金屬粉末注塑構件中間產品、金屬粉末注塑構件、用于生產金屬粉末注塑構件的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種金屬粉末注塑構件中間產品、金屬粉末注塑構件、用于生產金屬粉末注塑構件的方法和用于生產金屬粉末注塑構件的裝置。
【背景技術】
[0002]在金屬粉末注塑中，將金屬粉末與粘合劑混一起合并在高壓下噴入到工具模腔內。然后再次去除構件中所含的粘合劑并將構件通過熱處理工藝即所謂的燒結壓實。這種方法的特點在于，能夠實現高度復雜的形狀，并且由此實現高度的功能整合，并且實現大量生產。此外，為了改善表面特性，可以對固化的金屬粉末注塑構件進行熱化學的熱處理工
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[0003]DD 300926 Α7公開了一種用于由粉末尤其是由金屬粉末生產模制件的方法。由混合熔合、未熔合或精細熔合的金屬粉末與熱塑性塑料一起經過加熱和混合生產顆粒物。預加工的、可噴注的顆粒物在高于塑料的凝固溫度的溫度下壓入模具并在凝固后取出。接下來，在真空、保護氣體或還原氣體下進行熱處理，以去除塑料。然后，通過使用具有激活的粉末表面的粉末生產均質的噴射物。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種金屬粉末注塑構件中間產品，其在第一區域中具有第一材料并且在第二區域中具有第二材料，其中，第一材料的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上增加到大于或等于第一閾值的值，并且其中，第二材料的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上增加到小于或等于第二閾值的值。
[0005]此外，本發明提供一種金屬粉末注塑構件，其在第一區域中具有第一材料并且在第二區域中具有第二材料，其中，第一材料具有由在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上產生的影響區，其具有第一厚度，并且第二材料具有由在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上產生的影響區，其具有第二厚度，并且其中，第一材料的影響區的第一厚度大于第二材料的影響區的厚度。
[0006]此外，本發明提供一種用于生產金屬粉末注塑構件的方法。該方法包括噴射第一材料，其中，第一材料的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上增加到大于或等于第一閾值的值。
[0007]此外，所述方法包括噴射第二材料，其中，第二材料的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上增加到小于或等于第二閾值的值。
[0008]此外，所述方法包括對金屬粉末注塑構件進行去粘合劑和燒結，以及使用工作氣體對金屬粉末注塑構件進行熱化學的熱處理，以便在金屬粉末注塑構件的第一材料中、局部在表面上產生具有第一厚度的影響區，并且在金屬粉末注塑構件的第二材料中、局部在表面上產生具有第二厚度的影響區，其中，第一材料的影響區的第一厚度大于第二材料的影響區的厚度。
[0009]此外，本發明提供一種利用注塑機生產金屬粉末注塑構件的裝置，該注塑機具有用于金屬粉末注塑構件成型的注塑工具，和被構造用于對金屬粉末注塑構件進行去粘合劑、燒結和熱化學地熱處理的爐。
[0010]本發明的理念在于，通過使用兩組件金屬粉末注塑方法對金屬粉末注塑構件進行成型，使其在不同領域具有不同的材料特性。
[0011]通過對成型的、去粘結劑的并燒結的金屬粉末注塑構件在使用工作氣體的情況下進行熱化學的熱處理工藝，因此可以在金屬粉末注塑構件的具有第一材料的第一區域中設定第一材料特性、例如材料的表面硬度的改善，并且在構造有第二材料的第二區域中設定第二材料特性、例如金屬粉末注塑構件的可焊性相對于未進行熱化學處理的狀態基本上沒有明顯變差。
[0012]有利的實施方式和改型方案由從屬權利要求以及參照附圖的說明中得出。
[0013]優選規定，金屬粉末注塑構件中間產品的第一材料由第一金屬材料或金屬合金材料構造成，尤其是由奧氏體材料構造成，并且金屬粉末注塑構件中間產品的第二材料由第二金屬材料或金屬合金材料構造成，尤其是由鐵素體材料構造成。該奧氏體材料優選構造用于，使奧氏體材料的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上增加到大于或等于第一閾值的值。該鐵素體材料優選構造用于，使鐵素體材料的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上增加到小于或等于第二閾值的值。
[0014]另外，優選規定，在金屬粉末注塑構件中間產品的熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體是氮和/或碳或者說氮化氣體和/或碳化氣體，第一閾值為1%，優選為2%，并且第二閾值為1%，優選為0.2%。通過選擇第一和第二材料可以由此設定第一和第二閾值。
[0015]根據另一個優選的設計方案規定，金屬粉末注塑構件的第一材料的、局部在表面上產生的影響區的第一厚度為20至500微米，并且金屬粉末注塑構件的第二材料的、局部在表面上產生的影響區的第二厚度為0至20微米。由于第一材料的影響區的厚度更大，第一材料相對于未進行熱化學處理的金屬粉末注塑構件具有提高了的材料表面硬度。由于第二材料的影響區的厚度更小，第二材料的可焊性相對于未進行熱化學處理的狀態基本上沒有明顯變差。
[0016]根據另一個優選的實施例規定，熱化學的熱處理工藝包括在含氮和/或含碳的環境中進行滲氮、氮碳共滲或滲碳。奧氏體材料優選構造用于，使奧氏體材料的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上增加到相對較高的值。鐵素體材料優選構造用于，使鐵素體材料的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上增加到相對較小的值。
[0017]由于鐵素體材料的氮濃度或碳濃度基本較高，在焊接鐵素體材料時氮排氣出現減少，這使得材料的可焊性相對于未進行熱化學處理的狀態基本上沒有明顯變差。
[0018]根據另一種優選的設計方案規定，金屬粉末注塑構件的熱化學的熱處理緊接著金屬粉末注塑構件的燒結在同一個爐中進行。
[0019]通過將金屬粉末注塑和熱化學的熱處理結合起來可以節省生產成本。金屬粉末注塑和熱化學的熱處理的結合使金屬粉末注塑構件的表面的功能化幾乎零成本地實現。與兩階段式工藝不同，免除了在必要情況下所需要的對金屬粉末注塑構件重新給料，對金屬粉末注塑構件重新加熱和冷卻和在必要情況下所需要的用于激活金屬粉末注塑構件的表面的處理。
[0020]所述設計方案和改型方案可以彼此任意組合。
[0021]本發明的其他可行設計方案、改型方案和實施形式還包括上面未提到的組合或下面結合實施例介紹的本發明的特征。
【附圖說明】
[0022]附圖應介紹關于本發明的實施方式的另一種理解。這些附圖闡明實施方式，并與說明書一起用于解釋本發明的原理和方案。
[0023]其他實施方式和很多所述優勢通過考慮附圖而得出。附圖中所示元件并不必然按照正確比例地繪制。
[0024]在附圖中:
圖la示出了根據本發明的優選的實施方式的、根據本發明的金屬粉末注塑構件中間產品的立體圖；
圖lb示出了根據本發明的優選的實施方式的、根據本發明的金屬粉末注塑構件的立體圖；以及
圖2示出了用于生產根據本發明的優選的實施方式的金屬粉末注塑構件的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]圖la示出了根據本發明的優選的實施方式的、根據本發明的金屬粉末注塑構件中間產品的立體圖；
金屬粉末注塑構件中間產品10具有第一區域10a，在該第一區域中構造有第一材料12。第一材料12由奧氏體材料構造成，優選由碳鉻鎳合金例如X2Crl3Nil5構造成。
[0026]此外，金屬粉末注塑構件中間產品10具有第二區域10b，在該第二區域中構造有第二材料14。第二材料14由鐵素體材料構造成，優選由碳鉻合金，例如X2Crl3構造成。
[0027]第一材料12的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體優選局部在表面上增加到大于或等于第一閾值的值。
[0028]第二材料14的氮濃度或碳濃度可以通過在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體優選局部在表面上增加到小于或等于第二閾值的值。
[0029]在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體優選是氮化氣體和/或碳化氣體，第一閾值優選為1%，尤其優選為2%，并且第二閾值優選為1%，尤其優選為0.2%。
[0030]圖lb示出了根據本發明的優選的實施方式的、根據本發明的金屬粉末注塑構件的立體圖。
[0031]第一材料12具有由在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上產生的影響區，其具有第一厚度12a，并且第二材料14具有由在熱化學的熱處理工藝中使用的工作氣體局部在表面上產生的影響區，其具有第二厚度14a。
[0032]關于氮和/或碳在第一材料12中的擴散，第一材料12的局部在表面上產生的影響區的第一厚度12a優選為20至500微米，并且關于氮和/或碳在第二材料14中的擴散，第二材料14的局部在表面上產生的影響區的第二厚度14a優選為0至20微米。可選地，第一和第二材料12、14的影響區也可以具有其他合適的厚度。
[0033]影響區在此是相應的材料12、14的這樣的區域，在該區域中相對于未處理的材料12、14提高了材料硬度，并且相對于未處理的材料12、14提升了氮濃度或碳濃度。
[0034]熱化學的熱處理工藝優選通過在氮環境中對金屬粉末注塑構件進行滲氮而進行。可選地，熱化學的熱處理工藝也可