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深圳市御嘉鑫科技股份有限公司工藝介紹
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粉末注射成形無鎳高氮不銹鋼工藝
發布日期：[2024/12/25]
無鎳高氮奧氏體不銹鋼是一類具有較高力學性能和耐腐蝕性能的不銹鋼，尤其是它不含有可導致部分人群產生較嚴重過敏反應的元素鎳，可以有效防止“鎳敏”問題，因而在生物醫用材料中有廣闊的市場空間，當前倍受國內外學術界和產業界的關注。
雖然目前采用熱等靜壓熔煉、加壓感應熔煉、加壓等離子熔煉、加壓電渣熔煉、氮氣除渣熔煉等新技術、新工藝，研制出了多個牌號的含氮不銹鋼材料。但是上述生產技術在不同程度上都存在設備復雜、高壓氣體危險、工藝控制困難和生產成本高等問題，而且在使材料獲得較高含氮量方面存在一定困難。而粉末冶金生產高氮鋼具有很多優勢，如生產中無須高壓熔煉設施，成本較低;細晶強化、彌散物強化等強化了材料性能，另外實驗事實表明氮在固態奧氏體不銹鋼中的固溶度大于在液態中的溶解度，因而粉末冶金固態滲氮工藝是經濟上和技術上十分可行的生產高氮鋼的方法。金屬注射成形(MIM)作為傳統粉末冶金與先進塑料注塑工藝相結合的產物，在制備具有三維復雜幾何形狀、均勻組織結構和高性能的近凈形產品方面具有獨特的優勢，并且該技術采用較細粉末粒度，有利于將氮擴散到粉末顆粒中去以提高氮含量，最終獲得高氮不銹鋼，目前國內外采用注射成形技術生產無鎳高氮奧氏體不銹鋼材料的研究尚處于初步開展階段。
實驗采用高壓惰性氣體霧化方法生產的0Cr17Mn11Mo3不銹鋼粉末，可見粉末具有較高的球形度，其平均粒徑較小(D50=17.4μm)，松裝密度和振實密度較高(分別為3.67和4.95g·cm－3)，粉末的這些特性有利于提高其注射成形過程中的流動性和裝載量。
粘結劑采用具有較好流動性的熱塑性石臘基粘結劑體系，配方為65wt%PW+30wt%HDPE+5wt%SA。將不銹鋼粉末與適量的粘結劑混煉制成喂料，采用的粉末裝載量為64%，隨后測試喂料的流變性能。注射過程在CJ-80E注射成形機上進行，喂料經過注射成形制成尺寸為8mm×70mm棒坯，再經過溶劑脫脂、熱脫脂及800℃預燒結后得到具備一定強度的預燒結坯。將預燒結坯分別在不同壓力的高純氮氣中于1200～1350℃溫度范圍內燒結1～2.5h后，用阿基米德法(排水法)測量燒結體的密度，用惰氣脈沖-紅外-熱導法(QB-Q-02-1997)測量燒結體的氮含量。將燒結體按照國家標準機加工成5mm×60mm的標準拉伸棒，并經過1150℃×90min固溶處理水淬后，用Instron萬能實驗機測其拉伸力學性能(如屈服、抗拉強度和伸長率等)，并與氬氣氛中采用相同燒結工藝制備的不含氮試樣進行性能對比。
1)64vol%氣霧化0Cr17Mn11Mo3粉末與成分為65wt%PW+30wt%HDPE+5wt%SA的粘結劑混煉得到的喂料具有較好的流變性能;喂料的最佳注射工藝參數為注射壓力60～85MPa，相應的注射溫度為160～170℃;
雖然目前采用熱等靜壓熔煉、加壓感應熔煉、加壓等離子熔煉、加壓電渣熔煉、氮氣除渣熔煉等新技術、新工藝，研制出了多個牌號的含氮不銹鋼材料。但是上述生產技術在不同程度上都存在設備復雜、高壓氣體危險、工藝控制困難和生產成本高等問題，而且在使材料獲得較高含氮量方面存在一定困難。而粉末冶金生產高氮鋼具有很多優勢，如生產中無須高壓熔煉設施，成本較低;細晶強化、彌散物強化等強化了材料性能，另外實驗事實表明氮在固態奧氏體不銹鋼中的固溶度大于在液態中的溶解度，因而粉末冶金固態滲氮工藝是經濟上和技術上十分可行的生產高氮鋼的方法。金屬注射成形(MIM)作為傳統粉末冶金與先進塑料注塑工藝相結合的產物，在制備具有三維復雜幾何形狀、均勻組織結構和高性能的近凈形產品方面具有獨特的優勢，并且該技術采用較細粉末粒度，有利于將氮擴散到粉末顆粒中去以提高氮含量，最終獲得高氮不銹鋼，目前國內外采用注射成形技術生產無鎳高氮奧氏體不銹鋼材料的研究尚處于初步開展階段。
實驗采用高壓惰性氣體霧化方法生產的0Cr17Mn11Mo3不銹鋼粉末，可見粉末具有較高的球形度，其平均粒徑較小(D50=17.4μm)，松裝密度和振實密度較高(分別為3.67和4.95g·cm－3)，粉末的這些特性有利于提高其注射成形過程中的流動性和裝載量。
粘結劑采用具有較好流動性的熱塑性石臘基粘結劑體系，配方為65wt%PW+30wt%HDPE+5wt%SA。將不銹鋼粉末與適量的粘結劑混煉制成喂料，采用的粉末裝載量為64%，隨后測試喂料的流變性能。注射過程在CJ-80E注射成形機上進行，喂料經過注射成形制成尺寸為8mm×70mm棒坯，再經過溶劑脫脂、熱脫脂及800℃預燒結后得到具備一定強度的預燒結坯。將預燒結坯分別在不同壓力的高純氮氣中于1200～1350℃溫度范圍內燒結1～2.5h后，用阿基米德法(排水法)測量燒結體的密度，用惰氣脈沖-紅外-熱導法(QB-Q-02-1997)測量燒結體的氮含量。將燒結體按照國家標準機加工成5mm×60mm的標準拉伸棒，并經過1150℃×90min固溶處理水淬后，用Instron萬能實驗機測其拉伸力學性能(如屈服、抗拉強度和伸長率等)，并與氬氣氛中采用相同燒結工藝制備的不含氮試樣進行性能對比。
1)64vol%氣霧化0Cr17Mn11Mo3粉末與成分為65wt%PW+30wt%HDPE+5wt%SA的粘結劑混煉得到的喂料具有較好的流變性能;喂料的最佳注射工藝參數為注射壓力60～85MPa，相應的注射溫度為160～170℃;
提高燒結溫度有利于提高燒結體的密度，但是對獲得高氮含量不利，而增加燒結氮氣氛壓力可以獲得較高的氮含量，但是不利于提高燒結體密度。實驗表明，最佳的燒結工藝為0.1MPa氮氣壓力下于1300℃燒結2h，此時燒結體的相對密度可以達到99%，氮含量可以達到0.78%。燒結體經1150℃固溶處理并水淬冷卻后，屈服強度、抗拉強度、伸長率、斷面收縮率、硬度分別達到580MPa、885MPa、26.0%、29.1%、222HV10。
深圳市御嘉鑫科技股份有限公司，作為業界領先的粉末注射成形技術專家，專注于無鎳高氮不銹鋼的加工與生產。公司憑借深厚的行業積淀與技術創新，成功掌握了無鎳高氮不銹鋼粉末注射成形的核心技術，為市場提供了眾多高品質、高精度的產品。無鎳高氮不銹鋼以其優異的耐腐蝕性、高強度和良好的生物相容性，在醫療器械、食品加工、化工設備等多個領域展現出廣泛的應用前景。御嘉鑫科技通過不斷優化生產工藝，嚴格控制產品質量，確保每一件產品都能滿足客戶的嚴苛要求。同時，公司還致力于技術研發與創新，力求在無鎳高氮不銹鋼粉末注射成形領域取得更多突破，為行業發展貢獻更多力量。
御嘉鑫科技在無鎳高氮不銹鋼加工方面，不僅注重產品的性能與質量，還非常關注環保與可持續發展。公司采用先進的環保設備和生產工藝，減少生產過程中的能耗與排放，努力實現綠色生產。此外，御嘉鑫科技還積極與客戶溝通，了解客戶需求，提供定制化的解決方案，以滿足不同領域客戶的多樣化需求。憑借專業的技術實力、優質的服務態度和環保的生產理念，御嘉鑫科技已成為無鎳高氮不銹鋼粉末注射成形領域的佼佼者，贏得了國內外客戶的廣泛贊譽和信賴。