[发明专利]一种检测粉末注射成形喂料均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种粉末注射成形喂料均匀性的检测方法。

背景技术

粉末注射成形是在传统粉末冶金技术的基础上，创造性地结合了塑料工业的注射成形技术而发展起来的一门新兴的近净成形工艺，在制造高质量精密零件方面具有常规粉末冶金和机加工方法无法比拟的优势，在国民经济中获得了越来越多的应用。粉末注射成形的基本工艺过程包括：将粉末与有机粘结剂均匀混合，用注射成形机成形，然后将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到产品。其中制取均匀的喂料是获得高精度粉末注射成形产品的前提条件之一。喂料不均匀将会导致产品在后期烧结过程中发生不均匀的收缩从而严重影响最终产品的精度，甚至导致开裂等缺陷。由于喂料均匀性对粉末注射成形工艺的精度控制和成品率有着重要的意义，因此需要建立可靠的评价喂料均匀性的方法。

目前，工业生产中应用最为广泛的评价喂料均匀性的方法是通过测量混料过程中设备扭矩的变化。采用此方法的理论依据为：在混料的初期，由于粉末和粘结剂分散不均匀，大量的粉末仍团聚在一起，此时混料设备的扭矩非常大，且变化比较剧烈；此后随着混料过程的进行，大量团聚的粉末分散到粘结剂当中，喂料均匀性不断得到提高，混料设备的扭矩不断减小，当随着时间的延长，设备扭矩不再发生变化时可认为此时喂料已完全混合均匀。采用此方法评价喂料的均匀性的缺点在于，该方法只能从宏观上判断喂料均匀与否，不能评价同一批次内部喂料均匀性的好坏，无法保证同一批次内部所生产的零部件件与件之间尺寸的稳定性。

此外，采用从喂料不同部位抽样测量样品的密度，根据所得样品密度的均方差来评价喂料均匀性，也是一种检测喂料均匀性的方法。其缺点在于，当所采样品体积较大时，此方法和扭矩法一样，只能从宏观上判断喂料均匀与否，而不能评价同一批次内部喂料均匀性的好坏；而所采样品体积较小时，不同区域喂料密度差异小，测量准确性就大大降低。

扫描电镜可以对材料进行微观检测，因此广泛的应用于一些材料如粉末、零部件断面的显微结构均匀性的观察。但对于粉末注射成形喂料的均匀性，却一直没有用扫描电镜进行检测，其原因在于，喂料当中含有大量的粘结剂，粘结剂和粉末互相混合，如果不通过统计学的方法，很难直接对其进行判定，缺乏一个定量的判断依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度、可以定量的检测粉末注射成形喂料均匀性的方法，有利于粉末注射成形产品精度的控制。

为了解决上述技术问题，本发明提供的检测粉末注射成形喂料均匀性的方法，包括以下步骤：

第一步：喂料的选择和取样：

喂料选择一种由粉末和粘结剂混合的喂料，在喂料的至少两个不同的位置取样，样品的质量大于0.5g；

第二步：扫描电镜观察：

对所选的喂料制样，置于扫描电镜下进行观测，获得不同位置喂料的电镜照片；

第三步：电镜照片的划分和数理统计：

将电镜照片分成n个等面积的区域，n为偶数、且n≥16，采用图像分析软件对每个区域内的粉末面积百分含量进行统计，然后将统计的数据结果平均分为两组，每一组的数目为n/2，较大的数值A₁、A₂、A₃……分为一组，较小数值……A_n分为另一组，分别对两组数据取平均值，如下所示：

式1

式2

采用喂料均匀性评价指数H评价喂料的均匀性：

H＝Δμ＝1-(μ_大-μ_小)                 式3

H介于0到1之间，当喂料完全均匀时，此时μ_大＝μ_小，H等于1；当喂料完全没有混合均匀时，此时μ_大等于1，μ_小等于0，H等于0；随着喂料均匀性的提高，μ_大和μ_小之间的差值逐渐减小，H值增大；均匀性指数超过0.8时此区域的喂料均匀性较好，适合于粉末注射成形。

本发明所述的喂料选择一种由粉末和粘结剂混合的喂料，所述的喂料为粉末是不锈钢、低合金钢、钛合金、钨钼合金中的一种；粘结剂为硬脂酸、植物油、石蜡、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇中的一种或几种，喂料的粉末装载量为55-70％(体积百分数)。

所述对粉末面积百分含量进行统计的图像处理软件包括Image-Pro Plus，Leica QWin，NIH Image等中的一种。