專利名稱：金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燒結(jié)體及其制造方法，特別是涉及一種以細粉為原料的燒結(jié)體所用燒結(jié)硬化型粉末的金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法。
背景技術(shù)：
粉末冶金合金設(shè)計一直是粉末冶金技術(shù)發(fā)展的起始環(huán)節(jié)，藉由各種合金元素及不同含量的添加組合，可發(fā)展出各種合金鋼，并應用于不同場合。一般粉末冶金零件為符合其應用領(lǐng)域通常需具備有好的機械性質(zhì)，因此零件常必須施以淬火、回火的硬化熱處理以達到優(yōu)良的機械性質(zhì)。
然而，當零件進行淬火時，由于冷卻速率快，使得零件易產(chǎn)生變形、尺寸不穩(wěn)定或淬裂等問題，且對零件進行熱處理亦增加生產(chǎn)成本，故近年來已有燒結(jié)硬化型(sinterhardening)的粉末出現(xiàn)，藉由在粉末中添加Mo、Ni、Mn、Cr等高硬化能合金元素，在以傳統(tǒng)壓結(jié)方式壓出胚體后，將生胚燒結(jié)后即可得到HRC30以上的硬度，例如Hoeganaes公司的Ancorsteel737SH(Fe-0.42Mn-1.40Ni-1.25Mo-C)或Quebec公司的ATOMET 4701(Fe-0.45Mn-0.90Ni-1.00Mo-0.45Cr-C)等。
這些粉末材料所制成的零件在燒結(jié)爐內(nèi)以每分鐘約30℃以上的冷卻速率冷卻，可產(chǎn)生麻田散鐵及變韌鐵。雖然這些粉末經(jīng)過一般業(yè)者所常用的1120℃溫度及30-40分鐘的燒結(jié)過程之后，這些粉末的合金元素成分仍不易均質(zhì)化，但這些粉末在相同密度及燒結(jié)處理條件下，不需施以淬火硬化處理，其燒結(jié)后的機械性質(zhì)已比一般非燒結(jié)硬化型的合金為佳。燒結(jié)硬化型合金雖可節(jié)省燒結(jié)后的熱處理成本，不過為符合快速冷卻速率的要求，仍需改裝原有的燒結(jié)爐，在燒結(jié)爐中增加特殊設(shè)計的高冷卻速率設(shè)備，甚至改用全新已具有快速冷卻速率功能的燒結(jié)爐，但這仍將造成額外的設(shè)備成本。此外，上述制程的冷卻速率雖遠較淬火慢，但仍相當快，因而造成零件仍易有變形、尺寸不穩(wěn)定或淬裂等缺點。又如美國專利US5,682,588乃將該專利的粉末以傳統(tǒng)壓結(jié)方式壓出生胚后于1130-1230℃之間進行燒結(jié)，然后再以5-20℃/分的冷卻速率加以冷卻，即可達到燒結(jié)硬化效果，改進了以往約30℃/分以上的高冷卻速率，但該專利所揭露的機械性質(zhì)仍不佳，特別是韌性方面。
以干壓成形制程而言，美國粉末冶金協(xié)會(Metal Powder IndustriesFederation)在2003年版的標準中已有燒結(jié)硬化型合金，其中機械性質(zhì)最佳者為FLNC-4408(1.0-3.0％Ni，0.65-0.95％Mo，1.0-3.0％Cu，0.6-0.9％C，剩余為鐵)，此合金在燒結(jié)硬化并回火后，其于7.2g/cm3的密度下的拉伸強度可達970MPa，且硬度可達HRC30，但延性僅1.0％，此干壓型合金雖為燒結(jié)硬化型，但其機械性質(zhì)仍不佳。
就粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域來說，細粉常用于金屬射出成形制程，金屬射出成形技術(shù)所使用的粉末相較傳統(tǒng)粉末冶金制程(即干壓與燒結(jié)制程)為細，金屬射出成形用的粉末粒徑約在30μm以下，而干壓用的粉末粒徑約在150μm以下。由于細粉對合金元素而言擴散距離短，所以可以使添加的合金元素均勻擴散于基材中，因此以細粉燒結(jié)的零件比傳統(tǒng)干壓成形燒結(jié)的零件具有較佳的機械性質(zhì)。
目前金屬粉末射出成形常用合金為Fe-Ni-Mo-C系列合金，例如美國粉末冶金協(xié)會所公布的眾標準中機械性質(zhì)最佳的MIM-4605(1.5-2.5％Ni0.2-0.5％Mo，0.4-0.6％C，＜1.0％Si，剩余為鐵)，此合金在燒結(jié)后的拉伸強度可達415MPa，硬度可達HRB62，伸長率為15％，若要達到此材料的最佳機械性質(zhì)則必須將燒結(jié)后的產(chǎn)品施以淬火、回火等燒結(jié)后熱處理，其拉伸強度可達1655MPa，硬度可達HRC48，伸長率為2.0％。
雖然目前金屬射出成形工件已可藉燒結(jié)后熱處理而得到優(yōu)良的機械性質(zhì)，但就金屬射出成形工件而言，其熱處理成本占其制造成本相當大的比例，如何降低其熱處理成本為一重要課題，且由美國粉末冶金協(xié)會所示資料及各研究報導顯示，目前尚無應用于金屬粉末射出成形的燒結(jié)硬化型合金。
如上所述，使用細粉可改善合金元素的均質(zhì)化，提高工件的機械性質(zhì)，但傳統(tǒng)干壓制程使用細粉有一大問題，亦即細粉流動性不佳，無法順利填充入模穴中，因此無法以自動成形機成形，但此問題可藉造粒制程使粉末聚集成較大粒徑且成球形而予以克服，因此細粉仍應可使用于干壓成形制程。
由此可見，上述現(xiàn)有的金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。
有鑒于上述現(xiàn)有的金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法，能夠改進一般現(xiàn)有的金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的金屬粉末燒結(jié)體存在的缺陷，而提供一種新的金屬粉末燒結(jié)體，所要解決的技術(shù)問題是使其粉末直徑介于0.1-30μm，使以粉末冶金方法制造出的燒結(jié)體有高的硬化能(即燒結(jié)硬化型合金)，使燒結(jié)體于燒結(jié)后于一般的降溫速率(3-30℃/min)在傳統(tǒng)燒結(jié)爐中冷卻即可得到良好的機械性質(zhì)，從而更加適于實用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種金屬粉末燒結(jié)體制造方法，所要解決的技術(shù)問題是將燒結(jié)硬化型金屬粉末組成應用于金屬射出成形，其生胚經(jīng)燒結(jié)步驟后可不經(jīng)淬火的熱處理而僅以低溫回火處理即可達到良好的機械性質(zhì)，從而更加適于實用。
本發(fā)明的再一目的在于，提供一種金屬粉末燒結(jié)體制造方法，所要解決的技術(shù)問題是將燒結(jié)硬化型金屬粉末組成應用于傳統(tǒng)粉末冶金制程(即干壓及燒結(jié)制程)，其生胚經(jīng)燒結(jié)步驟后可不經(jīng)淬火的熱處理而僅以低溫回火處理即可達到良好的機械性質(zhì)，從而更加適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種金屬粉末燒結(jié)體，以細粉為原料，該燒結(jié)體的合金成分包含鐵、碳、鎳以及至少一種以上的強化元素，其合金比例以重量百分比表示為，鎳含量3.0-12.0％，碳含量0.1-0.8％，強化元素的總含量0.5-7％，剩余為鐵含量，其細粉粒徑介于直徑0.1-30μm。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的金屬粉末燒結(jié)體，其中所述的強化元素選自Mo、Cr、Cu、Ti、Al、Mn、Si、P任一種。
前述的金屬粉末燒結(jié)體，其中所述的碳是由添加的石墨粉所提供。
前述的金屬粉末燒結(jié)體，其中所述的碳是由含碳的羰基鐵粉所提供。
前述的金屬粉末燒結(jié)體，其中所述的燒結(jié)體拉伸強度大于1400MPa、硬度大于HRC35及伸長率大于1％。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其包括以下步驟提供粉末及粘結(jié)劑；混煉上述粉末及上述粘結(jié)劑，使粉末與粘結(jié)劑均勻混合成射料；施以射出成形制程，將上述射料在射出成形機中射出而得生胚；將上述生胚脫脂，以去除上述粘結(jié)劑，而形成一胚體；將上述胚體在燒結(jié)爐中燒結(jié)及冷卻；以及進行燒結(jié)后熱處理。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的粉末是使用直徑0.1-30μm的元素粉末或合金粉末。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的燒結(jié)爐為真空爐或連續(xù)爐。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的燒結(jié)體于燒結(jié)爐中的燒結(jié)條件為1100-1350℃，持溫0.5-5小時，冷卻速率為3-30℃/分。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的燒結(jié)后熱處理是為一低溫回火熱處理，回火溫度為150-400℃，回火時間為0.5至5小時。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的燒結(jié)體拉伸強度大于1400MPa、硬度大于HRC35及伸長率大于1％。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其包括以下步驟提供粉末及粘結(jié)劑；施以粉末造粒，使上述粉末與上述粘結(jié)劑結(jié)合成球狀的粉粒體；過篩上述粉粒體，以選擇適當具流動性的粗粉供干壓成形機使用；施以干壓成形制程，將上述粗粉填入模穴中壓結(jié)而得生胚；將上述生胚脫脂，以去除粘結(jié)劑，而形成一胚體；將上述胚體于燒結(jié)爐中燒結(jié)及冷卻；以及進行燒結(jié)后熱處理。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的粉末是使用直徑0.1-30μm的元素粉末或合金粉末。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的燒結(jié)爐為真空爐或連續(xù)爐。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的燒結(jié)體在燒結(jié)爐中的燒結(jié)條件為1100-1350℃，持溫0.5-5小時，冷卻速率為3-30℃/分。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的燒結(jié)后熱處理是為一低溫回火熱處理，回火溫度為150至400℃，回火時間為0.5至5小時。
前述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其中所述的燒結(jié)體拉伸強度大于1400MPa、硬度大于HRC35及伸長率大于1％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，為了達到前述發(fā)明目的，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下另外，本發(fā)明的又一個目的是提供一種粉末冶金制造方法，依照本發(fā)明的上述目的及其他目的，本發(fā)明提供一種以細粉為原料的金屬粉末燒結(jié)體，其特征在于燒結(jié)體的成分包含鐵、碳、鎳以及至少一種以上的強化元素，其比例以重量百分比表示為鎳含量3.0-12.0％，碳含量0.1-0.8％，強化元素的總含量0.5-7％，剩余為鐵含量。上述強化元素是可為Mo、Cr、Cu、Ti、Al、Mn、Si、P任一種。上述碳是可由添加的石墨粉或含碳的羰基鐵粉所提供。上述粉末組成的燒結(jié)體，不需經(jīng)淬火處理即具有拉伸強度大于1450MPa、硬度大于HRC38及伸長率大于1％的特性。
依照本發(fā)明的上述目的及其他目的，本發(fā)明提供一種金屬射出成形制造方法，將上述燒結(jié)硬化型金屬粉末組成應用于金屬射出成形，其方法包括下列步驟。提供粉末及粘結(jié)劑，其中上述粉末可使用直徑0.1-30μm的元素粉末或合金粉末?；鞜捝鲜龇勰┘吧鲜稣辰Y(jié)劑，使粉末與粘結(jié)劑均勻混合成射料。施以射出成形制程，將上述射料于射出成形機中射出而得生胚。將上述生胚脫脂，以去除粘結(jié)劑，而形成一胚體。將上述胚體于燒結(jié)爐中燒結(jié)及冷卻，其中燒結(jié)爐是可為一般燒結(jié)爐，例如真空爐或連續(xù)爐，且燒結(jié)爐內(nèi)的冷卻速率可為3～30℃/分。后燒結(jié)熱處理，即低溫回火處理，其中回火溫度可為150至400℃，回火時間可為0.5至5小時，以提高燒結(jié)體的機械性質(zhì)。
依照本發(fā)明的上述目的及其他目的，本發(fā)明提供一種粉末冶金制造方法，將上述燒結(jié)硬化型金屬粉末組成應用于傳統(tǒng)粉末冶金制程(即干壓及燒結(jié)制程)其特征在于此方法包括下列步驟。提供粉末及粘結(jié)劑，其中粉末是可使用直徑0.1-30μm的元素粉末或合金粉末。施以粉末造粒，使上述粉末與上述粘結(jié)劑結(jié)合而成球形的粉粒體。過篩上述球形粉粒體，以選擇適當且具流動性的的粗粉供干壓成形機使用。施以干壓成形制程，將上述的粗粉填入模穴中壓結(jié)而得生胚。將上述生胚脫脂，以去除粘結(jié)劑，而形成一胚體。將脫脂后的胚體在燒結(jié)爐中燒結(jié)及冷卻，其中燒結(jié)爐是可為一般燒結(jié)爐，例如真空爐或連續(xù)爐，且爐內(nèi)的冷卻速率可為3-30℃/分。后燒結(jié)熱處理，即低溫回火處理，其中回火溫度可為150至400℃，回火時間可為0.5至5小時，以提高燒結(jié)體的機械性質(zhì)。值得注意的是，使用經(jīng)造粒過的細粉再配合本發(fā)明的燒結(jié)硬化合金成分，則以干壓成形及燒結(jié)制程可制作出不須經(jīng)淬火熱處理，在燒結(jié)后即可得到優(yōu)良機械性質(zhì)的零件。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法至少具有下列優(yōu)點本發(fā)明提供一細粉燒結(jié)硬化型合金配方，并將的應用于金屬射出成形制程或傳統(tǒng)粉末冶金制程(即干壓及燒結(jié)制程)，可在較低生產(chǎn)成本下，制造出具有高強度、高密度、高硬度及韌性佳的燒結(jié)體(工件)，從而更加適于實用，并具有產(chǎn)業(yè)上應用價值。
綜上所述，本發(fā)明特殊結(jié)構(gòu)的金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法，該粉末直徑介于0.1-30μm，使以粉末冶金方法制造出的燒結(jié)體有高的硬化能(即燒結(jié)硬化型合金)，使燒結(jié)體于燒結(jié)后于一般的降溫速率(3-30℃/min)在傳統(tǒng)燒結(jié)爐中冷卻即可得到良好的機械性質(zhì)。其具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類產(chǎn)品及制造方法中未見有類似的設(shè)計及方法公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法或功能上皆有較大的改進，在技術(shù)上有較大的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法具有增進的多項功效，從而更加適于實用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下特舉出多個較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是為以掃描式電子顯微鏡觀察例1試片的破斷面，可看到酒窩狀的延性組織。
具體實施例方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、制造方法步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
以下將參照表1及表2的燒結(jié)體元素成分和機械性質(zhì)，其中表2的例1-4為金屬射出成形方法所制得的燒結(jié)體性質(zhì)，表2的例5及例6為傳統(tǒng)粉末冶金方法所制得的燒結(jié)體性質(zhì)，由表1及表2說明本發(fā)明的燒結(jié)體元素成分及其制造方法，其中例1至例6為本發(fā)明，例A至例D為對照組，乃現(xiàn)有文獻報導中的資料。
表1 本發(fā)明的例1至例6及美國粉末冶金協(xié)會MPIF標準及業(yè)界習用的例A至例D的成分(以重量百分比表示)

表2 例1至例6的合金與例A至例D的合金機械性質(zhì)的比較

*860℃奧斯田鐵化后油淬火，再于180℃回火2小時**燒結(jié)后于180℃回火2小時例A以美國粉末冶金協(xié)會MPIF-35標準中射出成形用的MIM-4605的成分(見表1)所制得燒結(jié)品的機械性質(zhì)，如表2所示。
例B同例A，但產(chǎn)品經(jīng)過熱處理后機械性質(zhì)大幅改善，如表2所示。
例C以美國粉末冶金協(xié)會MPIF-35標準中射出成形用的MIM-2700的成分(見表1)所制得燒結(jié)品的機械性質(zhì)，如表2所示。
例D以美國粉末冶金協(xié)會MPIF-35標準中傳統(tǒng)干壓成形用的燒結(jié)硬化合金FLNC-4408的成分(見表1)所制得燒結(jié)品的機械性質(zhì)，如表2所示。
例1以表1的成分將0.1-30μm的各種所需成分的粉末與7wt％的粘結(jié)劑，在Z型高剪力混煉機以150℃混煉一小時后冷卻，以得到顆粒狀的射料，將此射料投入射出機中制作拉伸試棒(例如美國粉末冶金協(xié)會MPIF50的標準試棒)，射出后的試棒以工業(yè)界習用的脫脂步驟脫脂，例如以正庚烷為溶劑在50℃脫脂5小時，然后將所得試棒在真空燒結(jié)爐中以每分鐘5℃的升溫速率由室溫升至650℃并持溫一小時，隨后再以每分鐘10℃的速率升至1200℃，再于1200℃燒結(jié)一小時后以爐冷方式降溫冷卻，不需經(jīng)熱處理，即可得到HRC51的硬度及1.0％的延性。所得試棒經(jīng)180℃回火兩小時，可改善延性而得到1800MPa的強度，HRC45的硬度及3.0％的延性，如表2所示。經(jīng)以掃描式電子顯微鏡觀察破斷面后亦可看到酒窩狀的延性組織(如圖1)，顯示由此合金成分可得到具高強度、高硬度且延性佳的產(chǎn)品。相較于美國粉末冶金協(xié)會射出成形工件中機械性質(zhì)最佳者為MIM-4605，此MIM-4605若未經(jīng)熱處理的話僅有415MPa，HRB62，及15％的延性，如表2的例A所示。若經(jīng)淬火、回火熱處理者，其性質(zhì)為1655MPa，HRC48及2％的延性，如表2的例B所示。故MIM-4605需經(jīng)淬火硬化處理方可達到與本發(fā)明的燒結(jié)體的機械性質(zhì)相近的結(jié)果，其中本發(fā)明的燒結(jié)體無須淬火硬化處理。
例2如同例1的制程，但成分改為以表1中所示例2的成分，所制得試棒經(jīng)回火后的強度可達1780MPa的拉伸強度，HRC45的硬度及4％的延性。
例3如同例1的制程，但成分改為表1中所示例3的成分，所得試棒經(jīng)回火后可達1720MPa的強度，HRC46的硬度及4％的伸長率。
例4如同例1的制程，但成分改為表1中所示例4的成分，所得試棒經(jīng)回火后可達1450MPa的強度，HRC38的硬度及4％的伸長率。
例5以表1中例5的成分將0.1-30μm的各種所需成分的粉末與1.5wt％的粘結(jié)劑，經(jīng)噴霧造粒步驟，將細粉與水和多成分粘結(jié)劑(如聚乙烯醇等)等混合攪拌成泥漿狀，經(jīng)由噴嘴高速噴出，噴出物受熱空氣或熱氮氣吹襲，使得其中的水分蒸發(fā)僅剩細粉與粘結(jié)劑結(jié)合成粒度較大直徑約40μm且具流動性的球形粗粉，將粗粉填入模穴中經(jīng)自動成形機壓結(jié)成形而得生胚試棒，成形后的試棒以工業(yè)界習用的脫脂步驟脫脂，例如以每分鐘5℃的升溫速率由室溫升至400℃后，再以每分鐘3℃的速率升至1100℃，持溫一小時，然后以每分鐘10℃的速率升至1200℃，再于1200℃燒結(jié)一小時后以爐冷方式降溫冷卻，不需經(jīng)淬火熱處理，只需經(jīng)180℃回火兩小時，即可得到1690MPa的強度，HRC47的硬度及3.0％的延性，如表2所示。顯示由此合金成分可得到具高強度、高硬度且延性佳的產(chǎn)品。相較于美國粉末冶金協(xié)會干壓成形結(jié)構(gòu)工件中機械性質(zhì)最佳的燒結(jié)硬化合金為FLNC-4408，此FLNC-4408僅有970MPa，HRC30，及1.0％的延性，如表2的例D所示。
例6如同例5的制程，但成分改為以表1中所示例6的成分，所制得試棒經(jīng)回火180℃兩小時后的強度可達1650MPa的拉伸強度，HRC43的硬度及4％的延性。
綜上所述，相較于美國粉末冶金協(xié)會(Metal Powder IndustriesFederation，MPIF)所列經(jīng)過淬火、回火處理后的射出成形最佳合金(MIM-4605)及干壓成形結(jié)構(gòu)件的最佳燒結(jié)硬化合金(FLNC-4408)，本發(fā)明的燒結(jié)硬化型合金，除具有不需淬火硬化處理即可達到相似甚至更佳的機械性質(zhì)外，并可避免習知技術(shù)因淬火硬化所衍生的零件易產(chǎn)生變形、尺寸不穩(wěn)定或淬裂等問題，且可節(jié)省淬火熱處理的生產(chǎn)成本。對于射出成形而言，本發(fā)明乃首見的燒結(jié)硬化型合金，而對于傳統(tǒng)粉末冶金的壓結(jié)制程雖有所謂的燒結(jié)硬化型合金，但其粉末合金配方所制的燒結(jié)體所需冷卻速率比本發(fā)明為快，工件較易變形，且機械性質(zhì)不佳。故本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容兼具優(yōu)良的機械性質(zhì)、尺寸穩(wěn)定性與低成本等優(yōu)點。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬粉末燒結(jié)體，以細粉為原料，其特征在于該燒結(jié)體的合金成分包含鐵、碳、鎳以及至少一種以上的強化元素，其合金比例以重量百分比表示為，鎳含量3.0-12.0％，碳含量0.1-0.8％，強化元素的總含量0.5-7％，剩余為鐵含量，其細粉粒徑介于直徑0.1-30μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末燒結(jié)體，其特征在于其中所述的強化元素選自Mo、Cr、Cu、Ti、Al、Mn、Si、P任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末燒結(jié)體，其特征在于其中所述的碳是由添加的石墨粉所提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末燒結(jié)體，其特征在于其中所述的碳是由含碳的羰基鐵粉所提供。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末燒結(jié)體，其特征在于其中所述的燒結(jié)體拉伸強度大于1400MPa、硬度大于HRC35及伸長率大于1％。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其包括以下步驟提供粉末及粘結(jié)劑；混煉上述粉末及上述粘結(jié)劑，使粉末與粘結(jié)劑均勻混合成射料；施以射出成形制程，將上述射料在射出成形機中射出而得生胚；將上述生胚脫脂，以去除上述粘結(jié)劑，而形成一胚體；將上述胚體在燒結(jié)爐中燒結(jié)及冷卻；以及進行燒結(jié)后熱處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的粉末是使用直徑0.1-30μm的元素粉末或合金粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的燒結(jié)爐為真空爐或連續(xù)爐。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的燒結(jié)體于燒結(jié)爐中的燒結(jié)條件為1100-1350℃，持溫0.5-5小時，冷卻速率為3-30℃/分。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的燒結(jié)后熱處理是為一低溫回火熱處理，回火溫度為150-400℃，回火時間為0.5至5小時。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的燒結(jié)體拉伸強度大于1400MPa、硬度大于HRC35及伸長率大于1％。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其包括以下步驟提供粉末及粘結(jié)劑；施以粉末造粒，使上述粉末與上述粘結(jié)劑結(jié)合成球狀的粉粒體；過篩上述粉粒體，以選擇適當具流動性的粗粉供干壓成形機使用；施以干壓成形制程，將上述粗粉填入模穴中壓結(jié)而得生胚；將上述生胚脫脂，以去除粘結(jié)劑，而形成一胚體；將上述胚體于燒結(jié)爐中燒結(jié)及冷卻；以及進行燒結(jié)后熱處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的粉末是使用直徑0.1-30μm的元素粉末或合金粉末。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的燒結(jié)爐為真空爐或連續(xù)爐。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的燒結(jié)體在燒結(jié)爐中的燒結(jié)條件為1100-1350℃，持溫0.5-5小時，冷卻速率為3-30℃/分。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的燒結(jié)后熱處理是為一低溫回火熱處理，回火溫度為150至400℃，回火時間為0.5至5小時。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的金屬粉末燒結(jié)體制造方法，其特征在于其中所述的燒結(jié)體拉伸強度大于1400MPa、硬度大于HRC35及伸長率大于1％。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種金屬粉末燒結(jié)體及其制造方法，其以細粉為原料，其中該燒結(jié)體的合金成分包含鐵、碳、鎳以及至少一種以上的強化元素，其合金比例以重量百分比表示為鎳含量3.0－12.0％，碳含量0.1－0.8％，強化元素的總含量0.5－7％，剩余為鐵含量，經(jīng)燒結(jié)后的工件不須經(jīng)淬火處理即具有高密度、高強度、高硬度及韌性佳的特性。
文檔編號B22F3/00GK1778980SQ20041009164
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者黃坤祥, 陸永忠 申請人:臺耀科技股份有限公司