用于粉末注射成型的含非晶态合金进料的制作方法

用于粉末注射成型的含非晶态合金进料的制作方法
【专利摘要】在一个实施例中提供用于产生组成的方法，该方法包括将进料注入模具来产生工件；其中进料包括粘合剂和微粒，其中微粒包括非晶态合金。还描述进料组成。
【专利说明】用于粉末注射成型的含非晶态合金进料
【背景技术】
[0001] 金属组件的粉末注射成型可提供许多优势，其导致在多种应用中广泛使用。粉末 注射成型所提供的优势之一是产生具有复杂形状的金属部件同时减少浪费的能力。尽管常 规粉末注射成型工艺提供许多优势，运些工艺未提供许多应用所期望的成品密度和硬度。

【发明内容】

[0002] 鉴于前述，
【发明人】认识且意识到用于粉末注射成型、提供具有改进性质(例如硬度 和密度)的成品的进料材料W及制作和/或使用运些进料材料的方法的优势。
[0003] 因此，在本文的一些实施例中提供运样的组成，其包括粘合剂和微粒。运些微粒可 包括非晶态合金，并且组成可W是对于注射成型工艺的进料。
[0004] -个实施例提供方法，其包括将进料注入模具来产生工件。该进料可包括粘合剂 和微粒，并且运些微粒可包括非晶态合金。
[0005] 另一个实施例提供通过烧结上文的方法产生的工件所产生的物品。
[0006] 应意识到前述概念和在下文更详细论述的额外概念(假定运样的概念并不互相抵 触)的所有组合预想为本文公开的发明性主旨的部分。特别地，在该公开的结尾处出现的要 求保护的主旨的所有组合预想为本文公开的发明性主旨的部分。还应意识到本文显式采用 的也可能在任何公开中出现、通过引用所合并的术语应被给予与本文公开的特定概念最一 致的含义。
【附图说明】
[0007] 技术人员将理解图主要是为了说明目的并且不意在限制本文描述的发明性主旨 的范围。图不一定按比例;在一些实例中，本文公开的发明性主旨的各种方面可在图中扩大 或放大示出W便于理解不同特征。在图中，类似的参考字符一般指类似特征(例如，功能相 似和/或结构相似的元件）。
[000引图1描绘根据一个实施例产生的材料的微观结构。
[0009] 图2描绘根据一个实施例产生的材料的微观结构。
[0010] 图3描绘详述根据一个实施例的工艺的流程图。
[0011] 图4描绘根据一个实施例对于由完全非晶态粉末组成的进料材料的X射线衍射 rXRD")图样，和根据另一个实施例对于具有既包含非晶态又包含结晶成分的相似组成的 材料的XRD图样。
[0012] 图5描绘根据一个实施例对于包含非晶态合金的进料材料的差式扫描量热 ("DSC'）标绘图。
【具体实施方式】
[0013] 下面接着是与用于粉末注射成型、提供具有改进性质的成品的进料材料有关的各 种概念及其实施例和制作和/或使用该进料材料的方法的更详细描述。应意识到因为公开 的概念不限于任何特定实现方式，上文引入且在下文更详细论述的各种概念可采用许多方 式中的任一个实现。特定实现和应用的示例主要为了说明的目的而提供。
[0014] -个实施例与组成有关，该组成包括粘合剂和微粒，其中运些微粒包括非晶态合 金，并且组成是用于注射成型工艺的进料。另一个实施例与方法有关，该方法包括将进料注 入模具来产生工件，其中进料包括粘合剂和微粒，其包括非晶态合金。另一个实施例与通过 烧结由前面的方法产生的工件所产生的物品有关。 非晶态合金
[0015] 合金可指两个或W上金属元素的混合物(其包括固溶体)-例如，至少2、3、4、5个或 W上的元素。本文的术语"元素"可指可在周期表中找到的符号所代表的化学物质。金属可 指碱金属、碱±金属、过渡金属、后过渡金属、铜系和涧系中的任一个。
[0016] 非晶态合金可指具有非晶态、非结晶原子结构或微观结构的合金。非晶态结构可 指没有可观察的长程序的玻璃态结构；在一些实例中，非晶态结构可展现某一短程序。从 而，非晶态合金有时可称为"金属玻璃"。非晶态合金可指合金中至少约50%是非晶相-例 如，至少约60 %、约70%、约80 %、约90 %、约95 %、约99%或W上。本文的百分比可指体积百 分比或重量百分比，运取决于上下文。本文的术语"相"可指物质的物理独特形式，例如微观 结构。例如，固体和液体是不同的相。相似地，非晶相与结晶相不同。
[0017] 非晶态合金可包含多种金属元素。在一些实施例中，非晶态合金可包括铁、铭、娃、 棚、儘、儀、钢、妮、铜、钻、碳、错、铁、被、侣、金、销、钮、憐、鹤、锭、粗或其组合。在一些实施例 中，非晶态合金可W是基于错、基于铁、基于铁、基于铜、基于儀、基于金、基于销、基于钮或 基于侣的。术语"基于M的"在指合金时可指包括至少约30%的元素的合金-例如，约 40 %、约50 %、约60%、约70%、约80 %、约90 %、约95%或W上。本文的百分比可指体积百分 比或重量百分比，运取决于上下文。
[0018] 非晶态合金可W是块状固化非晶态合金。块状固化非晶态合金、块状金属玻璃 ("BMG")，或块状非晶态合金可指可适于具有在毫米范围内的至少一个尺度的非晶态合金。 在一个实施例中，该尺度可指最小尺度。根据几何形状，尺度可指厚度、高度、长度、宽度、半 径及类似物。在一些实施例中，该最小尺度可W是至少约0.5mm-例如，约1mm、约2mm、约3mm、 约4mm、约5mm、约6mm、约8mm、约10mm、约12mm或W上。最大尺度的幅度不受限制并且可W在 毫米范围、厘米范围或甚至米范围内。
[0019] 本文描述的非晶态合金(其包括块状非晶态合金)可具有约500K/sec或更少的临 界冷却速率。本文的术语"临界冷却速率"可指运样的速率，在该速率W下非晶态结构并不 十分有利并且从而不可能在制造过程期间形成。在一些实施例中，非晶态合金的临界冷却 速率可W是例如约400K/sec或更少-例如，约300K/sec或更少、约250K/sec或更少、约200K/ sec或更少。
[0020] 在一些实施例中，非晶态合金可W是基于黑色金属的合金，例如基于(Fe、Ni、Co) 的组成。运样的组成的示例在美国专利号6,325,868中W及在出版物（A. Inoue等人， Appl .Phys 丄ett.，卷71、第464页（1997)) (aien等人，Mater. Trans .，JIM,卷42、第2136页 (2001))和日本专利申请2000126277。加 1.#20013032184)中公开。例如，合金可^是 Fe72Ai5Ga2PiiC6B4 或 F'eysAnZrioMosWsBi 已。
[0021] 在一些实施例中，非晶态合金可W是一些中的至少一个:Fe-Cr-B-M〇-C合金、Ni- Cr-Si-B-Mo-Cu-Co 合金、Fe-Cr-B-Mn-Si 合金、Fe-Cr-B-Si 合金、Fe-Cr-B-Mn-Si-Cu-Ni-Mo 合金、Fe-Cr-B-Mn-Si-Ni 合金、Fe-Cr-Si-B-Mn-Ni-WC-TiC 合金、Fe-Cr-Si-Mn-C-Nd-Ti 合 金、Fe-Cr-P-C 合金、Fe-Cr-Mo-P-C 合金、Fe-Cr-Mo-P-C-Ni 合金、Fe-P-C-B-Al 合金、Fe-Cr- Mo-B-C-Si-Ni-P 合金、Fe-Cr-Mo-B-C-Si-W-Ni 合金、Ni-Cr-Mo-B 合金、Fe-B-Si-Cr-Nb-W 合 金、Fe-Cr-Mo-B-C-Y 合金、Fe-Cr-Mo-B-C-Y-Co 合金、Fe-Cr-Mo-W-师合金、Fe-Cr-Mo-B-C- Si-W-Mn合金和Fe-Cr-Si-W-Nb合金。在至少一个实施例中，非晶态合金可W是基于Fe的合 金或基于Ni/化的合金。
[0022] 非晶态合金（其包括块状固化非晶态合金)可具有比它们的结晶配对物更高的强 度和更高的硬度。强度可指拉伸或压缩强度，运取决于上下文。例如，基于Zr和Ti的非晶态 合金可具有约250ksi或更高的拉伸屈服强度、约450HV或更高的硬度值或两者兼而有之。在 一些实施例中，拉伸屈服强度可W是约300ksi或更高-例如，至少约400ksi、约500ksi、约 eOOksi、约SOOksi或更高。在一些实施例中，硬度值可W是至少约500HV-例如，至少约 550HV、约 600HV、约 700HV、约 800HV、约 900HV、约 1000HV 或更高。
[0023] 在一个实施例中，基于黑色金属的非晶态合金(其包括基于黑色金属的块状固化 非晶态合金)可W具有约500ksi或更高的拉伸屈服强度和约1000HV或更高的硬度值。在一 些实施例中，拉伸屈服强度可W是约550ksi或更高-例如，至少约eOOksi、约700ksi、约 SOOksi、约900ksi或更高。在一些实施例中，硬度值可W是至少约1000HV-例如，至少约 1100HV、约 1200HV、约 1400HV、约 1500HV、约 1600HV 或更高。
[0024] 如此，前面描述的非晶态合金中的任一个可具有可取的强度重量比。此外，非晶态 合金(特别是基于Zr或Ti的合金)可展现可取的耐腐蚀性和环境耐久性。本文的腐蚀可指化 学腐蚀、应力腐蚀或其组合。
[0025] 本文描述的非晶态合金(其包括块状非晶态合金)可具有至少约0.5%的高弹性应 变极限，其包括至少约1 %、约1.2%、约1.5%、约1.6%、约1.8%、约2%或W上-该值比迄今 为止已知的任何其他金属合金要高得多。
[0026] 在一些实施例中，非晶态合金（其包括块状非晶态合金）可另外包括一些结晶材 料，例如结晶合金。结晶材料可具有与非晶态合金相同或不同的化学组成。例如，在其中结 晶合金和非晶态合金具有相同化学组成的情况下，它们可仅关于它们的微观结构方面彼此 不同。
[0027] 在一些实施例中，非晶态合金中的结晶沉淀物可对非晶态合金的性质、尤其对运 些合金的初性和强度具有不良影响，并且如此一般优选使运些沉淀物的体积分数最小化。 然而，可存在其中延性结晶相在处理非晶态合金期间原位沉淀的情况，运对非晶态合金的 性质、尤其对合金的初性和延性可是有益的。一个示范性情况在C.C.化ys等人在2000年 化ysical Review Letters、卷84、第2901页中公开。在至少一个实施例中，结晶沉淀物可包 括金属或合金，其中合金可具有与非晶态合金的组成相同的组成或与非晶态合金的组成不 同的组成。在本文描述的至少一个实施例中可采用运样的非晶态合金，其运些有益的结晶 沉淀物。 粉末注射成型
[0028] 粉末注射成型（"PIM")是用于在注射成型工艺中使用进料(其包含粉末材料和粘 合剂)产生复杂组件的工艺。金属注射成型（"MIM")是一类粉末注射成型，其中粉末可W是 金属或合金。MIM工艺可典型地包括将进料注入模具、从成型工件去除粘合剂W及烧结从其 处去除粘合剂的工件。
[0029] 在MIM工艺中使用的进料可形成为工艺的部分或是即买即用型。在一个实施例中， 进料可通过使微粒与粘合剂混合而产生。在另一个实施例中，混合可在弓刀型混合器或双 螺杆或剪切漉挤出机中在升高的溫度持续预定时段地进行。升高的溫度可具有高于室溫的 任何溫度，运取决于应用。然而，在一个实施例中，混合可在约150°C的溫度进行。在另一个 实施例中，混合可在约l〇〇°C至约200°C的溫度进行-例如，约110°C至约190°C、约120°C至约 180°C、约130°C至约170°C或约140°C至约160°C。预定时段可具有任意时间长度，运取决于 应用。在一个实施例中，混合可持续约0.25至约3.75小时时段地进行-例如，约0.5至约3.5、 约0.75至约3.25、约1至约3、约1.25至约2.75、约1.5至约2.5、约1.75至约2.25小时。在另一 个实施例中，混合可在从约130°C至约160°C范围的溫度持续约2小时时期地进行。
[0030] 进料可在混合或形成颗粒W供存储和后来使用之后直接供应给注射器装置。在一 个实施例中，进料可形成大小在毫米大小范围内的球团或颗粒。在另一个实施例中，可购买 球团或颗粒进料W供在注射成型工艺中使用。
[0031] 将进料注入模具可在升高的溫度发生。升高的溫度可具有高于室溫的任何溫度， 运取决于应用。例如，在一个实施例中，进料在约100°C至约150°C的溫度。注射进料所处的 溫度可称为"喷嘴溫度"。进料中包括的粘合剂的烙融溫度可影响在注射期间使用的喷嘴溫 度。在一个实施例中，模具可被加热来提高在注射期间进料对模具型腔的填充。在另一个实 施例中，模具在注射工艺期间可在约50°C的溫度。
[0032] 从模具去除的工件可称为"绿色工件"。绿色工件可包含微粒和粘合剂两者，并且 维持模具所授予的形状。
[0033] 粘合剂可在脱除工艺期间从绿色工件去除。粘合剂可通过热、催化、溶解或超临界 脱除工艺而去除。在一个实施例中，粘合剂可通过热处理工艺去除，其中在高纯度氨气氛下 在电炉中对绿色工件加热。在另一个实施例中，可采用热脱除工艺，其中W约2TV分钟的加 热速率将绿色工件加热到约300°C的溫度并且维持约一小时，从而W约：TC/分钟的加热速 率使溫度增加到约500°C并且维持约一小时，并且W约：TC/分钟的速率使溫度增加到约750 °C并且维持约一小时。在热脱除工艺中使用的溫度范围可取决于所选的粘合剂。粘合剂去 除之后的工件可称为"褐色工件"。
[0034] 褐色工件可被烧结来产生金属部件。在去除任何余下粘合剂并且在金属微粒之间 形成烧结颈时，烧结工艺可导致褐色工件收缩。在烧结后，产生的部件可大致没有粘合剂。 在一个实施例中，部件可完全没有粘合剂。对于烧结的溫度和时间可取决于金属微粒的性 质。
[0035] 在一些情况下，烧结的金属部件可经历后烧结处理，例如加工或抛光。对于一些金 属微粒和一些应用，可采用额外热处理来去除残余孔隙。 包含非晶态合金的进料
[0036] 在本文公开的一些实施例中，供在MIM工艺中使用的进料可包括微粒，其包括非晶 态合金。非晶态合金可W是本文描述的非晶态合金中的任一个。在至少一个实施例中，非晶 态合金可W是块状非晶态合金。在另一个实施例中，非晶态合金可不是块状非晶态合金。
[0037] 进料材料可进一步包括结晶材料。该结晶材料可W是具有与非晶态合金相同或不 同的化学组成的结晶合金。在至少一个实施例中，结晶金属包括在纳米范围、微米范围、毫 米范围、厘米范围或其任何组合内的晶体(或"晶粒"）大小。例如，第一材料可包括纳米晶材 料。结晶材料可包括具有与涂层材料中的非晶态合金相同组成的合金、与涂层材料中的非 晶态合金不同的合金、金属、非金属或其任何组合。
[0038] 在一个实施例中，进料材料可另外包括部分非晶态材料、陶瓷材料、耐火微粒材 料、软微粒材料、结晶金属微粒材料、结晶合金微粒材料或其组合。陶瓷材料可包括碳化物 或氧化物-例如，二氧化娃、氧化侣、氧化错或氧化儀。耐火微粒材料可包括妮、钢、粗、鹤、碳 化物或棚化物。在一个实施例中，耐火微粒材料可W是碳化鹤、碳化铭、碳化娃或其组合。在 另一个实施例中，耐火微粒材料可W是棚化铭、棚化娃或其组合。软微粒材料可W是铜、铜 合金、铁或具有小于含非晶态微粒的硬度的硬度的任何微粒材料。结晶金属微粒材料可包 括铁或铜。结晶合金微粒材料可包括化、化、(：〇、化、吐、]\1〇、8、(：、51、￥、]\111、￥、(：〇、41、抓、？或1'1 合金。在一个实施例中，结晶合金微粒材料可包括不诱钢或Inconel。在另一个实施例中，结 晶合金粉末可包括不诱钢31化、630或17-4。在一个实施例中，进料材料可另外包括MIM工艺 中传统使用的粉末。MIM工艺中传统使用的粉末可从低合金钢、软磁合金、可控膨胀合金机 及其组合选择。
[0039] 微粒可具有任何适合的几何形状，运取决于应用。例如，微粒可具有球形或圆形几 何形状。球形粒子至少大致类似于球。圆形粒子缺乏尖角边，例如在圆形薄片的情况下。在 一个实施例中，球形微粒通过气体雾化工艺产生。由于充填效率增加，球形微粒可在烧结后 产生较高密度产品。在另一个实施例中，圆形微粒可通过水雾化工艺产生。
[0040] 微粒可具有任何适合的大小，运取决于应用。根据几何形状，本文的术语"大小"可 指微粒的直径、半径、长度、宽度、高度等。在一个实施例中，微粒可具有在约1至约150微米 范围的大小-例如，约5至约120微米、约10至约100微米、约15至约90微米、约20至约85微米、 约25至约80微米、约30至约75微米。在另一个实施例中，微粒可具有小于约100微米的大小- 例如，小于约95微米、约90微米、约85微米、约80微米、约75微米、约70微米或更少。在一个实 施例中，微粒可具有大于约1微米的大小-例如，大于约5微米、约10微米、约15微米、约20微 米、约25微米、约30微米或W上。在另一个实施例中，微粒可具有在约5至约30微米范围的大 小。
[0041] 粘合剂可W是适合在MIM工艺中使用的任何粘合剂。在一个实施例中，粘合剂可W 是热塑材料。在另一个实施例中，粘合剂可W是乙締醋酸乙締醋和石蜡的混合物。在一个实 施例中，粘合剂可W是约20wt. %的乙締醋酸乙締醋和约80wt. %石蜡的混合物。在另一个 实施例中，粘合剂可包括结合剂、表面活性剂、增塑剂、润滑剂或其组合。
[0042] 进料材料中可包含含量在约30至约90vol. %的微粒-例如，约35至约85vol. %、约 40至约80vol. %、约45至约75vol. %或约50至约70vol. %。在另一个实施例中，进料材料中 包含比粘合剂更大浓度的微粒(按体积计）。
[0043] 与传统MIM进料相比，进料微粒中含非晶态微粒可允许减少烧结溫度和时间。在一 个实施例中，烧结溫度可小于1300°C-例如，小于约1200°C、约1100°C、约1000°C或更少。例 如，在使用基于Fe的非晶态微粒的一个实施例中，在约1100°C至约1165°C的溫度持续约30 分钟地实施烧结。相比之下，两个传统MIM结晶进料材料(不诱钢31化和630)大体上在1350 °C的溫度持续约2小时地烧结。由含非晶态微粒产生的烧结溫度和时间减少与传统MIM进料 材料相比提供相当大的能量、成本和时间节省。在一些情况下，烧结溫度和时间可影响成品 的硬度和密度。烧结可在真空或受控气体气氛下实行。
[0044] 使用本文描述的含非晶态进料产生的烧结产品可包括非晶态合金。在另一个实施 例中，烧结产品可大致没有非晶态合金。在再另一个实施例中，烧结产品可大致没有结晶合 金材料。
[0045] 使用本文描述的含非晶态进料产生的烧结产品可具有约500HV至约1500HV的维氏 硬度-例如，约550VH至约1450HV、约600HV至约1400HV、约650HV至约1350HV、约700HV至约 1300HV、约 750HV 至约 1250HV、约 800HV 至约 1200HV、约 850HV 至约 1150HV、约 900HV 至约 1100HV或约950HV至约1050HV。在一个实施例中，涂层材料展现至少约500HV的维氏硬度-例 如，至少约 500HV、约 525HV、约 550HV、约 575HV、约 600HV、约 625HV、约 650HV、约 675HV、约 700HV、约725HV、约750HV、约775HV、约800HV、约825HV、约850HV、约875HV、约900HV、约 92甜V、约950HV、约97甜V、约1000HV、约1025HV、约1050HV、约1075HV、约1100HV、约1125HV、 约1150HV、约1175HV、约1200HV、约1225HV、约1250HV、约1275HV、约1300HV、约1325HV、约 1350HV、约1375HV或W上。在另一个实施例中，涂层材料可具有约900HV至约1200HV的维氏 硬度。
[0046] 在一个实施例中，基于Fe的含非晶态微粒的进料产生具有约900至约1200HV硬度 的部件，运取决于选择的烧结工艺。相比之下，两个传统MIM结晶进料材料（不诱钢31化和 630)分别产生具有97HV至约360HV硬度的部件。从而，本文提供的含非晶态进料允许使用的 MIM工艺产生硬度出奇高的部件。在一个实施例中，使用含非晶态进料产生的烧结产品不需 要额外热处理步骤来实现增加的硬度等级。
[0047] 使用本文描述的含非晶态进料产生的烧结产品可具有大于约99%的密度-例如， 大于约 99.1 %、约 99.2%、约 99.3%、约 99.4%、约 99.5%、约 99.6%、约 99.7%、约 99.8%或 约99.9 %。在一个实施例中，产生的烧结产品可具有约99.99 %的密度。相比之下，使用传统 MIM结晶进料材料(不诱钢316L)产生的部件在烧结后仅展现约96%的密度。从而，本文提供 的含非晶态进料允许使用MIM工艺产生密度出奇高的部件。
[0048] 使用本文描述的含非晶态进料产生的烧结产品可具有拉伸刚度，其基于产品设 计、进料组成和烧结处理的选择来控制。
[0049] 使用本文描述的含非晶态进料产生的烧结产品可耐磨损和/或腐蚀。在一个实施 例中，腐蚀可指化学腐蚀、应力腐蚀或两者。耐磨性可直接与材料的硬度有关，其中耐磨性 随着硬度增加而增加。在至少一个实施例中，耐磨性是由不包括非晶态合金的进料产生的 烧结产品的耐磨性的至少约两倍高-例如，至少约=倍高、约四倍高或约五倍高。
[0050] 使用本文描述的含非晶态进料产生的烧结产品在与由不包括非晶态合金的进料 产生的烧结产品相比可展现改进的性质。在一个实施例中，烧结产品可展现提高的硬度和 耐磨性。在另一个实施例中，烧结产品可展现提高的抗疲劳性。在一个实施例中，烧结产品 可展现提高的耐溫性-即，在高溫硬度提高。在一个实施例中，烧结产品可在烧结工艺期间 展现减小的体积收缩。
[0051] 性质在与另一个材料相比时视为改进，该性质对任何指定应用更可取。例如，在拉 伸强度的情况下，改进可指幅度增加。
[0052] 使用本文描述的含非晶态进料产生的烧结产品可W是医学组件、矫正组件、汽车 组件、电子设备组件、电信设备组件、航空航天组件、枪械组件、眼镜组件、牙科组件、体育用 品组件、累组件、齿轮组件、较链组件、刀或刀口、切器的切削刃、套管组件和/或海洋组件。 在一个实施例中，烧结产品可W是供在石油或天然气工业中使用的组件或设备。在另一个 实施例中，烧结产品可W是在国防工业中使用的军事物品或组件。在一个实施例中，烧结产 品可W是珠宝或手表组件。在另一个实施例中，烧结产品可W是微型组件或工具组件。在一 个实施例中，烧结产品可W是耐纯化的切削设备-例如，刀、剪刀或其他切削设备。在另一个 实施例中，烧结产品可W是轴承或其他抗摩设备或磨损表面。在一个实施例中，烧结产品可 W是渔具或其他离岸项目组件。 使用含非晶态合金的进料的方法
[0053] 在如上文描述的标准MIM工艺中可采用本文描述的含非晶态合金的进料。在使用 含非晶态合金的进料时，烧结工艺可在比传统MIM工艺更低的溫度和更短的时段实行。更低 溫度和更短时段提供相当大的能量、成本和时间节省。
[0054] 图3描绘流程图，其描述根据一个实施例用于使用含非晶态合金的进料的MIM工艺 (100)。该工艺包括可选地使含非晶态合金的微粒与粘合剂混合（110)来形成进料材料。进 料材料可被注入（120)模具，并且绿色工件可从模具去除（130)。粘合剂可从绿色工件去除 (140)，从而形成褐色工件。褐色工件可被烧结（150)来形成成品。 非限制性工作示例
[0055] 产生并且分析下列非限制性示例。 示例A和B
[0056] 示范性产品A和B从含非晶态合金的相同进料产生并且在不同条件下烧结。非晶态 合金是含铁的非晶态合金。在五个不同位点处测试烧结样品的硬度并且对每个样品确定平 均硬度。示例A在1120°C持续1小时时期地烧结，并且示例B在1145 °C的溫度持续1小时时期 地烧结。如在表1中示出的，示例A的烧结过程产生具有910.1HV的平均硬度的产品，并且示 例B的烧结过程产生具有1170.0HV的平均硬度的产品。 表1
[0057] 图1和2分别描绘由示例A和B的不同烧结过程产生的微观结构。如在图1和2中可W 容易观察的，示例A的烧结过程产生具有比示例B的烧结过程更小的晶粒大小的产品。
[005引图4描绘根据一个实施例对于由完全非晶态粉末组成的进料材料的X射线衍射 rXRD")图样，和根据另一个实施例对于具有既包含非晶态又包含结晶成分的相似组成的 材料的XRD图样。
[0059] 图5描绘根据一个实施例对于包含非晶态合金的进料材料的差式扫描量热 ("DSC'）标绘图。 额外注意事项
[0060] 在该申请中引用的所有文献和相似材料(包括但不限于专利、专利申请、文章、书、 论文和web页面)不管运样的文献和相似材料的格式如何都通过引入完全显式合并。在包含 的文献和相似材料中的一个或多个(包括但不限于定义的术语、术语使用、描述的技术或类 似物)与该申请不同或相抵触的情况下，该申请起主导作用。
[0061] 尽管本教导已经连同各种实施例和示例一起描述，运并不意味着本教导局限于运 样的实施例或示例。相反，本教导包含各种备选、修改和等同物，如本领域内技术人员将意 识到的。
[0062] 尽管在本文描述和说明各种发明性实施例，本领域内技术人员将容易设想用于执 行功能和/或获得结果和/或本文描述的优势中的一个或多个的多种工具和/或结构，并且 运样的变化和/或修改中的每个被认为在本文描述的发明性实施例的范围内。更一般地，本 领域内技术人员将容易意识到本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置意在为示范性的并 且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于发明性教导所用于的特定应用或多个应用。本 领域内技术人员将认识到本文描述的特定发明性实施例的许多等同物。因此，要理解前述 实施例仅通过示例的方式呈现并且在附上的权利要求和其等同物的范围内，除如专口描述 和要求保护的之外，还可实践发明性实施例。本公开的发明性实施例针对本文描述的每个 个体特征、系统、物品、材料、装备和/或方法。另外，两个或W上运样的特征、系统、物品、材 料、装备和/或方法的任何组合如果它们并不互相抵触则包括在本公开的发明性范围内。
[0063] 本文描述的技术也可体现为方法，提供其中的至少一个示例。作为方法的部分执 行的动作可采用任何适合的方式排序。因此，可构造运样的实施例，其中按与图示的不同的 顺序执行动作，其可包括同时执行一些动作，即使在说明性实施例中示出为相继动作也如 此。
[0064] 如本文定义和使用的所有定义应理解成控制字典定义、通过引用合并的文件中的 定义和/或所定义术语的普通含义。
[0065] 除非明确地相反指示，如在本文在说明书和权利要求中使用的不定冠词"a"和 "an"应理解成意指"至少一个"。其中引用的任何范围是包括性的。
[0066] 如在该整个说明书中使用的术语"大致"和"约"用于描述和解释小的波动。例如， 它们可W指小于或等于±5%，例如小于或等于±2%，例如小于或等于±1%，例如小于或 等于±0.5%，例如小于或等于±0.2%，例如小于或等于±0.1 %，例如小于或等于± 0.05%。
[0067] 如在本文在说明书和权利要求中使用的短语"和/或"应理解成意指运样结合的元 素中的"任一个或两个"，即，在一些情况下结合地存在并且在其他情况下分离地存在的元 素。用"和/或"列出的多个元素应采用相同方式解释，即，运样结合的元素中的"一个或多 个"。除由"和/或"分句专口标识的元素之外，可可选地存在其他元素，而不管是与专口标识 的那些元素有关还是无关。从而，作为非限制性示例，在结合例如"包括"等开端式语言一起 使用时，对"A和/或B"的引用在一个实施例中可W仅指A(可选地包括除BW外的元素）；在其 他实施例中，仅指B(可选地包括除AW外的元素）；在再另一个实施例中，指A和B两者(可选 地包括其他元素）；等。
[0068] 如在本文在说明书和权利要求中使用的，"或"应理解成具有与如上文定义的"和/ 或"相同的含义。例如，当使列表中的项分离时，"或"或"和/或"应解释为包括性的，即，包括 许多元素或元素列表中的至少一个，但也包括它们中的不只一个，和额外的未列出项（可 选）。仅明确地相反指示的项（例如"…中的仅仅一个"或"…中的确切一个"，或"由…组成" (当在权利要求中使用时））将指包括许多元素或元素列表中的确切一个元素。一般，在前面 是排他性术语(例如"任一个"、"…中的一个"、"…中的仅仅一个"或"…中的确切一个"）时， 如本文使用的术语"或"应仅仅解释为指示排他性备选物（即，"一个或另一个但不是两 个。"基本上由…组成"当在权利要求中使用时应具有如它在专利法领域内使用的普通含 义。
[0069] 如在本文在说明书和权利要求中使用的，关于一个或多个元素列表的短语"至少 一个"应理解成意指从元素列表中的元素中的任一个或多个选择的至少一个元素，但不一 定包括在元素列表内专口列出的每一个元素中的至少一个并且不排除元素列表中的元素 的任何组合。该定义还允许可可选地存在除专口在短语"至少一个"所指的元素列表内标识 的元素 W外的元素，而不管是与专口标识的那些元素有关还是无关。从而，作为非限制示 例，"A和B中的至少一个"（或等同地，"A或B中的至少一个"，或等同地，"A和/或B中的至少一 个"）在一个实施例中可W指至少一个(A)，其可选地包括超过一个，其中B不存在(并且可选 地包括除BW外的元素）；在另一个实施例中，指至少一个(B)，其可选地包括超过一个，其中 A不存在(并且可选地包括除AW外的元素）；在再另一个实施例中，指至少一个(A)(其可选 地包括超过一个），和至少一个(B)，其可选地包括超过一个(并且可选地包括其他元素）； 等。
[0070] 在权利要求中，W及在上文的说明书中，例如"包括"、"携带"、"具有"、"包含"、"牵 设"、"持有"、"由…组成"及类似物的所有过渡短语要理解成开端式的，即，意指包括但不限 于。仅过渡短语"由…组成"和"基本上由…组成"将分别是封闭或半封闭式过渡短语，如在 美国专利局专利审查程序手册、章节2111.03中阐述的。
[0071] 权利要求不应解读成局限于描述的顺序或元素，除非那样规定。应理解可由本领 域内普通技术人员做出形式和细节上的各种改变而不偏离附上的权利要求的精神和范围。 落入下列权利要求及其等同物的精神和范围内的所有实施例要求保护。
【主权项】
1. 一种组成，其包括： 粘合剂，和 微粒， 其中所述微粒包括非晶态合金，并且所述组成可以是对于注射成型工艺的进料。2. 如权利要求1所述的组成，其进一步包括部分非晶态微粒材料、耐火微粒材料、软微 粒材料、结晶金属微粒材料、结晶合金微粒材料或其组合。3. 如权利要求1所述的组成，其进一步包括合金微粒材料，所述合金微粒材料包括Fe、 Cu、Co、Ni、Cr、Mo、B、C、Si、W、Mn、Y、Co、Al、Nb、P、Ti或其组合。4. 如权利要求1所述的组成，其中所述粘合剂包括热塑材料。5. 如权利要求1所述的组成，其中所述微粒具有球形或圆形几何形状。6. 如权利要求1所述的组成，其中所述微粒具有约1微米至约75微米的大小。7. 如权利要求1所述的组成，其中所述微粒以所述组成的约45vo 1. %至约75vo 1. %的 含量存在。8. 如权利要求1所述的组成，其中所述组成采用颗粒的形式。9. 一种方法，其包括： 将进料注入模具来产生工件， 其中所述进料包括粘合剂和微粒，所述微粒包括非晶态合金。10. 如权利要求9所述的方法，其进一步包括从所述工件去除所述粘合剂。11. 如权利要求9所述的方法，其进一步包括在小于或等于约1300°C的温度烧结所述工 件。12. 如权利要求9所述的方法，其进一步包括通过使粘合剂与所述微粒混合来产生所述 进料。13. 如权利要求9所述的方法，其进一步包括采用方法产生所述进料，所述方法包括： 形成微粒，其包括非晶态合金，以及 使所述微粒与粘合剂混合， 其中形成包括气体雾化工艺，并且所述微粒是球形的。14. 如权利要求9所述的方法，其进一步包括在将加热的进料材料注入所述模具之前加 热所述进料材料。15. 如权利要求9所述的方法，其中所述进料材料在所述注射期间在约100°C至约150°C 的温度。16. -种通过烧结由权利要求9的方法产生的工件而产生的物品。17. 如权利要求16所述的物品，其中所述微粒在所述烧结后大致没有粘合剂。18. 如权利要求16所述的物品，其中所述微粒大致没有所述非晶态合金。19. 如权利要求16所述的物品，其中所述物品包括所述非晶态合金。20. 如权利要求16所述的物品，其中所述物品具有至少约99 %的密度。21. 如权利要求16所述的物品，其中所述微粒具有至少约500HV的硬度。22. 如权利要求16所述的物品，其中所述物品是以下中的至少一个:医学组件、矫正组 件、汽车组件、电子设备组件、电信设备组件、航空航天组件、枪械组件、眼镜组件、牙科组 件、体育用品组件、栗组件、齿轮组件、铰链组件、刀或刀口、切器的切削刃、套管组件和海洋
【文档编号】C22C45/00GK106062234SQ201480071375
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年10月20日
【发明人】C·P·金, J·康
【申请人】格尔登知识产权有限公司