专利名称：一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法
技术领域：
本发明属于粉末冶金技术领域，具体是指一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法。
背景技术：
低成本制造高密度、高强度和高精度粉末冶金制品是粉末冶金工业的发展方向和研究重点，提高制品密度将大大促进其性能(特别是力学性能)的提升。为提高粉末冶金制品的密度，粉末冶金界的研究者们进行了长期不懈的努力，提出了如温压、流动温压、模壁润滑、动磁压制、高速压制等新技术，推动了粉末冶金工业的发展。高速压制技术(High Velocity Compaction，简称HVC)是一项低成本、高效率成形高密度粉末冶金制品的新技术，由于具有较高的性价比而备受关注。该技术是由瑞典的 HoganasAB公司在2001年美国金属粉末联合会上提出的，其基本原理是通过高速运动的锤头冲击上模冲，在瞬间产生强烈的应力波，在0. 02s内将冲击能量传递给粉末进行致密化。它与传统压制技术在生产工艺上有许多相似之处，如装粉、填充模具、压制及制品脱模，然而该技术还具有许多传统压制不具备的优点，如①生坯密度高，且密度分布均勻； ②径向弹性后效低、脱模力低；③生产效率高；④可经济地成形大尺寸零件，等。由于粉末高速压制技术拥有诸多优点，世界上多个国家的研究者对该技术产生了极大的热情并纷纷投入到研究的行列，已取得了一些成果如邓三才等在“2009年全国粉末冶金学术会议”上发表的文章“316L不锈钢粉末模壁润滑高速压制成形规律的研究”中， 采用室温高速压制技术压制316L不锈钢粉末，得到最高生坯密度7. 23g/cm3,虽然比传统压制有很大提高，但密度仍没达到理论效果；王建忠等于2008年第18卷第8期《中国有色金属学报》上发表的文章“电解铜粉高速压制成形”中压制速度不高，都在lOm/s以下，得到的铜粉压坯密度还有待进一步提高。316L不锈钢粉末的温压技术也取得了一些成果如李春香等于2008年第13卷第1期《粉末冶金科学与工程》上发表的文章“316L不锈钢粉末的温压工艺研究”中，生坯密度最高达到6. 92g/cm3,比室温模压提高了 0. 26g/cm3,但远没有达到理想密度。研究表明，高速压制技术与温压技术相结合的温粉末高速压制技术能有效提高粉末冶金制品的密度，然而这项技术从未运用于不锈钢粉末。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，通过不锈钢颗粒尺寸分布对生坯密度影响及温粉末高速压制技术运用的研究，提供一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法。本发明的目的是通过以下方法实现的。一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法采取以下措施(1)不锈钢粉末颗粒尺寸分布
按下列质量百分比混合备料颗粒尺寸44 75μπι为70 90%，颗粒尺寸 < 44 μ m为10 30%，充分混合均勻后备用；(2)采用模壁润滑技术，所述模壁润滑选用硬脂酸锂无水乙醇悬浮液为润滑剂；(3)将不锈钢混合粉末与模具分别加热，加热温度范围为120 160°C ；(4)对加热后的不锈钢混合粉末进行高速压制成形不锈钢粉末冶金零件，所述高速压制速度至少为8m/s。所述模具加热温度优选范围为135 145°C ；不锈钢混合粉末加热温度优选范围为 130 140°C。所述高速压制速度优选10 18m/s。所述不锈钢粉末为316L不锈钢粉末。本发明与现有技术相比具有如下优点1、本发明根据颗粒尺寸分布对生坯密度的影响，提出了利用不同颗粒尺寸粉末的搭配来进行温粉末高速压制的技术方案，进一步提高不锈钢粉末冶金零件的生坯密度， 从而提高了不锈钢粉末冶金零件的密度。如表1所示本发明实施例1中，当高速压制速度为18m/s时，316L不锈钢粉末冶金零件生坯密度达到7. 64g/cm3 ；与采用单一 44 75 μ m 的316L不锈钢粉末(其他工艺条件不变)高速压制的零件相比，生坯密度提高了 0. 04 0. 08g/cm3 ；与单一颗粒尺寸粉末进行室温高速压制生产的316L不锈钢粉末冶金零件相比， 生坯密度提高了 0. 4g/cm3以上；与温压技术生产的316L不锈钢粉末冶金零件相比，生坯密度提高了 0. 7g/cm3以上。2、本发明使用国产不锈钢粉末即可获得高密度的不锈钢粉末冶金零件，有效地提高了零件的性能和使用寿命。扩展了国产不锈钢粉末的应用范围，能广泛地应用于汽车、仪器仪表、医疗器械和化工等各个行业，并在一定程度上改变了长期依赖国外昂贵专利粉末的局面。3、采用本发明，不锈钢混合粉末中无需加入润滑剂，不仅减少了脱润滑剂工序并减少了环境污染，还进一步提高了不锈钢粉末冶金零件生坯密度。4、本发明将材料利用率高、节能、精度高、污染小的近净成形温粉末高速压制技术成功地运用于不锈钢粉末冶金零件压制中，实现了低成本制造高性能零件的目的，推动了温粉末高速压制技术在粉末冶金领域的发展。
具体实施例方式下面结合实施例进一步详细描述本发明，但本发明实施方式不限于此。实施例1本发明提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法可适用于不锈钢，本实施例以316L 不锈钢粉末为例，采用市售的两种颗粒尺寸的任意品牌316L不锈钢粉末，该方法包括如下步骤(1)不锈钢粉末颗粒尺寸分布按下列质量百分比混合备料颗粒尺寸44 75 μ m为90%，颗粒尺寸< 44 μ m为 10%，在V型高效混粉机中充分混合均勻后备用；(2)采用模壁润滑技术，将润滑剂硬脂酸锂无水乙醇悬浮液均勻涂敷在阴模型腔内壁及上、下模冲的表面；(3)将模具加热到140士2°C，将混合均勻的不锈钢粉末也加热到135士2°C ；(4)对加热后的不锈钢混合粉末进行高速压制成形不锈钢粉末冶金零件，这个过程即为温粉末高速压制，本实施例以高速压制速度分别为10m/s、12m/s、14m/s、16m/s和 18m/s做相关实验，实验结果如表1所示，表1表明高速压制速度与制得不锈钢粉末冶金零件生坯密度的关系，随着高速压制速度的增大，生坯密度逐渐提高，当高速压制速度为18m/ s时，不锈钢粉末冶金零件的生坯密度已达到7. 64g/cm3，生产条件许可高速压制速度可以大于18m/s。比在“2009年全国粉末冶金学术会议”上发表的文章“316L不锈钢粉末模壁润滑高速压制成形规律的研究”中公开的生坯密度7. 23g/cm3高0. 41g/cm3 ；比2008年第13 卷第1期《粉末冶金科学与工程》上发表的文章“316L不锈钢粉末的温压工艺研究”中公开的生坯密度 6. 92g/cm3 高 0. 72g/cm3。另外，本发明证明适当的颗粒尺寸分布可以提高不锈钢粉末冶金零件生坯密度， 如表1所示，采用单一 44 75 μ m的316L不锈钢粉末，在上述工艺条件不变的情况下高速压制得到的不锈钢粉末冶金零件，其密度比本实施例低0. 04 0. 08g/c m3。实施例2一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法包括如下步骤(1)不锈钢粉末颗粒尺寸分布按下列质量百分比混合备料颗粒尺寸44 75 μ m为80%，颗粒尺寸< 44 μ m为 20%，在V型高效混粉机中充分混合均勻后备用；(2)采用模壁润滑技术，将润滑剂硬脂酸锂无水乙醇悬浮液均勻涂敷在阴模型腔内壁及上、下模冲的表面；(3)将模具加热到140士2°C，将混合均勻的不锈钢粉末也加热到135士2°C ；(4)对加热后的不锈钢混合粉末进行高速压制成形不锈钢粉末冶金零件，本实施例以高速压制速度分别为10m/s、12m/s、14m/s、16m/s和18m/s做相关实验，实验结果高速压制速度与制得不锈钢粉末冶金零件生坯密度的关系如表1所示，当高速压制速度为18m/ s时，不锈钢粉末冶金零件生坯密度达到7. 62g/cm3。实施例3一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法包括如下步骤(1)不锈钢粉末颗粒尺寸分布按下列质量百分比混合备料颗粒尺寸44 75 μ m为70%，颗粒尺寸< 44 μ m为 30%，在V型高效混粉机中充分混合均勻后备用；(2)采用模壁润滑技术，将润滑剂硬脂酸锂无水乙醇悬浮液均勻涂敷在阴模型腔内壁及上、下模冲的表面；(3)将模具加热到140士2°C，将混合均勻的不锈钢粉末也加热到135士2°C ；(4)对加热后的不锈钢混合粉末进行高速压制成形不锈钢粉末冶金零件，本实施例以高速压制速度分别为10m/s、12m/s、14m/s、16m/s和18m/s做相关实验，实验结果高速压制速度与制得零件生坯密度的关系如表1所示，当高速压制速度为18m/s时，不锈钢粉末冶金零件生坯密度达到7. 60g/cm3。实施例4
—种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法包括如下步骤(1)不锈钢粉末颗粒尺寸分布按下列质量百分比混合备料颗粒尺寸44 75 μ m为90%，颗粒尺寸< 44 μ m为 10%，在V型高效混粉机中充分混合均勻后备用；(2)采用模壁润滑技术，将润滑剂硬脂酸锂无水乙醇悬浮液均勻涂敷在阴模型腔内壁及上、下模冲的表面；(3)将模具加热到125士2°C，将混合均勻的不锈钢粉末也加热到122士2°C ；(4)对加热后的不锈钢混合粉末进行高速压制成形不锈钢粉末冶金零件，所述高速压制速度为lOm/s。所得不锈钢粉末冶金零件的生坯密度为7. 19g/cm3。实施例5一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法包括如下步骤(1)不锈钢粉末颗粒尺寸分布按下列质量百分比混合备料颗粒尺寸44 75 μ m为90%，颗粒尺寸< 44 μ m为 10%，在V型高效混粉机中充分混合均勻后备用；(2)采用模壁润滑技术，将润滑剂硬脂酸锂无水乙醇悬浮液均勻涂敷在阴模型腔内壁及上、下模冲的表面；(3)将模具加热到158士2°C，将混合均勻的不锈钢粉末也加热到155士2°C ；(4)对加热后的不锈钢混合粉末进行高速压制成形不锈钢粉末冶金零件，所述高速压制速度为8m/s。所得不锈钢粉末冶金零件的生坯密度为7. Olg/cm3。表 权利要求
1.一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法，其特征在于该方法采取以下措施(1)不锈钢粉末颗粒尺寸分布按下列质量百分比混合备料颗粒尺寸44 75 μ m为70 90%，颗粒尺寸< 44 μ m为 10 30%，充分混合均勻后备用；(2)采用模壁润滑技术，所述模壁润滑选用硬脂酸锂无水乙醇悬浮液为润滑剂；(3)将不锈钢混合粉末与模具分别加热，加热温度范围为120 160°C；(4)对加热后的不锈钢混合粉末进行高速压制成形不锈钢粉末冶金零件，所述高速压制速度至少为8m/s。
2.根据权利要求1所述的一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法，其特征在于所述模具加热温度范围为135 145°C ；不锈钢混合粉末加热温度范围为130 140°C。
3.根据权利要求1所述的一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法，其特征在于所述高速压制速度为10 18m/S。
4.根据权利要求1所述的一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法，其特征在于所述不锈钢粉末为316L不锈钢粉末。
全文摘要
本发明公开了一种提高不锈钢粉末冶金零件密度的方法，该方法先按质量百分比计，不锈钢粉末颗粒尺寸44～75μm为70～90％，＜44μm为10～30％混合均匀；采用硬脂酸锂无水乙醇悬浮液为模壁润滑剂；再将混合粉末与模具分别加热至120～160℃；最后在至少为8m/s下高速压制成形。本发明中不锈钢粉末冶金零件生坯密度比采用单一44～75μm温粉末高速压制提高了0.04～0.08g/cm3，比室温高速压制提高了0.4g/cm3以上，比温压技术提高了0.7g/cm3以上。本发明将温粉末高速压制技术成功运用于不锈钢零件，实现了低成本制造高性能零件的目的，推动了高速压制技术在粉末冶金领域的发展。
文档编号B22F3/03GK102179515SQ201110130719
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者张文, 李元元, 李超杰, 林小为, 肖志瑜 申请人:华南理工大学