一种高流动性原料及其应用

技术领域

本发明涉及一种高流动性原料，具体涉及一种高流动性原料及其应用。

背景技术

随着智能产品的功能越来越复杂化，结构越来越趋于小型化。智能硬件的体积越来越小，厚度越来越薄。产品内部的结构件厚度最薄达到0.15mm，长度10-15mm。这对MIM行业注射成型原料带来了巨大的挑战，对原料的流动性要求更高。熔体流动速率(Melt mass-flow rate，简称MFR，熔体质量流动速率)也称为“熔融指数”，是用来评价原料流动性的指标。熔融指数越高，代表原料流动性越好，注射成型越容易填充更薄的结构。

一般MIM原料的熔融指数为800-1600g/10min。此种喂料一般只适合注射0.3mm厚度以上的产品。注射0.3mm以下的薄壁件时缺点如下：

1，易出现注射不满、缺料问题；

2，由于料的流动性较低，为了使产品填充饱满。注射过程就需要用更大的注射压力，更高的注射速度、更高的模温和料温。即便产品填充饱满，产品的内应力也会较大，导致产品翘曲变形变大，降低产品整体尺寸良率；

3，产品浇口处和薄壁处黑纹、流纹较重，影响产品外观效果；

4，产品容易有披锋、毛边等问题；

5，由于注射参数比较极限，成型过程中对模具寿命影响较大，模具镶件易损。

6，注射机台的应用参数设定接近极限值，注射成型一致性变差，同时也影响注射机台寿命。

对此，现有技术中有通过提高混料粘结剂的比例以增加流动性，但是注射坯的保型性会变差，产品注射出来容易变形；提高粘结剂中蜡的比例，也可以增加流动性，但是蜡比例增加会增加脱脂段、烧结热脱段的脱脂难度，降低脱脂效率，容易导致烧结炉脱蜡管道堵塞，导致产品增碳，影响产品尺寸。

因此，开发一种高流动性原料及其应用，提升原料熔融指数，提升注射饱满程度，降低注射压力和注射速度，降低产品烧结变形程度，进一步减小产品变形量，制备尺寸更小的产品，提升产品合格率，显然具有实际的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高流动性原料，调整粘结剂的配方和型号并加入油脂提升流动性和熔融指数，提升产品的良率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高流动性原料，按重量份数计，由以下组分组成：800～1200份原料粉、60～100份粘结剂和6～20份油脂组成，并通过密炼制成高流动性原料；

所述粘结剂包括POM、PP、橡胶、粒腊、PE腊、SA中的一种或多种混合而成。

优选地，所述原料粉包括金属粉末。

优选地，所述金属粉末包括不锈钢粉末、铁基合金粉末、镍基合金、钨合金、硬质合金、钛合金。

优选地，所述高流动性原料按重量份数计，由以下组分组成：1000份原料粉、88份粘结剂和8～10份油脂组成。

优选地，所述粘结剂按重量份数计，由以下组分组成：50～85份POM，3～6份PP，3～6份橡胶，2～5份粒腊，2～6份PE腊，1～3份SA。

优选地，所述粘结剂按重量份数计，由以下组分组成：80份POM，5份PP，5份橡胶，4份粒腊，4份PE腊，2份SA。

优选地，所述粘结剂中，POM占80％，所述PP占5％，橡胶占5％，粒腊占4％，PE腊占4％，SA占2％。

优选地，所述油脂包括食用植物油。

优选地，包括大豆油、菜籽油、花生油、芝麻油、食用植物调和油。

优选地，通过密炼制成的所述高流动性原料的熔融指数为4000-4500g/10min。

优选地，所述密炼的方法具体包括以下步骤：

1)根据密炼机的容量和填充系数选取原料配比；根据配比分别称取对应的原料粉、粘结剂和油脂，并分别放置；

2)打开密炼机，设定设备系数，并进行预热；

3)按序将原料粉、粘结剂和油脂加入密炼机中进行混炼至少1min；

4)冷却、排料后制备得到高流动性原料。

优选地，所述设备系数包括预热温度、混炼温度、功率、转子转速、混炼时间、设备压力。

本申请还要求保护一种高流动性原料的应用，采用上文所述的高流动性原料制备薄壁件。

优选地，采用金属注射成型法通过注射设备将高流动性原料注射于模型中成型并进行烧结，注射过程中调控注射参数。

优选地，所述注射参数包括应用参数和极限参数，注射过程中注射设备的应用参数占其极限参数的比例小于80％。

优选地，所述应用参数为制备过程中采用的参数，包括注射压力、注射时间、注射速度、模型温度、原料温度；所述极限参数为注射设备的极限值，当应用参数设定接近极限值时，注射成型一致性将变差，同时也影响注射机台寿命。

优选地，注射过程中，采用本申请所述高流动性原料，在模型中填充更为饱满，由于流动性较强，注射压力和注射速度明显下降；与现有技术中未添加粘结剂和油脂的同种金属原料粉相比，本申请的注射压力和速度下降了25％-30％；产品的内应力降低，烧结变形减少。

上文中，现有技术中的薄壁件在烧结过程中，由于结构强度较弱，难以抵消因重力和内应力释放导致的变形，通常烧结后产品的变形程度较大，影响产品的尺寸和良率。而采用本申请所述的高流动性原料制备薄壁件时，能够降低烧结工艺中的烧结温度，使烧结变形程度减小。

优选地，制成的所述薄壁件的厚度为0.12mm～0.3mm。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明通过调整粘结剂的配方和型号，另外添加一种润滑效果的油脂，经过密炼后流动性有明显提高，原料熔融指数显著提高；

2.通过本发明设计的高流动性原料在制备薄壁件时更容易注射饱满，且不影响原料的保型性，能够制备尺寸更小的产品，注射过程中注射压力和注射速度参数均下降，降低产品内应力，产品烧结变形程度小；在烧结过程中的烧结温度可采用低温烧结，进一步减小薄壁件变形量；

3.本发明设计的高流动性原料在注射过程中能够降低注射机台的应用参数，避免模型和注射机台损坏，能够提升模型和注射机台寿命，降低设备成本；

4.本发明配方简单，制备方法简单，工作效率高，提升产品良品率和美观度。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

一种高流动性原料，按重量份数计，由以下组分组成：800～1200份原料粉、60～100份粘结剂和6～20份油脂组成，并通过密炼制成高流动性原料；

所述粘结剂包括POM、PP、橡胶、粒腊、PE腊、SA中的一种或多种混合而成。

进一步的，所述原料粉包括金属粉末。

进一步的，所述金属粉末包括不锈钢粉末、铁基合金粉末、镍基合金、钨合金、硬质合金、钛合金。

进一步的，所述粘结剂按重量份数计，由以下组分组成：50～85份POM，3～6份PP，3～6份橡胶，2～5份粒腊，2～6份PE腊，1～3份SA。

进一步的，所述粘结剂按重量份数计，由以下组分组成：80份POM，5份PP，5份橡胶，4份粒腊，4份PE腊，2份SA。

进一步的，所述油脂包括食用植物油。

进一步的，包括大豆油、菜籽油、花生油、芝麻油、食用植物调和油。

进一步的，通过密炼制成的所述高流动性原料的熔融指数为4000-4500g/10min。

进一步的，所述密炼的方法具体包括以下步骤：

1)根据密炼机的容量和填充系数选取原料配比；根据配比分别称取对应的原料粉、粘结剂和油脂，并分别放置；

2)打开密炼机，设定设备系数，并进行预热；

3)按序将原料粉、粘结剂和油脂加入密炼机中进行混炼至少1min；

4)冷却、排料后制备得到高流动性原料。

进一步的，所述设备系数包括预热温度、混炼温度、功率、转子转速、混炼时间、设备压力。

实施例二

本实施例涉及一种高流动性原料的应用，采用上文所述的高流动性原料制备薄壁件。

进一步的，采用金属注射成型法通过注射设备将高流动性原料注射于模型中成型并进行烧结，注射过程中调控注射参数。

进一步的，所述注射参数包括应用参数和极限参数，注射过程中注射设备的应用参数占其极限参数的比例小于80％。

进一步的，所述应用参数为制备过程中采用的参数，包括注射压力、注射时间、注射速度、模型温度、原料温度；所述极限参数为注射设备的极限值，当应用参数设定接近极限值时，注射成型一致性将变差，同时也影响注射机台寿命。

进一步的，注射过程中，采用本申请所述高流动性原料，在模型中填充更为饱满，由于流动性较强，注射压力和注射速度明显下降；与现有技术中未添加粘结剂和油脂的同种金属原料粉相比，本申请的注射压力和速度下降了25％-30％；产品的内应力降低，烧结变形减少。

上文中，现有技术中的薄壁件在烧结过程中，由于结构强度较弱，难以抵消因重力和内应力释放导致的变形，通常烧结后产品的变形程度较大，影响产品的尺寸和良率。而采用本申请所述的高流动性原料制备薄壁件时，能够降低烧结工艺中的烧结温度，使烧结变形程度减小。

进一步的，制成的所述薄壁件的厚度为0.12mm～0.3mm。

实施例三

本实施例是在上述实施例一和二的基础上进行的，与上述实施例相同之处不予赘述。

本实施例中，所述高流动性原料按重量份数计，由以下组分组成：1000份原料粉、88份粘结剂和8～10份油脂组成。

进一步的，所述粘结剂中，POM占80％，所述PP占5％，橡胶占5％，粒腊占4％，PE腊占4％，SA占2％。

本实施例中的原料通过密炼制成的高流动性原料的熔融指数为4500g/10min；而现有技术中的同种金属原料的熔融指数为800-1600g/10min。

该流动性高的原料在注射薄壁件时，在更容易注射饱满的同时，注射压力和速度均有明显下降；同种产品注射压力和速度下降了25％-30％。产品的内应力降低，烧结变形减少。通过此种原料，薄壁件最薄能做到0.12mm，能满足绝大多数客户的要求。

现有技术中的原料制备的薄壁件在烧结过程中，由于结构强度较弱，难以抵消因重力和内应力释放导致的变形，通常烧结出变形程度较大，影响产品的尺寸和良率。本实施例所述的高流动性原料在烧结工艺方面降低了烧结温度，使烧结变形程度减小。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。