CN100362125C - 烧结铁基粉末混合物时控制尺寸变化的方法 - Google Patents

烧结铁基粉末混合物时控制尺寸变化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种控制尺寸变化至一预定值的方法，该方法包括以下步骤：提供由铁基粉末(1)和元素铜形式的铜(2)或扩散结合到所述铁基粉末中的铜(3)组成的第一粉末(A)；提供由所述铁基粉末(1)和铁-铜预合金粉末(4)组成的第二粉末(B)；以获得所需尺寸变化的比例混合该第一粉末(A)和第二粉末(B)混合物，向所得混合物中加入石墨和润滑剂，并且可选地加入硬质相材料和其它合金元素；压实所得混合物；以及烧结该压坯。

Description

烧结铁基粉末混合物时控制尺寸变化的方法
技术领域
本发明涉及铁基粉末混合物。特别地，本发明涉及一种在烧结由这些混合物制备的压坯的过程中控制尺寸变化的方法。
背景技术
烧结基于铁或铁与合金元素通过粉末冶金法制备的压坯通常会导致尺寸变化，即烧结制品的尺寸与压坯的尺寸不同。尺寸变化是一个明显的问题，因此为了在批量生产中获得所需要的完全一致的烧结件必须随后进行不同程度的机加工。
当压坯中含有铜时，烧结过程中尺寸变化的差异尤其明显。由于其硬化效果，铜被广泛地用作合金元素。与大多数其它元素相比，当待压实的粉末中含有铜时，铜会导致膨胀。在过去几十年内，烧结Fe-Cu以及Fe-Cu-C粉末压坯的过程中由于膨胀而造成的尺寸变化或不稳定已经被研究过。为了解释烧结过程中压坯的膨胀，不同的机理已经被提出。例如，Bockstiegel(Metallurgia，1962，3(4)，67)提出，烧结过程中Fe-Cu压坯体积的增加是由于Cu固态扩散到晶粒中从而在Cu的最初位置留下较大的孔隙造成的。Dautzenberg(Arch.Eisenhuttenwes.，1970，41，1005)做了膨胀测定研究和动力学计算，并在这些研究基础上阐明只有扩散不会造成烧结过程中体积的快速增长。在压坯中观察到的快速膨胀被解释为熔融的铜渗透入颗粒边界以及沿铁颗粒内部的一些晶粒边界渗透的结果。几个研究者如Tabeshfar和Chadwick(Power Metall.，1984，27，19-24)研究了不同的铁基粉末中铜的膨胀效果，他们表明压实后的铁基粉末中留下的内部孔隙影响膨胀的程度。
在专利文献中，这种尺寸变化已经在如专利US 5 567 890中有所说明，该专利公开了一种用于制造局部尺寸变化差异小的高阻抗部件的包含Ni、Mo和C的铁基粉末。由这种粉末混合物产生的部件的尺寸变化基本上与烧结密度以及碳或钼的含量无关。在这些铁基成分中铜只能以杂质的形式存在。专利US 5 507 853提出了一种通过控制石墨扩散入铁颗粒来提高铁-铜-碳系的尺寸稳定性的方法，石墨的扩散通过加入选择的氧化物来控制。日本专利申请53-146 204描述了一种具有良好的机械性能和尺寸精度的铁-铜-碳烧结合金。通过加入作为铁-铜预合金粉末的铜，铜的膨胀被抑制。
在商业性的粉末冶金生产中，烧结的铁-铜-碳部件的尺寸变化通常通过加入石墨至结合碳的含量为约0.5％-约0.8％来控制。向铁-铜系中加入石墨对铜的膨胀具有削弱效果，并且，增长率通常可以保持在0.4％以下。通过改变所加入石墨的颗粒尺寸，可以将尺寸变化进一步控制在一定范围。
然而，有时需要在不改变烧坯的化学成分并且不加入大量的石墨或不改变石墨的颗粒尺寸的条件下，在较宽的范围内控制尺寸变化。当将用于在烧结后难以机加工至正确尺寸的高强度材料如铁-钼-铜-碳的设备用于普通铁-铜-碳系时，这一点尤其重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种在烧结包含铜以及可选地包含碳和钼的粉末系过程中控制尺寸变化的方法。通过根据本发明的方法，烧结过程中的尺寸变化可以被控制到一预定值而无需改变化学成分。可以预计尺寸的变化将减小机加工的需要并从而降低成品部件的成本。
根据本发明，该控制尺寸变化至一预定值的方法包含以下步骤：
-提供由铁基粉末1和元素铜形式的铜2或扩散结合到所述铁基粉末中的铜3组成的第一粉末A；
-提供由所述铁基粉末1和铁-铜预合金粉末4组成的第二粉末B；
-以获得需要的尺寸变化的比例混合所述第一粉末A和第二粉末B混合物；
-向所得混合物中加入石墨和润滑剂，以及可选择地加入硬质相(hardphase)材料和其它合金元素；
-压实所得混合物；以及
-烧结压坯。
实际的比例可以由本领域普通技术人员通过小规模的实验室实验设备或通过使用大规模的生产设备而容易地确定。
根据本发明的一个优选实施例，所述铁基粉末1是一种与钼预合金的铁粉。
为了保持该混合物和由具有不同比例的第一粉末A和第二粉末B的混合物产生的烧结部件具有相同的化学成分，第一粉末中铜的含量应该与第二粉末中铜的含量相同。这可以通过调整粉末A中铜的含量或调整粉末B中铜的含量来实现。可以通过调整粉末1和粉末4的比例或调整粉末4中铜的含量来调整粉末B中铜的含量。
为了获得根据本发明的具有令人满意的机械性能的压坯，可能有必要向待压实的粉末混合物中加入少量的石墨。因此，在压实前可以加入其含量占待压实混合物的总重量的0.1-1％、优选地为0.2-1.0％并且最优选地为0.2-0.8％的石墨。
所述粉末混合物在被输送给模具之前优选地与一润滑剂结合。合适的润滑剂的示例为例如硬脂酸盐、石蜡、低聚物、聚合物等。该润滑剂优选地以颗粒的形式加入，但也可以结合到颗粒中。根据本发明，加入到铁基粉末中的润滑剂的含量可以在混合物重量的0.05％和1.5％之间、优选地在0.1％和1.0％之间变化。
压实可以用标准设备在环境温度或高温下进行，并且烧结可以在粉末冶金领域一般采用的温度如1100-1140℃的低温或如1250℃的高温下在传统使用的气氛中进行。
使用根据本发明的控制尺寸变化的方法的另一个优点是，可以生产由具有相同的化学成分但是不同的尺寸变化的外环和内环压坯组成的环状合成物。这使得可以在内压坯和外压坯之间获得牢固的结合。
附图说明
图1示出具有不同比例的粉末A和粉末B的混合物产生的样品的尺寸变化值；
图2示出由同一混合物产生且在同样条件下烧结的七个试样的烧结密度的平均值；
图3示出由同一混合物产生且在同样条件下烧结的七个试样的最大抗拉强度的平均值；
图4示出由同一混合物产生且在同样条件下烧结的七个试样的伸长率的平均值；
图5示出由同一混合物产生且在同样条件下烧结的七个试样的硬度的平均值。
具体实施方式
Astaloy Mo(可以从瑞典Hoganas AB公司获得)是一种与1.5％的钼预合金的水雾化铁基粉末。具有2％重量含量的扩散结合铜的Astaloy Mo也可以从Hoganas AB公司获得，其被称为Distaloy DH-1。Distaloy DH-1在下面作为粉末A。
与10％的Astaloy 20Cu混合的Astaloy Mo作为粉末B，其中Astaloy20Cu是与20％的铜预合金的水雾化铁基粉末并且也可以从Hoganas AB公司获得。
制备了具有不同比例的粉末A和粉末B以及不同石墨含量的十种混合物。所有的混合物都添加有0.6％的KenbolubeTM润滑剂。得到以下混合物：
混合物标号 粉末A的比例％ 粉末B的比例％     石墨％
1 100 0     0.4
    3579246810     70503001007050300     3050701000305070100     0.40.40.40.40.60.60.60.60.6
在混合并加入润滑剂之后，利用一单(轴)向加压运动中的600Mpa的成形压力针对每一混合物模制了十四个拉伸试样。然后将每一混合物所产生的拉伸试样中的七个在具有0.2％碳势的90％N2/10％H2气氛中在1120℃温度下烧结30分钟；并且将其余的拉伸试样在具有0.5％碳势的裂化气体(endogas)气氛中在1120℃温度下烧结30分钟。
测量试样的尺寸变化和机械性能，并且基于在相同加工条件处理的七种试样计算平均值。
图1表明，通过改变粉末A和粉末B的比例，可以得到非常准确的尺寸变化预定值，其变化范围在+0.2％和-0.14％之间。
图2-5表明，烧结密度、抗拉强度、伸长率和硬度的变化非常小并且在容许极限之内。

Claims (3)

1.一种在烧结粉末混合物的压坯时控制尺寸变化至一预定值的方法，其特征在于：
提供由铁基粉末(1)和元素铜形式的铜(2)或扩散结合到所述铁基粉末中的铜(3)组成的第一粉末(A)；
提供由所述铁基粉末(1)和铁-铜预合金粉末(4)组成的第二粉末(B)，其中，通过调整第一粉末(A)中铜的含量或调整第二粉末(B)中铜的含量使得第二粉末(B)中铜的含量与第一粉末(A)中铜的含量相同，通过调整第二粉末(B)中铁基粉末(1)和铁-铜预合金粉末(4)的比例或通过调整铁-铜预合金粉末(4)中铜的含量来调整第二粉末(B)中铜的含量；
以获得所需尺寸变化的比例混合所述第一粉末(A)和第二粉末(B)混合物，向所得混合物中加入石墨和润滑剂；
压实所得混合物以形成压坯；以及
烧结该压坯。
2.一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁基粉末(1)是铁-钼预合金粉末。
3.一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还向所述的所得混合物中加入硬质相材料和其它合金元素。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI325896B (en) * 2005-02-04 2010-06-11 Hoganas Ab Publ Iron-based powder combination
CA2689286A1 (en) * 2007-06-14 2008-12-18 Hoeganaes Ab (Publ) Iron-based powder and composition thereof
JP6141181B2 (ja) * 2010-05-19 2017-06-07 ヘガナーズ・コーポレーション 鉄粉末冶金用途における改良された寸法制御のための組成物及び方法
CN102069187B (zh) * 2011-03-01 2012-09-19 杭州寰宇粉体科技有限公司 一种铁基粉末冶金粘结粉的混合方法
GB201409250D0 (en) * 2014-05-23 2014-07-09 H Gan S Ab Publ New product
JP5999285B1 (ja) * 2014-12-12 2016-09-28 Ｊｆｅスチール株式会社 粉末冶金用鉄基合金粉末および焼結鍛造部材
AU2017236260B2 (en) * 2016-03-23 2022-11-03 Höganäs Ab (Publ) Iron based powder
WO2019108430A1 (en) 2017-11-30 2019-06-06 Gkn Sinter Metals, Llc Powder metal alloy composition for sintered powder metal insert for aluminum casting

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB680275A (en) * 1951-02-19 1952-10-01 Hoeganaes Ab Improvements in powder metallurgy
US3694173A (en) * 1970-05-28 1972-09-26 Brico Eng Ferrous alloys
US3752712A (en) * 1971-06-07 1973-08-14 Domtar Ltd Iron copper prealloys
WO1991010753A1 (de) * 1990-01-19 1991-07-25 Mannesmann Ag Metallpulvermischung
US6068813A (en) * 1999-05-26 2000-05-30 Hoeganaes Corporation Method of making powder metallurgical compositions
CN1342780A (zh) * 2000-08-31 2002-04-03 川崎制铁株式会社 用于粉末冶金的合金钢粉末
WO2002059388A1 (en) * 2001-01-24 2002-08-01 Federal-Mogul Sintered Products Ltd Sintered ferrous material containing copper

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3942091C1 (zh) * 1989-12-20 1991-08-14 Etablissement Supervis, Vaduz, Li
JPH10306353A (ja) * 1997-04-30 1998-11-17 Nippon Piston Ring Co Ltd シンクロナイザリング
SE9803566D0 (sv) * 1998-10-16 1998-10-16 Hoeganaes Ab Iron powder compositions

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB680275A (en) * 1951-02-19 1952-10-01 Hoeganaes Ab Improvements in powder metallurgy
US3694173A (en) * 1970-05-28 1972-09-26 Brico Eng Ferrous alloys
US3752712A (en) * 1971-06-07 1973-08-14 Domtar Ltd Iron copper prealloys
WO1991010753A1 (de) * 1990-01-19 1991-07-25 Mannesmann Ag Metallpulvermischung
US6068813A (en) * 1999-05-26 2000-05-30 Hoeganaes Corporation Method of making powder metallurgical compositions
CN1342780A (zh) * 2000-08-31 2002-04-03 川崎制铁株式会社 用于粉末冶金的合金钢粉末
WO2002059388A1 (en) * 2001-01-24 2002-08-01 Federal-Mogul Sintered Products Ltd Sintered ferrous material containing copper

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Publication number Publication date
SE0203135D0 (sv) 2002-10-23
JP2006503981A (ja) 2006-02-02
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RU2005115486A (ru) 2006-01-27
CN1705760A (zh) 2005-12-07
WO2004038054A1 (en) 2004-05-06
AU2003269769A1 (en) 2004-05-13
RU2327546C2 (ru) 2008-06-27
US20060073064A1 (en) 2006-04-06

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