專利名稱：一種復雜形狀不銹鋼粉末冶金零部件的成型方法
技術領域：
本發明屬于粉末冶金技術領域，特別是提供了一種復雜形狀不銹鋼粉末冶金零部件的成型方法。
背景技術：
粉末冶金燒結不銹鋼以其優良的抗氧化性、抗腐蝕性及機械性能在諸多工業領域獲得廣泛應用。傳統粉末冶金不銹鋼成型工藝主要有壓制成型、冷等靜壓成型、注射成型、粉漿澆注成型等多種，但各有優缺點。如壓制成型生產效率高，但坯體密度不易均勻且只能生產簡單形狀的制品；冷等靜壓成型所得坯體密度高且均勻，但生產效率低、成本高；注射成型能夠獲得復雜形狀的制品、坯體密度均勻、生產效率高，但生產較大規格制品有難度、生產周期長并且能耗高、污染大；粉漿澆注成型能夠獲得復雜形狀大件粉末冶金制品、設備簡單、生產費用低，但坯體強度低、生產周期長、生產率低。
凝膠注模成型(gelcasting)由美國橡樹嶺國家實驗室M.A.Janney教授等人于20世紀90年代初發明，是近年倍受關注的一種復雜形狀陶瓷或金屬部件近凈尺寸成型方法。其優點是易成型復雜形狀，成型坯體組份均勻、密度均勻、缺陷少、強度高、不需專門的脫脂工序、可生產大尺寸制品。

發明內容
本發明的目的在于提供一種復雜形狀不銹鋼粉末冶金零部件的成型方法，采用凝膠注模成型工藝，低成本、高效率實現強度高、密度均勻的復雜形狀大件粉末冶金不銹鋼坯體的生產。
本發明是將丙烯酰胺有機單體及N，N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯劑溶入溶劑配制成一定濃度的預混液，不銹鋼粉料懸浮于其中制成低粘度、高固相含量的濃懸浮體，加入引發劑及催化劑之后，將這種濃懸浮體漿料注入非多孔模具中，在一定的溫度條件下，有機聚合物單體交聯聚合成三維網絡狀聚合物凝膠，并使粉末顆粒原位粘結而固化形成坯體。具體工藝如下1)將丙烯酰胺及N，N-亞甲基雙丙烯酰胺以質量比(2～200)∶1混合，將該混合物溶于水，制成1～50質量％均一穩定的溶液；2)將上述溶液與不銹鋼粉料、分散劑混合，其中不銹鋼粉為混合物的10～65體積；不銹鋼粉料包括304L、316L、430L、440A、17-4PH等多種牌號鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼；使用的分散劑為聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸胺中的任何一種，分散劑用量占金屬粉料質量的0.02～1.0％；3)將第二步驟所得混合料球磨8～48小時；4)上述漿料室溫真空除泡10～30分鐘；5)將漿料注入模具中，模具材料為非孔材料玻璃或金屬、橡膠、塑料等；之后加熱模具至40～80℃，30～120分鐘后脫模，室溫真空干燥48～72小時，獲得到不銹鋼坯體。
本發明的優點在于實現了低成本、高效率成型復雜形狀大件粉末冶金不銹鋼坯體，產品強度高、密度均勻，易于工業化生產。
具體實施例方式
實施例1凝膠注模成型304L不銹鋼零部件304L不銹鋼粉料為市售霧化粉，平均粒度約為10μm；丙烯酰胺為天津市化學試劑研究所生產，為白色細小晶體；N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為天津市科密歐化學試劑開發中心生產，為白色粉末。
將10克丙烯酰胺、1克N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶于100毫升水中，加入790克304L不銹鋼粉和5克聚丙烯酸分散劑，球磨48小時后真空除泡30分鐘，獲得固相體積分數50％的漿料，注入金屬模具后將模具移入80℃恒溫箱中保溫120分鐘，脫模后真空干燥72小時即可得到凝膠注模成型304L不銹鋼零件坯體。
實施例2凝膠注模成型316L不銹鋼零部件316L不銹鋼粉料為市售霧化粉，平均粒度10μm；丙烯酰胺為天津市化學試劑研究所生產，為白色細小晶體；N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為天津市科密歐化學試劑開發中心生產，為白色粉末。
將20克丙烯酰胺、6克N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶入100毫升水中制成溶液，加入800克316L不銹鋼粉和10克聚丙烯酰胺分散劑，球磨24小時后真空除泡20分鐘，制得固相體積分數為50％的漿料。將所得漿料注入玻璃模具，在60℃保溫120分鐘，模具內漿料固化為坯體，脫模后真空干燥48小時即可得到316L不銹鋼零件坯體。
實施實例3羥丙基甲基纖維素凝膠注模成型鐵基零部件17-4PH不銹鋼粉料為市售霧化粉，平均粒度約為10μm；丙烯酰胺為天津市化學試劑研究所生產，為白色細小晶體；N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為天津市科密歐化學試劑開發中心生產，為白色粉末。
將30克丙烯酰胺、5克N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶入100毫升水中制成溶液，加入950克17-4PH不銹鋼粉和5克聚甲基丙烯酸胺分散劑，球磨24小時后真空除泡20分鐘，制得固相體積分數為55％的金屬漿料。將所得漿料注入橡膠模具，在60℃保溫120分鐘，模具內漿料固化為坯體，脫模后真空干燥48小時即可得到17-4PH不銹鋼零件坯體。
權利要求
1.一種復雜形狀不銹鋼粉末冶金零部件的成型方法，其特征在于a、將丙烯酰胺及N，N-亞甲基雙丙烯酰胺以質量比2～200∶1混合，將該混合物溶于水制成1～50質量％均一穩定的溶液；b、將上述溶液與不銹鋼粉料、分散劑混合，其中不銹鋼粉為混合物的10～65體積％；使用的分散劑為聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸胺中的任何一種，分散劑用量占金屬粉料質量的0.02～1.0％；c、將第二步驟所得混合料球磨8～48小時；d、上述漿料室溫真空除泡10～30分鐘；e、將漿料注入模具中，模具材料為非孔材料玻璃或金屬、橡膠、塑料等；之后加熱模具至40～80℃，30～120分鐘后脫模，室溫真空干燥48～72小時，獲得到不銹鋼坯體。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的不銹鋼粉料包括304L、316L、430L、440A、17-4PH牌號鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼；所述的模具材料為非孔材料玻璃或金屬、橡膠、塑料。
全文摘要
本發明提供了一種復雜形狀不銹鋼粉末冶金零部件的成型方法，屬于粉末冶金技術領域。將丙烯酰胺有機單體及N，N－亞甲基雙丙烯酰胺交聯劑溶入溶劑配制成一定濃度的預混液，不銹鋼粉料懸浮于其中制成低粘度、高固相含量的濃懸浮體，加入引發劑及催化劑之后，將這種濃懸浮體漿料注入非多孔模具中，在一定的溫度條件下，有機聚合物單體交聯聚合成三維網絡狀聚合物凝膠，并使粉末顆粒原位粘結而固化形成坯體。本發明的優點在于實現了低成本、高效率成型復雜形狀大件粉末冶金不銹鋼坯體，產品強度高、密度均勻，易于工業化生產。
文檔編號B22F3/22GK1820878SQ20061001152
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月21日 優先權日2006年3月21日
發明者郭志猛, 李艷, 郝俊杰, 隋延力 申請人:北京科技大學