[发明专利]一种用于粉末注塑成型的铁基合金

说明书

技术领域

本发明涉及铁基合金，更详细地涉及一种用于粉末注塑成型的铁基合金。

背景技术

粉末注塑成型（powderinjectionmolding，PIM）是将作为精密塑料部件批量生产技术的注塑成型（injectionmolding）技术引入到粉末冶金（powder metallurgy）领域而形成的一门新型粉末冶金成型技术。

粉末注塑成型（PIM）工艺包括通过将细小粉末和作为流动主体的高分子粘合剂混合，并将其入模后注塑成型，再从注塑成型体中去除粘合剂（binder），最后将粉末高温烧结制作成部件的工序。

粉末注塑成型工艺能够得到持续研发和广泛应用，其原因是由于原有部件设计员及现场使用者了解粉末注塑成型技术中使用的材料和形状组合使部件设计更加自由的优点，并且以粉末注塑成型技术相关研究机构和企业为中心，正在研发应用材料多样化且具经济性的工序。

即利用金属、陶瓷、硬质金属、金属间化合物等所有粉末材料能够制作3D精密部件，而且由于难加工材料及无法铸造的材料几乎不需要后加工就能够批量生产，因此粉末注塑成型技术适用于以低廉的成本生产高附加值部件。

就占大部分金属粉末注塑成型市场的不锈钢而言，通过改变化学组分来实现最终粉末注塑成型部件所需的强度、硬度、耐磨损和耐腐蚀等物理性质。

因此，用于粉末注塑成型的不锈钢粉末有很多种类，例如SUS304L、SUS316L、SUS430和SUS630等，而且马氏体系不锈钢粉末注塑成型需要进行额外的热处理工序。

因此，需要研发一种合金，能够满足常规粉末注塑成型部件的物性，同时无需进行热处理且具有经济性和各种微观结构及特性，能够适用于不同的粉末注塑成型部件。

发明内容

本发明目的是提供一种相比于现有的用于粉末注塑成型的不锈钢，具有更加优良的硬度、耐磨损性、耐腐蚀性，且低生产成本的铁基合金。技术方案

为了实现上述发明目的，本发明的一个优选实施例提供了一种用于粉末注塑成型的铁基合金，由52.59～78.15wt.%的铁（Fe）、16.45～37.34wt.%的铬（Cr）、3.42～7.76wt.%的硼（B）、1.64～1.92wt.%的硅（Si）、0～0.21wt.%的硫（S）、0.16～0.18wt.%的碳（C）以及其他不可避免的杂质组成。

所述铬（Cr）和硼（B）的比率（X_Cr/X_B）为1.0。

所述铬（Cr）和硼（B）的摩尔含量之和（X_Cr+X_B）为0.30至0.60。

所述铁（Fe）、铬（Cr）和硼（B）的摩尔含量之和（X_Fe+X_Cr+X_B）为0.9635。

所述用于粉末注塑成型的铁基合金的微观结构中，硼化铬（Cr₂B）以网络形态分布于铁素体（ferrite）基体内。

所述硼化铬（Cr₂B）的体积含量（volumefraction）为51%～91%。

所述用于粉末注塑成型的铁基合金的硬度为600VHN～1600VHN。

本发明的另一个优选实施例提供了一种铁基粉末注塑成型方法，该方法包括以下步骤：提供所述用于粉末注塑成型的铁基合金粉末；混合所述用于粉末注塑成型的铁基合金粉末和粘合剂，以形成粉末混合体；使所述粉末混合体压缩成型；加热所述粉末混合体，以去除粘合剂；以及烧结已去除所述粘合剂的粉末混合体。

所述粉末混合体通过在容器内混合所述用于粉末注塑成型的铁基合金粉末及石蜡、碳化钨球以及庚烷（heptanes）后，旋转所述容器而形成。

有益效果

根据本发明用于粉末注塑成型的铁基合金，由于以各自不同的体积含量形成坚硬的Cr₂B，从而相比于传统使用的不锈钢，可以很大程度上提高硬度及耐磨损性。

另外，根据本发明用于粉末注塑成型的铁基合金通过降低合金元素含量，使合金价格比商用不锈钢价格更便宜，而且通过降低烧结温度和缩短烧结时间，使生产成本减少，因此具有优秀的价格竞争力。

附图说明

图1是显示根据本发明一个示例性实施例用于粉末注塑成型的铁基合金的微观结构的扫描电子显微镜（SEM）照片。

图2是显示根据本发明一个示例性实施例设计的铁基合金的Fe-Cr-B三元系等温状态图。