[发明专利]高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件

说明书

本发明公开了一种高强高韧金属零件的注射成型方法，该方法包括如下步骤：准备合金粉末作为原料粉末；将原料粉末与粘结剂按一定比例进行混合；密炼后经造粒机挤出造粒得到喂料颗粒；喂料颗粒经注射成型获得金属零件生坯；零件生坯进行催化脱脂、烧结、热处理，最后使零件获得所需的高强高韧机械性能。本发明还公开了一种由上述注射成型方法制作而成的金属转轴零件。本申请制备方法针对不易使用传统金属加工方法制作的具有三维复杂形状的高强高韧金属零件，提供了一种简单技术路线，效率高，成本相对低廉，适合用于短时间大批量制备具有高强高韧性能的复杂三维形状的零部件，有巨大的经济效益。

技术领域

本发明涉及金属粉末注射成型技术领域，特别是涉及了一种高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件。

背景技术

对于三维形状复杂，且又要求高强高韧性能的金属零件，使用传统的切削方法对高强钢板进行加工，刀具磨损快，成本高，效率低。特别是应用于3C行业的零部件，往往有许多细小的沟槽、扣位，切削刀具难以加工出来。

粉末注射成型技术是融合了塑料注塑成型与金属或陶瓷粉末冶金技术而发展起来的一门技术。注射成型突破了传统粉末冶金的成形限制，在三维复杂形状零件的大批量生产方面有着极高的成本优势，且其产品尺寸精度高，在各个领域都有着广泛的应用。

粉末注射成型技术可以实现三维形状复杂金属零件的制备，但是现有粉末注射成型工艺制成的金属零件很难达到高强高韧的性能。例如，要求高强高韧性能的金属转轴零件，其通常要求所制备的零件屈服强度大于1300MPa，延伸率大于5%。

因此，如何提高粉末注射成形的形状复杂金属制品的强度和韧性是行业内的技术难题。

发明内容

为了解决现有的技术问题，本发明提供一种高强高韧金属零件的注射成型方法，包括如下步骤：

S1， 获得原料粉末：准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；所述合金粉末中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍，17%～18%；钴，8.5%～9.5%；钼，4.5%～5.0%；余量为铁；

S2，喂料制备：将原料粉末与粘结剂按1:1~13:7的体积比进行混合；然后加入密炼机中进行密炼；密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，得到喂料颗粒；

S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入零件模具中，获得金属零件生坯；

S4，催化脱脂：将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；

S5，烧结：将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，最后获得金属零件的烧结件；

S6，热处理：将烧结件进行热处理，使零件获得所需的高强高韧机械性能。

作为进一步改善的方案，所述步骤S1中原料粉末的制备方法包括：

S11，将金属元素锭子（铸锭）熔化成钢液；

S12，所述钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气流，将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒；

S13，所述极细的颗粒通过气流分级，筛分出相应粒度范围的粉末作为原料粉末。

作为进一步改善的方案，在步骤S2中，所述粘结剂的成分及质量百分比分别为：POM：70%~90%；PP：3%~8%；SA：1%~5%。

作为进一步改善的方案，在步骤S2中，所述密炼温度为180～220度，密炼时间1.5~2.5小时；所述密炼后混合均匀的膏状喂料移入造粒机，造粒机的螺杆将逐渐冷却的喂料通过模头挤出，旋转刀片将条状喂料切成2～3mm长度的圆柱状颗粒。