[发明专利]一种注射成形合金粉及其在汽车变速箱滑套中的应用

说明书

技术领域

本发明公开了一种注射成形合金粉及其在汽车变速箱滑套中的应用。属于粉末冶金材料制备及金属注射成形技术领域。

背景技术

滑套是汽车变速箱中的重要零部件之一，其材料为4140中碳合金钢(国内牌号42CrMo)，制备的方法主要有铸造和锻造加工两种。铸造4140合金钢工艺简单，但成形精度不高，易出现成分和组织不均匀现象。锻造4140合金钢性能优越，但是其成本高。金属注射成形(Metal Injection Molding，简称MIM)能够以较低的成本生产具有复杂形状的高性能异形金属零部件。因此有研究采用MIM技术制造4140合金钢材料。欧洲粉末冶金协会、Basf公司、German、Coleman等分别报道了通过MIM技术得到相对密度为92-93％左右的4140中碳合金钢。

虽然有部分MIM制备4140中碳合金钢的实验报道，但其技术工艺不能用于制备滑套。因为滑套的使用要求需要有高的密度和强度，而现有工艺无法达到这样高的要求。目前的MIM4140合金钢成分设计并不合理，只能适合在低温下烧结，烧结时间短(一般为2-4个小时)，导致样品密度低；简单对其技术进行改进，如采用提高温度烧结的方法又容易导致过烧，并且，烧结温度高了后就会导致零件的水平部分和凸起部分之间的直角的角度容易变形(垂直度难以保证)，导致产品报废。此外，由于已报道的MIM4140技术，在操作中，由于设备和工艺的控制，不可避免的出现温度和气氛控制精度有限，容易导致碳含量波动，从而使得强化相的含量不稳定，造成硬度和强度下降。这些因素导致现有MIM4140技术得到的烧结强度低于700MPa。此外，碳含量波动还对烧结致密化产生影响，导致烧结“窗口”窄，适宜烧结的温度区间仅为15℃，造成烧结困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种烧结工艺易控、烧结窗口较宽，烧结产物密度大、强度高，烧结过程变形量小的注射成形合金粉。

本发明的另一目的在于提供该注射成形合金材料在汽车变速箱滑套中的应用。

本发明一种注射成形合金粉包括下述组分，按质量百分比组成，

本发明一种注射成形合金粉，所述合金粉是粒度为8-20um的气雾化合金粉。

本发明一种注射成形合金粉末在汽车变速箱滑套中的应用，包括下述步骤：

第一步：喂料的制备

按合金粉末与粘结剂的质量比85-90：15-10，分别取注射成形合金粉末与粘结剂混合，于120-150℃，混炼至少30分钟，得到喂料；

第二步：注射成形

将第一步得到的喂料通过注射成形机注入汽车变速箱滑套模具中成型，出模，得到汽车变速箱滑套坯件；注射成形工艺参数为：注射温度140-175℃，注射压力80-120MPa，模温45-60℃；选取粉末装载量的大小为55-65％；

第三步：预烧结

将第二步得到的坯件置于有机溶剂中清洗后干燥，然后置于真空脱脂炉中，在保护气氛下，以0.2-2℃/min的加热速度升温至290-310℃，保温120-600分钟，再以0.2-2℃/min的加热速度升温至590-610℃，保温120-240分钟，然后，以5-20℃/min的加热速度升温至890-910℃进行预烧结，保温110-130分钟后，随炉冷却，得到预烧结坯；

第四步：高温烧结

将预烧结坯在保护气氛下，以10℃-20℃/min的升温速度升温至1330℃-1360℃保温6-10小时后随炉冷却，得到汽车变速箱滑套。

本发明一种注射成形合金材料在汽车变速箱滑套中的应用，第一步中，所述混炼是在混炼机设备中进行，混炼机转速为60-200转/分钟，混炼时间0.5-2h。

本发明一种注射成形合金材料在汽车变速箱滑套中的应用，第一步中，所述粘结剂包括下述组分，按质量百分比组成：

硬脂酸5—10％

茶油10—35％

聚乙烯15—35％

石蜡25—45％，各组分含量总和为100％。

本发明一种注射成形合金材料在汽车变速箱滑套中的应用，所述粘结剂按下述方案制备：按设计的粘结剂组分配比配取各组分，置于叶片式混料机中，在120℃—130℃温度下混合0.5-6小时，混料机转速为80-400转/分钟。

本发明一种注射成形合金材料在汽车变速箱滑套中的应用，第三步中，有机溶剂选自二氯甲烷、正庚烷、四氯甲烷中的一种。