒結而未硬化時具有理論密度的96％和更高的密度和高于800MPa的拉伸強度的根據MIM方法制成的燒結部件。

如下實現這些目的的至少一個：

一種用于金屬注射成型的鐵基粉末組合物，其具有20-60μm，優選20-45μm，最優選25-45μm或更優選25-35μm的中值粒度。通過使用Sympatec Helos儀器的激光衍射法測定粒度。如上定義的中值粒度是指該粉末中的粒子的50％大于這一值。這一值通常被稱作“X50”值。

一種金屬注射成型原料組合物，其包含具有20-60μm，優選20-45μm，最優選25-45μm或更優選25-35μm的中值粒度的霧化鐵基粉末組合物和有機粘合劑。

一種制造燒結部件的方法，其包括步驟：

a)制備如上提出的金屬注射成型原料；

b)將所述原料模制成未燒結坯；

c)除去有機粘合劑；

d)在還原氣氛中在1200-1400℃的溫度下燒結所得坯；

e)冷卻所述燒結部件，和；