一种可减小中空结构MIM产品烧结变形的方法
技术领域
本发明属于粉末冶金生产技术领域，具体涉及一种可减小中空结构MIM产品烧结变形的方法。
背景技术
MIM(Metal injection Molding)，即金属粉末注射成型，是一种将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法，是近年来国际上迅速发展的一种新的成型技术，它先将所选粉末与粘结剂进行混合，然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状，聚合物将其粘性流动的特征赋予混合料，而有助于成形、模腔填充和粉末装填的均匀性，成形以后排除粘结剂，再对脱脂坯进行烧结和整形。MIM烧结是利用真空炉将脱脂后的金属粉末体注塑坯进一步结合起来，将产品烧结致密化，以提高强度及其它性能的一种高温处理工艺；MIM整形是对金属粉末烧结件进行调整和校正，最终使工件尺寸和结构达到标准要求的一种加工工艺。采用上述工艺制得的烧结产品不仅具有与塑料注射成形法所得制品一样的复杂形状和高精度，而且具有与锻件接近的物理、化学与机械性能。MIM产品具有组织均匀、致密度高、产品表面光洁度、尺寸精度高的优点，人们通常都采用MIM技术来制作结构复杂、体积小等薄型零部件。然而，采用MIM技术制得产品不可避免会存在内部中空的结构，对于这种内部中空结构的MIM产品，如果不采用合理的烧结工艺，就很难以控制其烧结变形，在现有的技术中，对于中空结构的MIM产品，烧结的方式主要使用陶瓷板作为载体，烧结时，先将MIM，产品摆放至陶瓷板上，让MIM产品的边缘位于陶瓷板载体的边缘上，再送入烧结炉进行烧结处理，上述的烧结方式在使用的过程中发现，由于烧结时产品与陶瓷板接触面积较大，导致烧结后MIM产品的边缘位置变形严重，且变形方向不一致，产品的外观质量差，而且良品率较低，同时在整形时，产品的外围需向内收拢，内腔需向外胀型，从而增大整形的难度，同时整形容易出现外观不良，次品率高，导致生产成本增高。因此研制开发一种工艺简单、容易实施、烧结不变形、既能有效降低整形难度、又能提高良品率、降低生产成本的可减小中空结构MIM产品烧结变形的方法是客观需要的。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种工艺简单、容易实施、烧结不变形、既能有效降低整形难度、又能提高良品率、降低生产成本的可减小中空结构MIM产品烧结变形的方法。
本发明所述的一种可减小中空结构MIM产品烧结变形的方法,包括以下步骤:
①制作陶瓷板载体：制备一个长方体结构的陶瓷板载体，陶瓷板载体相对的两个侧面上安装有拉手,在陶瓷板载体的内部加工有贯穿陶瓷板载体的放置槽,放置槽的下部边缘上安装有放置板,放置板上加工有贯通孔，在陶瓷板载体顶部的边缘上间隔加工有多条向下凹陷的下沉台阶，下沉台阶设置在陶瓷板载体顶部边缘的直边上，所述下沉台阶的高度为3～3.5mm；
②涂覆防粘:在放置板上侧的放置槽内壁上涂上一层防粘层，所述防粘层为炭黑和聚乙二醇按照质量比1:0.5～1的比例制得；
③安放MIM产品：先在相邻两条下沉台阶之间的陶瓷板本体顶部边缘上安装放置垫块，所述放置垫块的高度为0.5～1mm，放置垫块放置在陶瓷板本体顶部边缘的拐角处，放置垫块的长度小于下沉台阶的长度，之后将注射成型后的MIM产品放置在放置板上，让MIM产品的一部分边缘位于放置垫块上，另一部分边缘位于下沉台阶的上方并处于悬空状态；
④烧结：将放置有MIM产品的陶瓷板载体送入到烧结炉内进行烧结处理，烧结处理按以下烧结工艺进行，第一加温温度段，在200～300min时间内使得烧结炉内的温度从室温提升至600～650℃，当炉温到达600～650℃时则进入第二保温温度段，持续600～650℃温度环境80～100min再进入第三加温温度段，将温度在150～200min内由600～650℃提升至850～900℃，炉内温度提升至850～900℃后进入第四保温温度段，持续850～900℃温度环境50～80min时间后进入第五加温温度段，将炉内温度在60～80min之间由850～900℃提升至1000～1100℃，炉内温度提升至1000～1100℃后进入第六保温温度段，持续1000～1100℃温度环境50～60min后进入第七加温温度段，将炉内温度在40～60min时间由1000～1100℃提升至1300～1350℃，达到1300～1350℃时进入第八保温温度段，持续1300～1350℃温度环境100～150min后，再自然冷却至室温，烧结结束；
⑤整形：烧结结束后，将陶瓷板载体从烧结炉内取出，将MIM产品从放置槽内取出，进行整形后即可得到成品。
进一步的，在步骤①中，所述放置槽为长方形结构，所述下沉台阶分别对称设置在陶瓷板载体顶部边缘的长度方向和宽度方向上，且位于长度方向的下沉台阶的长度大于位于宽度方向上的下沉台阶的长度。
进一步的，在步骤①中，所述陶瓷板载体的底部安装有支撑条。
进一步的，在步骤②中，所述防粘层的厚度为0.1～0.2mm。
进一步的，在步骤③中，所述放置垫块的长度为最长下沉台阶长度的四分之一到三分之一。进一步的， 在步骤③中，所述放置垫块通过粘胶媒体粘贴在陶瓷板载体上，所述粘接媒体为低温玻璃、胶水或树脂。
进一步的， 在步骤③中，所述放置垫块采用陶瓷材料制作。
进一步的，在步骤④中，自然冷却时需持续向烧结炉内通入氢气，并控制炉内的气压在50～60kPa之间
与现有技术相比，本发明的优点在于：一是对烧结治具的结构进行改善，让中空结构MIM产品的大部分位置不与陶瓷板载体接触，减少MIM产品边缘与陶瓷板载体的接触面积，降低烧结收缩过程中MIM产品与陶瓷板载体间的摩擦力，减小烧结后的MIM产品变形，使MIM产品整形难度下降，同时减少外观不良的比例、提高了良品率、从而减少MIM产品生产的成本问题；二是对烧结过程中的烧结工艺和技术参数进行了优化，通过合理的控制炉内各个温度段的温度和时间参数，能够减少炉内气流对产品不利的影响，在能够保证产品烧结不变形的情况下，能够使产品获得更好的致密度及强度。本发明通过对烧结工艺和烧结治具的改善，具有工艺简单、容易实施、烧结不变形、整形难度小、良品率高的优点，可有效的控制生产的成本，能大幅的提高产品的市场竞争力，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明的主视剖视图；
图中1-陶瓷板载体，2-下沉台阶，3拉手，4-放置垫块，5-放置板，6-贯通孔，7-支撑条，8-防粘层，9-粘胶媒体。
具体实施方式
下面结合实施例和附图说明对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均实施例属于本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例所述一种可减小中空结构MIM产品烧结变形的方法,所述中空结构MIM产品为USB结构，包括以下步骤:
①制作陶瓷板载体1：制备一个长方体结构的陶瓷板载体1，陶瓷板载体1相对的两个侧面上安装有拉手3,在陶瓷板载体1的内部加工有贯穿陶瓷板载体1的放置槽, 所述放置槽为长方形结构，放置槽的结构与USB接口的外形尺寸相匹配，放置槽的下部边缘上安装有放置板5,放置板5上加工有贯通孔6，在陶瓷板载体1顶部的边缘上间隔加工有多条向下凹陷的下沉台阶2，下沉台阶2设置在陶瓷板载体1顶部边缘的直边上，所述下沉台阶2的高度为3～3.5mm，所述下沉台阶2分别对称设置在陶瓷板载体1顶部边缘的长度方向和宽度方向上，且位于长度方向的下沉台阶2的长度大于位于宽度方向上的下沉台阶2的长度，所述陶瓷板载体1的底部安装有支撑条7，通过支撑条7的方便陶瓷板载体1的移动，保证其稳定性；
②涂覆防粘:在放置板5上侧的放置槽内壁上涂上一层防粘层8，，防粘层8可以防止MIM产品与放置槽在烧结的过程中产生粘连现象，所述防粘层8为炭黑和聚乙二醇按照质量比1:0.5～1的比例制得，所述防粘层8的厚度为0.1～0.2mm；
③安放MIM产品：先在相邻两条下沉台阶2之间的陶瓷板本体1顶部边缘上安装放置垫块4，所述放置垫块4的高度为0.5～1mm，放置垫块4放置在陶瓷板本体1顶部边缘的拐角处，放置垫块4的长度小于下沉台阶2的长度，所述放置垫块4的长度为最长下沉台阶2长度的四分之一到三分之一，之后将注射成型后的MIM产品放置在放置板5上，让MIM产品的一部分边缘位于放置垫块4上，另一部分边缘位于下沉台阶2的上方并处于悬空状态，让MIM产品的直边段不与陶瓷板载体1的顶部边缘接触，使得在烧结时，MIM产品悬空的部分不受摩擦力的影响，烧结时MIM产品的边缘收缩为自然收缩，而MIM产品的拐角处与陶瓷板载体1接触，受摩擦力的影响，MIM产品烧结时的收缩量就会减小，使得烧结后，MIM产品中间位置整体向内变形，变形比较规则，且整体变形后的变形收缩量一致，整形时只需将MIM产品宽度方向的中间段胀型后即可达到要求，不仅能使MIM产品整形难度下降，同时减少外观不良的比例、提高了良品率、从而减少MIM产品生产的成本问题，为了保证放置垫块4与陶瓷板载体1之间的连接稳定性，优选地，所述放置垫块4通过粘胶媒体9粘贴在陶瓷板载体1上，所述粘接媒体9为低温玻璃、胶水或树脂，所述放置垫块4采用陶瓷材料制作；
④烧结：将放置有MIM产品的陶瓷板载体1送入到烧结炉内进行烧结处理，烧结处理按以下烧结工艺进行，第一加温温度段，在200～300min时间内使得烧结炉内的温度从室温提升至600～650℃，当炉温到达600～650℃时则进入第二保温温度段，持续600～650℃温度环境80～100min再进入第三加温温度段，将温度在150～200min内由600～650℃提升至850～900℃，炉内温度提升至850～900℃后进入第四保温温度段，持续850～900℃温度环境50～80min时间后进入第五加温温度段，将炉内温度在60～80min之间由850～900℃提升至1000～1100℃，炉内温度提升至1000～1100℃后进入第六保温温度段，持续1000～1100℃温度环境50～60min后进入第七加温温度段，将炉内温度在40～60min时间由1000～1100℃提升至1300～1350℃，达到1300～1350℃时进入第八保温温度段，持续1300～1350℃温度环境100～150min后，,再自然冷却至室温，自然冷却时需持续向烧结炉内通入氢气，并控制炉内的气压在50～60kPa之间，烧结结束，通过合理的控制炉内各个温度段的温度和时间参数，能够减少炉内气流对产品不利的影响，在能够保证产品烧结不变形的情况下，能够使产品获得更好的致密度及强度；
⑤整形：烧结结束后，将陶瓷板载体1从烧结炉内取出，将MIM产品从放置槽内取出，进行整形后即可得到成品。
本发明通过对烧结治具的结构进行改善，减少MIM产品边缘与陶瓷板载体的接触面积，降低烧结收缩过程的中MIM产品与陶瓷板载体间的摩擦力，减小烧结后的MIM产品变形，使MIM产品整形难度下降，同时减少外观不良的比例、提高了良品率、从而减少MIM产品生产的成本问题；二是通过合理的控制炉内各个温度段的温度和时间参数，能够减少炉内气流对产品不利的影响，在能够保证产品烧结不变形的情况下，能够使产品获得更好的致密度及强度。与现有技术相比，本发明烧结后的MIM产品变形量较小，产品的良品率由原来的60%提高到了92～95%，生产成本由原来的5.2～6元/个降低到了3～3.2元/个。
