一种生产微尺寸铰接零件的粉末注射成形工艺的利记博彩app
【专利摘要】一种生产微尺寸铰接零件的粉末注射成形工艺，该工艺是在第一个注射成形零件表面或者铰接联接的第一个零件和第二个零件的界面处，采用第一个包胶模具注射成形一层可催化分解的聚合物包覆层，然后采用第二个包胶模具对含有注射坯的模具型腔再进行注射成形，注入第二个零件的粉末喂料，最终得到中间有可催化分解聚合物的夹层零件组，第一个零件与第二个零件之间没有接触点。中间的可催化分解的聚合物层在随后的脱脂阶段完全去除，形成第一个零件和第二个零件进行相对运动的空隙，从而制造出不可分离的、尺寸可控的铰接联接零件。该工艺的生产过程简单，避免了额外装配联接系统，降低了整体成本，生产效率高，可广泛用于微机电系统生产、医疗器械和假肢制造等领域。
【专利说明】一种生产微尺寸铰接零件的粉末注射成形工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生产微尺寸铰接零件的粉末注射成形工艺。
【背景技术】
[0002] 粉末注射成形是在塑料注射成形的基础上发展而来的新型近净成形技术，适用于 批量制备几何形状复杂、尺寸细小、性能优异的金属或者陶瓷零件。随着社会科技的发展， 微机电系统的发展对铰链联接的微尺寸零部件的需求越来越大，但如何在不增加体积和保 证联接强度的条件下生产铰链联接的微尺寸粉末注射成形的零部件却一直是较难克服的 技术瓶颈。如果采用传统单独生产联接零件，然后用微型螺栓或铰链联接不仅增加了联接 体积，而且由于增加了零部件数目以及考虑安装联接系统或者装配联接系统，无法保证机 构的整体强度，甚至需要特别定制非国标的超微螺栓和螺母，也大幅增加了成本。
[0003] 由于粉末注射成形的产品的联接结构尺寸往往小于1mm，有的甚至只有几百微米， 这给零件的装配上带来了巨大困难。参考日本微冲压装配的方法，在生产冲压件的同时将 已冲好的冲压件在冲床模具内进行冲压装配，这种在零部件生产工艺中装配的方法和思路 同样可以引入粉末注射成形生产工艺中。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是，提出一种生产微尺寸铰接零件的粉末注射成形工艺，该工艺在 第一个注射成形零件表面或者铰接联接的第一个零件和第二个零件的界面处，采用第一个 包胶模具注射成形一层可催化分解的聚合物包覆层，然后采用第二个包胶模具对含有注射 坯的模具型腔再进行注射成形，注入第二个零件的粉末喂料，该聚合物层能在随后的脱脂 阶段完全去除，从而制造出不可分离的、尺寸可控的铰接联接零件。该工艺的生产过程简 单，避免了额外装配联接系统，降低了整体成本，生产效率高的优点，可广泛用于微机电系 统生产、医疗器械和假肢制造等领域。
[0005] 本发明的技术方案是： 一种生产微尺寸铰接零件的粉末注射成形工艺。
[0006] (1)首先采用通用工艺参数将粉末与粘结剂混炼和造粒，或者直接采用商业的粉 末喂料，用粉末注射成形机和普通注射模进行注射成形，得到第一个零件的注射坯，从模具 中取出注射坯后，切除浇注系统。
[0007] (2)采用包胶模具进行二次成形，将可催化分解的聚合物比如聚甲醛（Ρ0Μ)注入到 包含有第一个零件注射坯的型腔，完全填充第一个零件的注射坯与模具型腔中的空隙，形 成包覆层。此包覆层的厚度和位置由采用的铰接联接的具体形式和零件形状决定，并由包 胶模具的型腔来保证其精度。
[0008] (3)再次采用通用工艺、粉末注射成形机和第二个包胶模具对包覆有聚甲醛（Ρ0Μ) 的第一个零件的注射坯进行第三次成形，注入第二个零件的粉末喂料，最终得到中间有聚 甲醛（Ρ0Μ)层的夹层零件组，此包胶模具在设计和制造过程中一定注意，要确保第一个零件 注射坯与第二个零件注射坯之间没有接触点。
[0009] (4)在催化脱脂炉中用强酸气氛比如硝酸蒸汽对注射坯进行催化脱脂，中间的聚 甲醛（Ρ0Μ)层被分解，分解产物被抽出炉体燃烧。聚甲醛（Ρ0Μ)层被分解后形成的空间成为 第一个零件和第二个零件进行相对运动的空隙。
[0010] (5 )根据材料类型选择通用工艺进一步烧结制成致密的粉末注射成形最终产品。
[0011] 本发明的优点是： (1)该工艺的材料覆盖了全部可以注射成形的金属和陶瓷粉末，能可广泛用于微机电 系统生产、医疗器械和假肢制造等领域。
[0012] (2)该工艺的生产过程简单，可直接使用现有的注射成形设备和现有的脱脂烧结 设备，避免了在产品上额外装配联接系统，虽然需要设计制造两套包胶模具，但由于生产批 量大，效率高的特点，还是降低了大批量制造的整体成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的工艺原理图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合实施例进一步说明本发明，而非限制本发明。
[0015] 实施例1 :利用316L不锈钢粉末喂料注射成形铰链联接的两个金属零件。
[0016] (1)粉末喂料采用BASF公司的平均颗粒直径为22um的不锈钢316L喂料，以融化 温度190°C，模具温度140°C，保压压力为300bar，注射速度为250mm/s，冷却时间为10s的 注射工艺进行注射成形。注射成形机可以采用Battenfeld公司的Microsystem 50微注射 成形机，得到第一个零件的注射坯，从模具中取出注射坯后，用小刀切除浇注系统。
[0017] (2)采用包胶模具进行二次成形，将聚甲醛（Ρ0Μ)以融化温度190°C，模具温度 l〇〇°C，保压压力为300bar，注射速度为250mm/s，冷却时间为10s的注射工艺注射到包含有 第一个零件注射坯的型腔，完全填充第一个零件的注射坯与模具型腔中的空隙，形成包覆 层。此包覆层的厚度约为〇. l~〇. 2mm。
[0018] (3)再次采用通用工艺、粉末注射成形机和第二个包胶模具对包覆有聚甲醛（POM) 的第一个零件的注射坯进行第三次成形，注射工艺为融化温度190°C，模具温度140°C，保 压压力为300bar，注射速度为250mm/s，冷却时间为10s。注入第二个零件的粉末喂料，最终 得到中间有聚甲醛（Ρ0Μ)层的夹层零件组注射坯产品。
[0019] (4)在催化脱脂炉中加热至110°C，用浓度超过98%的硝酸蒸汽以30ml/h的进酸 速度对注射坯进行催化脱脂5飞h，最后通氮气以5001/h的流速进行清洗，中间的聚甲醛 (Ρ0Μ)层被分解，分解产物被抽出炉体燃烧。聚甲醛（Ρ0Μ)层被分解后形成的空间成为第一 个零件和第二个零件进行相对运动的空隙。
[0020] (5)将脱脂后的产品放入烧结炉，为减少变形和开裂，用分段升温的方式烧结，首 先以3°C /min的速度从室温升温到600°C，在600°C保温一小时。再以3°C /min的速度 从600°C升温到1250°C，在1250°C保温一小时。然后以5°C /min的速度从1250°C降温到 600°C，在600°C保温一小时。最后随炉冷却，烧结制成致密的粉末注射成形最终产品。
[0021] 实施例2 :利用氧化锆陶瓷粉末喂料注射成形铰链联接的两个陶瓷零件。
[0022] (1)粉末采用平均颗粒直径为7um的氧化锆粉末颗粒，粘结剂采用油基粘结剂。首 先在密炼机内加入粘结剂加热融化，再加入氧化锆粉末颗粒，装载量为55%，混炼150分钟， 混料温度为160°C。用挤出机三次挤片，三次挤条，挤出温度分别为120°C、135°C、130°C，R 速为800r/min，制得条状喂料。
[0023] (2)然后在融化温度160°C，模具温度60°C，保压压力为200bar，注射速度为 250mm/s，冷却时间为10s的注射工艺进行注射成形。注射成形机可以采用Battenfeld公 司的Microsystem 50微注射成形机，得到第一个零件的注射坯，从模具中取出注射坯后， 用小刀切除浇注系统。
[0024] (3)采用包胶模具进行二次成形，将聚甲醛（Ρ0Μ)以融化温度190°C，模具温度 l〇〇°C，保压压力为300bar，注射速度为250mm/s，冷却时间为10s的注射工艺注射到包含有 第一个零件注射坯的型腔，完全填充第一个零件的注射坯与模具型腔中的空隙，形成包覆 层。
[0025] (4)再次采用通用工艺、粉末注射成形机和第二个包胶模具对包覆有聚甲醛（Ρ0Μ) 的第一个零件的注射坯进行第三次成形，注射工艺为融化温度160°C，模具温度60°C，保压 压力为200bar，注射速度为250mm/s，冷却时间为10s。注入第二个零件的粉末喂料，最终得 到中间有聚甲醛（Ρ0Μ)层的夹层零件组注射坯产品。
[0026] (5)在催化脱脂炉中加热至110°C，用浓度超过98%的硝酸蒸汽以30ml/h的进酸 速度对注射坯进行催化脱脂5飞h，最后通氮气以5001/h的流速进行清洗，中间的聚甲醛 (Ρ0Μ)层被分解，分解产物被抽出炉体燃烧。然后将产品泡入二氯甲烷3小时脱去粘结剂， 并用水浴保温在40°C。
[0027] (6)将脱脂后的产品放入烧结炉，在2. 5小时内从室温升至800°C，在7个小时内 从800°C升至1200°C，在1200°C保温一小时，在4小时内升至1600°C，保温2小时后，在5 小时内降到l〇〇〇°C，最后随炉冷却，烧结制成致密的粉末注射成形最终产品。
【权利要求】
1. 一种生产微尺寸铰接零件的粉末注射成形工艺，其特征在于：在第一个注射成形零 件表面或者铰接联接的第一个零件和第二个零件的界面处，采用第一个包胶模具注射成形 一层可催化分解的聚合物包覆层，然后采用第二个包胶模具对含有注射坯的模具型腔再进 行注射成形，注入第二个零件的粉末喂料，该聚合物层能在随后的脱脂阶段完全去除，从而 制造出不可分离的、尺寸可控的铰接零件。
2. 根据权利要求1所述的一种生产微尺寸铰接零件的粉末注射成形工艺，其特征在 于： 步骤一、首先采用通用工艺参数将粉末与粘结剂混炼和造粒，或者直接采用商业的粉 末喂料，用粉末注射成形机和普通注射模进行注射成形，得到第一个零件的注射坯，从模具 中取出注射坯后，切除浇注系统； 步骤二、采用包胶模具进行二次成形，将可催化分解的聚合物注入到包含有第一个零 件注射坯的型腔，完全填充第一个零件的注射坯与模具型腔中的空隙，形成包覆层；此包覆 层的厚度和位置由采用的铰接联接的具体形式和零件形状决定，并由包胶模具的型腔来保 证其精度； 步骤三、再次采用通用工艺、粉末注射成形机和第二个包胶模具对包覆有可催化分解 的聚合物的第一个零件的注射坯进行第三次成形，注入第二个零件的粉末喂料，最终得到 中间有可催化分解的聚合物的夹层零件组注射坯，第一个零件与第二个零件之间没有接触 占 . 步骤四、在催化脱脂炉中用酸性蒸汽对注射坯进行催化脱脂，中间的可催化分解的聚 合物被分解，分解产物被抽出炉体燃烧，可催化分解的聚合物层被分解后形成的空间成为 第一个零件和第二个零件进行相对运动的空隙； 步骤五、根据材料类型选用通用工艺进一步烧结制成致密的粉末注射成形最终产品。
【文档编号】B22F3/22GK104117678SQ201410391594
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】刘煜, 夏卿坤, 谢邵辉, 梁亮, 高全芹, 何航敏, 江峻, 肖燕芳 申请人:长沙学院