本发明属于粉末冶金
技术领域：
，具体设计一种大尺寸零件金属粉末注射成形用喂料及其制备方法。
背景技术：
金属注射成形(mim)作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术，具有常规粉末冶金和机加工方法无法比拟的优势：能制造许多具有复杂形状特征的零件，如各种外部切槽、外螺纹、锥形外表面、交叉孔盲孔、凹台与键销、加强筋板、表面滚花等等，具有以上特征的零件都是无法用常规粉末冶金方法得到的。由于mim可以一次成形具有形状复杂程度高的零件，制造的零件几乎不需要再进行机加工，大大减少了材料的消耗，所以可以大批量地低成本的生产形状复杂的高性能机械零部件。目前金属注射成形技术大多运用在制备重量在20g，厚度10mm以下的mim产品，该类形产品的喂料目前已经相对成熟，已经大批量的应用在诸如3c、医疗器械领域。对于一些现在市场上急需的大尺寸的复杂零件(厚度在20～30mm以上，重量50g以上)，仍然没有稳定的喂料可供选择。由于金属注射成形喂料中加入了大量的粘接剂，注射成形生坯在烧结过程时会产生40％左右的体积收缩，因此零件的尺寸精度不易控制。加之mim工艺的稳定性较难精确控制，在大批量生产中影响零件的尺寸公差，而形状复杂零件又难于用诸如精整或机加工予以补救。对于大尺寸零件，生坯烧结后收缩变形大，尺寸精度差，一直是mim行业的难点。因此，急需开发一种适用于大尺寸零件注射成形的喂料。技术实现要素：本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种大尺寸零件金属粉末注射成形用喂料及其制备方法。本发明的喂料是一种金属粉末体积占比高、原料易得、价格低廉，能够有效改善大尺寸零件在注射成形时的流动性和稳定性，并减少注射生坯外观缺陷，保持注射生坯具有稳定收缩率，烧结后具有高的尺寸精度，可以大幅度降低注射成形产品制造成本、提升产品性能的喂料。本发明为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大尺寸零件金属粉末注射成形用喂料，由粘接剂和气雾化金属粉末组成，其中粘接剂和金属粉末的质量比为96:4～92:8。进一步的，所述气雾化金属粉末为羟基铁粉粉末、不锈钢粉末、高温合金粉末、钛合金粉末的一种或几种混合。进一步的，所述粘接剂包括由下质量百分比的成分组成：石蜡(pw)：45～50％，聚丙烯(pp)：42～47％，热塑性弹性体(sebs)：2～5％，粘合性聚烯烃(admer)：2～5％，硬脂酸(sa)：1～3％。一种大尺寸零件金属粉末注射成形用喂料的制备方法，包括以下步骤：1)按照配比准备好气雾化金属粉末和粘接剂，并分别均分成两份；2)启动密炼机电源，设置加热温度160～180℃并开始加热，待密炼仓温度升至130～150℃时，启动正转搅拌并设置搅拌速度20～30r/min，加入一份气雾化金属粉末和粘接剂；待密炼仓温度再次升至130～150℃时，加入另一份气雾化金属粉末和粘接剂；3)待密炼仓温度升至160～180℃时，降入压锤加压密炼，保持温度160～180℃，加压搅拌密炼20～40min后，提升压锤；设置加热温度130～150℃，待密炼仓温度降至130～150℃，降入压锤再次加压密炼，保持温度130～150℃，加压搅拌密炼40～60min；4)加压搅拌密炼结束后，停止加热，继续搅拌，待物料降温冷却至不粘接仓壁，打开仓门，切换反转搅拌取出物料，结束密炼；5)将取出的物料投入造粒机中进行造粒，得到长度为2～5mm、直径为2～4mm的注射成形用喂料颗粒；6)使用造粒的喂料颗粒进行大尺寸mim零件的注射成形、脱脂、烧结。与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本发明方法制备的喂料较其他传统喂料制备方法制备的喂料有以下优点：1、本发明中喂料使用的粉末为气雾化球形粉末，具有高的振实密度，金属粉末体积占比高，喂料注射成形生坯烧结后收缩率小，可精确控制大尺寸件的烧结尺寸；2、本发明中喂料流动性好，可使用低的注射压力、注射速度即可成形大尺寸零件，降低注射生坯的内应力，减少注射生坯不饱满、流纹等现象，并保持注射生坯脱脂、烧结后具有稳定的收缩率；3、本发明各组分的原料廉价易得，且加入量可根据设备、零件模具、产品质量进行灵活调整，喂料的流动性，生坯强度可调；4、本发明的密炼工艺简单易操作，可保证喂料的批次稳定性和较高的生产效率。具体实施方式下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实例中所述金属粉末为羟基铁粉粉末、不锈钢粉末、高温合金粉末、钛合金粉末的一种或几种混合。所述的石蜡选自大庆石化60号全精炼石蜡；所述聚丙烯选自沙特sabic910mnk40；所述的热塑性弹性体sebs选日本可乐丽4404；所述粘合性聚烯烃选自日本三井化学admer，所述的硬脂酸为十八烷酸。实施例1一种大尺寸零件金属粉末注射成形用喂料的制备方法，包括如下步骤：1)按照如下配比准备好气雾化金属粉末和粘接剂，气雾化316l粉末5000g，粘接剂281g；其中粘接剂是由石蜡130g、聚丙烯130g、sebs8g、amder8g、硬脂酸5g组成；并将气雾化金属粉末和粘接剂分别均分成两份；2、启动密炼机电源，设置加热温度170℃并开始加热，待密炼仓温度升至140℃时，启动正转搅拌并设置搅拌速度25r/min，加入一份气雾化金属粉末和粘接剂；待密炼仓温度再次升至140℃时，加入另一份气雾化金属粉末和粘接剂；3、待密炼仓温度升至170℃时，降入压锤加压密炼，保持温度170℃，加压搅拌密炼30min后，提升压锤。设置加热温度140℃，待密炼仓温度降至140℃，降入压锤再次加压密炼，保持温度140℃，加压搅拌密炼50min；4、加压搅拌密炼结束后，停止加热，继续搅拌，待物料降温冷却至不粘接仓壁，打开仓门，切换反转搅拌取出物料，结束密炼；5、将取出的物料投入造粒机中进行造粒，得到长度为2～5mm、直径为2～4mm的注射成形用喂料颗粒；6、使用造粒的喂料颗粒进行大尺寸mim零件的注射成形、脱脂、烧结；7、检测喂料的性能：熔融指数700g/10min，收缩系数1.155；8、烧结后检测零件性能及尺寸精度：密度为7.88，致密度98.7％，尺寸精度±0.03％。实施例2一种大尺寸零件金属粉末注射成形用喂料的制备方法，包括如下步骤：1)按照如下配比准备好气雾化金属粉末和粘接剂，气雾化316l粉末4800g，粘接剂200g；其中粘接剂是由石蜡90g、聚丙烯84g、sebs10g、amder10g、硬脂酸6g组成；并将气雾化金属粉末和粘接剂分别均分成两份；2、启动密炼机电源，设置加热温度160℃并开始加热，待密炼仓温度升至130℃时，启动正转搅拌并设置搅拌速度20r/min，加入一份气雾化金属粉末和粘接剂；待密炼仓温度再次升至130℃时，加入另一份气雾化金属粉末和粘接剂；3、待密炼仓温度升至160℃℃时，降入压锤加压密炼，保持温度160℃，加压搅拌密炼20min后，提升压锤。设置加热温度130℃，待密炼仓温度降至130℃，降入压锤再次加压密炼，保持温度130℃，加压搅拌密炼40min；4、加压搅拌密炼结束后，停止加热，继续搅拌，待物料降温冷却至不粘接仓壁，打开仓门，切换反转搅拌取出物料，结束密炼；5、将取出的物料投入造粒机中进行造粒，得到长度为2～5mm、直径为2～4mm的注射成形用喂料颗粒；6、使用造粒的喂料颗粒进行大尺寸mim零件的注射成形、脱脂、烧结；7、检测喂料的性能：熔融指数650g/10min，收缩系数1.150；8、烧结后检测零件性能及尺寸精度：密度为7.91，致密度99.1％，尺寸精度±0.026％。实施例3一种大尺寸零件金属粉末注射成形用喂料的制备方法，包括如下步骤：1)按照如下配比准备好气雾化金属粉末和粘接剂，气雾化316l粉末4600g，粘接剂400g；其中粘接剂是由石蜡200g、聚丙烯180g、sebs8g、amder8g、硬脂酸4g组成；并将气雾化金属粉末和粘接剂分别均分成两份；2、启动密炼机电源，设置加热温度180℃并开始加热，待密炼仓温度升至150℃时，启动正转搅拌并设置搅拌速度30r/min，加入一份气雾化金属粉末和粘接剂；待密炼仓温度再次升至150℃时，加入另一份气雾化金属粉末和粘接剂；3、待密炼仓温度升至180℃时，降入压锤加压密炼，保持温度180℃，加压搅拌密炼40min后，提升压锤。设置加热温度150℃，待密炼仓温度降至150℃，降入压锤再次加压密炼，保持温度150℃，加压搅拌密炼60min；4、加压搅拌密炼结束后，停止加热，继续搅拌，待物料降温冷却至不粘接仓壁，打开仓门，切换反转搅拌取出物料，结束密炼；5、将取出的物料投入造粒机中进行造粒，得到长度为2～5mm、直径为2～4mm的注射成形用喂料颗粒；6、使用造粒的喂料颗粒进行大尺寸mim零件的注射成形、脱脂、烧结；7、检测喂料的性能：熔融指数1000g/10min，收缩系数1.161；8、烧结后检测零件性能及尺寸精度：密度为7.92g/cm3，致密度99.2％，尺寸精度±0.032％。实施例4一种大尺寸零件金属粉末注射成形用喂料的制备方法，包括如下步骤：1)按照如下配比准备好气雾化金属粉末和粘接剂，气雾化316l粉末4750g，粘接剂250g；其中粘接剂是由石蜡128g、聚丙烯101g、sebs8g、amder8g、硬脂酸5g组成；并将气雾化金属粉末和粘接剂分别均分成两份；2、启动密炼机电源，设置加热温度175℃并开始加热，待密炼仓温度升至145℃时，启动正转搅拌并设置搅拌速度28r/min，加入一份气雾化金属粉末和粘接剂；待密炼仓温度再次升至145℃时，加入另一份气雾化金属粉末和粘接剂；3、待密炼仓温度升至175℃时，降入压锤加压密炼，保持温度175℃，加压搅拌密炼35min后，提升压锤。设置加热温度145℃，待密炼仓温度降至145℃，降入压锤再次加压密炼，保持温度145℃，加压搅拌密炼55min；4、加压搅拌密炼结束后，停止加热，继续搅拌，待物料降温冷却至不粘接仓壁，打开仓门，切换反转搅拌取出物料，结束密炼；5、将取出的物料投入造粒机中进行造粒，得到长度为2～5mm、直径为2～4mm的注射成形用喂料颗粒；6、使用造粒的喂料颗粒进行大尺寸mim零件的注射成形、脱脂、烧结；7、检测喂料的性能：熔融指数739g/10min，收缩系数1.154；8、烧结后检测零件性能及尺寸精度：密度为7.89，致密度98.8％，尺寸精度±0.03％。根据实施例1～4所述方法制造相同规格的大尺寸零件金属粉末注射成形用喂料，与现有喂料做性能对比测试，得到下表数据：现有喂料实施例1实施例2实施例3实施例4熔融指数560g/10min700g/10min650g/10min1000g/10min739g/10min收缩系数1.1961.1551.1501.1611.154密度7.68g/cm37.88cm37.91cm37.92cm37.89cm3致密度96.2％98.7％99.1％99.2％98.8％尺寸精度±0.045％±0.03％±0.026％±0.032％±0.03％对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12