專利名稱：一種金屬注射成型產(chǎn)品以及其制作控碳方法
一種金屬注射成型產(chǎn)品以及其制作控碳方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬粉末的成型方法，具體是一種用于控制粉末 冶金產(chǎn)品中含碳量的金屬注射成型產(chǎn)品以及其制作控碳方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有金屬注射成型產(chǎn)品領(lǐng)域中，控制產(chǎn)品中碳的含量是一個永恒的 話題，在不添加其他化合物的基礎(chǔ)上，只有嚴(yán)格的控制含碳量才能獲得 最終的物理機(jī)械性能。為了得到最終的物理機(jī)械性能，在目前生產(chǎn)工藝 中有兩種基本解決方法，第一種為燒結(jié)后進(jìn)行后續(xù)的熱處理，即滲碳淬 火；第二種就是脫脂燒結(jié)一體化的工藝。但是，第一種方式的熱處理后 得到鐵基產(chǎn)品，其硬度為表面洛氏硬度，只有表面一層滲碳層可以達(dá)到 規(guī)定的硬度要求，其內(nèi)部的洛氏硬度值很低。第二種加工方式后得到的 產(chǎn)品，其穩(wěn)定性差，不易控制，變形量大并且合格率低。又因第二種加 工方式中爐子內(nèi)脫脂產(chǎn)生的氣氛對產(chǎn)品燒結(jié)有很大的影響，最終會導(dǎo)致 產(chǎn)品變形、熔融等問題發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種不
5僅具有被加工的產(chǎn)品的穩(wěn)定性好、容易準(zhǔn)確控制碳含量以及保持淬火后的 內(nèi)外硬度均勻一致，而且還可以有效保持加工后的產(chǎn)品不易變形以及提高 產(chǎn)品合格率的金屬注射成型產(chǎn)品以及其制作控碳方法。
為了實現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供一種金屬注射成型產(chǎn)品，其包
含有材料成分以及成型劑成分；所述的材料成分包含有鐵粉、鎳粉以及 鉬粉；所述的成型劑成分含有石蠟、低密度聚乙烯、聚丙烯、巴西棕櫚 蠟、硬脂酸；所述的鐵粉含量為90%至95%，鎳粉含量為2%至5%，，鉬 粉0.5%至1%，所述的成型劑含量的調(diào)節(jié)范圍為6.0%至8.0%。 依據(jù)上述主要技術(shù)特征，所述的成型劑含量的最佳參數(shù)為7.0%。 為了制作上述的金屬注射成型產(chǎn)品，而采用的制作流程為第一步 驟，混料在V形粉末的混料機(jī)上進(jìn)行混料，不放研磨球，混料時間為 4至5小時，使各種粉末混合均勻，經(jīng)檢測混合料中各元素混合均勻即 可；
第二步驟，高混采用高速混合器進(jìn)行混合，高速混合器提前十分 鐘加熱，設(shè)定加熱溫度100度以上，物料溫度為80度，溫度升到后加入 混合料和成型劑，加熱溫度逐步升高到150度以上，且不能超過170度， 并嚴(yán)格控制在這個范圍，至所述的高速混合器出現(xiàn)抖動后，開蓋檢査混 合情況，之后每5分鐘檢査一次，直到混合均勻為止，即停機(jī)取出冷卻、 破碎；
第三步驟，擠出采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，設(shè)定溫度 一區(qū) 145度至165度，二區(qū)為145度至165度，三區(qū)為145度至165度，四 區(qū)為145度至165度，五區(qū)為145度至165度，六區(qū)為150度至170度， 七區(qū)為1S5度至175度，機(jī)頭溫度為160度至180度；主機(jī)電流為8安 培至12安培，喂料轉(zhuǎn)速為30 r/min至55r/min，主螺桿轉(zhuǎn)速為18 HZ 至20HZ,融體壓力為2. 2 MPa至4. 0MPa，熔體壓力波動范圍為1Mpa， 若超過此范圍，需多擠出一次，直到符合規(guī)定要求；第四步驟，注塑采用注射成型機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行成型，注射機(jī)要求 螺桿、料筒要耐磨，采用雙金屬配置，溫度可設(shè)定為 一段為140度至 165度，二段為145度至170度，三段為160度至180度；模具溫度為 40度至60度；螺桿轉(zhuǎn)速為30rpm至50rpm;注射速率為50至90ml/s; 注射壓力為80MPa至150MPa;保壓壓力為70 MPa至150MPa;冷卻時間 為IO s至30s;注射時間和注射參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品大小和不同注射機(jī)設(shè)定；
第五步驟，萃取采用溶劑脫脂槽進(jìn)行溶劑脫脂；也可自制非標(biāo)設(shè) 備進(jìn)行萃取，萃取溶劑采用三氯乙烯，萃取工藝為1小時從室溫升到 60度，60度保溫1至3小時，1小時從60度升到70度，70度速度從 200 min至800min，萃取用時間與注射毛坯的厚度尺寸的平方成正比， 越厚用的時間越長，根據(jù)具體產(chǎn)品的厚度確定萃取時間；
第六步驟，熱脫采用脫脂爐進(jìn)行熱脫脂，脫脂溫度分別為 一帶 為300度，二帶為450度，三帶為600度，四帶為780度；氫氣流量為 l.OmVh至1.8m7h，推舟速度為30min至80min/舟，根據(jù)產(chǎn)品大小調(diào) 整裝舟量和推舟速度；
第七步驟，真空燒結(jié)采用真空燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1180 至1270度，充氣工藝溫度升到1000度時，停止機(jī)械泵和羅茨泵，開 始充入氬氣，至壓力表顯示為負(fù)0.02Mpa;
第八步驟，后處理整形、噴砂、鉆孔、打磨、拋光、攻絲工藝；
第九步驟，檢測按圖紙要求進(jìn)行尺寸檢測，按材料性能要求進(jìn)行 7.5g/cn^密度、0.40%至0.75%的總碳檢測，按技術(shù)協(xié)議要求進(jìn)行外觀、 探傷檢測；
第十步驟，熱處理淬火設(shè)備為網(wǎng)帶爐真空淬火爐淬火，淬火溫度 為830度至840度，冷卻為油冷，回火溫度為320度至340度，保溫時 間為2小時；
第十一步驟，后處理噴砂、拋光、防銹、包裝、入庫。依據(jù)上述主要技術(shù)特征，所述破碎工藝是采用破碎機(jī)破碎后混合料的
顆粒尺寸小于4毫米而成的。
依據(jù)上述主要技術(shù)特征，所述的脫脂步驟中的氫氣是通過氨分解和氣 體純化裝置將液氨分解得來的。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果因采用上述的材料成分比例以及含量對最終 燒結(jié)出的產(chǎn)品碳含量的范圍可以有效控制，正確的配比方案能滿足不同 的材料性能，從而達(dá)到容易準(zhǔn)確的控制碳含量。又因上述成型劑具有易 于脫除、環(huán)保、流動性好以及保形效果好，使得淬火后的內(nèi)外硬度均勻 一致以及有效保持加工后的產(chǎn)品不易變形的目的。又因在熱脫工藝上采用 合適的溫度、推速、氣體流量以及對環(huán)境濕度的熟練駕馭，使得對成型劑 的脫除和碳含量的初步控制有著重要的作用，同時能保證過程和碳含量 的穩(wěn)定性，從而達(dá)到被加工的產(chǎn)品的穩(wěn)定性好的目的。另外，由于在真 空燒結(jié)工藝的溫度曲線和保護(hù)氣氛是繼熱脫后的對控碳起著關(guān)鍵作用的 因素，能夠準(zhǔn)確合理的升溫曲線和充氣工藝能有效的控制最終燒結(jié)出的 產(chǎn)品的碳含量。
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例來說明本發(fā)明中所提供一種金屬注射成型產(chǎn)品， 其包含有材料成分以及成型劑成分；所述的材料成分包含有鐵粉、鎳粉 以及鉬粉；所述的成型劑成分含有石蠟、低密度聚乙烯、聚丙烯、巴西 棕櫚蠟、硬脂酸；鐵粉含量為90%至95%,鎳粉含量為2%至5%,鉬粉 0. 5%至1%，所述的成型劑含量的調(diào)節(jié)范圍為6. 0%至8. 0%。
為了制作上述的金屬注射成型產(chǎn)品，而采用的制作流程為 第一步驟，混料在V形粉末的混料機(jī)上進(jìn)行混料，不放研磨球，混料時間為4至5小時，使各種粉末混合均勻，經(jīng)檢測混合料中各元素混 合均勻即可。
第二步驟，高混采用高速混合器進(jìn)行混合，高速混合器提前十分種
加熱，設(shè)定加熱溫度為100度以上，物料溫度為80度，溫度升到后加入 混合料和成型劑，加熱溫度逐步升高到150度以上，且不能超過170度， 并嚴(yán)格控制在這個范圍，至所述的高速混合器出現(xiàn)抖動后，開蓋檢査混 合情況，之后每5分鐘檢查一次，直到混合均勻為止，即停機(jī)取出冷卻、 破碎。所述破碎工藝是采用破碎機(jī)破碎后混合料的顆粒尺寸小于4毫米 而成的。
第三步驟，擠出采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，設(shè)定溫度 一區(qū)145 度至165度，二區(qū)為145度至165度，三區(qū)為145度至165度，四區(qū)為 145度至165度，五區(qū)為145度至165度，六區(qū)為150度至170度，七 區(qū)為155度至175度，機(jī)頭溫度為160度至180度；；主機(jī)電流為8安 培至12安培，喂料轉(zhuǎn)速為30 r/min至55r/min，主螺桿轉(zhuǎn)速為18 HZ 至20HZ,融體壓力為2.2 MPa至4. 0MPa，熔體壓力波動范圍為1Mpa， 若超過此范圍，則需多擠出一次，直到符合規(guī)定要求。
第四步驟，注塑采用注射成型機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行成型，注射機(jī)要求螺 桿、料筒要耐磨，采用雙金屬配置，溫度可設(shè)定為 一段為140度至165 度，二段為145度至170度，三段為160度至180度；模具溫度為40 度至60'C;螺桿轉(zhuǎn)速為30 rpm至50rpm;注射速率為50至90ml/s;注 射壓力為80MPa至150MPa;保壓壓力為70 MPa至150MPa;冷卻時間為 10 s至30s。
第五步驟，萃取采用溶劑脫脂槽進(jìn)行溶劑脫脂；也可自制非標(biāo)設(shè)備 進(jìn)行萃取，萃取溶劑采用三氯乙烯，萃取工藝為l小時從室溫升到60 度，60度保溫1小時至3小時，1小時從60度升到70度，70度保持200min 至800min。第六步驟，熱脫采用脫脂爐進(jìn)行熱脫脂，脫脂溫度分別為 一帶
為300度，二帶為450度，三帶為600度，四帶為780度；氫氣流量為
1.0 m3/h至1.8m7h，推舟速度為30min/舟至80min/舟。 第七步驟，真空燒結(jié)采用真空燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1180度
至1270度，充氣工藝溫度升到1000度時，停止機(jī)械泵和羅茨泵，開
始充入氬氣，至壓力表顯示為負(fù)0.02Mpa。 第八步驟，后處理整形、噴砂、鉆孔、打磨、拋光、攻絲工藝。 第九步驟，檢測按圖紙要求進(jìn)行尺寸檢測，按材料性能要求進(jìn)行
7.5g/cm3密度、0.40%至0.75%的總碳檢測，按技術(shù)協(xié)議要求進(jìn)行外觀、
探傷檢測。
第十步驟，熱處理淬火設(shè)備為網(wǎng)帶爐真空淬火爐淬火，淬火溫度 為830度至840度，冷卻為油冷，回火溫度為320度至340度，保溫時 間為2小時。
第十一步驟，后處理噴砂、拋光、防銹、包裝、入庫。 在上述整個制作流程過程中，在熱處理中淬火后能顯著提高硬度，并 能根據(jù)產(chǎn)品要求在生產(chǎn)工序里進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時材質(zhì)的沖擊韌性、抗拉強(qiáng) 度、屈服強(qiáng)度、延伸率等都會有明顯的改善。另外產(chǎn)品的變形量小，合 格率高，內(nèi)部組織均勻，產(chǎn)品密度能達(dá)到實體密度的95%以上。
在配料工序中，針對原材料成分中本身不含碳或含碳不足的需進(jìn)行碳 源補(bǔ)充，而對碳源的補(bǔ)充需根據(jù)熱脫脂和真空燒結(jié)過程中碳的流失程度 來進(jìn)行，并通過控制成型劑在熱脫脂后殘余碳量來控制。
熱脫脂這個工序上是碳流失的第一步，熱脫脂通過采用氣體保護(hù)脫脂 方式對碳流失進(jìn)行控制，氣體保護(hù)脫脂中的保護(hù)氣體為氨分解氣體，主 要成分為氫氣(H2)、氮氣(N2),還有部分水氣(H20),而碳(C)在 高溫下與水氣發(fā)生反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣，從這個反應(yīng)過程可以看 出，影響碳的因素主要是溫度和水含量，因此合理的控制熱脫脂的溫度，不為脫碳反應(yīng)提供發(fā)生的條件，就會阻止碳的流失，同時嚴(yán)格控制保護(hù) 氣體的流量、露點和產(chǎn)品中的水份含量也同樣可以截斷碳流失的途徑， 并最終控碳成功。因為整個熱脫脂工序是個不連續(xù)的過程，是個溫度逐 步升高的過程，針對不同的產(chǎn)品使用不同的推速既能保證產(chǎn)品中的粘結(jié) 劑能夠被有效的脫除，同時又能使產(chǎn)品中的脫碳反應(yīng)在高溫區(qū)反應(yīng)不過 于劇烈。在對各個脫脂溫區(qū)溫度的選擇和設(shè)定上，要求既要保證粘結(jié)劑 能被脫除，又能使脫碳反應(yīng)不劇烈的進(jìn)行，所以脫脂溫度的選擇一定要
在對水份的控制上，除了對保護(hù)氣氛中的水含量要求嚴(yán)格，同時環(huán)境 的濕度對產(chǎn)品的影響也很大，因此熱脫脂用的填料必須保持干燥，熱脫 出來的產(chǎn)品必須密封保存，同時還要根據(jù)環(huán)境的溫濕度對熱脫脂的工藝 進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣可以杜絕外界因素對產(chǎn)品碳含量的影響。只有從 以上這兩個方面對過程進(jìn)行控制，才能保證熱脫脂出來的產(chǎn)品中的碳含 量得到初步的控制。真空燒結(jié)也是會造成碳流失的一個工序。只有合理 的升溫速度，合理的燒結(jié)溫度，合理的保溫時間，以及合理的充氣工藝， 才能使產(chǎn)品中的碳能根據(jù)性能要求被均勻的控制住。產(chǎn)品中的碳發(fā)生流 失所需的溫度并不高，但真空燒結(jié)時溫度是不斷上升的，而碳只有在
IOOO'C以上時才能被固溶在合金成分里，所以燒結(jié)的升溫過程就是個不
斷失碳的過程，只有掌握它的失碳原理才能制定有效的燒結(jié)工藝。
綜上所述，因采用上述的材料成分比例以及含量對最終燒結(jié)出的產(chǎn)品 碳含量的范圍可以有效控制，正確的控碳方案能滿足不同的材料性能， 從而達(dá)到容易準(zhǔn)確控制碳含量。又因上述成型劑具有易于脫除、環(huán)保、 流動性好以及保形效果好，使得淬火后產(chǎn)品的內(nèi)外硬度均勻一致以及有 效保持加工后的產(chǎn)品不易變形。又因在熱脫工藝上采用合適的溫度、推速、 氣體流量以及對環(huán)境濕度的熟練駕馭，使得對成型劑的脫除和碳含量的 初步控制有著重要的作用，同時能保證過程和碳含量的穩(wěn)定性，從而達(dá)到被加工的產(chǎn)品的穩(wěn)定性好的目的。另外，由于在真空燒結(jié)工藝的溫度 曲線和保護(hù)氣氛是繼熱脫后的對控碳起著關(guān)鍵作用的因素，能夠準(zhǔn)確合 理的升溫曲線和充氣工藝能有效的控制最終燒結(jié)出的產(chǎn)品的碳含量。
權(quán)利要求
1、一種金屬注射成型產(chǎn)品，其包含有材料成分以及成型劑成分；所述的材料成分包含有鐵粉、鎳粉以及鉬粉；所述的成型劑成分含有石蠟、低密度聚乙烯、聚丙烯、巴西棕櫚蠟、硬脂酸；其特征在于所述的鐵粉含量為90％至95％，鎳粉含量為2％至5％，，鉬粉0.5％至1％，所述的成型劑含量的調(diào)節(jié)范圍為6.0％至8.0％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬注射成型產(chǎn)品，其特征在于所述 的成型劑含量的最佳參數(shù)為7. 0%。
3、 為了制作上述的金屬注射成型產(chǎn)品，而采用的制作流程為第一 步驟，混料在V形粉末的混料機(jī)上進(jìn)行混料，不放研磨球，混料時間為4至5小時，使各種粉末混合均勻，經(jīng)檢測混合料中各元素混合均勻 即可；第二步驟，高混采用高速混合器進(jìn)行混合，高速混合器提前十分 鐘加熱，設(shè)定加熱溫度100度以上，物料溫度為80度，溫度升到后加入 混合料和成型劑，加熱溫度逐步升高到150度以上，且不能超過170度， 并嚴(yán)格控制在這個范圍，至所述的高速混合器出現(xiàn)抖動后，開蓋檢査混 合情況，之后每5分鐘檢査一次，直到混合均勻為止，即停機(jī)取出冷卻、 破碎；第三步驟，擠出采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，設(shè)定溫度 一區(qū) 145度至165度，二區(qū)為145度至165度，三區(qū)為145度至165度，四 區(qū)為145度至165度，五區(qū)為145度至165度，六區(qū)為150度至170度， 七區(qū)為155度至175度，機(jī)頭溫度為160度至180度；主機(jī)電流為8安 培至12安培，喂料轉(zhuǎn)速為30 r/min至55r/min，主螺桿轉(zhuǎn)速為18 HZ 至20HZ,融體壓力為2. 2 MPa至4. 0MPa，熔體壓力波動范圍為lMpa， 若超過此范圍，需多擠出一次，直到符合規(guī)定要求；第四步驟，注塑采用注射成型機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行成型，注射機(jī)要求 螺桿、料筒要耐磨，采用雙金屬配置，溫度可設(shè)定為 一段為140度至 165度，二段為145度至170度，三段為160度至180度；模具溫度為 40度至60度；螺桿轉(zhuǎn)速為30rpm至50rpm;注射速率為50至90ml/s; 注射壓力為80MPa至150MPa;保壓壓力為70 MPa至150MPa;冷卻時間 為IO s至30s;注射時間和注射參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品大小和不同注射機(jī)設(shè)定；第五步驟，萃取采用溶劑脫脂槽進(jìn)行溶劑脫脂；也可自制非標(biāo)設(shè) 備進(jìn)行萃取，萃取溶劑采用三氯乙烯，萃取工藝為1小時從室溫升到 60度，60度保溫1至3小時，1小時從60度升到70度，70度速度從 200 miri至800min，萃取用時間與注射毛坯的厚度尺寸的平方成正比， 越厚用的時間越長，根據(jù)具體產(chǎn)品的厚度確定萃取時間；第六步驟，熱脫采用脫脂爐進(jìn)行熱脫脂，脫脂溫度分別為 一帶 為300度，二帶為450度，三帶為600度，四帶為780度；氫氣流量為 1.0m7h至1.8m7h，推舟速度為30 min至80min/舟，根據(jù)產(chǎn)品大小調(diào) 整裝舟量和推舟速度；第七步驟，真空燒結(jié)采用真空燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1180 至1270度，充氣工藝溫度升到1000度時，停止機(jī)械泵和羅茨泵，開 始充入氬氣，至壓力表顯示為負(fù)0. 02Mpa;第八步驟，后處理整形、噴砂、鉆孔、打磨、拋光、攻絲工藝；第九步驟，檢測按圖紙要求進(jìn)行尺寸檢測，按材料性能要求進(jìn)行 7.5g/cm3密度、0.40%至0.75%的總碳檢測，按技術(shù)協(xié)議要求進(jìn)行外觀、 探傷檢測；第十步驟，熱處理淬火設(shè)備為網(wǎng)帶爐真空淬火爐淬火，淬火溫度 為830度至840度，冷卻為油冷，回火溫度為320度至340度，保溫時 間為2小時；第十一步驟，后處理噴砂、拋光、防銹、包裝、入庫。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬注射成型制作控碳方法，其特征在于:所述破碎工藝是采用破碎機(jī)破碎后混合料的顆粒尺寸小于4毫米而成的。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬注射成型制作控碳方法，其特征在于:所述的脫脂步驟中的氫氣是通過氨分解和氣體純化裝置將液氨分解得來 的。
全文摘要
本發(fā)明所涉及一種金屬注射成型產(chǎn)品，其包含有材料成分和成型劑成分，材料成分包含有所述的鐵粉含量為90％至95％，鎳粉含量為2％至5％，鉬粉0.5％至1％；成型劑成分含有石蠟、低密度聚乙烯、聚丙烯、巴西棕櫚蠟、硬脂酸；成型劑含量的調(diào)節(jié)范圍為6.0％至8.0％。因采用上述的材料成分比例以及含量對最終燒結(jié)出的產(chǎn)品碳含量的范圍可以有效控制，從而達(dá)到容易準(zhǔn)確的控制碳含量。又因上述成型劑具有易于脫除、環(huán)保、流動性好以及保形效果好等特點，使得淬火后的產(chǎn)品內(nèi)外硬度均勻一致以及有效保證加工后的產(chǎn)品不易變形。又因在熱脫工藝上采用合適的溫度、推速、氣體流量以及對環(huán)境濕度的熟練駕馭，能保證過程和碳含量的穩(wěn)定性，從而制備出性能最佳的產(chǎn)品。
文檔編號B22F7/00GK101670438SQ20081021613
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者俊 康, 謝爾芳, 趙國明 申請人:深圳市注成科技有限公司