【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及注射成型，尤其涉及一种高性能不锈钢的mim成型工艺及高性能不锈钢。
技术介绍
1、金属粉末注射成型(metal powder injection molding，简称mim)技术是将现代塑料注射技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金成型金属。mim技术具体是利用模具注射成成型生坯并通过烧结快速制造出高精度、三维形状复杂的零件，且可批量生产。该工艺技术相较于常规粉末冶金工艺具有工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，且克服了传统粉末冶金工艺制品材质不均匀、机械性能差、不易成型薄壁结构和复杂结构的缺点，特别适用于大批量生产小型、复杂及有特殊工艺要求的金属零件。
2、奥氏体不锈钢以其优良的塑性、耐腐蚀性和生物相容性，广泛应用于航空、航天、航海、石油、化工、医药、交通、电子、日用等领域。在奥氏体不锈钢中，316l是目前应用最广泛的不锈钢之一，也是目前注射成形领域生产最为成熟的体系。316l不锈钢(sus 316l)是日本牌号惯称的3系列不锈钢，在我国称其为gb022cr17ni12mo2，其中022代表碳含量低于0.03wt％以下，是一种工业上重要的耐腐蚀性材料，也是商业用途上用来装饰外观的高级金属，它的抗晶间腐蚀性效果很好，具有耐高温、易加工、高强度等优点。
3、但是对于使用金属粉末注射成形的方式来制作的316l不锈钢，难以同时达到高强度和高硬度的要求，这是因为粉末冶金的烧结制程后不能够增加锻打或二次机械强化，因此需使用另外的手段来改善粉末注射成形的316l不锈钢的强度和硬度等性能。>
技术实现思路
1、基于
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种高性能不锈钢的mim成型工艺及高性能不锈钢，由此克服了现有技术中使用金属粉末注射成形不锈钢无法满足高强度和高硬度的奥氏体零件需求。
2、本专利技术提出的一种高性能不锈钢的mim成型工艺，包括如下步骤：
3、s1、将316l不锈钢金属粉末与aln粉末预混后，得到预混金属粉末；
4、s2、将所述预混金属粉末与粘结剂混炼后挤出造粒，得到注射喂料；
5、s3、将所述注射喂料注射成型后，依次进行脱脂，烧结和热处理，即得到所述高性能不锈钢。
6、本专利技术中，通过在316l不锈钢金属粉末中添加aln粉末，之后采用mim成型，可制备出一种性能增强的奥氏体不锈钢：一方面，aln粉末的加入会引起n、al等元素的偏聚，形成高能区，随着烧结过程的进行，这些高能区会优先形成液相，最终在更低的烧结温度下，使奥氏体不锈钢粉末烧结致密；另一方面，微细的aln粉末均匀分布在晶界和基体中，晶粒细小，能够在基体内形成扎钉效应，最终使不锈钢的强度和硬度等性能得到明显提升。
7、优选地，所述316l不锈钢金属粉末按质量百分比计包括如下成分：c：＜0.03％，mn：＜2％，p：＜0.05％，s：＜0.03％，si：＜1.5％，cr：16-18％，ni：10-14％，mo：2-4％，n：0.1-0.2％，余量为fe；
8、上述组分下，将cr元素作为主要合金元素，在烧结过程中在金属粉末表面形成一层致密的cr2o3型富cr保护膜，同时，通过si元素在纳米晶界偏析形成si纳米网络，从而使得在烧结冷却过程中，防止si扩散导致合金在强度性能上的下降。
9、优选地，所述316l不锈钢金属粉末的粒度d90为20-25μm，振实密度不低于4g/cm3，氧含量不高于0.4wt％；
10、优选地，所述316l不锈钢金属粉末是通过水气联合雾化制粉得到。
11、本专利技术中，mim成型工艺中，所采用金属粉末的颗粒成形、粒径及粒径分布、表面形貌等方面是影响制品性能的非常重要的因素，因此上述316l不锈钢金属粉末粒度细，近球形，非常适合注射成形使用。
12、优选地，所述316l不锈钢金属粉末在预混之前，还包括采用含阴离子基团的聚合物对其进行表面改性；
13、优选地，所述含阴离子基团的聚合物是将甲基丙烯酸甲酯与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行共聚得到；
14、本专利技术中，考虑到316l不锈钢金属粉末表面带有正电荷，而含阴离子基团聚合物所带电荷与金属粉末表面电荷正好相反，因此利用含阴离子基团的聚合物对所述316l不锈钢金属粉末进行表面改性后，含阴离子基团的聚合物就会被有效吸附在金属颗粒表面，其中阴离子基团吸附在金属颗粒表面，聚合物基团被包裹在外面，一方面由于聚合物基团是非极性基团，其存在减少了金属颗粒间的范德华力作用，由此使得金属颗粒的表面能降低，所得金属粉末体系变得更加稳定，不仅能大大降低颗粒团聚趋势，还能有效降低颗粒粒径，提高金属粉末的振实密度；另一方面由于聚合物基团和粘结剂之间具有相似相容性，还可以提高金属粉末在粘结剂中的分散均匀性，并提高了两相之间的界面结合力，因此在改善注射成型喂料两组分间相容性的同时，更可以提高成型生坯的力学性能。
15、优选地，所述含阴离子基团的聚合物用量为所述316l不锈钢金属粉末的0.1-0.5wt％。
16、本专利技术中，当所述含阴离子基团的聚合物用量过少时，在颗粒之间或颗粒表面就不能产生足够斥力来阻止颗粒之间吸引，容易发生团聚；但用量过多时，含阴离子基团的聚合物在颗粒之间就会有剩余，会在一定程度上阻止颗粒之间的自由移动，也会导致颗粒间发生团聚，二次粒径增大，振实密度亦会受影响。
17、优选地，所述aln粉末的粒度d90不大于10μm；
18、优选地，所述aln粉末在预混之前，还包括采用氨基化硅烷偶联剂对其进行表面改性；
19、优选地，所述316l不锈钢金属粉末与氮化铝粉末的质量比为100:0.1-3。
20、本专利技术中，考虑到粉末团聚是粉末材料固有的特征，超细粉末的团聚更为明显，因此采用氨基化硅烷偶联剂对aln粉末事先进行表面改性，不仅所得aln粉末的粒度分布更加均匀，而且外观形貌呈球形，有一定的平滑性，更是吸附在aln粉末表面的氨基化硅烷偶联剂所含有的氨基基团还可以和前述含阴离子基团聚合物之间形成静电吸引，由此克服了aln粉末作为强化添加剂时在基体烧结过程中不易扩散均匀化，容易在组织中形成粗大杂质相，影响烧结密度及耐腐蚀性能的缺陷。
21、优选地，所述粘结剂按质量百分比包括如下原料：聚甲醛pom：80-90％，高密度聚乙烯hdpe：3-9％，聚苯乙烯ps：2-6％，增塑剂：1-5％，润滑剂：1-5％；
22、优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二乙酯中的至少一种，所述润滑剂为油酸酰胺或硬脂酸中的至少一种；
23、优选地，所述预混金属粉末与粘结剂的质量比为100:1-20。
24、本专利技术中，粘结剂的加入能够提升喂料的流变性能，同时能保证生坯顺利从模具中脱离。
25、优选地，所述混炼后挤出造粒具体包括：将所述预混金属粉末与粘结剂加入密炼机中，在170-190℃下混炼1-2h，加入挤出机中挤出造粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能不锈钢的MIM成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述高性能不锈钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述AlN粉末的粒度D90不大于10μm；
3.根据权利要求1或2所述高性能不锈钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述含阴离子基团的聚合物是将甲基丙烯酸甲酯与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行共聚得到；
4.根据权利要求1-3任一项所述高性能不锈钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述混炼后挤出造粒具体包括：
5.根据权利要求1-4任一项所述高性能不锈钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述脱脂具体包括：将成型生坯依次进行催化脱脂和热脱脂；
6.根据权利要求1-5任一项所述高性能不锈钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述烧结具体包括：将脱脂后的成型生坯在0-100kPa压力的惰性气氛下，以1-10℃/min的升温速率升温至1300-1500℃，保温1-5h，得到烧结件。
7.根据权利要求1-6任一项所述高性能不锈钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述热处理具体包括：将烧结件在1000-1200℃下
8.根据权利要求1-7任一项所述高性能不锈钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述316L不锈钢金属粉末按质量百分比计包括如下成分：C：＜0.03％，Mn：＜2％，P：＜0.05％，S：＜0.03％，Si：＜1.5％，Cr：16-18％，Ni：10-14％，Mo：2-4％，N：0.1-0.2％，余量为Fe；
9.根据权利要求1-8任一项所述高性能不锈钢的MIM成型工艺，其特征在于，所述粘结剂按质量百分比包括如下原料：聚甲醛POM：80-90％，高密度聚乙烯HDPE：3-9％，聚苯乙烯PS：2-6％，增塑剂：1-5％，润滑剂：1-5％；
10.一种权利要求1-9任一项所述MIM成型工艺制备的高性能不锈钢。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能不锈钢的mim成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述高性能不锈钢的mim成型工艺，其特征在于，所述aln粉末的粒度d90不大于10μm；
3.根据权利要求1或2所述高性能不锈钢的mim成型工艺，其特征在于，所述含阴离子基团的聚合物是将甲基丙烯酸甲酯与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行共聚得到；
4.根据权利要求1-3任一项所述高性能不锈钢的mim成型工艺，其特征在于，所述混炼后挤出造粒具体包括：
5.根据权利要求1-4任一项所述高性能不锈钢的mim成型工艺，其特征在于，所述脱脂具体包括：将成型生坯依次进行催化脱脂和热脱脂；
6.根据权利要求1-5任一项所述高性能不锈钢的mim成型工艺，其特征在于，所述烧结具体包括：将脱脂后的成型生坯在0-100kpa压力的惰性气氛下，以1-10℃/min的升温速率升温至1300-1500℃，保温1-5h，得到烧结件。
7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：金霞，张腾辉，王彩霞，史金光，金莹，翁子清，刘平，丁洪波，张玲玲，
申请(专利权)人：浙江亚通新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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