通过金属粉末注塑成型生产具有复杂形状的部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过金属粉末注塑成型(MIM)技术生产由包括至少一个内腔的至少一种金属和/或至少一种金属合金构成的部件的方法，其中使用一由至少一种陶瓷的至少一种粉末与一热塑性粘合剂的混合物制成的湿砂型芯。

A method of producing parts with complex shapes by metal powder injection molding

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过金属粉末注塑成型生产具有复杂形状的部件的方法
本专利技术涉及一种通过金属粉末注塑成型技术生产具有复杂形状的部件，更准确地说，是包括至少一个内腔的部件的方法。本专利技术的
可被限定为通过金属粉末注塑成型技术，也称为缩写“MIM”(“金属注塑成型”)来生产金属部件的

技术介绍
金属粉末注塑成型技术，也称为缩写“MIM”(“金属注塑成型”)，是一种来源于传统粉末冶金技术的技术，其允许生产金属部件，特别是生产具有复杂形状的金属部件。在该技术中，首先制备金属或金属合金粉末与例如蜡或聚合物的热塑性粘合剂的混合物。需要确保的是，在该混合物中，金属或合金粒子，颗粒涂覆有热塑性粘合剂。该混合物然后可进行粒化操作，以成形为固体颗粒或“球粒”。然后在足够的温度下加热混合物以变成液体，成为例如糊状。液体混合物被保持在该温度下，并喷射到一种形状对应于待生产部件的形状的模具中。在冷却和固化粘合剂后，获得一种从模具中提取的湿砂、致密的或“湿砂部件”。然后，从该湿砂或“湿砂部件”移除粘合剂。换句话说，湿砂或“湿砂部件”在称为脱胶操作的操作过程中被脱胶。通过用水或有机溶剂移除粘合剂，可以进行化学脱胶。然而，多半时间，通常在可控大气炉中通过加热湿砂部件进行热脱胶。在脱胶结束时，获得一种被称为“棕色部件”的部件。在脱胶后，烧结“棕色”部件。在烧结过程中，该部件被加热到接近金属或金属合金的熔点但低于该熔点的温度。烧结导致部件的均匀减小、收缩，由于金属或合金粉末颗粒通过扩散彼此结合，从而导致部件被致密化。在烧结结束时所获得的部件可以直接地使用，或者其可以根据所需的最终应用进行多种处理。因此，烧结部件可例如受到热等静压(HIP)处理，所述热等静压(HIP)能够使该部件更致密化。金属粉末注塑成型“MIM”技术具有许多优点，特别是其能够制造具有表面状况良好、尺寸公差小的复杂形状的部件。金属粉末注塑成型技术特别地有利于生产具有复杂形状的大量小尺寸部件。然而，采用该金属粉末注塑成型技术，很难生产具有内腔的部件，更精确地具有底切的内腔的部件，或具有复杂的非自支撑形状的部件。这些部件为特别用于航空工业中的部件，例如涡轮叶片。事实上，使用“MIM”技术，在完全地移除粘合剂后，在烧结之前以及在烧结开始时，如上所述，当部件受到非常高的温度时，金属或合金粉末颗粒尚未充分地结合，以承受可能驱使部件破裂的明显突出量。这就是为什么通常不用“MIM”技术制造而用传统铸造技术，本质上所谓的脱蜡铸造技术，制造具有内腔的部件的原因。使用这种所谓的脱蜡铸造技术，为了生产具有内腔的金属部件，首先通过模压制造硬质陶瓷型芯。在铸造蜡之前将这些型芯插入到模具中，然后将金属铸造到模具中。最后，通过化学蚀刻溶解这些型芯以获得具有内腔的最终金属部件。因此，可以制造具有封闭腔的部件，例如涡轮叶片的冷却回路。采用“MIM”技术生产具有内腔的部件的硬质陶瓷型芯的使用在烧结过程中不会使“棕色”部件的尺寸减小、收缩，因此会导致成品部件的变形。更通常地，为了用“MIM”技术生产带内腔的部件，特别地带具有底切的内腔的部件，在喷射金属粉末时无法用非变形的型芯填充这些腔。事实上，在烧结时发生部件的收缩，并且型芯不能变形以跟随部件的这种收缩。换句话说，在脱胶和烧结过程中，湿砂部件受到均匀的尺寸减小，而填充该部件的这些腔-并且由于底切而无法脱模-的型芯不能受到均匀的尺寸变化，其导致部件的变形或甚至失效。然而，为了用“MIM”技术制造具有复杂的非自支撑形状的带内腔的部件，已经建议制造型芯、支撑件或支撑部件，所述型芯、支撑件或支撑部件的形状为内腔的形状并且通过喷射包括与湿砂部件等同的材料(或与湿砂部件相同等级的材料)和聚合物的原料而获得。也称为“支撑部件”的该支撑件或型芯可覆盖有防粘材料，其在烧结过程中避免了元件从型芯向构成该部件的金属或合金扩散。但是为了将这些腔制成为底切，型芯或支撑件应易于移除。然而，使用包括与湿砂部件相同的材料以及因此包括在烧结结束时与成品部件相同的材料的型芯并不能够在这些型芯具有底切时在不损坏该成品部件的情况下取出、移除这些型芯。换句话说，包括与部件相同的材料的这些型芯不可脱模。此外，文献FR-A1-2944720描述了一种通过金属注塑成型(“MIM”)制造包括至少一个内腔的部件的方法，包括以下步骤：a)制造一种复制所述腔的形状的型芯，b)将所述型芯放置到复制待制造部件的外部形状的注塑模具中，c)制造金属粉末与热塑性粘合剂的混合物，d)将所述混合物喷射到注塑模具中，随后是用于固化的冷却步骤，e)对所获得部件脱胶，f)烧结所获得的部件，以确保其粘结性并使其致密化。该方法的特征在于，型芯由一种在脱胶操作过程中被移除的材料制成。在本文献的方法中，在脱胶操作过程中移除型芯，因此在烧结过程中不再存在以支撑部件并避免其破裂。此外，本文献的方法并不能够制造带有符合精确公差的腔的部件。鉴于上述情况，因此需要一种能够通过金属粉末注塑成型“MIM”技术生产包括至少一个内腔的部件，而不使最终成品部件变形的方法。也需要这种方法，其不具有用于通过金属粉末注塑成型“MIM”技术，例如文献FR-A1-2944720的方法，来生产包括至少一个内腔的部件的以上公开方法的缺点、缺陷、限制和不足。除其他外，本专利技术的目的是满足这些需要。
技术实现思路
根据本专利技术，通过一种通过金属粉末注塑成型(“MIM”)技术生产包括至少一种金属和/或至少一种金属合金的待生产部件的方法实现此目的和其他目的，所述待生产部件包括至少一个内腔，所述方法包括以下步骤：a)制备湿砂型芯，所述湿砂型芯的形状与所述腔的形状对应，该型芯包括至少一种陶瓷的至少一种粉末与热塑性粘合剂的混合物；b)任选地对湿砂型芯涂覆防粘层；然后实施步骤c)、步骤d)或步骤e)；c)将任选地涂覆有防粘层的所述湿砂型芯放置在复制待生产部件的外部形状的注塑模具中；将构成待生产部件的至少一种金属和/或至少一种金属合金的至少一种粉末与热塑性粘合剂的加热液体混合物喷射到所述湿砂型芯周围的所述注塑模具中，并冷却所述混合物以使其固化，由此获得一种湿砂部件，其包括所述固体混合物并且包括填充有湿砂型芯的内腔；d)用构成待生产部件的至少一种金属和/或至少一种金属合金的至少一种粉末与热塑性粘合剂的加热液体混合物涂覆任选地涂覆有防粘层的所述湿砂型芯；冷却所述混合物以使其固化；并且加工所述混合物，使得其外部形状为待生产部分的外部形状，由此获得一种湿砂部件，其包括所述固体混合物并且包括填充有湿砂型芯的至少一个内腔；e)将任选地涂覆有防粘层的所述湿砂型芯放置在包括构成所述待生产部件的至少一种金属粉末和/或至少一种金属合金与热塑性粘合剂的所述固体混合物的至少两个湿砂部件之间；在步骤c本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用金属粉末注塑成型(“MIM”)技术制造由包括至少一个内腔的至少一种金属和/或至少一种金属合金构成的待制造部件的方法，所述方法包括以下步骤：/na)制备一湿砂型芯(1)，所述湿砂型芯的形状与所述腔的形状对应，该型芯(1)由至少一种陶瓷的至少一种粉末与一热塑性粘合剂的混合物构成；/nb)可选择地对该湿砂型芯(1)涂覆防粘层；然后实施步骤c)，或步骤d)，或步骤e)；/nc)将可选择地涂覆有防粘层的所述湿砂型芯(1)放置在复制该待制造部件的外部形状的注塑模具(3)内；将构成该待制造部件的至少一种金属和/或至少一种金属合金的至少一种粉末与一热塑性粘合剂的加热的液体混合物注入围绕所述湿砂型芯(1)的所述注塑模具(3)中，并冷却所述混合物以使其固化，由此获得一种湿砂部件(4)，该湿砂部件(4)由所述固体混合物构成，并且包含填充有所述湿砂型芯(1)的内腔；/nd)用构成该待制造部件的至少一种金属和/或至少一种金属合金的至少一种粉末与一热塑性粘合剂的加热的液体混合物涂覆该可选择地涂覆有防粘层的所述湿砂型芯(1)；冷却所述混合物以使其固化；并且加工所述混合物，使得其外部形状为该待制造部件的外部形状，由此获得一湿砂部件，该湿砂部件由所述固体混合物构成，并且包含填充有所述湿砂型芯(1)的至少一个内腔；/ne)将可选择地涂覆有防粘层的所述湿砂型芯(1)放置在由构成所述待制造部件的至少一种金属和/或至少一种金属合金的至少一种粉末与一热塑性粘合剂的所述固体混合物构成的至少两个湿砂部件之间；/n在步骤c)，或步骤d)，或步骤e)结束时，依次实施以下步骤f)、g)和h)：/nf)同时从所述湿砂型芯和从该湿砂部件或从所述湿砂部件移除所述热塑性粘合剂，由此获得一称为“棕色”型芯(6)的型芯以及一称为“棕色”部件(5)的部件或称为“棕色”部件的部件；/ng)同时烧结所述棕色型芯(6)和所述棕色部件(5)以使它们致密化，或者同时烧结所述棕色型芯和所述至少两个棕色部件以使它们致密化，使得所述至少两个棕色部件通过围绕所述棕色型芯的扩散焊接而组装在一起；/nh)移除所述型芯(6)，由此获得该待制造部件。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170721 FR 17569161.一种利用金属粉末注塑成型(“MIM”)技术制造由包括至少一个内腔的至少一种金属和/或至少一种金属合金构成的待制造部件的方法，所述方法包括以下步骤：
a)制备一湿砂型芯(1)，所述湿砂型芯的形状与所述腔的形状对应，该型芯(1)由至少一种陶瓷的至少一种粉末与一热塑性粘合剂的混合物构成；
b)可选择地对该湿砂型芯(1)涂覆防粘层；然后实施步骤c)，或步骤d)，或步骤e)；
c)将可选择地涂覆有防粘层的所述湿砂型芯(1)放置在复制该待制造部件的外部形状的注塑模具(3)内；将构成该待制造部件的至少一种金属和/或至少一种金属合金的至少一种粉末与一热塑性粘合剂的加热的液体混合物注入围绕所述湿砂型芯(1)的所述注塑模具(3)中，并冷却所述混合物以使其固化，由此获得一种湿砂部件(4)，该湿砂部件(4)由所述固体混合物构成，并且包含填充有所述湿砂型芯(1)的内腔；
d)用构成该待制造部件的至少一种金属和/或至少一种金属合金的至少一种粉末与一热塑性粘合剂的加热的液体混合物涂覆该可选择地涂覆有防粘层的所述湿砂型芯(1)；冷却所述混合物以使其固化；并且加工所述混合物，使得其外部形状为该待制造部件的外部形状，由此获得一湿砂部件，该湿砂部件由所述固体混合物构成，并且包含填充有所述湿砂型芯(1)的至少一个内腔；
e)将可选择地涂覆有防粘层的所述湿砂型芯(1)放置在由构成所述待制造部件的至少一种金属和/或至少一种金属合金的至少一种粉末与一热塑性粘合剂的所述固体混合物构成的至少两个湿砂部件之间；
在步骤c)，或步骤d)，或步骤e)结束时，依次实施以下步骤f)、g)和h)：
f)同时从所述湿砂型芯和从该湿砂部件或从所述湿砂部件移除所述热塑性粘合剂，由此获得一称为“棕色”型芯(6)的型芯以及一称为“棕...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅恩·丹尼斯，劳伦·卡瑞斯，
申请(专利权)人：赛峰直升机发动机，
类型：发明
国别省市：法国;FR