CN100450672C - 温压铁粉及其制备方法 - Google Patents

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温压铁粉及其制备方法，其特征是基础粉为还原铁粉，添加物为极性石墨粉、润滑剂PEG、粘结剂PVP、镍粉、铜粉、钼粉。其制备方法为采用低碳钢的轧钢或拔丝铁鳞经高温还原得到的海绵铁块，经破碎、粒化球磨后得到粒状近似球形的粉末，再经第二次精还原、破碎、碾磨、筛分、合批获得所需还原铁粉；将还原铁粉中加入所需的镍粉、铜粉、钼粉在真空或保护气氛中去应力回火；将去应力回火的粉末加入粘结剂PVP，先经混料机混料，加入极性石墨粉和润滑剂PEG，再混料；将混合均匀粉末在50℃温度下干燥，然后过筛，筛下物即为温压铁粉。

Description

温压铁粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及金属粉末成型温压技术，特别是温压铁粉及其制备方法。
背景技术：
温压技术是制造高性能粉末冶金零件的一种新方法。目前温压粉末一般采用雾化铁粉为原料，经过部分预合金化处理制得部分预合金化铁粉，再加入适当的聚合物润滑剂、粉结剂组成温压用粉末，它的售价在2-3万元/吨，是普通铁粉的3-4倍。现有技术存在的不足之处是温压铁粉采用雾化铁粉为原料，其成本较高，因而限制了大量质优价廉铁基粉末冶金零件的开发应用；还原铁粉因其形状不规则，松装比重较小，使得温压过程中粉末流动、重排困难，内摩擦阻力大，导致温压坯密度达不到7.2g/cm3；通常温压铁粉添加的石墨粉加入量为0.5％，如超过则引起温压坯件的密度下降，这对高含碳量高硬度零件的生产是一个技术难题。
发明内容：
本发明针对现有技术存在的不足，利用还原铁粉为原料，提供一种低成本的温压铁粉及其制备方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案：
本发明温压铁粉的特点是采用的基础粉为还原铁粉，添加物按质量百分比为：极性石墨粉(0.5-1.0)％、润滑剂PEG(0.3-0.6)％、粘结剂PVP(0.15-0.25)％、镍粉(1-2)％、铜粉(0.5-2)％、钼粉(0-0.5)％；
本发明中还原铁粉的化学成份为Fe＞99％、C＜0.02％、O2＜0.20％、酸不溶物＜0.20％。
本发明中还原铁粉的颗粒形状为粒状近似球形。
本发明中还原铁粉的松装比重为2.9-3.2g/cm3。
本发明温压铁粉制备方法的特点是按如下步骤进行：
a、采用低碳钢的轧钢或拔丝铁鳞经高温还原得到的海绵铁块，经破碎、粒化球磨后得到粒状近似球形的粉末，再经第二次精还原、破碎、碾磨、筛分、合批获得所需还原铁粉。
b、将还原铁粉中加入所需的镍粉、铜粉、钼粉在真空或保护气氛中于160℃-200℃保温2-4小时去应力回火。
c、将去应力回火的粉末加入粘结剂PVP，先经混料机混5-10分钟，加入极性石墨粉和润滑剂PEG，再混5-10分钟。
d、将混合均匀粉末在50℃温度下干燥30分钟，然后过80目筛，筛下物即为温压铁粉。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明采用高温还原和粒化球磨新工艺，得到粒状近似球形的粉末，使还原铁粉能用于温压；
2、本发明采用极性石墨粉，因极性使之与其它粉末的吸附性增强，其层间滑移能力增大，减磨性能增加，使温压过程粉末流动性增加，促进颗粒重排，从而提高压坯密度；并使石墨加入量由通常0.5％增加到1％；
3、本发明温压铁粉成本较雾化铁粉降低40-50％，因而促进了大量质优价廉铁基粉末冶金零件的开发应用。
具体实施方式：
温压铁粉是根据产品性能需要来设计其成份配比的。具体见表1。
表1                温压铁粉各组份配比表                      Wt％
  序号   极性石粉  润滑剂PEG  粘接剂PVP   镍粉   铜粉   钼粉   还原铁粉
  1   0.5  0.6  0.15   2.0   1.0   0   余量
  2   0.8  0.4  0.20   1.5   2.0   0.5   余量
  3   0.6  0.5  0.2   1.5   1.5   0.5   余量
  4   1.0  0.3  0.25   1.0   1.5   0.5   余量
现就各种粉末和制粉作说明如下：
极性石墨粉，是由天然鳞片石墨粉经极化处理得到的，其粒度为40-100um。
润滑剂PEG为聚乙二醇，分子式HO(CH2CH2O)nH，因n不同，分子量不同，性能差别亦大。
粘接剂PVP是聚乙烯吡咯烷酮，具有优异的溶解性、成膜性、络合能力和粘接能力，使用时要加入适量的溶剂无水乙醇或丙酮。
金属镍粉、钼粉、铜粉均采用-200目工业纯，加入到其中起合金化作用，提高烧结件的强度、硬度、耐磨性等。
还原铁粉是这样制成的：选用杂质少的低碳钢轧钢或拔丝铁鳞，经清洗、磁选等工序，装罐进入隧道窑内高温还原，温度980-1050℃，由于还原温度较高，故还原后海绵铁块有适量烧结现象。海绵铁块经破碎、粒化球磨后得到粒状近似球形的粉末，再经第二次精还原、破碎、碾磨、筛分、合批获得所需还原铁粉。该制粉工艺与常规工艺的区别就在于高温还原和粒化球磨。制成的还原铁粉的化学成份为Fe＞99％、C＜0.02％、O2＜0.20％、酸不溶物＜0.20％，颗粒形状为粒状近似球形，松装比重为2.9-3.2g/cm3。
按表1配比要求将还原铁粉中加入所需的镍粉、铜粉、钼粉在真空或保护气氛中于160℃-200℃保温2-4小时去回火，目的是去除这些金属粉末中的内应力。
将去应力回火的粉末加入经无水乙醇稀释的粘结剂PVP，先经混料机混5-10分钟，待粘结剂与粉末混匀后加入极性石墨粉和润滑剂PEG，再混5-10分钟。
将混合均匀粉末在50℃温度下干燥，然后过80目筛，筛下物即为温压铁粉。
制成的温压铁粉在100-130℃，压制压力686Mpa条件下，压坯密度为7.19-7.31g/cm3。

Claims (3)

1、温压铁粉，其特征在于：基础粉为还原铁粉，添加物按质量百分比为：极性石墨粉(0.5-1.0)％、润滑剂PEG(0.3-0.6)％、粘结剂PVP(0.15-0.25)％、镍粉(1-2)％、铜粉(0.5-2)％、钼粉(0-0.5)％；
所述还原铁粉的化学成份为Fe＞99％、C＜0.02％、O2＜0.20％、酸不溶物＜0.20％；
所述还原铁粉的颗粒形状为粒状近似球形；
所述还原铁粉的松装比重为3.0-3.2g/cm3。
2、根据权利要求1所述的温压铁粉，其特征在于：极性石墨粉的粒度为40-100μm。
3、一种权利要求1所述温压铁粉的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：
a、采用低碳钢的轧钢或拔丝铁鳞经980-1050℃的高温还原得到的海绵铁块，经破碎、粒化球磨后得到粒状近似球形的粉末，再经第二次精还原、破碎、碾磨、筛分、合批获得所需还原铁粉；
b、将还原铁粉中加入所需的镍粉、铜粉、钼粉在真空或保护气氛中于160℃-200℃保温2-4小时去应力回火；
c、将去应力回火的粉末加入粘结剂PVP，先经混料机混5-10分钟，加入极性石墨粉和润滑剂PEG，再混5-10分钟；
d、将混合均匀粉末在50℃温度下干燥，然后过80目筛，筛下物即为温压铁粉。
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