一种铁基合金零部件的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁基合金零部件的制备方法，属于铁基合金成型技术领域。特别是一种制备铁基合金零部件的新方法，适合于工业化批量生产高精度、形状复杂和性能优良的铁基合金零部件产品。
【背景技术】
[0002]铁基复合材料含有铁这一廉价且又丰富的原材料，在工程上其应用范围十分广泛。如发动机零件等在高温、高速、耐磨损条件下运行的结构件，铁基复合材料不仅能满足它们的工作需要，且其性价比要高于铝基、镁基复合材料等。因此，从经济成本、实际应用效果两方面综合考虑，铁基复合材料的研宄具有十分重要的意义。
[0003]目前铁基合金的制备方法主要有粉末冶金法、铸造法、高温自蔓延烧结法、铸渗法等。这些工艺所制备出的产品都存在一定的不足或限制。如产品结构单一、孔隙高、微观组织不均匀，综合性能不高、且产品需后续加工等。此外，还可能需要特殊的设备，其成本很高，且不能生产形状复杂的产品，这大大限制了产品设计的自由，以及产品的工业化生产。
【发明内容】
[0004]本发明针对目前铁基合金零部件生产过程中所面临的产品形式单一，产品设计受限制，不适合工业化批量生产形状复杂产品或生产成本过高等问题，提出了一种制备铁基合金零部件产品的方法，以扩大低成本铁基合金的应用范围。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种铁基合金零部件的制备方法，其特征是:采用粉末注射成型技术，首先将金属和聚合物粘结剂粉末混料，然后注射形成注射坯，再经脱脂和烧结制得铁基合金零部件，具体工艺为:
[0006]步骤1:粘结剂配制:将石蜡(PW) 55?85wt.%，低密度聚乙烯(LDPE) 5?30wt.%，聚丙烯(PP) 5?1wt.%，硬脂酸(SA)I?5wt.%于120?150°C搅拌混合均匀，制得粘结剂；
[0007]步骤2:喂料制备:将粒度小于30 μm的铁基粉末与上述粘结剂按粉末装载量为50?65vol.%的比例混合，放入温度为110?150°C的密炼机中进行混炼，制得铁基喂料；
[0008]步骤3:注射成型:将铁基喂料粉碎制粒后，在螺杆式注射成型机上注射，得到所需形状的铁基注射坯；模具先预热到40?50 °C，注射温度为110?140 °C，注射压力为140?160MPa，保压压力为100?120MPa，保压时间为5?8s ;
[0009]步骤4:脱脂:将铁基注射坯体先加热到100?200°C，升温速率I?2°C /min,保温I?1.5小时，然后再以1.5?2°C /min升温到300?400°C，保温30?50分钟，进行热脱脂；
[0010]步骤5:烧结:将脱脂后的铁基试样先升温至700?900°C进行预烧结，再升温至1200?1350 °C进行烧结，制得铁基合金零部件产品。
[0011]较优的，步骤2的混炼过程中，搅拌速度为60?120r/min，混炼时间为I?2小时。
[0012]较优的，步骤5的预烧结过程中升温速率I?2°C /min,保温时间为I?2小时；烧结过程中升温速率3?5°C /min，保温时间为2?4小时。
[0013]本发明解决了【背景技术】中存在的缺陷，具有以下有益效果:
[0014]金属注射成形技术具有一次性成形复杂形状制品、产品尺寸精度高、无需机械加工、易于实现工业自动化生产和产品性能优异等特点。本发明将铁基合金零部件制备与金属注射成形工艺有机结合起来，可制得形状复杂、精度高、综合性能优良的铁基合金零部件，且该制备工艺成本低、适合批量工业自动化生产，可解决铁基合金零部件目前制备方法所面临的限制和不足，为铁基合金的广泛应用奠定了良好的基础。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例1所制备产品的金相照片。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]实施例1:
[0018](I)将 PW 75wt.%, LDPE 1wt.%, PP 1wt.%, SA 5wt.%于 140°C搅拌混合均勾，制得粘结剂。
[0019](2)将粒度为20 μ m的铁基粉末与配制好的粘接剂按上述比例按55%的装载量混合均匀，然后投入到温度为120°C的密炼机中混炼1.5小时，搅拌速度为80r/min。
[0020](3)混炼完毕后进行破碎制粒(对粒度无特殊要求)，并在注射温度为120°C，注射压力为150MPa的注射成形机上注射，保压压力为lOOMPa，保压时间为5s得到所需形状的注射坯。
[0021](4)将注射坯先加热到100°C，升温速率1°C /min，保温I小时，然后再以1.5°C /min升温到300°C，保温30分钟，进行热脱脂。
[0022](5)将脱脂后的铁基试样置于烧结炉中，先升温至700°C进行预烧结，升温速率10C /min，保温时间为I小时；再升温至1250进行烧结，升温速率3°C /min，保温时间为2小时，制得相对密度98%，硬度为200HV，尺寸精度为±0.3%的铁基合金零部件产品。
[0023]采用Leica/MeF3A型光学显微镜观察铁基合金产品的显微组织，其金相照片如附图1。由图可知，在此工艺条件下，产品的微观组织均匀，孔洞较少，说明粉末和粘接剂混料均匀，且烧结比较充分，产品致密度高。
[0024]实施例2:
[0025](I)将 PW 70wt.%、LDPE 20wt.%、PP 7wt.%、SA 3wt.%于 150°C搅拌混合均匀，制得粘结剂。
[0026](2)将粒度为30 μ m的铁基粉末与配制好的粘接剂按上述比例按60%的装载量混合均匀，然后投入到温度为140°C的密炼机中混炼I小时，搅拌速度为100r/min。
[0027](3)混炼完毕后进行破碎制粒，并在注射温度为130°C，注射压力为160MPa的注射成形机上注射，保压压力为llOMPa，保压时间为6s得到所需形状的注射坯。
[0028](4)将注射坯先加热到180°C，升温速率1.5°C /min，保温1.5小时，然后再以1.50C /min升温到400°C，保温45分钟，进行热脱脂。
[0029](5)将脱脂后的铁基试样置于烧结炉中，先升温至800°C进行预烧结，升温速率10C /min，保温时间为I小时；再升温至1350进行烧结，升温速率4°C /min，保温时间为1.5小时，制得相对密度99%，硬度为210HV，尺寸精度为±0.2%的铁基合金零部件产品。
[0030]实施例3:
[0031](I)将 PW 65wt.%, LDPE 15wt.%, PP 15wt.%, SA 5wt.%于 130°C搅拌混合均勾，制得粘结剂。
[0032](2)将粒度为25 μ m的铁基粉末与配制好的粘接剂按上述比例按65%的装载量混合均匀，然后投入到温度为150°C的密炼机中混炼I小时，搅拌速度为110r/min。
[0033](3)混炼完毕后进行破碎制粒，并在注射温度为110°C，注射压力为140MPa的注射成形机上注射，保压压力为lOOMPa，保压时间为6s得到所需形状的注射坯。
[0034](4)将注射坯先加热到150°C，升温速率1°C /min,保温I小时，然后再以2°C /min升温到30(TC，保温45分钟，进行热脱脂。
[0035](5)将脱脂后的铁基试样置于烧结炉中，先升温至800°C进行预烧结，升温速率10C /min，保温时间为1.5小时；再升温至1200进行烧结，升温速率5°C /min，保温时间为1.5小时，制得相对密度98%，硬度为190HV，尺寸精度为±0.3%的铁基合金零部件产品。
[0036]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种铁基合金零部件的制备方法，其特征是:采用粉末注射成型技术，首先将金属和聚合物粘结剂粉末混料，然后注射形成注射坯，再经脱脂和烧结制得铁基合金零部件，具体工艺为: 步骤1:粘结剂配制:将石蜡(PW) 55?85wt.%，低密度聚乙烯(LDPE) 5?30wt.%，聚丙烯(PP) 5?1wt.%，硬脂酸(SA) I?5wt.%于120?150°C搅拌混合均匀，制得粘结剂； 步骤2:喂料制备:将粒度小于30 μ m的铁基粉末与上述粘结剂按粉末装载量为50?65vol.%的比例混合，放入温度为110?150°C的密炼机中进行混炼，制得铁基喂料； 步骤3:注射成型:将铁基喂料粉碎制粒后，在螺杆式注射成型机上注射，得到所需形状的铁基注射坯；模具先预热到40?50°C，注射温度为110?140°C，注射压力为140?160MPa，保压压力为100?120MPa，保压时间为5?8s ; 步骤4:脱脂:将铁基注射坯体先加热到100?200°C，升温速率I?2°C /min，保温I?1.5小时，然后再以1.5?2°C /min升温到300?400°C，保温30?50分钟，进行热脱脂； 步骤5:烧结:将脱脂后的铁基试样先升温至700?900°C进行预烧结，再升温至1200?1350 °C进行烧结，制得铁基合金零部件产品。2.根据权利要求1所述的一种铁基合金零部件的制备方法，其特征在于:步骤2的混炼过程中，搅拌速度为60?120r/min，混炼时间为I?2小时。3.根据权利要求1所述的一种铁基合金零部件的制备方法，其特征在于:步骤5的预烧结过程中升温速率I?2°C /min,保温时间为I?2小时；烧结过程中升温速率3?5°C /min，保温时间为2?4小时。
【专利摘要】本发明涉及一种铁基合金零部件的制备方法，属于铁基合金成型技术领域。本发明公开的一种制备铁基合金零部件的制备方法，采用粉末注射成型技术，首先将金属和聚合物粘结剂粉末混炼成均匀的具有粘塑性的注射成型喂料，然后在注射机上注射形成注射坯，再经脱脂和烧结等步骤制得铁基合金零部件。烧结好的产品经热处理后即为性能优异、尺寸精度高的铁基合金零部件成品。本发明的优点在于：产品净尺寸成型，不需后续加工，生产成本低，可批量生产形状复杂、综合性能优良的铁基合金零部件产品，适合工业化生产。
【IPC分类】B22F3/22, B22F5/00
【公开号】CN104972129
【申请号】CN201510166219
【发明人】杨雪峰, 王平, 刘晓红, 罗锐, 吴继云
【申请人】玉溪大红山矿业有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月9日