Parti stampate ad iniezione di polvere di metallo AlMg1SiCu

Descrizione del prodotto

Dati di ricerca e sviluppo

Lo stampaggio a iniezione di metallo comporta la miscelazione di metallo in polvere con un legante per formare una materia prima. Questa miscela viene quindi stampata ad iniezione utilizzando attrezzature per lo stampaggio ad iniezione simili a quelle utilizzate nell'industria della plastica. Questo forma un "corpo verde". Il corpo verde ha rigidità e forza sufficienti per poter essere maneggiato. Il corpo verde viene quindi ulteriormente lavorato per rimuovere il legante e sinterizzare le particelle di polvere metallica per formare l'articolo finale. I leganti includono tipicamente più di un composto termoplastico, plastificanti e altre sostanze organiche. Idealmente, il legante è fuso o liquido alle temperature di stampaggio a iniezione, ma si solidifica nello stampo man mano che il corpo verde si raffredda. La materia prima può essere convertita in particelle solide, ad esempio mediante granulazione. Questi pellet possono essere stoccati e alimentati successivamente alla pressa ad iniezione. L'attrezzatura tipica per lo stampaggio a iniezione include una vite riscaldata o un estrusore con un ugello attraverso il quale la miscela viene estrusa in una cavità dello stampo. L'estrusore viene riscaldato per garantire che il legante sia in forma liquida e la temperatura dell'ugello viene solitamente controllata attentamente per garantire condizioni costanti. Opportunamente, anche la temperatura dello stampo viene controllata in modo che la temperatura sia sufficientemente bassa da garantire che il corpo verde sia rigido quando viene rimosso dallo stampo. Il corpo verde è più grande dell'articolo finale perché il legante può occupare una porzione voluminosa del corpo verde. L'ulteriore lavorazione del corpo verde include la rimozione del legante e la sinterizzazione. Il legante può essere completamente rimosso prima della sinterizzazione. In alternativa, il legante può essere parzialmente rimosso prima della fase di sinterizzazione, con rimozione completa del legante che viene ottenuta durante la fase di sinterizzazione. Il legante può essere rimosso sciogliendo il legante con un solvente o riscaldando il corpo verde per fondere, decomporre e/o far evaporare il legante. La rimozione del solvente e la rimozione termica possono anche essere utilizzate in combinazione. La fase di sinterizzazione prevede il riscaldamento del corpo verde per unire metallurgicamente le singole particelle metalliche. La sinterizzazione nella produzione di parti stampate a iniezione di polvere metallica AlMg1SiCu è generalmente simile a quella utilizzata nella produzione convenzionale di parti in polvere metallica. Durante la fase di sinterizzazione viene generalmente utilizzata un'atmosfera non ossidante per evitare l'ossidazione del metallo. Durante la sinterizzazione nello stampaggio a iniezione di metallo, il corpo poroso lasciato dopo la rimozione del legante si addensa e si restringe. La temperatura di sinterizzazione e il profilo di temperatura sono solitamente strettamente controllati per mantenere la forma dell'articolo e prevenire la deformazione dell'articolo durante la sinterizzazione. In questo modo, dalla fase di sinterizzazione può essere recuperato un articolo net shape. Lo stampaggio a iniezione di metallo è adatto per produrre articoli da quasi tutti i metalli che possono essere preparati in una forma di polvere adatta. Tuttavia, è difficile utilizzare l'alluminio nello stampaggio ad iniezione di metallo perché la pellicola aderente di ossido di alluminio sempre presente sulla superficie delle particelle di alluminio o di lega di alluminio inibisce la sinterizzazione. Il brevetto US n. 6.761.852, assegnato a Advanced Materials Technologies Pte Ltd, descrive un processo di stampaggio ad iniezione di metallo per formare parti da alluminio e sue leghe. In questo metodo, polveri di alluminio o leghe di alluminio vengono miscelate con polveri contenenti materiali che si dice formino eutettici con l'allumina, come carburo di silicio o fluoruri metallici. Questa polvere ibrida viene quindi miscelata con un legante, stampata a iniezione, il legante rimosso e sinterizzato. Nel metodo di US6,761,852, si dice che il carburo di silicio o il fluoruro di metallo formi una miscela eutettica con l'allumina che dovrebbe dissolvere l'allumina per ottenere un intimo contatto tra le superfici di alluminio durante la sinterizzazione. I richiedenti non affermano che la tecnica anteriore discussa in questa descrizione formi parte della conoscenza generale comune in Australia o in qualsiasi altro paese. In tutta questa specificazione, a meno che il contesto non imponga diversamente, il termine "comprendente" ed i suoi equivalenti dovrebbero essere considerati in senso aperto.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo di stampaggio ad iniezione di metalli che renda possibile produrre articoli da alluminio, leghe di alluminio e compositi a matrice di alluminio. In un primo aspetto, la presente invenzione fornisce un metodo per formare un articolo mediante stampaggio ad iniezione di metallo di alluminio o una lega di alluminio, detto metodo comprendendo la fase di * formare un articolo comprendente polvere di alluminio o polvere di lega di alluminio o entrambi e facoltativamente particelle di ceramica, una miscela di un legante e di un coadiuvante di sinterizzazione comprendente un metallo a basso punto di fusione; stampaggio ad iniezione della miscela; rimuovere il legante; e sinterizzazione; in cui la sinterizzazione viene eseguita in un'atmosfera contenente azoto e in presenza di un assorbitore di ossigeno. Il getter di ossigeno può includere qualsiasi metallo che abbia una maggiore affinità per l'ossigeno rispetto all'alluminio. Alcuni esempi di metalli adatti per l'uso come assorbitori di ossigeno includono metalli alcalini, metalli alcalino-terrosi e metalli delle terre rare. Se si usa più di un metallo delle terre rare come assorbitore di ossigeno, si preferisce usare un metallo delle terre rare del gruppo dei lantanidi. Il magnesio è il metallo preferito per l'uso come assorbitore di ossigeno perché ha un'elevata tensione di vapore, è facilmente disponibile ed è relativamente poco costoso. In alcune forme di realizzazione, un assorbitore di ossigeno in massa può essere posizionato attorno all'articolo che viene sinterizzato durante la sinterizzazione. In altre forme di realizzazione, un assorbitore di ossigeno in polvere può essere posizionato intorno o sopra l'articolo che viene sinterizzato durante la sinterizzazione. Come ulteriore opzione, l'assorbitore di ossigeno può essere miscelato con alluminio o lega di polvere di alluminio, oppure con la miscela alimentata all'impianto di stampaggio ad iniezione. In un'altra forma di realizzazione, l'assorbitore di ossigeno è presente come componente della lega aggiunta alla miscela, come in una polvere di lega aggiunta alla miscela. Ad esempio, le polveri di leghe contenenti alluminio e magnesio (ed eventualmente altri componenti) possono essere aggiunte o incorporate nella miscela. Esempi di alcune leghe che possono essere incorporate nella miscela includono Al{{0}}.9 pesi. /. Mg e Al-2 peso. /. Cu-9.3 peso /. Mg-5.4 peso n/. Si. Senza voler essere vincolati dalla teoria, gli inventori ipotizzano che il getter di ossigeno rimuova tutto l'ossigeno che può essere presente nell'atmosfera che circonda la parte durante la sinterizzazione. Gli assorbitori di ossigeno possono anche essere usati per ridurre l'allumina che circonda le particelle di alluminio o lega di alluminio. Questo aiuta ad abbattere lo strato di allumina che circonda le particelle, esponendo il metallo fresco e consentendo la sinterizzazione delle particelle di alluminio o lega di alluminio. Come accennato in precedenza, il magnesio è un assorbitore di ossigeno adatto. Oltre ad essere relativamente economico, il magnesio ha anche un'elevata tensione di vapore. Pertanto, durante la fase di sinterizzazione (che avviene ad alta temperatura), il vapore di magnesio può circondare l'articolo che viene sinterizzato. I coadiuvanti di sinterizzazione vengono aggiunti alla miscela prima dello stampaggio ad iniezione della miscela. I coadiuvanti di sinterizzazione sono metalli con punti di fusione bassi. Ad esempio, l'ausilio per la sinterizzazione può essere un metallo avente un punto di fusione inferiore a quello dell'alluminio. Preferibilmente, il coadiuvante di sinterizzazione comprende un metallo a basso punto di fusione che è insolubile in alluminio solido. Alcuni esempi di coadiuvanti di sinterizzazione adatti includono stagno, piombo, indio, bismuto e antimonio. Lo stagno si è dimostrato particolarmente adatto per coadiuvare la sinterizzazione di alluminio e leghe di alluminio. Pertanto, lo stagno è un coadiuvante di sinterizzazione preferito. Lo stagno è il coadiuvante di sinterizzazione preferito per l'uso nella presente invenzione poiché è stato trovato che lo stagno inibisce la formazione di nitruro di alluminio durante la sinterizzazione (evitando così la formazione di nitruro di alluminio in eccesso che può influire negativamente sulle proprietà dell'articolo finale), e lo stagno Anche la tensione superficiale dell'alluminio fuso viene modificata, favorendo così una buona distribuzione della fase di alluminio liquido durante la sinterizzazione. Sulla base del peso totale della polvere metallica e dell'ausilio per la sinterizzazione, la quantità aggiunta dell'ausilio per la sinterizzazione non è superiore all'10 percento in peso. Preferibilmente, l'ausilio per la sinterizzazione è presente in una quantità dal 0,1 percento all'10 percento in peso, più preferibilmente dal 0,5 percento al 3 percento in peso, ancora più preferibilmente circa 2 percento in peso. Se lo stagno viene utilizzato come coadiuvante per la sinterizzazione, può essere aggiunto in una quantità compresa tra 0,1 percento e 10 percento in peso della miscela, più preferibilmente {{30} 0,5% - 4% in peso, ancora più preferibilmente dallo 0,5% al ​​2,0% in peso. Lo stagno fonde a 232'C, molto meno dell'alluminio (66(TC), e non ha una fase intermetallica. Lo stagno è insolubile in alluminio solido con una solubilità solida massima inferiore allo 0,15%. L'alluminio è completamente miscibile con lo stagno liquido, formando un miscibile Inoltre, la tensione superficiale dello stagno liquido è notevolmente inferiore a quella dell'alluminio e gli inventori hanno dimostrato che tracce di stagno possono migliorare le caratteristiche di bagnabilità e il comportamento di sinterizzazione dell'alluminio.Per questi motivi, lo stagno è un coadiuvante di sinterizzazione particolarmente preferito La fase di sinterizzazione viene eseguita in atmosfera di azoto.Senza voler essere vincolati dalla teoria, gli inventori ipotizzano che l'esecuzione della fase di sinterizzazione in atmosfera di azoto possa favorire la formazione di nitruro di alluminio.Gli inventori ipotizzano che la formazione di nitruro di alluminio durante la fase di sinterizzazione può contribuire a danneggiare o abbattere il film di ossido di alluminio che di solito circonda le particelle di alluminio o lega di alluminio. Uso dello stagno come coadiuvante della sinterizzazione può anche aiutare a controllare la formazione di AlN, poiché l'eccesso di nitruro di alluminio formatosi durante la sinterizzazione può essere dannoso per le proprietà dell'articolo finale. Se si usa alluminio di elevata purezza come polvere di alimentazione, gli inventori hanno scoperto che la sinterizzazione della polvere di alluminio in un'atmosfera di azoto può determinare una rapida conversione dell'alluminio in nitruro di alluminio. Poiché in questi casi l'alluminio può essere convertito in nitruro di alluminio, c'è il pericolo che l'intero articolo possa essere convertito in nitruro di alluminio. L'uso dello stagno come coadiuvante della sinterizzazione può in questi casi limitare la formazione di AlN in eccesso. Senza voler essere vincolati dalla teoria, gli inventori postulano che formando nitruro di alluminio, l'atmosfera di azoto distrugga la pellicola di ossido di alluminio sulla superficie delle particelle di alluminio o lega di alluminio. Si suppone inoltre che la distruzione della pellicola di ossido di alluminio faccia avvenire la sinterizzazione delle particelle di alluminio o lega di alluminio. L'atmosfera che esegue la fase di sinterizzazione può avere un basso contenuto d'acqua, ad esempio può avere una pressione parziale di vapore acqueo inferiore a 0,001 kPa. Il punto di rugiada dell'atmosfera utilizzata nella fase di sinterizzazione può essere inferiore a -60 grado , più preferibilmente inferiore a -70 grado . Quando il magnesio viene utilizzato come assorbitore di ossigeno, reagisce con l'ossigeno e l'acqua, riducendo ulteriormente il contenuto di acqua nell'atmosfera. Si ritiene che il vapore acqueo sia estremamente dannoso per la sinterizzazione dell'alluminio. L'atmosfera è un'atmosfera contenente azoto. L'atmosfera può essere principalmente azoto. L'atmosfera può essere al 100% di azoto. L'atmosfera può anche contenere un gas inerte. Il gas inerte può costituire una piccola frazione dell'atmosfera. L'atmosfera può essere sostanzialmente priva di ossigeno e idrogeno. A questo proposito, il gas fornito come atmosfera durante la sinterizzazione è opportunamente privo di ossigeno o idrogeno. Il legante utilizzato nella presente invenzione può essere qualsiasi legante o composizione legante nota per essere adatta come legante nello stampaggio ad iniezione di metallo. Come noto agli esperti del ramo, il legante Il legante è solitamente un componente organico o una miscela di due o più componenti organici. Il legante include preferibilmente un componente termoplastico che consente al legante di sciogliersi quando viene applicato il calore. Anche il legante dovrebbe essere grezzo dopo lo stampaggio a iniezione. Il corpo fornisce una forza sufficiente per consentire di maneggiare il corpo verde. Preferibilmente, il legante può essere rimosso dal corpo verde in un modo che mantenga l'integrità del corpo verde durante la rimozione del legante. Preferibilmente, dopo la rimozione, l'adesivo Il legante non lascia residui. Il raccoglitore può essere costituito da più di due materiali. I due o più materiali che costituiscono il legante possono essere selezionati in modo da poter essere rimossi in sequenza dal corpo verde. In questo modo, è più facile ottenere il controllo dell'adesivo e facilita il mantenimento dell'integrità della forma del corpo verde durante il processo di rimozione del legante. A questo proposito, va notato che se il legante viene rimosso troppo rapidamente, aumenta il rischio che il corpo verde perda la sua integrità di forma. Il legante può essere rimosso usando una o più tecniche note per rimuovere il legante nello stampaggio ad iniezione di metallo. Ad esempio, il legante può essere rimosso mediante dissoluzione in un solvente, mediante trattamento termico per fondere, evaporare o decomporre il legante, mediante rimozione catalitica o mediante azione capillare. Nella fase di rimozione del legante possono essere utilizzate più di due tecniche di rimozione del legante. Ad esempio, la prima fase nella rimozione del legante può includere l'estrazione con solvente seguita dalla rimozione termica del legante rimanente. Gli esperti del ramo comprenderanno che è possibile utilizzare un'ampia gamma di materiali leganti. Alcuni esempi includono polimeri organici come acido stearico, cere, paraffine e polietilene. Senza voler essere limitati in alcun modo, gli inventori hanno utilizzato leganti comprendenti acido stearico, cera di olio di palma e polietilene ad alta densità nel lavoro sperimentale relativo alla presente invenzione. La fase di sinterizzazione utilizzata nella presente invenzione comporta il riscaldamento del corpo non avvelenato ad una temperatura alla quale l'alluminio o la lega di alluminio si sinterizza per formare un corpo denso. La fase di sinterizzazione include preferibilmente il riscaldamento ad una temperatura da circa 550 gradi a circa 650 gradi, più preferibilmente da 590 gradi a 640 gradi, più preferibilmente da 610 gradi a 630 gradi. I tempi di sinterizzazione possono variare. Generalmente, per temperature di sinterizzazione più elevate, utilizzare tempi di sinterizzazione più brevi. Fondamentalmente, il tempo di sinterizzazione dovrebbe essere abbastanza lungo da garantire che si sia verificata la massima densificazione dell'articolo. Si è trovato che non più di 2 ore di sinterizzazione ad una temperatura da 620 a 630 gradi forniscono risultati soddisfacenti. Tuttavia, la presente invenzione comprende sia tempi di sinterizzazione più lunghi sia tempi di sinterizzazione più brevi. La velocità di riscaldamento e il profilo termico utilizzati nella fase di sinterizzazione sono solitamente strettamente controllati nei processi di stampaggio a iniezione di metallo per ottenere proprietà ottimali nell'articolo finale. Gli esperti del ramo possono facilmente comprendere come determinare la velocità di riscaldamento e la distribuzione della temperatura adatte utilizzate nella fase di sinterizzazione. Il metodo della presente invenzione è applicabile all'alluminio metallico e alle leghe di alluminio. Qualsiasi lega di alluminio può essere utilizzata nella presente invenzione, comprese le leghe di alluminio serie 1000, serie 2000, serie 3000, serie 4000, serie 5000, serie 6000, serie 7000 e serie 8000. Le particelle di ceramica possono essere miscelate con alluminio o polvere di lega di alluminio per produrre compositi a matrice metallica di alluminio. Le particelle di ceramica vengono utilizzate per migliorare o controllare le proprietà dei prodotti sinterizzati. Tali proprietà possono includere, ma non sono limitate a, resistenza all'usura, durezza o coefficiente di dilatazione termica. Esempi non limitativi di materiali ceramici tipici includono SiC, Al2O3, AlN, SiO2, BN e TiB2. Può essere utilizzato in attrezzature note per lo stampaggio ad iniezione di metalli Eseguire il metodo della presente invenzione. La forma di realizzazione specifica testa varie leghe e la composizione della polvere, la dimensione delle particelle e la forma delle particelle.D5 () è la polvere sferica AA6061 di 22:00 e lo stagno sferico di diametro delle particelle <45 pm è preferito. La materia prima per lo stampaggio a iniezione di metallo comprende un sistema legante di polvere 6061 contenente 2% in peso di stagno e 3% in peso di acido stearico, 52% in peso di cera di olio di palma e 45% in peso di polietilene ad alta densità. Le materie prime sono state miscelate a 165 gradi per 180 minuti. Dopo la granulazione, le materie prime sono state stampate a iniezione in barre trafilate standard utilizzando una macchina per lo stampaggio Arburg. Il distacco del solvente è stato eseguito in n-esano a 40 gradi per 24 ore. La restante rimozione del legante e la sinterizzazione sono state combinate in un forno tubolare sigillato. L'atmosfera preferita è un flusso di azoto ad elevata purezza di 1 litro/min. Il profilo termico utilizzato nel lavoro sperimentale è mostrato nella Tabella 1. Le aste di magnesio sono state posizionate attorno all'articolo durante la sinterizzazione. Sul materiale così sinterizzato sono state effettuate prove di trazione. Scala dell'estensimetro La lunghezza è di 25 mm e la velocità della traversa è di 0,6 mm/min. La durezza Rockwell (HRH) delle superfici superiore e inferiore viene misurata utilizzando una sfera d'acciaio da 1/8 di pollice e un carico di 60 kg.

The large variation in hardness may be due to the high porosity level. When the sintering time increased to 2 hours, the density and hardness increased to 94.9±0.3% and 66.9±2.9, respectively. However, further increasing the sintering temperature to 630"C did not significantly increase the density and hardness. The density at this condition was 95.3 ± 0.3%, and the hardness was 69.0 ± 0.9. Typical stress/strain of the parts sintered under various conditions The curves are plotted in Figure 4. The part sintered at 620"C for 2 hours had the best mechanical properties with a 0.2% yield strength of 58 MPa, a tensile strength of 156 MPa and an elongation at break of 8.9%. The tensile properties of the parts sintered at 630°C were slightly lower than this, although the density was higher. This may be due to the coarsening of the microstructure at the higher sintering temperature. For the parts sintered at 620°C for 1 hour , low density produces poor mechanical properties. The tensile strength is 98MPa and the strain is 1.7%. Optical micrographs show that the grain size remains at about the original particle size and is smaller than 20pm. Backscattered electron images show a tin-rich phase ( In the electron image white control, in the optical image black control) distribution and size. Do not see obvious hole. Further embodiment prepares various percentages-325 mesh elemental magnesium powder or pre-alloyed powder rich in magnesium, and Mixed into the raw material. The raw material is then compacted into a 25.4mm diameter disc using a thermoforming machine. The disc is sintered in nitrogen without magnesium nuggets in the furnace. Before sintering the disc containing the pre-alloyed powder, the The furnace was run under vacuum at 680°C for 4 hours to remove any magnesium residues in the furnace. The parts were loaded into steel crucibles with loose lids to minimize the effect of air flow. Results The addition of elemental magnesium had an effect on the sintered density The effect is shown in Figure 6. It was found that the highest sintered density of ~94% was obtained with 1.0 wt.% Mg. At 0.5 wt.% Mg, the oxygen was not sufficiently absorbed and the part deformed due to the porous surface layer. Weight % elemental magnesium powder is added in the raw material to cause low sintered density (80%) due to nitriding. For safety considerations, it is not preferred to add elemental magnesium powder to the raw material. Yet, add magnesium in the form of pre-alloyed powder Some disadvantages of elemental powder can be overcome by adding to the raw material.Example - Addition of AlMg powder to the raw material The composition obtained from Aluminum Powder Company is Al-2 wt./oCu-9.3 wt%Mg-5.4 wt./Si and Al-7.9 wt. ./oMg pre-alloyed powder.Al-2 weight./oCu-9.3 weight n/.Mg-5.4 weight n/.The average particle diameter of Si powder is about 25|im, Al-7.9 weight./.Mg powder The average particle size is about 40 μm. Both have regular particle shapes. Al-2 weight./. Cu-9.3 weight y. Mg-5.4 weight./. The solid phase temperature of Si is about 540°C, which is at 600. C is completely liquefied. The solidus temperature of Al-7.9 wt% Mg is about 540°C, which is completely liquefied at 620°C. Figure 7 shows the results for these alloys as well as alloy AA6061 and for AA6061+7.5wt./.Al-2wt %0>Miscele al 9,3% in peso di Mg-5.4wtn/.Si, contenuto liquido in funzione della temperatura. È stato riscontrato che la sinterizzazione di AA6061 più il 7,5% di Al-2peso/.Cu a 610 gradi in azoto - 9.3 peso/. Mg - 5.4 wt. MSi più 2 wt./. Sn miscela di materie prime per 2 ore ha prodotto una parte senza distorsioni e una densità teorica del 97%. Esempio - L'uso dello stagno come coadiuvante di sinterizzazione per Sn generico è stato utilizzato come efficace coadiuvante di sinterizzazione per leghe di alluminio pressate o non compattate e prodotti compattati prodotti mediante prototipazione rapida. Gli inventori hanno dimostrato che lo stagno gioca un ruolo importante nella sinterizzazione di polvere sfusa spillata e prodotti compattati di alluminio stampati ad iniezione di polvere. Tuttavia, lo stagno rimarrà ai bordi dei grani dopo la sinterizzazione perché lo stagno è praticamente insolubile nell'alluminio solido. L'eccesso di stagno deteriorerà le proprietà meccaniche, in particolare la duttilità, che è molto desiderabile per le leghe di alluminio preparate da polveri. Le parti distaccate (parti marroni) dei prodotti compattati in alluminio stampato a iniezione di polvere hanno solo circa l'85% di densità relativa. Dopo la rimozione del legante polimerico, vi sono canali aperti nella parte porosa distaccata che collegano le superfici delle parti. Le polveri sciolte sfruttate hanno solo circa il 40-60 percento di densità relativa e i pori collegati possono formare canali aperti verso la superficie. Per sigillare questi canali è necessario un grande volume di fluido. Nell'esempio precedente, abbiamo scoperto che il 4% di stagno facilitava la sinterizzazione di polvere di alluminio puro poco compattata; l'aggiunta del 2% di stagno ha migliorato la sinterizzazione dei prodotti compattati AA6061 stampati a iniezione di polvere. In questo esempio, abbiamo ridotto al minimo la quantità di stagno aggiunto mantenendo il volume del liquido aggiungendo un po' di polvere di alluminio prelegato. L'aggiunta di grandi quantità di polvere prelegata contribuirà anche ad aumentare il contenuto di lega nella parte sinterizzata e ad aumentarne la resistenza. La riduzione del contenuto di stagno può aiutare a migliorare la duttilità. In questo modo, le proprietà meccaniche del sistema di leghe possono essere ulteriormente migliorate. Stagno elementare (<43pm) was used as a sintering aid to reinforce the pre-alloyed Al-2wt%Cu-9.3wt. /. Mg-5.4 weight Q/. Liquid phase sintering of fine AA6061 powder (<20 microns) of Si powder (<30 iim). According to AA6061+X weight n/. Sn+Y weight. /. Al-2 weight. /. Cu-9.3 wt% Mg-5.4 wt. /. For the formulation of Si, the various powders were mixed in a Turbula mixer for 30 minutes. The mixed powder was poured into an alumina crucible, tapped and closed with aluminum foil. Then, they were sintered in a steel tube furnace at different temperatures for 2 hours under a nitrogen flow of 0.5 L/min. The sintered density was obtained by the Archimedes method and converted into a percentage of the theoretical density (TDM) for each alloy. Polished samples were used for optical and scanning electron microscopy (SEM). Figure 8 shows that the sintered density of AA6061+X weight MSn loose powder increases with the increase of sintering temperature. For 2 weight n/. The density of the Sn alloy system increases at 580°C, and for 1 wt./. The density of the Sn system increases at 590°C. The addition of tin significantly enhances sintering, and much higher sintering densities are obtained for alloys containing tin. Alloys containing 1.0 or 2.0 wt% tin have a sintered density above ~95% over the sintering temperature range of 600630°C. Only 83%, 88% and 93% sintered densities were obtained. For liquid phase sintering, liquid volume is one of the most critical factors for densification and part shape retention. Al-Sn alloy systems are controlled by temperature, aluminum alloy composition and tin content The liquid volume of . Figure 7 shows the effect of temperature on the liquid volume fraction for the tested alloys. The data were calculated using ThermoCalc. The addition of tin was not considered. For AA6061+xwt./.Al-2wt./.Cu- 9.3 wt. Q/.Mg-5.4 wt. MSi alloy, calculated based on the final total alloy content.Pre-alloyed Al-2 wt.°/.Cu-9.3 wt./.Mg-5.4 wt./.The solid phase point of Si powder is 582°C, it is completely liquefied at 604°C. Therefore, this alloy, if sintered alone, is very difficult to control during processing because of the narrow melting range. However, the liquid with high magnesium content formed early can be purged from the sintering furnace Oxygen, and helps to seal the open channels in the loose powder before severe oxidation usually begins at about 58060 (TC). Figure 9 shows the addition of 0%, 2.5% and 7.5% Pre-alloyed Al-2 wt. /. Cu-9.3 wt. /. Mg-5.4 wt. /. AA6061 + 0.5 wt. of Si powder. /. Sintered density of Sn loose powder. Because of increased liquid volume, AA6061 + 0.5 wt. /. The sintered density of Sn increases steadily with temperature up to 630°C. Al-2 weight is melted at a sintering temperature of 600°C for a 2.5% by weight addition and 590°C for a 7.5% by weight addition. /. Cu - 9.3 wt. /. Mg - 5.4 wt. /. Si powder gives a drastic increase in density of the liquid. However, for AA6061 + 0.5 wt. /. Sn + 7.5 wt. /. Al - 2 wt. / oCu -9.3 wt./. Mg -5.4 wt. 0/. Si alloy system, after peaking at 610°C, excess liquid soon leads to density reduction at 620°C. Density reduction may be due to early formation inside the part The reason for the gas of the clamping liquid. Adding 2.5% by weight of pre-alloyed Al-2 wt./. Cu-9.3 wt./. Mg-5.4 wt./. Si powder helps to maintain in the temperature range of 600620°C The density plateau of 97°/.Density begins to reduce under 630 ℃. Those skilled in the art can It is understood that the invention is capable of variations and modifications other than those specifically described. It is to be understood that the present invention includes all changes and modifications which fall within its spirit and scope.

Richiesta diritti

1. Metodo per formare un articolo mediante stampaggio ad iniezione di metallo di alluminio o una lega di alluminio, detto metodo comprendendo le fasi di formare un articolo comprendente polvere di alluminio o polvere di lega di alluminio o entrambe ed eventualmente particelle di ceramica, un legante e comprendente una miscela di sinterizzazione coadiuvanti di metalli bassofondenti; • stampaggio ad iniezione di detta miscela; • rimuovere detto legante; e • sinterizzazione; in cui detta sinterizzazione viene effettuata in un'atmosfera contenente azoto e in presenza di un assorbitore di ossigeno.

2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui l'assorbitore di ossigeno comprende un metallo avente una maggiore affinità per l'ossigeno rispetto all'alluminio.

3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui l'assorbitore di ossigeno è scelto dal gruppo costituito da metalli alcalini, metalli alcalino-terrosi e metalli delle terre rare.

4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui l'assorbitore di ossigeno è magnesio.

5. Il metodo della rivendicazione 1, in cui l'assorbitore di ossigeno in massa è posizionato attorno al prodotto sinterizzato durante la sinterizzazione, o il getter di ossigeno in polvere è posizionato intorno o sopra il prodotto sinterizzato durante la sinterizzazione, o assorbe L'agente di ossigeno è miscelato con l'alluminio o l'alluminio lega in polvere, o con la miscela aggiunta all'attrezzatura per lo stampaggio ad iniezione, o l'assorbitore di ossigeno è presente come componente della lega aggiunta alla miscela.

6. Il metodo della rivendicazione 1, in cui il coadiuvante di sinterizzazione è un metallo che ha un punto di fusione inferiore a quello dell'alluminio ed è insolubile in alluminio solido.

7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui l'ausilio di sinterizzazione comprende stagno.

8. Il metodo della rivendicazione 1, in cui l'adiuvante di sinterizzazione è presente in una quantità non superiore al 10% in peso, in base al peso totale della polvere metallica e dell'adiuvante di sinterizzazione.

9. Il metodo della rivendicazione 8, in cui l'adiuvante di sinterizzazione è presente in una quantità compresa tra 0,1% e 10% in peso.

10. 9. Il metodo della rivendicazione 8, in cui l'adiuvante di sinterizzazione è presente in una quantità dallo 0,5% al ​​3% in peso.

11. Il metodo della rivendicazione 1, in cui l'atmosfera in cui viene eseguita la fase di sinterizzazione ha un basso contenuto d'acqua, in cui la pressione parziale del vapore acqueo è inferiore a 0.001 kPa.

12. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il legante comprende un componente termoplastico in grado di provocare la fusione del legante quando viene applicato calore.

13. Il metodo della rivendicazione 1, in cui il legante è fatto di due o più materiali, e i materiali sono selezionati in modo tale che essi vengano rimossi in sequenza dal corpo verde.

14. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il legante viene rimosso mediante dissoluzione in un solvente, fusione, evaporazione o decomposizione del legante mediante trattamento termico, mediante rimozione catalitica o mediante azione capillare.

15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui vengono utilizzate due o più tecniche di rimozione del legante per rimuovere il legante.

16. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il legante comprende acido stearico, cera di olio di palma e polietilene ad alta densità.

17. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di sinterizzazione include il riscaldamento del corpo allo stato grezzo ad una temperatura alla quale l'alluminio o la lega di alluminio si sinterizza per formare un corpo denso.

18. Il metodo della rivendicazione 17, in cui la temperatura è nell'intervallo da circa 550 gradi a circa 650 gradi.

19. Il metodo della rivendicazione 1, in cui la miscela comprende particelle ceramiche scelte dal gruppo costituito da SiC, Al2O3, AlN, SiO2, BN e TiB2.

20. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui l'atmosfera comprende azoto o una miscela di scaglie di azoto e un gas inerte.

21. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui l'atmosfera è sostanzialmente priva di ossigeno o idrogeno. Abstract completo La presente invenzione si riferisce allo stampaggio ad iniezione di metalli.

In particolare, la presente invenzione riguarda un metodo per formare un articolo di parti stampate ad iniezione di polvere metallica AlMg1SiCu mediante stampaggio ad iniezione di metallo di alluminio o lega di alluminio, detto metodo comprendendo le fasi di formare un articolo contenente polvere di alluminio o polvere di lega di alluminio o entrambe e opzionalmente è presente una miscela di particelle ceramiche, un legante e un coadiuvante di sinterizzazione comprendente un metallo bassofondente; stampaggio ad iniezione della miscela; rimuovere il legante per formare un corpo verde; sinterizzazione del green body in atmosfera contenente azoto e in presenza di un assorbitore di ossigeno La sinterizzazione viene effettuata in presenza di.

Processo di stampaggio ad iniezione di metalli

Sistemi di rilevamento