本发明涉及金属粉末注射成型喂料及其制备方法。
背景技术:
随着社会科技的不断进步与全球工业化的蓬勃发展,粉末冶金注射成型工艺由于其诸多优点,行业发展迅速,其技术已被广泛应用于军事、交通、机械、电子、航天、航空等领域。
MIM喂料是金属注射成型产品制备的核心头段工艺,是将金属粉末与成型剂按照一定比例在一定温度条件下,在混炼制粒一体机中进行一段时间温度的混炼,再经过螺杆挤出切割制粒,制成注射成型喂料。
2200铁基合金材料,因制成的成品零件,硬度高,耐高温,机械能好,强度高因此广泛使用军工武器等行业。传统的2200铁基合金零件制造方法,生产效率低,加工困难加工成本高,结构复杂的产品加工不出来,已经完全无法满足现代社会制造业的高速发展需求。
技术实现要素:
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足,提供一种金属粉末注射成型喂料及其制备方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种金属粉末注射成型喂料,包括2200铁基合金粉末和成型剂,所述2200铁基合金粉末与所述成型剂按重量比90份比10份至92份比8份的比例来配制;
所述成型剂包括以下重量份的组分:
石蜡7-9份;
光热稳定剂2-4份;
聚乙烯5-7份;
聚乙二醇3-5份;
硬脂酸5-7份;
聚甲醛72-74份。
进一步地:
所述石蜡为全精炼石蜡,优选为58号全精炼石蜡。
所述光热稳定剂为分子量8万-20万的光热稳定剂,所述聚乙烯为分子量10万-50万的高密度聚乙烯,所述聚乙二醇为AR级分子量2000-6000的聚乙二醇。
所述聚甲醛为共聚甲醛。
所述2200铁基合金粉末按质量百分比计包括:Fe铁91-95.6%,Ni镍1.5-2.5%,Mo钼0.5-0.8%,C碳0.05-0.1%,Si硅0.1-1%;优选地,所述2200铁基合金粉末粒度为500目。
所述2200铁基合金粉末按质量百分比计包括:Fe铁95.6%,Ni镍2.5%,Mo钼0.8%,C碳0.1%,Si硅1%。
一种所述的金属粉末注射成型喂料的制备方法,包括以下步骤:
将所述2200铁基合金粉末与所述成型剂加热后均匀混合在一起,挤出造粒,得到注射成型喂料。
进一步地:
所述方法包括以下步骤:
S1、启动捏合机慢速旋转4-6r/min,打开设备混炼腔温度,预热所述2200铁基合金粉末到180-190℃;
S2、检测粉末温度≥170℃后,加入所述成型剂,提高转速至30-40r/min,降低混炼温度至175-185℃,直到材料融化后,再恒温20-30min,后降温挤出切割制粒喂料。
一种使用所述的金属粉末注射成型喂料制作产品的方法,包括使用所述金属粉末注射成型喂料作为喂料进行注射成型、脱脂、烧结处理得到所述产品。
一种产品,是采用所述方法制备的产品。
本发明具有如下有益效果:
本发明提供的金属粉末注射成型喂料,对2200铁基合金粉末配置特定的成型剂配方,该成型剂包括重量份7-9份的石蜡、2-4份的光热稳定剂、5-7份的聚乙烯、3-5份的聚乙二醇、5-7份的硬脂酸、72-74份的聚甲醛,并按照2200铁基合金粉末与成型剂90份比10份至92份比8份的比例来配制;将该金属粉末注射成型喂料用于合金产品注射成型工艺,其具有流动性好,脱脂速度快,密度高,成型稳定性高,产品尺寸稳定等优点,能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产,缩短了传统2200铁基金属零件生产工艺的加工周期,降低生产成本,提升生产效率。
进一步地,一些优选实施例的配置还能够提高喂料化学稳定性、耐老化性能,有利于使喂料在工艺中达到最佳的熔融状态,并提高喂料的刚性、韧性与机械强度。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在一种实施例中,一种金属粉末注射成型喂料,包括2200铁基合金粉末和成型剂,所述2200铁基合金粉末与所述成型剂按重量比90份比10份至92份比8份的比例来配制;
所述成型剂包括以下重量份的组分:
石蜡7-9份;
光热稳定剂2-4份;
聚乙烯5-7份;
聚乙二醇3-5份;
硬脂酸5-7份;
聚甲醛72-74份。
在优选实施例中,所述石蜡为全精炼石蜡,优选为58号全精炼石蜡。优选配置58号全精炼石腊,熔点低≥58℃,抗张强度,粘结性好,洁净性高,化学稳定性好,不易分解。
在优选实施例中,所述光热稳定剂为分子量8万-20万的光热稳定剂,所述聚乙烯为分子量10万-50万的高密度聚乙烯,所述聚乙二醇为AR级分子量2000-6000的聚乙二醇。优选实施例的配置能够提高喂料的化学稳定性、耐老化性能,有利于在工艺中达到最佳的熔融状态,并提高喂料的刚性、韧性与机械强度。
在优选实施例中,所述聚甲醛为共聚甲醛。
硬脂酸可以采用1801型注射级硬脂酸。
共聚甲醛可以采用M90、M450、M570等。
在优选实施例中,所述2200铁基合金粉末按质量百分比计包括:Fe铁91-95.6%,Ni镍1.5-2.5%,Mo钼0.5-0.8%,C碳0.05-0.1%,Si硅0.1-1%;优选地,所述2200铁基合金粉末粒度为500目。在一个较佳的具体实施例中,所述2200铁基合金粉末按质量百分比计包括:Fe铁95.6%,Ni镍2.5%,Mo钼0.8%,C碳0.1%,Si硅1%。该配方尤其有利于增加合金材料的强度。
在另一种实施例中,一种所述的金属粉末注射成型喂料的制备方法,包括以下步骤:
将所述2200铁基合金粉末与所述成型剂加热后均匀混合在一起,挤出造粒,得到注射成型喂料。
在优选实施例中,所述方法包括以下步骤:
S1、启动捏合机慢速旋转4-6r/min,打开设备混炼腔温度,预热所述2200铁基合金粉末到180-190℃;
S2、检测粉末温度≥170℃后,加入所述成型剂,提高转速至30-40r/min,降低混炼温度至175-185℃,直到材料融化后,再恒温20-30min,后降温挤出切割制粒喂料。
在另一种实施例中,一种使用所述的金属粉末注射成型喂料制作产品的方法,包括使用所述金属粉末注射成型喂料作为喂料进行注射成型、脱脂、烧结处理得到所述产品。
在又一种实施例中,一种产品,是采用所述方法制备的产品。
实例一
1.喂料制作:
将2200铁基合金粉末5千克提前倒入捏合机混炼腔预热到180-190℃,启动捏合机慢速旋转4-6r/min,待2200铁基合金粉末温度≥170℃后,加入成型剂:全精练石腊40克,光热稳定剂15克,高密度聚乙烯30克,聚乙二醇20克,硬脂酸30克,聚甲醛365克,降低设备混炼腔温度至175-185℃,直到材料融化后,再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
2.材料成型:
选择取用标准样条模具,样条尺寸100mm*10mm*5mm,安装于注射成型机上,加热到合适温度,模具温度80℃~120℃,注射机料管熔融最高温度不超过195℃,设置合理的射出成型参数,得到相应的制品。密度标准为5.4±0.03g/cm3。
3.脱脂烧结:
成型制品称重后,进行硝酸催化脱脂,脱脂温度110℃-120℃,硝酸注入速度2-3g/min,脱脂时间3-5小时,制品总重量损失率大于成型剂总重量的70%以上后,或断层无明显硬层夹心,进行真空烧结,烧结真空度500Pa-10Pa,温度1250-1300℃,保温时间2-3小时,出炉后取得2200铁基金属零件制品,密度≥7.8g/cm3。
经测试,喂料产品流动性好,脱脂速度快,密度高,成型稳定性高,注塑成型的产品尺寸稳定,能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产,生产效率高。
实例二
1.喂料制作:
将2200铁基合金粉末4.6千克提前倒入捏合机混炼腔预热到180-190℃,启动捏合机慢速旋转4-6r/min,待2200铁基合金粉末温度≥170℃后,加入成型剂:全精练石腊32克,光热稳定剂12克,高密度聚乙烯24克,聚乙二醇16克,硬脂酸24克,聚甲醛292克,降低设备混炼腔温度至175-185℃,直到材料融化后,再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
2.材料成型:
选择取用标准样条模具,样条尺寸100mm*10mm*5mm,安装于注射成型机上,加热到合适温度,模具温度80℃~120℃,注射机料管熔融最高温度不超过195℃,设置合理的射出成型参数,得到相应的制品。密度标准为5.4±0.03g/cm3。
3.脱脂烧结:
成型制品称重后,进行硝酸催化脱脂,脱脂温度110℃-120℃,硝酸注入速度2-3g/min,脱脂时间3-5小时,制品总重量损失率大于成型剂总重量的70%以上后,或断层无明显硬层夹心,进行真空烧结,烧结真空度500Pa-10Pa,温度1250-1300℃,保温时间2-3小时,出炉后取得2200铁基金属零件制品,密度≥7.8g/cm3。
经测试,喂料产品流动性好,脱脂速度快,密度高,成型稳定性高,注塑成型的产品尺寸稳定,能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产,生产效率高。
实例三
1.喂料制作:
将2200铁基合金粉末4.6千克提前倒入捏合机混炼腔预热到180-190℃,启动捏合机慢速旋转4-6r/min,待2200铁基合金粉末温度≥170℃后,加入成型剂:全精练石腊28克,光热稳定剂8克,高密度聚乙烯20克,聚乙二醇20克,硬脂酸28克,聚甲醛296克,降低设备混炼腔温度至175-185℃,直到材料融化后,再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
2.材料成型:
选择取用标准样条模具,样条尺寸100mm*10mm*5mm,安装于注射成型机上,加热到合适温度,模具温度80℃~120℃,注射机料管熔融最高温度不超过195℃,设置合理的射出成型参数,得到相应的制品。密度标准为5.4±0.03g/cm3。
3.脱脂烧结:
成型制品称重后,进行硝酸催化脱脂,脱脂温度110℃-120℃,硝酸注入速度2-3g/min,脱脂时间3-5小时,制品总重量损失率大于成型剂总重量的70%以上后,或断层无明显硬层夹心,进行真空烧结,烧结真空度500Pa-10Pa,温度1250-1300℃,保温时间2-3小时,出炉后取得2200铁基金属零件制品,密度≥7.8g/cm3。
经测试,喂料产品流动性好,脱脂速度快,密度高,成型稳定性高,注塑成型的产品尺寸稳定,能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产,生产效率高。
实例四
1.喂料制作:
将2200铁基合金粉末4.55千克提前倒入捏合机混炼腔预热到180-190℃,启动捏合机慢速旋转4-6r/min,待2200铁基合金粉末温度≥170℃后,加入成型剂:全精练石腊36克,光热稳定剂13.5克,高密度聚乙烯27克,聚乙二醇18克,硬脂酸27克,聚甲醛328.5克,降低设备混炼腔温度至175-185℃,直到材料融化后,再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
2.材料成型:
选择取用标准样条模具,样条尺寸100mm*10mm*5mm,安装于注射成型机上,加热到合适温度,模具温度80℃~120℃,注射机料管熔融最高温度不超过195℃,设置合理的射出成型参数,得到相应的制品。密度标准为5.4±0.03g/cm3。
3.脱脂烧结:
成型制品称重后,进行硝酸催化脱脂,脱脂温度110℃-120℃,硝酸注入速度2-3g/min,脱脂时间3-5小时,制品总重量损失率大于成型剂总重量的70%以上后,或断层无明显硬层夹心,进行真空烧结,烧结真空度500Pa-10Pa,温度1250-1300℃,保温时间2-3小时,出炉后取得2200铁基金属零件制品,密度≥7.8g/cm3。
经测试,喂料产品流动性好,脱脂速度快,密度高,成型稳定性高,注塑成型的产品尺寸稳定,能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产,生产效率高。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型,而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。