[發明專利]一種440C不銹鋼金屬粉末注射成形方法及其制品

有效

• 申請號: 201910263840.X
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109848420B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 余勇;李益民;何浩;胡幼華;王志偉
• 申請（專利權）人: 湖南英捷高科技有限責任公司
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F1/00;B22F3/10;C22C38/22;C22C38/04;C22C38/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發明公開了一種440C不銹鋼金屬粉末注射成形方法及其制品，將含有1.0?2.0wt％Mo的440C不銹鋼預合金粉末與粘接劑在混煉機上混煉后，冷卻破碎制得喂料；將喂料加入注射成形機內注射成形，制備出坯件；將坯件進行脫脂處理，得到脫脂坯；將脫脂坯進行預燒結得到預燒結坯；將預燒結坯置于真空燒結爐內真空燒結，當溫度升至900?1000℃時，通入CH4和H2混合氣體，繼續升溫至1150?1200℃并保溫，控制爐內壓力為5?10萬帕，混合氣體中CH4的體積比為1?6％；接著抽真空，升溫至1250?1300℃后，冷卻得到440C不銹鋼零件；將440C不銹鋼零件進行熱處理，得到最終工件。本發明制備的440C產品的尺寸精度和表面精度高、產品性能穩定。

技術領域

本發明涉及金屬粉末注射成形技術領域，尤其涉及一種440C不銹鋼金屬粉末注射成形方法及其制品。

背景技術

金屬粉末注射成形(Metal Powder Injection Molding下稱MIM或PIM)是一種新型粉末冶金近凈成形技術。首先是選取符合MIM要求的金屬粉末和粘結劑，然后在一定溫度下采用適當的方法將粉末和粘結劑混煉成均勻的注射成形喂料，經制粒后在注射成形機上注射成形，獲得的生坯經過脫脂處理后燒結致密化成為最終產品。

在注射成形領域，不銹鋼作為一種高合金含量的特殊鋼種占有很重要的地位。它具有一系列優異的性能：極佳的耐腐蝕性、抗氧化性、漂亮的外觀、高的抗張強度、韌性、抗沖擊性等力學性能還具有無磁性(奧氏體不銹鋼)和淬硬性(馬氏體鋼)。由于不銹鋼難于機加工，所以許多不銹鋼零件采用精密鑄造技術生產。但精密鑄造的不銹鋼零件存在尺寸精度較差，表面粗糙，形狀上受一定限制，易產生元素偏析，有縮孔、砂眼等不足之處。金屬注射成形(MIM)技術最適于大批量生產三維復雜形狀的零件，用MIM制造的不銹鋼，燒結密度可達理論密度的95-100％，力學性能和耐蝕性均有較大提高，工業規模生產的MIM不銹鋼零件尺寸精度達士0.3-0.5％，一般不需要后續機加工，力學、耐蝕、表觀等性能均與熔鍛不銹鋼相當，因此用注射成形方法制備不銹鋼非常有前景。MIM不銹鋼部件已應用于汽車零件(如點火室、充氣囊軸、充氣囊銷等)、航空航天部件、小型機械零件、牙矯正托套、外科手術機械、醫用氣體集流腔、電動牙刷齒輪、手表殼帶、眼鏡框、鎖芯、驅動盤軸殼、半導體生產設備和加工工具、日用鑷、鉗、鉆等工具、飲料分裝系統的“丁”字和“十”接頭、軸承保持架、閥件、裝飾件等等。

440C不銹鋼是種高碳不銹鋼，440C鋼用于要求高硬度(52或57HRC)以及緩和的環境中的耐蝕性，應用例子是切削刀片、手術器械、工具、軸承以及泵和閥的耐磨損件。據文獻報道440C不銹鋼很難燒結是因為其在燒結時容易在晶界形成連續的碳化物網絡結構，因此440C不銹鋼很少用粉末冶金方法生產。并且440C不銹鋼的燒結溫度區間非常窄，通常只有5-10℃，因此一般在碳中性的氣氛下，即氫氣、氮氣和N2/H2混合氣氛下燒結，其目的是為了盡可能精確控制粉末的碳含量，因為碳含量的波動嚴重影響燒結行為，容易產生燒結變形。

440C不銹鋼粉末為合金粉，在燒結過程中有可能實現超固相液相燒結。由相圖可知440C不銹鋼的固相線很平，因此燒結時一個較小的溫度變化將引起液相量較大的變化，從而對材料的密度、尺寸精度控制和變形控制產生影響。關于注射成形440C不銹鋼的研究較少，研究工作主要集中于對各種工藝的研究包括燒結溫度、燒結時間、冷卻速率和熱處理條件對440C不銹鋼的硬度的影響，然而并未對MIM440C不銹鋼燒結變形控制進行深入研究，在燒結過程中可能同脫碳等導致碳含量的波動，影響產品的尺寸精度，其燒結變形控制一直是個難點，因此440C不銹鋼燒結尺寸精度控制是個亟待解決的問題。

發明內容

本申請旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的目的之一在于提供一種440C不銹鋼金屬粉末注射成形方法，能夠獲得較高的尺寸精度和表面精度的440C不銹鋼零件。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種440C不銹鋼金屬粉末注射成形方法，包括如下步驟：