近日歌尔股份有限公司申请一项名为“Panacea不锈钢及其烧结方法“,公开号CN202410631495.1,申请日期为2024年5月。
专利摘要显示,本发明提供了一种Panacea不锈钢及其烧结方法,Panacea不锈钢的烧结方法包括如下步骤:样坯为Panacea不锈钢异形结构件,所述Panacea不锈钢的烧结方法包括如下步骤:对所述样坯进行脱脂,按质量百分比计,脱脂后的所述样坯中碳含量≤0.2%,氧含量≤0.1%;对经过脱脂后的所述样坯在800℃~1300℃温度范围内进行烧结,在烧结时,通入压力为10Pa~30Pa,流量为30L/min~60L/min的氩气的气体氛围。本发明的Panacea不锈钢的烧结方法得到的产品具有尺寸稳定以及变形量小等优点。
Panacea不锈钢是指抗镍过敏、抗锈蚀、抗腐蚀和抗磨损(Protection Against Nickel Allergy,Corrosion,Erosion and Abrasion)的奥斯体无镍不锈钢产品,用这名称是BASF收购发明者瑞典皇家学院所使用的名词而来。此材料的专利期限已经在2016年之后可完全公开使用无虞。
不锈钢是人类材料发展史上最伟大的发明之一,如今已经渗透到人类生产与生活的方方面面。由于具有优秀的耐腐蚀性,不锈钢在工业领域被广泛应用于各种恶劣的工业环境中;在生活领域被用来制成各种消费品的零部件或最终产品(如手表、戒指等各种可穿戴产品),并能长期保持银亮的金属光泽,受到消费者的喜爱。
在不锈钢发展早期,含氮不锈钢的研究并没有引起重视。一是受生产工艺限制,将气态氮加入钢液较为困难;二是氮是否会导致不锈钢变脆在当时具有争议。二战期间,由于镍资源的短缺,促使以氮代镍稳定奥氏体的可能性研究成为热点。当时,除了已知的氮对不锈钢结构和强度的影响外,还首次发现了氮对不锈钢耐腐蚀性的有利影响。
特别是在奥氏体不锈钢中,通过调整氮和锰的含量来替代镍,可以生产质优价廉的高氮不锈钢,甚至能将镍含量降至低于0.1%的水平,从而诞生了高氮无镍型的奥氏体不锈钢。
特别是在医疗应用领域,普通不锈钢镍的存在,造成不锈钢生物兼容性差,容易引起人体过敏反应,限制了其在消费电子和生物医疗领域的应用。
为了解决这些问题,氮被引入到奥氏体不锈钢中来替代镍,高氮不锈钢由此诞生。与传统奥氏体不锈钢相比较,高氮不锈钢具有相对优势。氮在不锈钢中对镍的替代,不但降低了奥氏体不锈钢的成本,氮取代镍后可以降低材料的镍释放,改善材料的生物兼容性,并能有效提高奥氏体不锈钢抗点蚀和裂纹腐蚀的能力。
氮对奥氏体的稳定性也远高于镍,少量的氮即可有效地稳定不锈钢中的奥氏体组织,减少材料在加工过程中形成铁素体和马氏体,从而保存奥氏体不锈钢所具有的高抗腐蚀性和无磁性。氮作为间隙式固溶体元素,可以有效地提高奥氏体的硬度和强度,同时保持材料良好的延展性。
不过早期开发高氮奥氏体不锈钢大多基于铸造技术,在金属熔融状态下加入氮元素。由于氮在液态铁中的溶解度低,所以需要使用较高的氮分压才能使钢液中溶解足够的氮。但这种方法需使用昂贵的高温高压设备,且具有一定的危险性,因此在工业推广中受阻。
但通过不断的试验后,产业界发现氮在奥氏体中的固溶度要远高于在液态铁中的溶解度,所以不锈钢粉末在固态时就可以在低压下渗入较多的氮。
因此很快这种固相低压渗氮技术很快被压力铸造行业采用,并成为粉末冶金压力铸造工艺中MIM(MetalInjectionMolding)技术的重要组成部分,MIM成为一种更经济、有效的高氮奥氏体不锈钢制造方法。MIM技术还可以实现产品的近净成形,减少后续加工,同时获得比普通铸造更加均匀的组织和性能。
MIM技术是铸造行业一种将现代塑料注射成型技术,引入粉末冶金领域而形成的新型粉末冶金近净形成型技术,它将两种完全不同的加工工艺(粉末冶金和塑料注塑成型)融为了一体。
MIM技术在生产过程中,主要是将金属粉末与粘结剂混合,通过注射成型、脱脂和烧结等工艺,生产出具有复杂形状的金属零件。现在MIM技术几乎可以使用绝大部分金属材料,涵盖了铁基、镍基、低合金、铜基等多种材料。
MIM技术在生产小型、三维复杂形状,以及具有特殊性能要求的零部件上有着显著的优势,除了汽车、军工、航天领域外,特别是在消费电子和医疗器械领域,由于有很多小型、异型、复杂腔型的零组件设计,MIM技术具有更高的生产效率和更低的成本。通过MIM技术,可以实现大规模、连续的生产,减少了零件的制造时间和人工成本,满足消费电子产品需求;又能够在较短的周期内批量生产出具有复杂形状的医疗产品,满足医疗产品的制造要求。
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