專利名稱：金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
采用粉末冶金方式獲得的合金鋼粉品種多樣，由于成份組合差異，產(chǎn)品用途及制作方法都不相同，如專利公開號(hào)為CN101925683A的一種水霧化的預(yù)合金化鐵基鋼粉，按重量％計(jì)，包含0. 4至2. 0的Cr、0. 1至0. 8的Mn、少于0. 1的V、少于0. 1的Mo、少于0. 1的 Ni、少于0.2的Cu、少于0. 1的C、少于0. 25的0、少于0. 5的不可避免的雜質(zhì)，余量是鐵。 這是一種鐵基粉末組合物，不能作為本發(fā)明所要求的金屬注射成形用的合金鋼粉。
如專利公告號(hào)為CN101695755A的一種霧化制備金屬注射成形用合金粉末的方法，工藝流程為將合金原料在感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，在1500-1700°C溫度下熔融成鋼液，以8-15公斤/分鐘流量經(jīng)漏包漏入霧化器，水流在50-120MPa高壓下，經(jīng)噴嘴將鋼液流被擊碎成平均粒徑小于30 μ m的微細(xì)顆粒，再經(jīng)固液分離、干燥、分級(jí)，配入其它合金成份粉末，制取多種合金成份的注射成形用霧化合金粉末。這種方法雖然描述了霧化法制備合金粉末的流程， 但金屬注射成形工藝對(duì)原材料粉末的要求較高，如粉末含氧量要低，否則在金屬注射成形燒結(jié)工藝中粉末顆粒很難燒結(jié)在一起，該方法并沒有降低粉末含氧量方面的技術(shù)措施。
再如專利公告號(hào)為CN101381867A的一種高碳合金鋼工件表面修復(fù)的激光熔敷合金粉末，包的材料分配是 NI:50-70 ；FE:10-30 ；CR:5_15 ；CU: 10-30 ；B:0. 1-5.0 ； SI:0. 3-5. 0 ；C:0. 05-1. 0。合金粉末是通過熔煉一惰性氣體霧化法制備并直接用激光熔敷進(jìn)行堆焊高碳鋼類工作輥軸頸的修復(fù)。它涉及高碳合金鋼工件表面修復(fù)技術(shù)，所用合金粉末針對(duì)高碳合金鋼工件，并采用氣霧化工藝獲得，氣霧化工藝和水霧化工藝有很大的差別， 氣霧化工藝采用惰性氣體作為霧化介質(zhì)，和金屬液作用力沒有高壓水作為霧化介質(zhì)大，因此氣霧化制取的粉末粒度比較粗，平均粒度都在30微米以上，而注射成形工藝要求金屬粉末平均粒度在15微米以下，因此單純的氣霧化工藝制備的粉末不適合注射成形工藝使用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決和制取滿足注射成形工藝中高性能金屬注射成形合金鋼零件的合金鋼粉的問題，提供一種成份組成合理，制取方法科學(xué)的金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法，以制取平均粒度在15微米以下、含氧量在3000ppm以下、顆粒球形度高的合金鋼粉末。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種金屬注射成形用合金鋼粉，其特征是合金鋼粉的成份組成為，含Cr 15 20%，含Ni 10 20%，Mo :1 5%，含 Si 0. 6 0. 9%，含 Mn :0. 1 0. 5%，其余為 Fe。
作為優(yōu)選，所述的合金鋼粉平均粒度在15微米以下。
作為優(yōu)選，所述的合金鋼粉含氧量在3000ppm以下。
金屬注射成形工藝對(duì)原材料粉的要求較高，理想的注射成形粉末的粒徑在30微米以下，平均粒徑在15微米以下，含氧量在3000ppm以下，振實(shí)密度占理論密度的50%以上，粉末形狀為類球形。如霧化制備金屬注射成形用合金粉末的方法，只有制成粉末的粒徑區(qū)間，并沒有對(duì)振實(shí)密度、含氧量等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行研究，更沒有影響到關(guān)鍵參數(shù)的工藝。這些關(guān)鍵參數(shù)恰是對(duì)金屬注射成形粉末及其工藝至關(guān)重要，關(guān)系到金屬注射成形制品的性能。
一種金屬注射成形用合金鋼粉的其制備方法，其特征在于以下步驟(一)、將原材料按配方比例投置到感應(yīng)爐內(nèi)，升溫熔化原材料；(二)、進(jìn)行造渣，加入脫氧劑，靜置5 10分鐘；(三)、將熔融的鋼液在1650 1750攝氏度之間保溫10至15分鐘；(四)、再將鋼液以250 350千克每分鐘的流量經(jīng)漏包底部漏孔流下，從高壓水泵出口流出的水流在100 150Mpa的高壓下，經(jīng)霧化噴盤上的噴嘴擊碎流下的鋼液柱，使鋼液充分霧化進(jìn)入霧化桶內(nèi)；(五)、把霧化后的粉漿進(jìn)行脫水，經(jīng)真空干燥處理之后，過400目篩網(wǎng)；(六)、過篩后的粉末進(jìn)行表面處理，在氣流的吹送下，通過一段高溫加熱區(qū)域，粉末顆粒外表面局部熔化，在表面張力的作用下，收縮成類球形；(七)、然后所得粉末經(jīng)冷卻區(qū)冷卻后收集，過400目篩網(wǎng)后包裝。
本發(fā)明在熔煉、霧化、干燥和表面處理各個(gè)工藝流程中都采取有效措施防止氧含量的上升，確保最終合金粉末含氧量達(dá)到金屬注射成形的要求，金屬注射成形工藝同時(shí)對(duì)原料粉球形度要求高，這樣粉末的振實(shí)密度高，混煉工序中所需粘結(jié)劑少，在后續(xù)脫脂工藝中保形性好，燒結(jié)制品密度高。本技術(shù)方案中采用短時(shí)高溫表面處理工藝，最終粉末球化率高，較好地解決了粉末表面球化的難題，滿足注射成形工藝的要求。
作為優(yōu)選，所述的升溫熔化原材料時(shí)，在爐口處通入惰性氣體進(jìn)行防氧化保護(hù)。滿足注射成形含氧量要求。
作為優(yōu)選，所述的造渣后進(jìn)行扒渣并檢測合金成分，調(diào)整好合金成分。按成份組成比例進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳效果。
作為優(yōu)選，所述的鋼液霧化時(shí)，在霧化過程中霧化桶內(nèi)充進(jìn)氮?dú)?，以避免霧化時(shí)粉末的氧化。
作為優(yōu)選，所述的過篩后的粉末進(jìn)行表面處理中，所通過一段的高溫加熱區(qū)域溫度為1000 1200攝氏度之間。
作為優(yōu)選，所述的高溫加熱區(qū)域的加熱過程中進(jìn)行惰性氣體保護(hù)。各工序中進(jìn)行有效地采取措施，防止氧含量的上升，確保最終合金粉末含氧量達(dá)到金屬注射成形的要求。
本發(fā)明的有益效果是平均粒度達(dá)高標(biāo)要求，各工序中采取有效防止氧含量上升， 使最終合金粉末含氧量達(dá)到金屬注射成形的高標(biāo)準(zhǔn)；合金鋼粉球形度高，振實(shí)密度高，振實(shí)密度4. 60g/cm3以上，流動(dòng)性< 35s，混煉工序中所需粘結(jié)劑少，在后續(xù)脫脂工藝中保形性好，燒結(jié)制品具有高密度高質(zhì)量。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
本實(shí)施例一種金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法，將330. 5千克工業(yè)純鐵， 5. 45千克含鉬55%的鉬鐵，75千克鎳板，150千克含鉻50%的鉻鐵，4千克硅片，1. 25千克含錳40%的錳鐵作為原料投置于感應(yīng)爐中熔煉，并在爐口處通入惰性氣體進(jìn)行防氧化保護(hù)， 并進(jìn)行造渣，加入脫氧劑，靜置10分鐘；扒渣并測合金成分，調(diào)整好合金成分后，將鋼液在 1750攝氏度保溫15分鐘，然后以300千克每分鐘的流量經(jīng)漏包底部漏孔流下，進(jìn)入霧化桶內(nèi)，水流保持在130Mpa的高壓下，將流下的鋼液霧化。霧化后的粉漿進(jìn)行脫水，經(jīng)真空干燥處理后過400目篩網(wǎng)，過篩后的粉末在氬氣的吹送下，通過一段溫度為1080攝氏度的高溫區(qū)域，顆粒表面局部熔化收縮成類球形，之后經(jīng)冷卻收集，過400目篩網(wǎng)后包裝而成。
經(jīng)本方法制作的合金鋼粉采用注射成形工藝，經(jīng)1320攝氏度真空燒結(jié)生產(chǎn)的制品，其密度在7. 4 g/cm3以上，抗拉強(qiáng)度在800Mpa以上。
上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的說明，不是對(duì)本發(fā)明的限定，任何對(duì)本發(fā)明的簡單變換后的成份組成、工藝均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種金屬注射成形用合金鋼粉，其特征是合金鋼粉的成份組成為，含Cr 15 20%， 含 Ni 10 20%, Mo :1 5%，含 Si :0. 6 0. 9%，含 Mn :0. 1 0. 5%，其余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬注射成形用合金鋼粉，其特征在于所述的合金鋼粉平均粒度在15微米以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬注射成形用合金鋼粉，其特征在于所述的合金鋼粉含氧量在3000ppm以下。
4.一種金屬注射成形用合金鋼粉的其制備方法，其特征在于以下步驟(一)、將原材料按配方比例投置到感應(yīng)爐內(nèi)，升溫熔化原材料；(二)、進(jìn)行造渣，加入脫氧劑，靜置5 10分鐘；(三)、將熔融的鋼液在1650 1750攝氏度之間保溫10至15分鐘；(四)、再將鋼液以250 350千克每分鐘的流量經(jīng)漏包底部漏孔流下，從高壓水泵出口流出的水流在100 150Mpa的高壓下，經(jīng)霧化噴盤上的噴嘴擊碎流下的鋼液柱，使鋼液充分霧化進(jìn)入霧化桶內(nèi)；(五)、把霧化后的粉漿進(jìn)行脫水，經(jīng)真空干燥處理之后，過400目篩網(wǎng)；(六)、過篩后的粉末進(jìn)行表面處理，在氣流的吹送下，通過一段高溫加熱區(qū)域，粉末顆粒外表面局部熔化，在表面張力的作用下，收縮成類球形；(七)、然后所得粉末經(jīng)冷卻區(qū)冷卻后收集，過400目篩網(wǎng)后包裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法，其特征在于所述的升溫熔化原材料時(shí)，在爐口處通入惰性氣體進(jìn)行防氧化保護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法，其特征在于造渣后進(jìn)行扒渣并檢測合金成分，調(diào)整好合金成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法，其特征在于所述的鋼液霧化時(shí)，在霧化過程中霧化桶內(nèi)充進(jìn)氮?dú)?，以避免霧化時(shí)粉末的氧化。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法，其特征在于所述的過篩后的粉末進(jìn)行表面處理中，通過的一段高溫加熱區(qū)域溫度為1000 1200攝氏度之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或8所述的金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法，其特征在于所述的高溫加熱區(qū)域的加熱過程中進(jìn)行惰性氣體保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬注射成形用合金鋼粉及其制備方法，解決滿足注射成形工藝中高性能金屬注射成形合金鋼零件的合金鋼粉的問題，其特征是合金鋼粉的成份組成為，含Cr15～20%，含Ni10～20%，Mo1～5%，含Si0.6～0.9%，含Mn0.1～0.5%，其余為Fe；通過熔化、造渣、保溫、霧化、脫水、表面處理等工藝獲得達(dá)到金屬注射成形用的高標(biāo)準(zhǔn)要求的合金鋼粉。
文檔編號(hào)C22C38/44GK102528016SQ20121001353
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者占建偉, 崔毅, 林俊峰 申請(qǐng)人:建德市易通金屬粉材有限公司