一种含铜铁基粉末冶金材料及其制备工艺的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及粉末冶金领域，具体涉及一种含铜铁基粉末冶金材料及其制备工艺。
【背景技术】
[0002] 粉末冶金包括粉末的制备和粉末冶金制品的生产。粉末的制备是采用机械，冶金 或物理化学方法，使金属、合金或者金属化合物从固态、液态或气态转变成粉末状态的工艺 技术。粉末冶金制品的生产是利用制取的金属或用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混 合物作为原料，经过成形、烧结，以及其它后续工序，制造金属材料、复合材料以及各种类型 制品的工艺技术。因其具有近净成形、材料利用率高、节能、制取材料范围广、产品精度高等 优异特点，在工业生产中被大量用于金属零件的制备，特别是在汽车制造领域有着广泛的 应用。
[0003] 碳是铁基粉末冶金材料生产中不可或缺的成分。通常在铁基粉末冶金材料生产 中，产品所需的碳以石墨粉末的形式添加。石墨粉末在烧结过程中扩散、渗碳，改善材料的 组织，提高材料的机械性能和物理化学性能。但是，石墨粉末的密度低，仅为铁粉的1/4,添 加石墨混料很容易造成混合粉末的成分偏析;而且，混合粉末在运输和送料过程中会出现 石墨漂浮，导致成分分离，影响材料的成分稳定性，造成同一产品内部和不同产品间的成分 不均匀，导致产品质量难以控制，废品率增大。此外，为使碳在烧结过程中能够快速扩散，一 般选用粒径细小的石墨粉末，这就更容易产生成分偏析和成分分离。
[0004] CN1524913A公开了用于粉末冶金的粘结剂和混合粉末及混合粉末生产方法，将该 发明的用于粉末冶金的粘结剂掺入用于粉末冶金的原料粉末中能够有效防止石墨分散等 问题。但是粘结剂容易出现团聚现象，影响材料性能。CN104368816A公开了一种粉末冶金零 件的制造方法，该方法采用镀铜石墨粉，提高石墨粉的密度，降低混分过程中的材料偏析和 运输过程中的成分分离程度，但是镀铜石墨成本较高，多用于高附加值粉末冶金产品的生 产中。US2011253264A1公开了一种铁碳合金，该专利采用熔炼方法制备含碳量0.3~8%的中 间合金，并采用该中间合金作为碳源满足粉末冶金产品对碳含量的需求，但是，预合金粉末 中含碳量高时硬度高，粉末性能相对较差，而且该专利采用1200°C的烧结温度，工业中常用 的网带炉难以满足如此高的烧结温度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种含铜铁基粉末冶金材料 及其制备工艺，既通过球磨扩大中间粉末的成分范围，增强中间粉末的活性，有利于烧结过 程中元素的扩散，提高铁基粉末冶金材料的强度、硬度等性能;又能满足粉末冶金材料对碳 元素的需求，改善直接添加石墨混粉工艺的不足。
[0006] -种含铜铁基粉末冶金材料，其各组分及质量百分比如下： 铁基机械合金化粉末 1~30%; 铜粉 1~5%; 剩余为铁粉;上述各组分质量总和为100%。
[0007] 所述铁基机械合金化粉末组分及质量百分比为： 石墨粉 5~30%; 铁粉 40~95%; 其它元素粉或合金粉 〇~50%。
[0008] 所述的其它元素粉或合金粉包括锰粉、铬粉、锰铁粉、硅铁粉和铬铁粉中的一种或 多种。
[0009] 本发明所述的一种含铜铁基粉末冶金材料的制备工艺，包括以下步骤： 1) 铁基机械合金化粉末的制备:将铁粉、石墨粉、其他元素粉或合金粉混合5~30min， 添加混合粉末质量1~3%的过程控制剂； 2) 将上述混合物放入球磨机中以250~450r/min速度球磨6~24h，球磨粉末过100目筛， 得到铁基机械合金化粉末。
[0010] 3)粉末冶金材料的制备:将所述铁基机械合金化粉末与铁粉、铜粉、润滑剂放入 混料机中混合20~40min，然后进行压制、烧结等得到所述粉末冶金材料。
[0011] 上述制备过程中，优选地，球磨机的球料比为5:1~10:1。
[0012] 上述制备过程中，优选地，将球磨后的铁基机械合金化粉末进行去应力退火处理， 退火温度为600~980°C，高温下保温1~12h，冷却速度1~5°C/min。
[0013] 所述的润滑剂优选为硬脂酸锌、石蜡，添加量为0.3~0.8%。
[0014] 所述的过程控制剂优选为无水乙醇、四氯化碳、甲醇、硬脂酸、石蜡。
[0015] 本发明采用球磨工艺制备铁基机械合金化粉末，该球磨粉末粒度细，活性高，成分 均匀，能够增加烧结过程中与高温下铜产生的液相的相互作用，加速烧结时物质的迀移和 扩散，有利于烧结过程的进行，提高烧结材料显微组织均匀性，改善石墨扩散后残留孔隙的 分布。采用该工艺制备的材料与直接混粉工艺制备的材料相比，强度和硬度均有提高。而 且，本发明无需直接添加石墨粉末，能够提高混料时各种成分的均匀程度，有效降低运输和 送料过程中的成分分离。此外，硅、锰等元素采用球磨粉末方式加入，有利于这些元素在烧 结过程中的扩散，同时能够有效提高材料的强度和硬度。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1 1) 称取石墨粉l〇g、猛铁粉24g、娃铁粉20g、络粉6g、铁粉40g，混合20min，加入lg无水 乙醇； 2) 将上述混合物放入球磨机中球磨24h，并对球磨后粉末过100目筛，得到铁基机械合 金化粉末;其中球磨机采用卧式行星球磨机，球磨罐材质为不锈钢，磨球材质为碳化钨，球 料比10:1，球磨机转速250r/min，采用正反转交替，每工作30分钟，停5分钟。
[0017] 3)称取上述铁基机械合金化粉末5g、铁粉94g、铜粉lg、石錯0.8g，混合20min。在 500~600MPa压力下压制成型，氮氢气氛保护下于1120°C烧结30min。
[0018] 实施例2 1) 称取石墨粉5g、铁粉95g，混合30min，加入3g四氯化碳； 2) 将上述混合物放入球磨机中球磨12h，并对球磨后粉末过100目筛，得到铁基机械合 金化粉末;其中球磨机采用卧式行星球磨机，球磨罐材质为不锈钢，磨球材质为不锈钢，球 料比8:1，球磨机转速350r/min，采用正反转交替，每工作60分钟，停5分钟。
[0019] 3)将球磨后的铁基机械合金化粉末进行去应力退火处理，退火温度为600°C，高 温下保温lh，冷却速度l°C/min。
[0020] 4)称取上述铁基机械合金化粉末16g、铁粉82g、铜粉2g、硬脂酸锌0.75g，混合 30min。在500~600MPa压力下压制成型，氮氢气氛保护下于1120°C烧结30min。
[0021] 实施例3 1) 称取石墨粉30g、铁粉70g，混合5min，加入2g甲醇； 2) 将上述混合物放入球磨机中球磨6h，并对球磨后粉末过100目筛，得到铁基机械合 金化粉末;其中球磨机采用卧式行星球磨机，球磨罐材质为不锈钢，磨球材质为不锈钢，球 料比5:1，球磨机转速450r/min，采用正反转交替，每工作30分钟，停5分钟。
[0022] 3)称取上述铁基机械合金化粉末lg、铁粉94g、铜粉5g、微粉石蜡0.5g，混合 40min。在500~600MPa压力下压制成型，氮氢气氛保护下于1120°C烧结30min。
[0023] 实施例4 1) 称取石墨粉5g、锰粉2g、硅铁粉7g、铬铁粉3g，铁粉83g，混合20min，加入lg酒精； 2) 将上述混合物放入球磨机中球磨24h，并对球磨后粉末过100目筛，得到铁基机械合 金化粉末;其中球磨机采用卧式行星球磨机，球磨罐材质为不锈钢，磨球材质为碳化钨，球 料比9:1，球磨机转速280r/min，采用正反转交替，每工作30分钟，停5分钟。
[0024] 3)将球磨后的铁基机械合金化粉末进行去应力退火处理，退火温度为980°C，高 温下保温12h，冷却速度5°C/min。
[0025] 4)称取上述铁基机械合金化粉末30g、铁粉68g、铜粉2g、石錯0.8g，混合20min。在 500~600MPa压力下压制成型，氮氢气氛保护下于1120°C烧结30min。
[0026] 对比例1 称取铁粉96.45g、铜粉2g、石墨粉0.8g、微粉石蜡0.75g，混合30min。在500-600MPa压力 下压制成型，氮氢气氛保护下于1120°C烧结30min。
[0027] 对比例2 称取铁粉97.4g、铜粉2g、石墨粉0.6g，以无水乙醇为混料介质，球料比为5:1，采用行星 式球磨机混合，球磨转速120r/min，混合5h，混合后干燥。600MPa压力下成型，分别采用微波 烧结和常规烧结两种工艺1120°C下烧结，常规工艺采用氢气气氛，保温60min，微波烧结采 用氮氢气氛，保温l〇min。
[0028] 下表为各实施例和对比例的性能比较：
从上表可知，采用本工艺制备的粉末冶金材料表观硬度和压溃强度均高于常规混粉制 备的材料。
【主权项】
1. 一种含铜铁基粉末冶金材料，其特征在于，各组分及质量百分比如下： 铁基机械合金化粉末 1~30%; 铜粉 1~5%; 剩余为铁粉，上述各组分质量总和为100%; 所述铁基机械合金化粉末组分及质量百分比为： 石墨粉 5~30%; 铁粉 40~95%; 其它元素粉或合金粉 〇~50%。2. 根据权利要求1所述的含铜铁基粉末冶金材料，其特征在于，所述的其它元素粉或合 金粉选自锰粉、铬粉、锰铁粉、硅铁粉和铬铁粉中的一种或多种。3. -种权利要求1或2所述的含铜铁基粉末冶金材料的制备工艺，其特征在于，包括以 下步骤： 1) 铁基机械合金化粉末的制备：首先将铁粉、石墨粉、其他元素粉或合金粉混合5~ 30min，添加混合粉末质量1~3%的过程控制剂； 2) 将上述混合物放入球磨机中以250~450r/min速度球磨6~24h，球磨粉末过100目筛， 得到铁基机械合金化粉末； 3) 粉末冶金材料的制备：将所述铁基机械合金化粉末与铁粉、铜粉、润滑剂放入混料 机中混合20~40min，然后进行压制、烧结等得到所述粉末冶金材料。4. 根据权利要求3所述的含铜铁基粉末冶金材料的制备工艺，其特征在于，所述球磨机 的球料比为5:1~10:1。5. 根据权利要求3所述的含铜铁基粉末冶金材料的制备工艺，其特征在于，将球磨后的 铁基机械合金化粉末进行去应力退火处理，退火温度为600~980°C，高温下保温1~12h，冷却 速度1~5°C/min。6. 根据权利要求3所述的含铜铁基粉末冶金材料的制备工艺，其特征在于，所述润滑剂 为硬脂酸锌、石蜡。7. 根据权利要求6所述的含铜铁基粉末冶金材料的制备工艺，其特征在于，所述润滑剂 的添加量为0.3~0.8%。8. 根据权利要求3所述的含铜铁基粉末冶金材料的制备工艺，其特征在于，所述的过程 控制剂为无水乙醇、四氯化碳、甲醇、硬脂酸、石蜡。
【专利摘要】本发明公开了一种含铜铁基粉末冶金材料及其制备工艺，所述粉末冶金材料由铁粉、铁基机械合金化粉末和铜粉混合而成。先采用球磨方法制备铁基机械合金化粉末，再将铁基机械合金化粉末与铁粉、铜粉、润滑剂混合，配制含铜铁基粉末冶金材料。本发明采用球磨工艺制备铁基机械合金化粉末，该球磨粉末粒度细，活性高，成分均匀，能够增加烧结过程中与高温下铜的液相的相互作用，有利于烧结过程的进行，提高烧结材料显微组织均匀性，改善石墨扩散后残留孔隙的分布。采用该工艺制备的材料与直接混粉工艺制备的材料相比，强度和硬度均有提高。而且，本发明无需直接添加石墨粉末，能够提高混料时各种成分的均匀程度，有效降低运输和送料过程中的成分分离。
【IPC分类】C22C33/02, C22C38/18, B22F1/00, C22C38/02, C22C38/16, C22C38/04
【公开号】CN105648333
【申请号】
【发明人】范晓杰, 鞠志勇
【申请人】泰安皆瑞金属科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月31日