本發(fā)明涉及粉末冶金制作領(lǐng)域，尤其涉及一種低收縮率不銹鋼粉末注射成形喂料及其成形劑的配方體系。

背景技術(shù)：

隨著消費(fèi)品市場(chǎng)的升級(jí)及制造業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)粉末冶金產(chǎn)品特別是金屬粉末注射成形制品的市場(chǎng)需求越來越大，其中對(duì)大規(guī)格薄壁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜粉末注射成形制品的需求比例越來越大。由于粉末注射成形技術(shù)的系統(tǒng)特性，在產(chǎn)品的制作過程中需經(jīng)過一系列復(fù)雜的加工工藝過程，尤其是在產(chǎn)品的成形-脫脂-高溫?zé)Y(jié)熱等系列加工過程中，產(chǎn)品受到工藝過程中的熱應(yīng)力、自身重力及環(huán)境的摩擦阻力等因素的影響較大，因此對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及尺寸精度控制是粉末注射成形技術(shù)領(lǐng)域所面臨的一大技術(shù)難題。

現(xiàn)有的不銹鋼粉末注射成形喂料的不銹鋼粉末裝載量：63.2±0.5％，成形坯體的收縮系數(shù)相對(duì)較大，在1.155～1.175范圍(典型值1.165)，粉末成形胚體從成形到燒結(jié)的材料收縮率η≈︱-14.1631％︱，產(chǎn)品的尺寸精度公差>±0.3％。如何提高不銹鋼粉末注射成形喂料的不銹鋼粉末裝載量，以保障優(yōu)秀的產(chǎn)品成形能力，解決粉末注射成形產(chǎn)品從成形坯尺寸到燒結(jié)坯體尺寸公差精度控制范圍更窄，是粉末注射成形技術(shù)的核心難題。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請(qǐng)的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請(qǐng)的申請(qǐng)日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評(píng)價(jià)本申請(qǐng)的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種低收縮率不銹鋼粉末注射成形喂料及其成形劑的配方體系，實(shí)現(xiàn)了較高的粉末裝載量及較低的收縮率，且具有較高的熔融指數(shù)及優(yōu)良的坯體強(qiáng)度及成形性能，尤其適合制造成形大規(guī)格薄壁產(chǎn)品。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種低收縮率不銹鋼粉末注射成形喂料的成形劑的配方體系，包括：硬脂酸、抗氧劑、石蠟、高密度聚乙烯、聚乙烯-乙酸酯、高分子聚合蠟和聚甲醛，其中聚甲醛的質(zhì)量百分比不大于90％。

優(yōu)選地，各原料的質(zhì)量百分比分別為：硬脂酸1～2％、抗氧劑0.5～1.5％、石蠟2.5～5.5％、高密度聚乙烯2～8％、聚乙烯-乙酸酯1.5～5.0％、高分子聚合蠟2～6％、聚甲醛75～90％。

優(yōu)選地，其中高分子聚合蠟的分子量為1000～4000Da，熔點(diǎn)為100～140℃。

優(yōu)選地，其中高分子聚合蠟的分子量為2000～2500Da，熔點(diǎn)為105～115℃。

優(yōu)選地，其中高分子聚合蠟采用聚乙烯蠟、聚丙烯蠟中的至少一種。

本發(fā)明還公開了一種低收縮率不銹鋼粉末注射成形喂料的配方體系，包括不銹鋼粉末和上述的成形劑的配方體系。

優(yōu)選地，所述不銹鋼粉末的粒徑小于38μm，粒徑分布為：d20＝1～5μm，d50＝9～13μm，d80＝22～23μm。

優(yōu)選地，所述不銹鋼粉末采用純氣霧化的不銹鋼粉末，球形度＞80％。

優(yōu)選地，所述不銹鋼粉末的振實(shí)密度為4.7～5.2g/cm³。

優(yōu)選地，其中所述不銹鋼粉末的體積裝載量為70～72％，所述成形劑的體積裝載量為28～30％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的成形劑的配方體系具有低的膨脹系數(shù)、高的內(nèi)潤(rùn)滑及固化能力；其中高分子聚合蠟可以實(shí)現(xiàn)快速固化以防止產(chǎn)品變形，適量百分比的聚甲醛含量為不銹鋼注射成形喂料提供良好的成形能力，從而能夠?qū)崿F(xiàn)較高的粉末裝載量及較低的收縮率。本發(fā)明的喂料的配方體系制備的喂料的裝載量可以達(dá)到70％Vol以上，較傳統(tǒng)的粉末注射成形喂料的裝載量提高了10％以上，同規(guī)格制品的脫脂效率也得到了顯著改善，粉末成形胚體從成形到燒結(jié)制品的材料收縮系數(shù)低至1.125～1.130，典型值1.1275±0.0025，材料收縮率η<︱-11.3475％︱，產(chǎn)品的尺寸精度公差可以控制在±0.2％以內(nèi)，精度較傳統(tǒng)的產(chǎn)品的精度公差提高20％以上，另外本發(fā)明的喂料還具有較高的熔融指數(shù)及優(yōu)良的坯體強(qiáng)度及成形性能，尤其適合制造成形大規(guī)格薄壁產(chǎn)品。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例公開了低收縮率不銹鋼粉末注射成形喂料的成形劑的配方體系，其中包括硬脂酸、抗氧劑、石蠟、高密度聚乙烯、聚乙烯-乙酸酯、高分子聚合蠟和聚甲醛，其中聚甲醛的質(zhì)量百分比不大于90％。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，各原料的質(zhì)量百分比分別為：硬脂酸1～2％、抗氧劑0.5～1.5％、石蠟2.5～5.5％、高密度聚乙烯2～8％、聚乙烯-乙酸酯1.5～5.0％、高分子聚合蠟2～6％、聚甲醛75～90％。其中高分子聚合蠟的分子量為1000～4000Da，熔點(diǎn)為100～140℃，密度為0.99g/cm³；更進(jìn)一步地，高分子聚合蠟的分子量為2000～2500Da，熔點(diǎn)為105～115℃。高分子聚合蠟采用聚乙烯蠟、聚丙烯蠟中的至少一種。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例公開了低收縮率不銹鋼粉末注射成形喂料的配方體系，其中包括不銹鋼粉末和上述的成形劑的配方體系。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，不銹鋼粉末具有以下至少一種結(jié)構(gòu)特征：(1)粒徑小于38μm，粒徑分布為：d20＝1～5μm，d50＝9～13μm，d80＝22～23μm；(2)采用純氣霧化的不銹鋼粉末，球形度＞80％；(3)振實(shí)密度為4.7～5.2g/cm³。進(jìn)一步地，不銹鋼粉末的體積裝載量為70～72％，成形劑的體積裝載量為28～30％。

通過本發(fā)明的低收縮率不銹鋼粉末注射成形喂料及其成形劑的配方體系，可以大大提高不銹鋼粉末的裝載量，同一材質(zhì)產(chǎn)品粉體的裝載量越高，產(chǎn)品的坯體尺寸就越小，產(chǎn)品的坯體尺寸越小，產(chǎn)品在熱加工過程中的變形量則越小，產(chǎn)品的公差也就越小，產(chǎn)品的尺寸精度越高；產(chǎn)品的尺寸精度越高，產(chǎn)品的后續(xù)加工費(fèi)用越低。

下述結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的低收縮率不銹鋼粉末注射成形喂料及其成形劑的配方體系進(jìn)行進(jìn)一步說明。

實(shí)例1：

喂料的配方體系A(chǔ)包括：9320.58g不銹鋼粉末和679.42g成形劑，其中成形劑包括6.79g硬脂酸、6.79g抗氧劑、33.97g石蠟、47.56g高密度聚乙烯、20.38g聚乙烯-乙酸酯、33.97g聚乙烯蠟和529.96g聚甲醛。

實(shí)例2：

喂料的配方體系B包括9328.03g不銹鋼粉末和671.97g成形劑，其中成形劑包括10g硬脂酸、6.72g抗氧劑、26.88g石蠟、33.60g高密度聚乙烯、20.16g聚乙烯-乙酸酯、16.80g聚乙烯蠟和557.81g聚甲醛。

實(shí)例3：

喂料的配方體系C包括9315.78g不銹鋼粉末和684.22g成形劑，其中成形劑包括8.21g硬脂酸、5.47抗氧劑、20.53g石蠟、27.37g高密度聚乙烯、13.68g聚乙烯-乙酸酯、13.68g聚乙烯蠟和595.28g聚甲醛。

將上述喂料的配方體系A(chǔ)、B、C分別進(jìn)行下述步驟：(1)在160℃～200℃下密煉30min～90min，擠出制粒；(2)注射成形：在160℃～200℃注射成形；(3)在酸性媒介環(huán)境，并在110℃～130℃條件下，脫脂3～5hr后的試樣；(4)在1350℃～1380℃，保溫90min～180min。

通過上述工藝條件制得L100mm*W10mm*δ1～3mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣，測(cè)得材料收縮率η＜︱-11.3475％︱，喂料的收縮系數(shù)在1.125～1.130范圍內(nèi)，典型值1.1275±0.0025致密的燒結(jié)制品，制得的產(chǎn)品的公差在±0.2％以內(nèi)。

本發(fā)明的低收縮率不銹鋼粉末注射成形喂料的配方體系具有以下特點(diǎn)：

(1)通過對(duì)粉末注射成形的成形劑及喂料的優(yōu)化組成成分設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)喂料的高成形能力；

(2)粉末注射成形喂料的體積裝載量高達(dá)70％以上，較傳統(tǒng)喂料粉末的裝載量提高了10％以上，同規(guī)格制品的脫脂效率得到顯著改善；

(3)粉末成形坯體從成形到燒結(jié)制品的材料收縮系數(shù)K＝1.125～1.130范圍內(nèi)，典型值1.1275±0.0025；

(4)材料收縮率η＜︱-11.3475％︱；

(5)產(chǎn)品的尺寸精度公差控制在±0.2％以內(nèi)，較傳統(tǒng)的方法制得的產(chǎn)品提高20％以上；

(6)本發(fā)明的喂料配方體系適合制備大規(guī)格薄壁產(chǎn)品，尤其是長(zhǎng)/厚比高達(dá)：L/δ＞＞50～100以上的粉末注射成形產(chǎn)品的成形能力，產(chǎn)品坯體充填飽滿，表面無成形缺陷存在；

(7)本發(fā)明的喂料配方體系具有較高的熔融指數(shù)(MFI＝600～1500g/10min)及優(yōu)良的坯體強(qiáng)度及成形性能；

(8)產(chǎn)品具有較寬的燒結(jié)溫度范圍：1350～1380℃，有利于產(chǎn)品的燒結(jié)加工工藝控制；

(9)產(chǎn)品燒結(jié)后，加工成本降低10～30％左右；

(10)本發(fā)明的喂料配方體系可以采用酸性脫脂，避免了溶劑脫脂的環(huán)境不友好性，且避免了易燃易爆等安全隱患。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。