一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢技术

本发明专利技术公开了一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢，在金属粉末制备中，S1、将超高强度钢原材料纯铁、高纯铬、钼条、单质铌、电解铜、钴、镍板以及高纯硅、微碳铬铁加入中频感应炉内，采用氮气保护熔炼得到钢液；S2、水气联合雾化：采用氮气作为过程保护气氛，采用水溶性淬火液作为雾化介质，高温条件下淬火液主要成分析出包覆在金属滴液表面，避免了雾化过程产生水蒸汽膜氧化金属液滴；雾化结束后，雾化介质和金属粉末落入水中，温度降低，淬火液回溶到水里，包膜打破，金属液滴冷却凝固为金属粉末；此方法所制备粉末具有氧含量低、合金成分精准、洁净度高，粉末粒度细且分布合理，球形度好等优点，可作为MIM注射成型超高强度钢的原材料得到广泛应用。注射成型超高强度钢的原材料得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢


[0001]本专利技术涉及一种金属粉末材料制备
，尤其是指一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢。

技术介绍

[0002]金属粉末注射成型是当前粉末冶金领域发展最快、最具应用潜力的一种新型净成形技术；其在制备具有三维复杂结构、组织结构均匀和高性能的净成形产品方面具有独特的优势；随着汽车行业的飞速发展，其产品如发动机、座椅、安全带、天窗等，有很多需要复杂三维形状，力学性能要求高的小型零件，这些零件一般都有特定的功能，同时要满足高强度、高韧性、优异的疲劳性能以及高精度等要求；为了满足产品轻量化和零部件高强度的需求，选用比强度高的材料特别是超高强度钢已成为目前主要的解决方案。
[0003]目前，超高强度钢金属粉末通常以机械球磨、气雾化、水雾化或水气联合雾化等工艺来制备；其中，球磨法的优点是可连续操作，适用于干磨、湿磨，可以进行多种金属及合金的粉末制备；缺点是对物料的选择性不强，批量化生产难度大；气雾化制粉是指利用高速气流将液态金属流击碎形成小液滴，随后快速冷凝得到成形粉末；其应用范围广，所制备粉末具有球形度高、氧含量低等特点，其主要不足在于粉末粒度粗，空心球等问题；水气联合雾化制粉技术结合了水雾化和气雾化的优势，所制得的粉末兼有水雾化粉末粒度细和气雾化粉末球形度好的优点，被广泛的应用于当下超高强度钢合金粉末制作。
[0004]然而，目前水汽联合雾化机理为超音速气流预分散钢液液柱后形成金属熔滴，继而被超高压雾化水破碎、冷却凝固为合金粉末；期间，钢液液滴与雾化水直接接触产生大量水蒸气，水蒸汽膜包裹金属液滴致使其液滴氧化急剧增加，且金属熔滴冷却速度过快致使其粉末冷却凝固后为类球形粉末，从而限制了其在注射成型超高强度钢产品中的广泛应用。
[0005]有鉴于此，本专利技术人针对上述超高强度钢金属粉末及其制备方法上未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢，该金属粉末具有氧含量低、合金成分精准、洁净度高，粉末粒度细且分布合理，球形度好等优点，该金属粉末制备得出超高强度钢满足市场对MIM超高强度钢提出的高强度、高韧性、优异的疲劳性能以及高精度等要求。
[0007]为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0008]一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末，金属粉末的成分质量百分比为：10.0
‑
11.0wt％Cr，8.0
‑
9.0wt％Mo，0.2
‑
0.4wt％Nb，0.2
‑
0.5wt％Cu，17.0
‑
18.0wt％Co，6.0
‑
7.0wt％Ni，0.3
‑
0.5wt％Si，0.05
‑
0.1wt％C，54.0
‑
58.25wt％Fe。
[0009]金属粉末的激光粒度D90：18
‑
20μm，粉末氧含量≤0.1wt％，粉末振实密度≥5.0g/cm3。
[0010]一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末的制备方法，具有以下步骤：
[0011]S1、中频感应熔炼：按以下金属粉末成分质量百分比进行配料：10.0
‑
11.0wt％Cr，8.0
‑
9.0wt％Mo，0.2
‑
0.4wt％Nb，0.2
‑
0.5wt％Cu，17.0
‑
18.0wt％Co，6.0
‑
7.0wt％Ni，0.3
‑
0.5wt％Si，0.05
‑
0.1wt％C，54.0
‑
58.25wt％Fe；将超高强度钢原材料中的纯铁、高纯铬、钼条、单质铌、电解铜、钴、镍板以及高纯硅、微碳铬铁加入中频感应炉内熔炼，炉口位置采用环形管道氮气保护熔炼得到钢液；
[0012]S2、水气联合雾化：采用氮气作为过程保护气氛，采用水溶性淬火液作为雾化介质；在雾化过程中，水溶性淬火液析出包覆在金属滴液表面的包膜；雾化结束后，雾化介质和金属粉末落入水中，温度降低，水溶性淬火液回溶到水里，包膜打破，金属液滴继而冷却凝固为球形金属粉末。
[0013]在步骤S1中频感应熔炼过程中，在钢液中陆续加入少量La、Ce混合稀土Re，并采用石川F2除渣剂覆盖钢液隔绝空气；钢液温度达到1580
‑
1620℃，加入SiCaMn脱氧剂进行脱氧；之后扒渣干净并启泵浇钢。
[0014]在步骤S1中频感应熔炼过程中，中间包底部放置氧化锆泡沫陶瓷过滤片，滤渣洁净钢液。
[0015]在步骤S2中，雾化桶上锥90
°
均布三个旋流器与单个排气水封管道。
[0016]在步骤S2水汽联合雾化过程中，采用自研Hartmann谐振腔结构环缝型喷盘；钢液中间包底部漏眼尺寸为4.0
‑
4.5mm，雾化压力为80
‑
95MPa，流量为350
‑
380L/min。
[0017]在步骤S2水汽联合雾化过程中，水溶性淬火液包含聚乙烯醇、防锈剂、防腐剂和消泡剂，其浓度为5
‑
15％。
[0018]所制备的金属粉末的激光粒度D90：18
‑
20μm，粉末氧含量≤0.1wt％，粉末振实密度≥5.0g/cm3。
[0019]一种超高强度钢用金属粉末通过MIM制备得到的超高强度钢，所述超高强度钢的硬度达到54
‑
57HRC，拉伸强度≥2100MPa，屈服强度≥2000MPa，延伸率为3
‑
5％。
[0020]采用上述结构后，本专利技术超高强度钢用金属粉末和现有技术相比具有如下优点：
[0021]1、本专利技术采用熔炼过程中，钢液中加入少量La、Ce混合稀土Re，并采用石川F2除渣剂覆盖钢液隔绝空气，稀土将钢液中CrS、MnS、FeO、MnO、SiO2转变为(Ce，La，Re)2O2S等夹杂物，显著改善了钢液纯净度及夹杂物形态，超高强度钢合金粉末杂质含量微少、合金成分准确均匀、组织结构细腻；其次，采用水溶性淬火液作为雾化介质，高温条件下淬火液主要成分析出包覆在金属滴液表面的包膜，避免了雾化过程产生水蒸汽膜氧化金属液滴致使其液滴氧化急剧增加，粉末氧含量≤0.1％；雾化结束后，雾化介质和金属粉末落入水中，温度降低淬火液又回溶到水里，包膜打破，由于金属熔滴快冷过程的温度梯度变化，极大的增强了金属熔滴的球化能力，粉末球形度好，振实密度≥5.0g/cm3；该金属粉末具有氧含量低、合金成分精准、洁净度高，粉末粒度细且分布合理，球形度好等优点；
[0022]2、本专利技术所制备超高强度钢用金属粉末采用MIM注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末，其特征在于：金属粉末的成分质量百分比为：10.0
‑
11.0wt％Cr，8.0
‑
9.0wt％Mo，0.2
‑
0.4wt％Nb，0.2
‑
0.5wt％Cu，17.0
‑
18.0wt％Co，6.0
‑
7.0wt％Ni，0.3
‑
0.5wt％Si，0.05
‑
0.1wt％C，54.0
‑
58.25wt％Fe。2.如权利要求1所述一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末，其特征在于：金属粉末的激光粒度D90：18
‑
20μm，粉末氧含量≤0.1wt％，粉末振实密度≥5.0g/cm3。3.一种适用于MIM注射成型超高强度钢用金属粉末的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：S1、中频感应熔炼：按以下金属粉末成分质量百分比进行配料：10.0
‑
11.0wt％Cr，8.0
‑
9.0wt％Mo，0.2
‑
0.4wt％Nb，0.2
‑
0.5wt％Cu，17.0
‑
18.0wt％Co，6.0
‑
7.0wt％Ni，0.3
‑
0.5wt％Si，0.05
‑
0.1wt％C，54.0
‑
58.25wt％Fe；将超高强度钢原材料中的纯铁、高纯铬、钼条、单质铌、电解铜、钴、镍板以及高纯硅、微碳铬铁加入中频感应炉内熔炼，炉口位置采用环形管道氮气保护熔炼得到钢液；S2、水气联合雾化：采用氮气作为过程保护气氛，采用水溶性淬火液作为雾化介质；在雾化过程中，水溶性淬火液析出包覆在金属滴液表面的包膜；雾化结束后，雾化介质和金属粉末落入水中，温度降低，水溶性淬火液回溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐晨，唐明强，赵放，陈义华，
申请(专利权)人：泉州天智合金材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：