[發明專利]超高強高韌鋼零件的MIM成型工藝

在審

• 申請號: 202110678354.1
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113560576A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 徐向明;王偉
• 申請（專利權）人: 深圳艾利門特科技有限公司
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F3/10;B22F3/24;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/52
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 歐陽燕明

本發明公開了一種超高強高韌鋼零件的MIM成型工藝，屬于金屬粉末注射成型技術領域，該MIM成型工藝包括以下步驟：原料選擇、喂料制備、注射成型、催化脫脂、熱脫脂和燒結、固溶處理和時效處理；其中，熱脫脂和燒結為：經催化脫脂后的生胚依次進行熱脫脂、脫氧脫碳和燒結。本發明提供的超高強高韌鋼零件的MIM成型工藝，具有簡便、經濟、高效的特點，能夠在短時間內大批量制作具有超高強度、高韌性、高硬度的具有三維復雜形狀的金屬零部件，通過對原料成分以及熱脫脂和燒結工藝的改進，能夠顯著提升鋼零件的強度、韌性和硬度，能夠滿足于3C等行業對高性能零件的需求，產生巨大的經濟效益。

技術領域

本發明屬于金屬粉末注射成型技術領域，尤其涉及一種超高強高韌鋼零件的MIM成型工藝。

背景技術

隨著移動智能終端產品向著更多功能、更大尺寸、結構更復雜等方向發展，使得所需的高強度機構件也越來越多，產品重量不斷增加。為了滿足產品輕量化和零部件高強度的需求，解決途徑之一是選用比強度高的材料。鈦合金的比強度位于金屬材料之首，但鈦合金的機加工性能差且價格昂貴，極大地限制了鈦合金的使用。現有金屬材料中能與鈦合金的比強度相媲美的只有超高強度鋼，超高強度鋼既具有一般鋼材的優良機加工性能，又具有鈦合金的優良使用性能。通常認為，超高強度鋼是指在室溫下抗拉強度超過1400MPa，屈服強度超過1200MPa的鋼材。除了強度高之外，超高強度鋼還具有良好的塑性、韌性、優異的抗疲勞性等特點。

金屬粉末注射成型(Metal Powder Injection Molding，簡稱MIM)技術是將現代塑料注射技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金成型金屬。MIM技術利用模具注射成型坯件并通過燒結快速制造高精度、三維形狀復雜的零件，且可批量生產。該工藝技術相較于常規粉末冶金工藝具有工序少、無切削或少切削、經濟效益高等優點，且克服了傳統粉末冶金工藝制品材質不均勻、機械性能差、不易成型薄壁結構和復雜結構的缺點，特別適用于大批量生產小型、復雜及有特殊工藝要求的金屬零件。

但目前通過MIM技術成型的金屬零部件難以同時達到超高強度和高韌性的標準，無法滿足移動智能終端產品對高結構強度和高韌性金屬零部件需求。如，申請號為202010154524.1的中國發明專利公開了一種高強高韌金屬零件的注射成型方法，材料成分為Ni 17～18％，Co 8.5～9.5％，Mo 4.5～5％，余量為Fe，經燒結和熱處理后屈服強度僅達到1350MPa，延伸率6％；申請號為202010852638.3的中國發明專利公開了一種注射成型超高強度鋼，材料成分為C0.1％，Ni15.5～19.5％，Co 7-10％，Mo 4～6％，Ti1.5％，余量為Fe，盡管屈服強度可以達到1500MPa級別，但延伸率最高僅達到6％，且隨著屈服強度的提高，延伸率降低；CN 103981436 A公開的一種金屬粉末注射成形馬氏體時效鋼，材料成分為C≤0.08％，Ni 17～19％，Co 8～10％，Mo 4.5～6.5，余量為Fe及不可避免的雜質，盡管延伸率≥10％，但強度仍然較低，僅抗拉強度可以達到1500MPa。因此，開發一種滿足屈服強度≥1500MPa，同時延伸率≥10％的超高強高韌鋼零件的MIM成型工藝，用于制作具有高強高韌且三維形狀復雜的金屬零部件，滿足3C、工具、汽車等行業對高性能零件的需求，具有重要的技術及經濟意義。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種超高強高韌鋼零件的MIM成型工藝。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：超高強高韌鋼零件的MIM成型工藝，包括以下步驟：

S1、原料選擇，以粒徑為≤200μm的金屬粉末為原料粉末，所述金屬粉末按重量百分比計包括C：0-0.2％，Cr：1.5-3％，Ni：8-12％，Co：12-15％，Mo：0.5-1.2％，Nb：0.15-0.5％，余量為Fe和一些不可避免的雜質；

S2、喂料制備，將金屬粉末和黏結劑按體積比0.8:1-5:1捏合制得喂料，然后對喂料進行破碎和/或造粒；