專利名稱：凈成形或近凈成形粉末等靜壓方法
技術領域：
本發明涉及應用于金屬和/或金屬陶瓷/MMC (金屬基復合材料)粉末的凈成形 或近凈成形粉末等靜壓技術。
本發明特別但不僅僅涉及在由硬質耐磨材料制成的部件中形成相當長的且尤其 是長于750毫米的內孔。
背景技術：
這類部件可通過熱等靜壓(HIP)法制造，但在成品上通過機加工形成內孔是非 常困難的。可以艱難地加工出短到如10毫米的直孔。
本發明的發明人認為，在某些情況下設置沿約2米長部件的縱向延伸的、具有 精確尺寸的內孔是有利的，該部件最好通過由粉末通過熱等靜壓成型來制造，從而提供 耐磨性能。發明內容
根據本發明的一個方案，提供一種由金屬粉末制造凈成形或近凈成形部件的方 法，該方法包括制造具有精確尺寸的型芯，該精確尺寸對應于要在成品部件中形成的內 孔的尺寸，該內孔的長度為至少750毫米；將該型芯支撐在模具型腔中；用金屬粉末填 充模具型腔；對粉末進行等靜壓成型，隨后移走型芯材料。
眾所周知，模具可以是獨立的模具，其在將粉末凝聚成預成型坯的初始步驟后 被移走，該預成型坯隨后被封裝在合適的殼體中，該殼體可以是噴涂層或者罐體，或者 具有合適的內部形狀的罐體可作為模具，該罐體本身在熱等靜壓前被排空。
優選的是，型芯通過多個內模在模具型腔內支承就位，內模的材料由與最終固 結的粉末相容。
該型芯可以是由隨后能通過化學刻蝕去除的材料制成的金屬型芯，該材料優選 為銅。化學刻蝕可由電解反應輔助。
在合適的情況下，型芯僅需涂覆有隨后能通過刻蝕被去除的材料，以使型芯脫 模而隨后能被抽出。
金屬型芯優選涂覆有合適的材料，這種材料能提供擴散阻隔層來阻止型芯材料 在熱等靜壓過程中通過原子擴散而擴散到正固結的粉末中。
本發明能夠允許在部件中設置螺旋內孔。
這樣的螺旋內孔可被用于各種目的，例如用于傳輸液體和/或用于容納電纜或 纖維光纜，以提供例如傳感器或通信控制系統。
具體實施方式
在一個優選實施例中，例如直徑在6毫米到10毫米范圍內、長度超過2米的銅 棒首先被彎曲成具有所需尺寸的螺旋形，然后該螺旋形銅棒在將粉末填充入殼體之前在該殼體內保持就位。裝有粉末、銅棒以及內模的殼體隨后利用熱等靜壓法通過固態擴散 進行固結。
擴散阻隔層可以是通過氣相沉積或高速噴涂施加的A1203。作為替代，擴散阻隔 層可通過噴涂施加氮化硼水溶液來形成。
在另一個實施例中，例如直徑為6毫米到10毫米的預制金屬管被填充有陶瓷微 粒并且被彎曲成螺旋形，并且在將粉末填充入殼體之前在該殼體內被保持就位。該金屬 管通過與最終固結粉末相容的內模被保持就位。裝有金屬和/或金屬陶瓷/MMC粉末的 整個殼體隨后用熱等靜壓法通過固態擴散進行固結。
在固結過程中，金屬管可完全擴散結合入已固結部件中，但陶瓷微粒將保持預 加工微粒形式，因此可通過振動技術被機械去除，從而留下穿透部件的平整的孔。
實例
本發明可被用于在螺旋型正排量泵的定子體內設置的螺旋凸起中提供一個或多 個孔，定子體的長度為約2米或更長。這樣的定子體可被用于形成在井下鉆孔中使用的 線性馬達和/或泥漿泵的徑向外部。一個或多個孔沿螺旋槽的中心設置，該螺旋槽具有 約1米的螺距和關于定子主體軸線的50毫米半徑。螺旋凸起通過在芯桿中的多個螺旋槽 來限定，該芯桿在壓制定子主體的過程中被定位在模具內。
權利要求
1.一種由金屬粉末制造凈成形部件或近凈成形部件的方法，包括制造具有精確尺 寸的型芯，該精確尺寸對應于要在成品部件中形成的內孔的尺寸，該內孔的長度至少為 750毫米；將該型芯支撐在模具型腔中；用金屬粉末填充該模具型腔；對該粉末進行等 靜壓成型，并隨后移走型芯材料。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述模具是獨立模具，該獨立模具在將粉 末聚結成預成型坯的初始步驟后被移走，該預成型坯隨后被封裝在合適的殼體中。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征是，該殼體是罐體。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征是，該殼體是噴涂層。
5.根據權利要求1或2所述的方法，其特征是，該型芯通過多個內模在該模具型腔內 支承就位，該內模的材料與最終固結的粉末相容。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征是，該型芯是金屬型芯，其材料 隨后能通過化學刻蝕來去除。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征是，該型芯由銅構成。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征是，該化學刻蝕由電解反應輔助。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征是，該型芯涂覆有能通過刻蝕去 除的材料，該方法還包括刻蝕涂層來脫模該型芯且隨后抽出該型芯的步驟。
10.根據權利要求6至9中任一項所述的方法，其特征是，該金屬型芯涂覆有這樣的 材料，該材料提供擴散阻隔層來防止型芯材料在熱等靜壓過程中通過原子擴散而擴散到 正固結的粉末中。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征是，該擴散阻隔層包括通過氣相沉積施加的三氧化二鋁。
12.根據權利要求10所述的方法，其特征是，該擴散阻隔層包括通過高速噴涂施加的三氧化二鋁。
13.根據權利要求10所述的方法，其特征是，該擴散阻隔層通過噴涂施加氮化硼水溶 液來形成。
14.根據權利要求1所述的方法，其特征是，該型芯如此制成，提供直徑在6毫米到 10毫米范圍內且長度超過2米的銅棒，將該銅棒彎曲成具有所需尺寸的螺旋形，然后在 用粉末填充殼體之前將螺旋棒在該殼體中保持就位，該殼體封裝該粉末、棒以及內模， 隨后利用熱等靜壓法通過固態擴散來固結粉末。
15.根據權利要求1所述的方法，其特征是，該型芯如此制成，提供直徑為6毫米到 10毫米的預制金屬管，用陶瓷微粒填充該金屬管并將填充完的金屬管彎曲成螺旋形，將 填充好的螺旋形金屬管在用粉末填充殼體之前放置在該殼體中，用與最終固結的粉末相 容的內模將該管保持就位，提供封裝金屬和/或金屬陶瓷/金屬基復合材料的殼體，隨后 利用熱等靜壓法通過固態擴散來固結所容納的材料。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征是，包括通過振動技術機械去除該陶瓷微粒 而留下穿過成品部件的平整孔。
17.根據權利要求1至16中任一項所述的方法制造的凈成形部件或近凈成形部件。
全文摘要
本發明提供由金屬粉末制造凈成形部件或近凈成形部件的方法，包括制造具有精確尺寸的型芯，該精確尺寸對應于要在成品部件中形成的內孔的尺寸，該內孔的長度至少為750毫米；將型芯支承在模具型腔中；用金屬粉末填充模具型腔；對粉末進行等靜壓成型，隨后移走型芯材料。該模具可以是獨立模具如管罐體或噴涂層，它在將粉末聚結成預成型坯的初始步驟后被移走，預成型坯隨后被封裝在合適的殼體中。型芯是由隨后能通過化學刻蝕去除的材料如銅制成的金屬型芯。金屬型芯可涂覆有這樣的材料，其提供擴散阻隔層來防止型芯材料在熱等靜壓過程中通過原子擴散而擴散到正固結的粉末中。
文檔編號B22F5/10GK102026752SQ200980109812
公開日2011年4月20日 申請日期2009年3月20日 優先權日2008年3月20日
發明者G·F·阿徹 申請人:先進交互式材料科學有限公司