用于粉末注射成型的含非晶態合金進料的制作方法

用于粉末注射成型的含非晶態合金進料的制作方法
【專利摘要】在一個實施例中提供用于產生組成的方法，該方法包括將進料注入模具來產生工件；其中進料包括粘合劑和微粒，其中微粒包括非晶態合金。還描述進料組成。
【專利說明】用于粉末注射成型的含非晶態合金進料
【背景技術】
[0001] 金屬組件的粉末注射成型可提供許多優勢，其導致在多種應用中廣泛使用。粉末 注射成型所提供的優勢之一是產生具有復雜形狀的金屬部件同時減少浪費的能力。盡管常 規粉末注射成型工藝提供許多優勢，運些工藝未提供許多應用所期望的成品密度和硬度。

【發明內容】

[0002] 鑒于前述，
【發明人】認識且意識到用于粉末注射成型、提供具有改進性質(例如硬度 和密度)的成品的進料材料W及制作和/或使用運些進料材料的方法的優勢。
[0003] 因此，在本文的一些實施例中提供運樣的組成，其包括粘合劑和微粒。運些微粒可 包括非晶態合金，并且組成可W是對于注射成型工藝的進料。
[0004] -個實施例提供方法，其包括將進料注入模具來產生工件。該進料可包括粘合劑 和微粒，并且運些微粒可包括非晶態合金。
[0005] 另一個實施例提供通過燒結上文的方法產生的工件所產生的物品。
[0006] 應意識到前述概念和在下文更詳細論述的額外概念(假定運樣的概念并不互相抵 觸)的所有組合預想為本文公開的發明性主旨的部分。特別地，在該公開的結尾處出現的要 求保護的主旨的所有組合預想為本文公開的發明性主旨的部分。還應意識到本文顯式采用 的也可能在任何公開中出現、通過引用所合并的術語應被給予與本文公開的特定概念最一 致的含義。
【附圖說明】
[0007] 技術人員將理解圖主要是為了說明目的并且不意在限制本文描述的發明性主旨 的范圍。圖不一定按比例;在一些實例中，本文公開的發明性主旨的各種方面可在圖中擴大 或放大示出W便于理解不同特征。在圖中，類似的參考字符一般指類似特征(例如，功能相 似和/或結構相似的元件）。
[000引圖1描繪根據一個實施例產生的材料的微觀結構。
[0009] 圖2描繪根據一個實施例產生的材料的微觀結構。
[0010] 圖3描繪詳述根據一個實施例的工藝的流程圖。
[0011] 圖4描繪根據一個實施例對于由完全非晶態粉末組成的進料材料的X射線衍射 rXRD")圖樣，和根據另一個實施例對于具有既包含非晶態又包含結晶成分的相似組成的 材料的XRD圖樣。
[0012] 圖5描繪根據一個實施例對于包含非晶態合金的進料材料的差式掃描量熱 ("DSC'）標繪圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面接著是與用于粉末注射成型、提供具有改進性質的成品的進料材料有關的各 種概念及其實施例和制作和/或使用該進料材料的方法的更詳細描述。應意識到因為公開 的概念不限于任何特定實現方式，上文引入且在下文更詳細論述的各種概念可采用許多方 式中的任一個實現。特定實現和應用的示例主要為了說明的目的而提供。
[0014] -個實施例與組成有關，該組成包括粘合劑和微粒，其中運些微粒包括非晶態合 金，并且組成是用于注射成型工藝的進料。另一個實施例與方法有關，該方法包括將進料注 入模具來產生工件，其中進料包括粘合劑和微粒，其包括非晶態合金。另一個實施例與通過 燒結由前面的方法產生的工件所產生的物品有關。 非晶態合金
[0015] 合金可指兩個或W上金屬元素的混合物(其包括固溶體)-例如，至少2、3、4、5個或 W上的元素。本文的術語"元素"可指可在周期表中找到的符號所代表的化學物質。金屬可 指堿金屬、堿±金屬、過渡金屬、后過渡金屬、銅系和澗系中的任一個。
[0016] 非晶態合金可指具有非晶態、非結晶原子結構或微觀結構的合金。非晶態結構可 指沒有可觀察的長程序的玻璃態結構；在一些實例中，非晶態結構可展現某一短程序。從 而，非晶態合金有時可稱為"金屬玻璃"。非晶態合金可指合金中至少約50%是非晶相-例 如，至少約60 %、約70%、約80 %、約90 %、約95 %、約99%或W上。本文的百分比可指體積百 分比或重量百分比，運取決于上下文。本文的術語"相"可指物質的物理獨特形式，例如微觀 結構。例如，固體和液體是不同的相。相似地，非晶相與結晶相不同。
[0017] 非晶態合金可包含多種金屬元素。在一些實施例中，非晶態合金可包括鐵、銘、娃、 棚、儘、儀、鋼、妮、銅、鉆、碳、錯、鐵、被、侶、金、銷、鈕、憐、鶴、錠、粗或其組合。在一些實施例 中，非晶態合金可W是基于錯、基于鐵、基于鐵、基于銅、基于儀、基于金、基于銷、基于鈕或 基于侶的。術語"基于M的"在指合金時可指包括至少約30%的元素的合金-例如，約 40 %、約50 %、約60%、約70%、約80 %、約90 %、約95%或W上。本文的百分比可指體積百分 比或重量百分比，運取決于上下文。
[0018] 非晶態合金可W是塊狀固化非晶態合金。塊狀固化非晶態合金、塊狀金屬玻璃 ("BMG")，或塊狀非晶態合金可指可適于具有在毫米范圍內的至少一個尺度的非晶態合金。 在一個實施例中，該尺度可指最小尺度。根據幾何形狀，尺度可指厚度、高度、長度、寬度、半 徑及類似物。在一些實施例中，該最小尺度可W是至少約0.5mm-例如，約1mm、約2mm、約3mm、 約4mm、約5mm、約6mm、約8mm、約10mm、約12mm或W上。最大尺度的幅度不受限制并且可W在 毫米范圍、厘米范圍或甚至米范圍內。
[0019] 本文描述的非晶態合金(其包括塊狀非晶態合金)可具有約500K/sec或更少的臨 界冷卻速率。本文的術語"臨界冷卻速率"可指運樣的速率，在該速率W下非晶態結構并不 十分有利并且從而不可能在制造過程期間形成。在一些實施例中，非晶態合金的臨界冷卻 速率可W是例如約400K/sec或更少-例如，約300K/sec或更少、約250K/sec或更少、約200K/ sec或更少。
[0020] 在一些實施例中，非晶態合金可W是基于黑色金屬的合金，例如基于(Fe、Ni、Co) 的組成。運樣的組成的示例在美國專利號6,325,868中W及在出版物（A. Inoue等人， Appl .Phys 丄ett.，卷71、第464頁（1997)) (aien等人，Mater. Trans .，JIM,卷42、第2136頁 (2001))和日本專利申請2000126277。加 1.#20013032184)中公開。例如，合金可^是 Fe72Ai5Ga2PiiC6B4 或 F'eysAnZrioMosWsBi 已。
[0021] 在一些實施例中，非晶態合金可W是一些中的至少一個:Fe-Cr-B-M〇-C合金、Ni- Cr-Si-B-Mo-Cu-Co 合金、Fe-Cr-B-Mn-Si 合金、Fe-Cr-B-Si 合金、Fe-Cr-B-Mn-Si-Cu-Ni-Mo 合金、Fe-Cr-B-Mn-Si-Ni 合金、Fe-Cr-Si-B-Mn-Ni-WC-TiC 合金、Fe-Cr-Si-Mn-C-Nd-Ti 合 金、Fe-Cr-P-C 合金、Fe-Cr-Mo-P-C 合金、Fe-Cr-Mo-P-C-Ni 合金、Fe-P-C-B-Al 合金、Fe-Cr- Mo-B-C-Si-Ni-P 合金、Fe-Cr-Mo-B-C-Si-W-Ni 合金、Ni-Cr-Mo-B 合金、Fe-B-Si-Cr-Nb-W 合 金、Fe-Cr-Mo-B-C-Y 合金、Fe-Cr-Mo-B-C-Y-Co 合金、Fe-Cr-Mo-W-師合金、Fe-Cr-Mo-B-C- Si-W-Mn合金和Fe-Cr-Si-W-Nb合金。在至少一個實施例中，非晶態合金可W是基于Fe的合 金或基于Ni/化的合金。
[0022] 非晶態合金（其包括塊狀固化非晶態合金)可具有比它們的結晶配對物更高的強 度和更高的硬度。強度可指拉伸或壓縮強度，運取決于上下文。例如，基于Zr和Ti的非晶態 合金可具有約250ksi或更高的拉伸屈服強度、約450HV或更高的硬度值或兩者兼而有之。在 一些實施例中，拉伸屈服強度可W是約300ksi或更高-例如，至少約400ksi、約500ksi、約 eOOksi、約SOOksi或更高。在一些實施例中，硬度值可W是至少約500HV-例如，至少約 550HV、約 600HV、約 700HV、約 800HV、約 900HV、約 1000HV 或更高。
[0023] 在一個實施例中，基于黑色金屬的非晶態合金(其包括基于黑色金屬的塊狀固化 非晶態合金)可W具有約500ksi或更高的拉伸屈服強度和約1000HV或更高的硬度值。在一 些實施例中，拉伸屈服強度可W是約550ksi或更高-例如，至少約eOOksi、約700ksi、約 SOOksi、約900ksi或更高。在一些實施例中，硬度值可W是至少約1000HV-例如，至少約 1100HV、約 1200HV、約 1400HV、約 1500HV、約 1600HV 或更高。
[0024] 如此，前面描述的非晶態合金中的任一個可具有可取的強度重量比。此外，非晶態 合金(特別是基于Zr或Ti的合金)可展現可取的耐腐蝕性和環境耐久性。本文的腐蝕可指化 學腐蝕、應力腐蝕或其組合。
[0025] 本文描述的非晶態合金(其包括塊狀非晶態合金)可具有至少約0.5%的高彈性應 變極限，其包括至少約1 %、約1.2%、約1.5%、約1.6%、約1.8%、約2%或W上-該值比迄今 為止已知的任何其他金屬合金要高得多。
[0026] 在一些實施例中，非晶態合金（其包括塊狀非晶態合金）可另外包括一些結晶材 料，例如結晶合金。結晶材料可具有與非晶態合金相同或不同的化學組成。例如，在其中結 晶合金和非晶態合金具有相同化學組成的情況下，它們可僅關于它們的微觀結構方面彼此 不同。
[0027] 在一些實施例中，非晶態合金中的結晶沉淀物可對非晶態合金的性質、尤其對運 些合金的初性和強度具有不良影響，并且如此一般優選使運些沉淀物的體積分數最小化。 然而，可存在其中延性結晶相在處理非晶態合金期間原位沉淀的情況，運對非晶態合金的 性質、尤其對合金的初性和延性可是有益的。一個示范性情況在C.C.化ys等人在2000年 化ysical Review Letters、卷84、第2901頁中公開。在至少一個實施例中，結晶沉淀物可包 括金屬或合金，其中合金可具有與非晶態合金的組成相同的組成或與非晶態合金的組成不 同的組成。在本文描述的至少一個實施例中可采用運樣的非晶態合金，其運些有益的結晶 沉淀物。 粉末注射成型
[0028] 粉末注射成型（"PIM")是用于在注射成型工藝中使用進料(其包含粉末材料和粘 合劑)產生復雜組件的工藝。金屬注射成型（"MIM")是一類粉末注射成型，其中粉末可W是 金屬或合金。MIM工藝可典型地包括將進料注入模具、從成型工件去除粘合劑W及燒結從其 處去除粘合劑的工件。
[0029] 在MIM工藝中使用的進料可形成為工藝的部分或是即買即用型。在一個實施例中， 進料可通過使微粒與粘合劑混合而產生。在另一個實施例中，混合可在弓刀型混合器或雙 螺桿或剪切漉擠出機中在升高的溫度持續預定時段地進行。升高的溫度可具有高于室溫的 任何溫度，運取決于應用。然而，在一個實施例中，混合可在約150°C的溫度進行。在另一個 實施例中，混合可在約l〇〇°C至約200°C的溫度進行-例如，約110°C至約190°C、約120°C至約 180°C、約130°C至約170°C或約140°C至約160°C。預定時段可具有任意時間長度，運取決于 應用。在一個實施例中，混合可持續約0.25至約3.75小時時段地進行-例如，約0.5至約3.5、 約0.75至約3.25、約1至約3、約1.25至約2.75、約1.5至約2.5、約1.75至約2.25小時。在另一 個實施例中，混合可在從約130°C至約160°C范圍的溫度持續約2小時時期地進行。
[0030] 進料可在混合或形成顆粒W供存儲和后來使用之后直接供應給注射器裝置。在一 個實施例中，進料可形成大小在毫米大小范圍內的球團或顆粒。在另一個實施例中，可購買 球團或顆粒進料W供在注射成型工藝中使用。
[0031] 將進料注入模具可在升高的溫度發生。升高的溫度可具有高于室溫的任何溫度， 運取決于應用。例如，在一個實施例中，進料在約100°C至約150°C的溫度。注射進料所處的 溫度可稱為"噴嘴溫度"。進料中包括的粘合劑的烙融溫度可影響在注射期間使用的噴嘴溫 度。在一個實施例中，模具可被加熱來提高在注射期間進料對模具型腔的填充。在另一個實 施例中，模具在注射工藝期間可在約50°C的溫度。
[0032] 從模具去除的工件可稱為"綠色工件"。綠色工件可包含微粒和粘合劑兩者，并且 維持模具所授予的形狀。
[0033] 粘合劑可在脫除工藝期間從綠色工件去除。粘合劑可通過熱、催化、溶解或超臨界 脫除工藝而去除。在一個實施例中，粘合劑可通過熱處理工藝去除，其中在高純度氨氣氛下 在電爐中對綠色工件加熱。在另一個實施例中，可采用熱脫除工藝，其中W約2TV分鐘的加 熱速率將綠色工件加熱到約300°C的溫度并且維持約一小時，從而W約：TC/分鐘的加熱速 率使溫度增加到約500°C并且維持約一小時，并且W約：TC/分鐘的速率使溫度增加到約750 °C并且維持約一小時。在熱脫除工藝中使用的溫度范圍可取決于所選的粘合劑。粘合劑去 除之后的工件可稱為"褐色工件"。
[0034] 褐色工件可被燒結來產生金屬部件。在去除任何余下粘合劑并且在金屬微粒之間 形成燒結頸時，燒結工藝可導致褐色工件收縮。在燒結后，產生的部件可大致沒有粘合劑。 在一個實施例中，部件可完全沒有粘合劑。對于燒結的溫度和時間可取決于金屬微粒的性 質。
[0035] 在一些情況下，燒結的金屬部件可經歷后燒結處理，例如加工或拋光。對于一些金 屬微粒和一些應用，可采用額外熱處理來去除殘余孔隙。 包含非晶態合金的進料
[0036] 在本文公開的一些實施例中，供在MIM工藝中使用的進料可包括微粒，其包括非晶 態合金。非晶態合金可W是本文描述的非晶態合金中的任一個。在至少一個實施例中，非晶 態合金可W是塊狀非晶態合金。在另一個實施例中，非晶態合金可不是塊狀非晶態合金。
[0037] 進料材料可進一步包括結晶材料。該結晶材料可W是具有與非晶態合金相同或不 同的化學組成的結晶合金。在至少一個實施例中，結晶金屬包括在納米范圍、微米范圍、毫 米范圍、厘米范圍或其任何組合內的晶體(或"晶粒"）大小。例如，第一材料可包括納米晶材 料。結晶材料可包括具有與涂層材料中的非晶態合金相同組成的合金、與涂層材料中的非 晶態合金不同的合金、金屬、非金屬或其任何組合。
[0038] 在一個實施例中，進料材料可另外包括部分非晶態材料、陶瓷材料、耐火微粒材 料、軟微粒材料、結晶金屬微粒材料、結晶合金微粒材料或其組合。陶瓷材料可包括碳化物 或氧化物-例如，二氧化娃、氧化侶、氧化錯或氧化儀。耐火微粒材料可包括妮、鋼、粗、鶴、碳 化物或棚化物。在一個實施例中，耐火微粒材料可W是碳化鶴、碳化銘、碳化娃或其組合。在 另一個實施例中，耐火微粒材料可W是棚化銘、棚化娃或其組合。軟微粒材料可W是銅、銅 合金、鐵或具有小于含非晶態微粒的硬度的硬度的任何微粒材料。結晶金屬微粒材料可包 括鐵或銅。結晶合金微粒材料可包括化、化、(：〇、化、吐、]\1〇、8、(：、51、￥、]\111、￥、(：〇、41、抓、？或1'1 合金。在一個實施例中，結晶合金微粒材料可包括不誘鋼或Inconel。在另一個實施例中，結 晶合金粉末可包括不誘鋼31化、630或17-4。在一個實施例中，進料材料可另外包括MIM工藝 中傳統使用的粉末。MIM工藝中傳統使用的粉末可從低合金鋼、軟磁合金、可控膨脹合金機 及其組合選擇。
[0039] 微粒可具有任何適合的幾何形狀，運取決于應用。例如，微粒可具有球形或圓形幾 何形狀。球形粒子至少大致類似于球。圓形粒子缺乏尖角邊，例如在圓形薄片的情況下。在 一個實施例中，球形微粒通過氣體霧化工藝產生。由于充填效率增加，球形微粒可在燒結后 產生較高密度產品。在另一個實施例中，圓形微粒可通過水霧化工藝產生。
[0040] 微粒可具有任何適合的大小，運取決于應用。根據幾何形狀，本文的術語"大小"可 指微粒的直徑、半徑、長度、寬度、高度等。在一個實施例中，微粒可具有在約1至約150微米 范圍的大小-例如，約5至約120微米、約10至約100微米、約15至約90微米、約20至約85微米、 約25至約80微米、約30至約75微米。在另一個實施例中，微粒可具有小于約100微米的大小- 例如，小于約95微米、約90微米、約85微米、約80微米、約75微米、約70微米或更少。在一個實 施例中，微粒可具有大于約1微米的大小-例如，大于約5微米、約10微米、約15微米、約20微 米、約25微米、約30微米或W上。在另一個實施例中，微粒可具有在約5至約30微米范圍的大 小。
[0041] 粘合劑可W是適合在MIM工藝中使用的任何粘合劑。在一個實施例中，粘合劑可W 是熱塑材料。在另一個實施例中，粘合劑可W是乙締醋酸乙締醋和石蠟的混合物。在一個實 施例中，粘合劑可W是約20wt. %的乙締醋酸乙締醋和約80wt. %石蠟的混合物。在另一個 實施例中，粘合劑可包括結合劑、表面活性劑、增塑劑、潤滑劑或其組合。
[0042] 進料材料中可包含含量在約30至約90vol. %的微粒-例如，約35至約85vol. %、約 40至約80vol. %、約45至約75vol. %或約50至約70vol. %。在另一個實施例中，進料材料中 包含比粘合劑更大濃度的微粒(按體積計）。
[0043] 與傳統MIM進料相比，進料微粒中含非晶態微粒可允許減少燒結溫度和時間。在一 個實施例中，燒結溫度可小于1300°C-例如，小于約1200°C、約1100°C、約1000°C或更少。例 如，在使用基于Fe的非晶態微粒的一個實施例中，在約1100°C至約1165°C的溫度持續約30 分鐘地實施燒結。相比之下，兩個傳統MIM結晶進料材料(不誘鋼31化和630)大體上在1350 °C的溫度持續約2小時地燒結。由含非晶態微粒產生的燒結溫度和時間減少與傳統MIM進料 材料相比提供相當大的能量、成本和時間節省。在一些情況下，燒結溫度和時間可影響成品 的硬度和密度。燒結可在真空或受控氣體氣氛下實行。
[0044] 使用本文描述的含非晶態進料產生的燒結產品可包括非晶態合金。在另一個實施 例中，燒結產品可大致沒有非晶態合金。在再另一個實施例中，燒結產品可大致沒有結晶合 金材料。
[0045] 使用本文描述的含非晶態進料產生的燒結產品可具有約500HV至約1500HV的維氏 硬度-例如，約550VH至約1450HV、約600HV至約1400HV、約650HV至約1350HV、約700HV至約 1300HV、約 750HV 至約 1250HV、約 800HV 至約 1200HV、約 850HV 至約 1150HV、約 900HV 至約 1100HV或約950HV至約1050HV。在一個實施例中，涂層材料展現至少約500HV的維氏硬度-例 如，至少約 500HV、約 525HV、約 550HV、約 575HV、約 600HV、約 625HV、約 650HV、約 675HV、約 700HV、約725HV、約750HV、約775HV、約800HV、約825HV、約850HV、約875HV、約900HV、約 92甜V、約950HV、約97甜V、約1000HV、約1025HV、約1050HV、約1075HV、約1100HV、約1125HV、 約1150HV、約1175HV、約1200HV、約1225HV、約1250HV、約1275HV、約1300HV、約1325HV、約 1350HV、約1375HV或W上。在另一個實施例中，涂層材料可具有約900HV至約1200HV的維氏 硬度。
[0046] 在一個實施例中，基于Fe的含非晶態微粒的進料產生具有約900至約1200HV硬度 的部件，運取決于選擇的燒結工藝。相比之下，兩個傳統MIM結晶進料材料（不誘鋼31化和 630)分別產生具有97HV至約360HV硬度的部件。從而，本文提供的含非晶態進料允許使用的 MIM工藝產生硬度出奇高的部件。在一個實施例中，使用含非晶態進料產生的燒結產品不需 要額外熱處理步驟來實現增加的硬度等級。
[0047] 使用本文描述的含非晶態進料產生的燒結產品可具有大于約99%的密度-例如， 大于約 99.1 %、約 99.2%、約 99.3%、約 99.4%、約 99.5%、約 99.6%、約 99.7%、約 99.8%或 約99.9 %。在一個實施例中，產生的燒結產品可具有約99.99 %的密度。相比之下，使用傳統 MIM結晶進料材料(不誘鋼316L)產生的部件在燒結后僅展現約96%的密度。從而，本文提供 的含非晶態進料允許使用MIM工藝產生密度出奇高的部件。
[0048] 使用本文描述的含非晶態進料產生的燒結產品可具有拉伸剛度，其基于產品設 計、進料組成和燒結處理的選擇來控制。
[0049] 使用本文描述的含非晶態進料產生的燒結產品可耐磨損和/或腐蝕。在一個實施 例中，腐蝕可指化學腐蝕、應力腐蝕或兩者。耐磨性可直接與材料的硬度有關，其中耐磨性 隨著硬度增加而增加。在至少一個實施例中，耐磨性是由不包括非晶態合金的進料產生的 燒結產品的耐磨性的至少約兩倍高-例如，至少約=倍高、約四倍高或約五倍高。
[0050] 使用本文描述的含非晶態進料產生的燒結產品在與由不包括非晶態合金的進料 產生的燒結產品相比可展現改進的性質。在一個實施例中，燒結產品可展現提高的硬度和 耐磨性。在另一個實施例中，燒結產品可展現提高的抗疲勞性。在一個實施例中，燒結產品 可展現提高的耐溫性-即，在高溫硬度提高。在一個實施例中，燒結產品可在燒結工藝期間 展現減小的體積收縮。
[0051] 性質在與另一個材料相比時視為改進，該性質對任何指定應用更可取。例如，在拉 伸強度的情況下，改進可指幅度增加。
[0052] 使用本文描述的含非晶態進料產生的燒結產品可W是醫學組件、矯正組件、汽車 組件、電子設備組件、電信設備組件、航空航天組件、槍械組件、眼鏡組件、牙科組件、體育用 品組件、累組件、齒輪組件、較鏈組件、刀或刀口、切器的切削刃、套管組件和/或海洋組件。 在一個實施例中，燒結產品可W是供在石油或天然氣工業中使用的組件或設備。在另一個 實施例中，燒結產品可W是在國防工業中使用的軍事物品或組件。在一個實施例中，燒結產 品可W是珠寶或手表組件。在另一個實施例中，燒結產品可W是微型組件或工具組件。在一 個實施例中，燒結產品可W是耐純化的切削設備-例如，刀、剪刀或其他切削設備。在另一個 實施例中，燒結產品可W是軸承或其他抗摩設備或磨損表面。在一個實施例中，燒結產品可 W是漁具或其他離岸項目組件。 使用含非晶態合金的進料的方法
[0053] 在如上文描述的標準MIM工藝中可采用本文描述的含非晶態合金的進料。在使用 含非晶態合金的進料時，燒結工藝可在比傳統MIM工藝更低的溫度和更短的時段實行。更低 溫度和更短時段提供相當大的能量、成本和時間節省。
[0054] 圖3描繪流程圖，其描述根據一個實施例用于使用含非晶態合金的進料的MIM工藝 (100)。該工藝包括可選地使含非晶態合金的微粒與粘合劑混合（110)來形成進料材料。進 料材料可被注入（120)模具，并且綠色工件可從模具去除（130)。粘合劑可從綠色工件去除 (140)，從而形成褐色工件。褐色工件可被燒結（150)來形成成品。 非限制性工作示例
[0055] 產生并且分析下列非限制性示例。 示例A和B
[0056] 示范性產品A和B從含非晶態合金的相同進料產生并且在不同條件下燒結。非晶態 合金是含鐵的非晶態合金。在五個不同位點處測試燒結樣品的硬度并且對每個樣品確定平 均硬度。示例A在1120°C持續1小時時期地燒結，并且示例B在1145 °C的溫度持續1小時時期 地燒結。如在表1中示出的，示例A的燒結過程產生具有910.1HV的平均硬度的產品，并且示 例B的燒結過程產生具有1170.0HV的平均硬度的產品。 表1
[0057] 圖1和2分別描繪由示例A和B的不同燒結過程產生的微觀結構。如在圖1和2中可W 容易觀察的，示例A的燒結過程產生具有比示例B的燒結過程更小的晶粒大小的產品。
[005引圖4描繪根據一個實施例對于由完全非晶態粉末組成的進料材料的X射線衍射 rXRD")圖樣，和根據另一個實施例對于具有既包含非晶態又包含結晶成分的相似組成的 材料的XRD圖樣。
[0059] 圖5描繪根據一個實施例對于包含非晶態合金的進料材料的差式掃描量熱 ("DSC'）標繪圖。 額外注意事項
[0060] 在該申請中引用的所有文獻和相似材料(包括但不限于專利、專利申請、文章、書、 論文和web頁面)不管運樣的文獻和相似材料的格式如何都通過引入完全顯式合并。在包含 的文獻和相似材料中的一個或多個(包括但不限于定義的術語、術語使用、描述的技術或類 似物)與該申請不同或相抵觸的情況下，該申請起主導作用。
[0061] 盡管本教導已經連同各種實施例和示例一起描述，運并不意味著本教導局限于運 樣的實施例或示例。相反，本教導包含各種備選、修改和等同物，如本領域內技術人員將意 識到的。
[0062] 盡管在本文描述和說明各種發明性實施例，本領域內技術人員將容易設想用于執 行功能和/或獲得結果和/或本文描述的優勢中的一個或多個的多種工具和/或結構，并且 運樣的變化和/或修改中的每個被認為在本文描述的發明性實施例的范圍內。更一般地，本 領域內技術人員將容易意識到本文描述的所有參數、尺寸、材料和配置意在為示范性的并 且實際參數、尺寸、材料和/或配置將取決于發明性教導所用于的特定應用或多個應用。本 領域內技術人員將認識到本文描述的特定發明性實施例的許多等同物。因此，要理解前述 實施例僅通過示例的方式呈現并且在附上的權利要求和其等同物的范圍內，除如專口描述 和要求保護的之外，還可實踐發明性實施例。本公開的發明性實施例針對本文描述的每個 個體特征、系統、物品、材料、裝備和/或方法。另外，兩個或W上運樣的特征、系統、物品、材 料、裝備和/或方法的任何組合如果它們并不互相抵觸則包括在本公開的發明性范圍內。
[0063] 本文描述的技術也可體現為方法，提供其中的至少一個示例。作為方法的部分執 行的動作可采用任何適合的方式排序。因此，可構造運樣的實施例，其中按與圖示的不同的 順序執行動作，其可包括同時執行一些動作，即使在說明性實施例中示出為相繼動作也如 此。
[0064] 如本文定義和使用的所有定義應理解成控制字典定義、通過引用合并的文件中的 定義和/或所定義術語的普通含義。
[0065] 除非明確地相反指示，如在本文在說明書和權利要求中使用的不定冠詞"a"和 "an"應理解成意指"至少一個"。其中引用的任何范圍是包括性的。
[0066] 如在該整個說明書中使用的術語"大致"和"約"用于描述和解釋小的波動。例如， 它們可W指小于或等于±5%，例如小于或等于±2%，例如小于或等于±1%，例如小于或 等于±0.5%，例如小于或等于±0.2%，例如小于或等于±0.1 %，例如小于或等于± 0.05%。
[0067] 如在本文在說明書和權利要求中使用的短語"和/或"應理解成意指運樣結合的元 素中的"任一個或兩個"，即，在一些情況下結合地存在并且在其他情況下分離地存在的元 素。用"和/或"列出的多個元素應采用相同方式解釋，即，運樣結合的元素中的"一個或多 個"。除由"和/或"分句專口標識的元素之外，可可選地存在其他元素，而不管是與專口標識 的那些元素有關還是無關。從而，作為非限制性示例，在結合例如"包括"等開端式語言一起 使用時，對"A和/或B"的引用在一個實施例中可W僅指A(可選地包括除BW外的元素）；在其 他實施例中，僅指B(可選地包括除AW外的元素）；在再另一個實施例中，指A和B兩者(可選 地包括其他元素）；等。
[0068] 如在本文在說明書和權利要求中使用的，"或"應理解成具有與如上文定義的"和/ 或"相同的含義。例如，當使列表中的項分離時，"或"或"和/或"應解釋為包括性的，即，包括 許多元素或元素列表中的至少一個，但也包括它們中的不只一個，和額外的未列出項（可 選）。僅明確地相反指示的項（例如"…中的僅僅一個"或"…中的確切一個"，或"由…組成" (當在權利要求中使用時））將指包括許多元素或元素列表中的確切一個元素。一般，在前面 是排他性術語(例如"任一個"、"…中的一個"、"…中的僅僅一個"或"…中的確切一個"）時， 如本文使用的術語"或"應僅僅解釋為指示排他性備選物（即，"一個或另一個但不是兩 個。"基本上由…組成"當在權利要求中使用時應具有如它在專利法領域內使用的普通含 義。
[0069] 如在本文在說明書和權利要求中使用的，關于一個或多個元素列表的短語"至少 一個"應理解成意指從元素列表中的元素中的任一個或多個選擇的至少一個元素，但不一 定包括在元素列表內專口列出的每一個元素中的至少一個并且不排除元素列表中的元素 的任何組合。該定義還允許可可選地存在除專口在短語"至少一個"所指的元素列表內標識 的元素 W外的元素，而不管是與專口標識的那些元素有關還是無關。從而，作為非限制示 例，"A和B中的至少一個"（或等同地，"A或B中的至少一個"，或等同地，"A和/或B中的至少一 個"）在一個實施例中可W指至少一個(A)，其可選地包括超過一個，其中B不存在(并且可選 地包括除BW外的元素）；在另一個實施例中，指至少一個(B)，其可選地包括超過一個，其中 A不存在(并且可選地包括除AW外的元素）；在再另一個實施例中，指至少一個(A)(其可選 地包括超過一個），和至少一個(B)，其可選地包括超過一個(并且可選地包括其他元素）； 等。
[0070] 在權利要求中，W及在上文的說明書中，例如"包括"、"攜帶"、"具有"、"包含"、"牽 設"、"持有"、"由…組成"及類似物的所有過渡短語要理解成開端式的，即，意指包括但不限 于。僅過渡短語"由…組成"和"基本上由…組成"將分別是封閉或半封閉式過渡短語，如在 美國專利局專利審查程序手冊、章節2111.03中闡述的。
[0071] 權利要求不應解讀成局限于描述的順序或元素，除非那樣規定。應理解可由本領 域內普通技術人員做出形式和細節上的各種改變而不偏離附上的權利要求的精神和范圍。 落入下列權利要求及其等同物的精神和范圍內的所有實施例要求保護。
【主權項】
1. 一種組成，其包括： 粘合劑，和 微粒， 其中所述微粒包括非晶態合金，并且所述組成可以是對于注射成型工藝的進料。2. 如權利要求1所述的組成，其進一步包括部分非晶態微粒材料、耐火微粒材料、軟微 粒材料、結晶金屬微粒材料、結晶合金微粒材料或其組合。3. 如權利要求1所述的組成，其進一步包括合金微粒材料，所述合金微粒材料包括Fe、 Cu、Co、Ni、Cr、Mo、B、C、Si、W、Mn、Y、Co、Al、Nb、P、Ti或其組合。4. 如權利要求1所述的組成，其中所述粘合劑包括熱塑材料。5. 如權利要求1所述的組成，其中所述微粒具有球形或圓形幾何形狀。6. 如權利要求1所述的組成，其中所述微粒具有約1微米至約75微米的大小。7. 如權利要求1所述的組成，其中所述微粒以所述組成的約45vo 1. %至約75vo 1. %的 含量存在。8. 如權利要求1所述的組成，其中所述組成采用顆粒的形式。9. 一種方法，其包括： 將進料注入模具來產生工件， 其中所述進料包括粘合劑和微粒，所述微粒包括非晶態合金。10. 如權利要求9所述的方法，其進一步包括從所述工件去除所述粘合劑。11. 如權利要求9所述的方法，其進一步包括在小于或等于約1300°C的溫度燒結所述工 件。12. 如權利要求9所述的方法，其進一步包括通過使粘合劑與所述微粒混合來產生所述 進料。13. 如權利要求9所述的方法，其進一步包括采用方法產生所述進料，所述方法包括： 形成微粒，其包括非晶態合金，以及 使所述微粒與粘合劑混合， 其中形成包括氣體霧化工藝，并且所述微粒是球形的。14. 如權利要求9所述的方法，其進一步包括在將加熱的進料材料注入所述模具之前加 熱所述進料材料。15. 如權利要求9所述的方法，其中所述進料材料在所述注射期間在約100°C至約150°C 的溫度。16. -種通過燒結由權利要求9的方法產生的工件而產生的物品。17. 如權利要求16所述的物品，其中所述微粒在所述燒結后大致沒有粘合劑。18. 如權利要求16所述的物品，其中所述微粒大致沒有所述非晶態合金。19. 如權利要求16所述的物品，其中所述物品包括所述非晶態合金。20. 如權利要求16所述的物品，其中所述物品具有至少約99 %的密度。21. 如權利要求16所述的物品，其中所述微粒具有至少約500HV的硬度。22. 如權利要求16所述的物品，其中所述物品是以下中的至少一個:醫學組件、矯正組 件、汽車組件、電子設備組件、電信設備組件、航空航天組件、槍械組件、眼鏡組件、牙科組 件、體育用品組件、栗組件、齒輪組件、鉸鏈組件、刀或刀口、切器的切削刃、套管組件和海洋
【文檔編號】C22C45/00GK106062234SQ201480071375
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年10月20日
【發明人】C·P·金, J·康
【申請人】格爾登知識產權有限公司