[發明專利]高強高韌金屬零件的注射成型方法及金屬轉軸零件

在審

• 申請號: 202010154524.1
• 申請日: 2020-03-08
• 公開（公告）號: CN111250694A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 莫畏;呂永虎;王戰華;顧道敏
• 申請（專利權）人: 深圳艾利佳材料科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/22;B22F3/10;B22F3/24;B22F9/08;B22F5/00;C22C38/12;C22C38/10;C22C38/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉愛珍

本發明公開了一種高強高韌金屬零件的注射成型方法，該方法包括如下步驟：準備合金粉末作為原料粉末；將原料粉末與粘結劑按一定比例進行混合；密煉后經造粒機擠出造粒得到喂料顆粒；喂料顆粒經注射成型獲得金屬零件生坯；零件生坯進行催化脫脂、燒結、熱處理，最后使零件獲得所需的高強高韌機械性能。本發明還公開了一種由上述注射成型方法制作而成的金屬轉軸零件。本申請制備方法針對不易使用傳統金屬加工方法制作的具有三維復雜形狀的高強高韌金屬零件，提供了一種簡單技術路線，效率高，成本相對低廉，適合用于短時間大批量制備具有高強高韌性能的復雜三維形狀的零部件，有巨大的經濟效益。

技術領域

本發明涉及金屬粉末注射成型技術領域，特別是涉及了一種高強高韌金屬零件的注射成型方法及金屬轉軸零件。

背景技術

對于三維形狀復雜，且又要求高強高韌性能的金屬零件，使用傳統的切削方法對高強鋼板進行加工，刀具磨損快，成本高，效率低。特別是應用于3C行業的零部件，往往有許多細小的溝槽、扣位，切削刀具難以加工出來。

粉末注射成型技術是融合了塑料注塑成型與金屬或陶瓷粉末冶金技術而發展起來的一門技術。注射成型突破了傳統粉末冶金的成形限制，在三維復雜形狀零件的大批量生產方面有著極高的成本優勢，且其產品尺寸精度高，在各個領域都有著廣泛的應用。

粉末注射成型技術可以實現三維形狀復雜金屬零件的制備，但是現有粉末注射成型工藝制成的金屬零件很難達到高強高韌的性能。例如，要求高強高韌性能的金屬轉軸零件，其通常要求所制備的零件屈服強度大于1300MPa，延伸率大于5%。

因此，如何提高粉末注射成形的形狀復雜金屬制品的強度和韌性是行業內的技術難題。

發明內容

為了解決現有的技術問題，本發明提供一種高強高韌金屬零件的注射成型方法，包括如下步驟：

S1， 獲得原料粉末：準備0～45um粒度范圍的合金粉末作為原料粉末；所述合金粉末中的具體金屬元素及質量百分比分別為：鎳，17%～18%；鈷，8.5%～9.5%；鉬，4.5%～5.0%；余量為鐵；

S2，喂料制備：將原料粉末與粘結劑按1:1~13:7的體積比進行混合；然后加入密煉機中進行密煉；密煉后混合均勻的膏狀喂料經造粒機擠出造粒，得到喂料顆粒；

S3，注射成型：將步驟S2獲得的喂料顆粒加入注塑機料斗，喂料顆粒經過螺桿塑化之后擠入零件模具中，獲得金屬零件生坯；

S4，催化脫脂：將金屬零件生坯放入催化脫脂爐中進行催化脫脂；

S5，燒結：將催化脫脂好的轉軸生坯放入石墨加熱的真空爐中進行燒結，最后獲得金屬零件的燒結件；

S6，熱處理：將燒結件進行熱處理，使零件獲得所需的高強高韌機械性能。

作為進一步改善的方案，所述步驟S1中原料粉末的制備方法包括：

S11，將金屬元素錠子（鑄錠）熔化成鋼液；

S12，所述鋼液在噴霧制粉設備中通過小孔流出；在小孔下部噴嘴噴出高壓水流和氣流，將經過小孔的鋼液破碎成極細的顆粒；

S13，所述極細的顆粒通過氣流分級，篩分出相應粒度范圍的粉末作為原料粉末。

作為進一步改善的方案，在步驟S2中，所述粘結劑的成分及質量百分比分別為：POM：70%~90%；PP：3%~8%；SA：1%~5%。

作為進一步改善的方案，在步驟S2中，所述密煉溫度為180～220度，密煉時間1.5~2.5小時；所述密煉后混合均勻的膏狀喂料移入造粒機，造粒機的螺桿將逐漸冷卻的喂料通過模頭擠出，旋轉刀片將條狀喂料切成2～3mm長度的圓柱狀顆粒。