技术领域
[0001] 本发明涉及粉末成型领域，特别涉及超高强钢粉末、喂料及超高强钢复杂零件制备工艺。
相关背景技术
[0002] 超高强钢作为一款性能优异的高强度、高韧性、且易加工成型的特种金属材料，主要用于能源开发、航空、军工、船舶、桥梁建筑方面的关键承力构件，传统的超高强钢零部件的制备方法是采用熔铸的方法制备，制备的效率和产品尺寸精度及复杂性均较低。
[0003] 随着消费电子行业对金属材料力学性能的要求日益严苛，特别是目前折叠手机铰链的高精密度、复杂性，所以对铰链要求高强度、高韧性、耐磨、耐蚀等特性，因此，超高强钢成为该零件的首选材料。目前已经将一些超高强钢应用到这些零部件的制备上，但消费者对折叠屏手机轻量化等使用要求越来越高，手机结构上的优化已经到了极限，仅靠结构优化已经无法满足需求，因此对材料的性能要求更加苛刻，需要不断开发新的材料与工艺，来提高超强钢的力学性能。
具体实施方式
[0035] (实施例1)
[0036] 本发明中超高强钢粉末的质量百分比包含如下成分：C＜0.1％，Cr：7‑10％，Ni：5‑9％，Mo：5‑9％，Co：12‑16％；Si＜0.5％，Mn＜0.5％，Nb＜1.0％，其余为Fe；
[0037] 本发明中超高强钢喂料，包括均匀混合的上述超高强钢粉末和粘结剂；所述粘结剂包括POM、骨架剂、分散剂、润滑剂、稳定剂；粘结剂的具体成分如下表：
[0038] 粘结剂种类 聚甲醛 骨架剂 分散剂 润滑剂 稳定性牌号 POM PE SA PW 1010
占总粘结剂比例(％) 85 10 1 3 1
[0039] 所述超高强钢粉末的最佳装载量φ2以如下公式获得：
[0040] 式1：
[0041] 式2：φ2＝0.96φ1
[0042] 式1中，ρZ表示超高强钢粉末的振实密度，ρL表示超高强钢粉末的理论密度，φ1表示装载量；式2中φ2表示最佳装载量。根据计算，最佳装载量φ2为61.2％。
[0043] 本发明中超高强钢复杂零件的制备工艺，包括如下步骤：
[0044] S1、制备上述超高强钢喂料：通过将超高强钢粉末与粘结剂放入喂料制备机内混合制备获得；
[0045] S2、注射：将步骤S1制备的超高强钢喂料置于粉末注射成型机中，注射到模具型腔内，形成注射坯；
[0046] S3、脱脂：对于注射坯进行脱脂，形成脱脂坯；
[0047] S4、烧结：将脱脂坯置于单体烧结炉中，进行烧结获得烧结坯；
[0048] S5、热处理：固溶热处理温度为1080℃，高温保温时间为2h；固溶后采用N2冷却，冷却压力为9bar，1080℃冷却至600℃的速度为465℃/min，600℃冷却至300℃的速度为260℃/min。时效热处理温度为535℃，热处理处理时间为4h；
[0049] S6、整形/机加工：将烧结好的零件按照客户给定的标准加工至最佳尺寸；
[0050] S7、其他后处理方式：表面处理。
[0051] 所述步骤S2，将步骤S1制备的超高强钢喂料置于粉末注射成型机中，在100～200MPa注射压力和150～200℃的注射温度条件下注射到模具型腔内，形成注射坯；
[0052] 所述步骤S3中，对成型坯进行硝酸催化脱脂，形成脱脂坯，硝酸的流量为2～5ml/min，催化温度为80～120℃，脱脂时间t≥(240+60*H)min，其中H为复杂零件的最大壁厚，单位为mm。
[0053] 所述步骤S4中，将脱脂坯置于单体烧结炉中，在Ar气氛下进行烧结，得到烧结坯；烧结温度T控制在1360～1390℃，保温时间为5小时。
[0054] 本实施例制备的零件的测试数据如下表：
[0055]
[0056] 图1是该实例固溶处理后马氏体转变的电子背散射衍射相分布图，显示该种固溶冷却压力下，马氏体的相含量为99.2％，残余奥氏体的相含量仅为0.2％。说明奥氏体已基本完全转变为马氏体，残余奥氏体的含量很少。
[0057] (实施例2)
[0058] 本发明中超高强钢粉末以质量百分比包含如下成分：C＜0.1％，Cr：7‑10％，Ni：5‑9％，Mo：5‑9％，Co：12‑16％；Si＜0.5％，Mn＜0.5％，Nb＜1.0％，其余为Fe；
[0059] 本发明中超高强钢喂料，包括均匀混合的上述超高强钢粉末和粘结剂；所述粘结剂包括分散剂和润滑剂，具体组成如下表：
[0060]粘结剂种类 分散剂 润滑剂
牌号 SA PW
占总粘结剂比例(％) 43 57
[0061] 所述超高强钢粉末的最佳装载量φ2以如下如下公式获得：
[0062] 式1：
[0063] 式2：φ2＝0.96φ1
[0064] 式1中，ρZ表示超高强钢粉末的振实密度，ρL表示超高强钢粉末的理论密度，φ1表示装载量；式2中φ2表示最佳装载量。根据计算，最佳装载量φ2为61.2％。
[0065] 本发明中超高强钢复杂零件的制备工艺，包括如下步骤：
[0066] S1、制备上述超高强钢喂料：通过将超高强钢粉末与粘结剂放入喂料制备机内混合制备获得；
[0067] S2、注射：将步骤S1制备的超高强钢喂料置于粉末注射成型机中，注射到模具型腔内，形成注射坯；
[0068] S3、脱脂：对于成型坯进行脱脂，形成脱脂坯；
[0069] S4、烧结：将脱脂坯置于连续烧结炉中，进行烧结获得烧结坯。
[0070] S5、热处理：固溶热处理温度为1080℃，高温保温时间为2h；固溶采用N2冷却，冷却压力为10bar，1080℃冷却至600℃的速度为480℃/min，600℃冷却至300℃的速度为280℃/min。时效热处理温度为535℃，热处理处理时间为4h；
[0071] S6、整形/机加工：将烧结好的零件按照客户给定的标准加工至最佳尺寸；
[0072] S7、其他后处理方式：表面处理。
[0073] 所述步骤S2，将步骤S1制备的超高强钢喂料置于粉末注射成型机中，在100～200MPa注射压力和150～200℃的注射温度条件下注射到模具型腔内，形成成型坯。
[0074] 所述步骤S3中，对注射坯，进行热脱，形成脱脂坯；热脱时间t≥(600+60*H)min，其中H为复杂零件的最大壁厚，单位为mm。
[0075] 所述步骤S4中，将脱脂坯置于单体烧结炉中，在Ar气氛下进行烧结，得到烧结坯；烧结温度T控制在1360～1390℃，保温时间为5小时。
[0076] 本实施例制备的零件的测试数据如下表：
[0077]
[0078] (实施例3)
[0079] 本发明中超高强钢粉末以质量百分比包含如下成分：C＜0.1％，Cr：7‑10％，Ni：5‑9％，Mo：5‑9％，Co：12‑16％；Si＜0.5％，Mn＜0.5％，Nb＜1.0％，其余为Fe；
[0080] 本发明中超高强钢喂料，包括均匀混合的上述超高强钢粉末和粘结剂；所述粘结剂包括分散剂和润滑剂，具体组成如下表：
[0081]
[0082]
[0083] 所述超高强钢粉末的最佳装载量φ2以如下如下公式获得：
[0084] 式1：
[0085] 式2：φ2＝0.96φ1
[0086] 式1中，ρZ表示超高强钢粉末的振实密度，ρL表示超高强钢粉末的理论密度，φ1表示装载量；式2中φ2表示最佳装载量。根据计算，最佳装载量φ2为61.2％。
[0087] 本发明中超高强钢复杂零件的制备工艺，包括如下步骤：
[0088] S1、制备上述超高强钢喂料：通过将超高强钢粉末与粘结剂放入喂料制备机内混合制备获得；
[0089] S2、注射：将步骤S1制备的超高强钢喂料置于粉末注射成型机中，注射到模具型腔内，形成注射坯；
[0090] S3、脱脂：对于注射坯进行脱脂，形成脱脂坯；
[0091] S4、烧结：将脱脂坯置于连续烧结炉中，进行烧结获得烧结坯。
[0092] S5、热处理：固溶热处理温度为1080℃，高温保温时间为2h；固溶采用N2冷却，冷却压力为10bar，1080℃冷却至600℃的速度为480℃/min，600℃冷却至300℃的速度为280℃/min。时效热处理温度为545℃，热处理处理时间为4h；
[0093] S6、整形/机加工：将烧结好的零件按照客户给定的标准加工至最佳尺寸；
[0094] S7、其他后处理方式：表面处理。
[0095] 所述步骤S2，将步骤S1制备的超高强钢喂料置于粉末注射成型机中，在100～230MPa注射压力和150～200℃的注射温度条件下注射到模具型腔内，形成成型坯。
[0096] 所述步骤S3中，对成型坯，进行热脱，形成脱脂坯；热脱时间t≥(600+60*H)min，其中H为复杂零件的最大壁厚，单位为mm。
[0097] 所述步骤S4中，将脱脂坯置于单体烧结炉中，在Ar气氛下进行烧结，得到烧结坯；烧结温度T控制在1360～1390℃，保温时间为5小时。
[0098] 本实施例制备的零件的测试数据如下表：
[0099]
[0100]
[0101] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
