CN101491832A - 普通钢球表面包复钴铬钨合金的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种普通钢球表面包复钴铬钨合金的方法，是通过以下步骤实现的：开出球的压模具；采用200目以下的钴铬钨雾化合金粉，加入松香汽油溶液作为粘结剂；粘结剂与钴铬钨雾化合金粉的重量比是10％－15％；经搅拌、干燥、擦筛成20－30目的颗粒；普通钢球内芯进行表面喷砂处理；计算包复层所需的合金粉末重量，以包复层厚度为4－7mm计算；称量二分之一合金粉末量的颗粒；倒入模具的模腔内，合金粉末量的颗粒抖平，放入内芯球；球芯放在模具的中心部位，再加入余下的颗粒；放入上冲头和限位，再进行压制，并保压5－30秒脱模，取出压坯；压坯放入烧舟，经排胶工艺，真空烧结炉内烧结成合金球；同样的物理和化学性能，但降低了成本。

Description

普通钢球表面包复钴铬钨合金的方法

技术领域

本发明涉及一种普通钢球，尤其涉及一种普通钢球表面包复钴铬钨合金的方法。

背景技术

钴铬钨合金(俗称司太立合金)由于含有钴铬钨碳等金属元素，因此决定了合金具有一些非常优异特殊的物理和化学性能，如合金的硬度高HRC 40-60，比重高，比重大于8。3g/cm³，具有极好的耐磨粒磨损性能，抗高温氧化能力，耐腐蚀，耐气蚀性能，因而广泛用于制造在高温，有腐蚀介质，有气蚀磨损等恶劣工况中工作的各种机械零件如蒸气阀球，内燃机气阀，石油抽油泵阀球，食品机械等。

现有技术中钴铬钨合金球的制造方法有以下几种：

第一熔模铸造法：

熔模铸造又称失蜡铸造工艺生产合金球，这种方法是将易熔材料制成精确光洁的模样(易熔模)，在易熔模上涂敷多层耐火材料，耐火材料硬化后即形成铸型。使铸型中的易熔模熔化流出，再将熔融的钴铬钨合金浇注到焙烧后的铸型，金属液在铸型中冷却凝固后成为精确光洁的球。用此种方法生产的铸造球，由于内部往往会含有较多的细空隙，最后精加工后成品率低，合金的金相结构显示，晶粒组织粗。

第二粉末冶金工艺生产法：

此种方法是用粉末冶金生产工艺制造合金球。首先要用雾化工艺生产雾化合金粉，雾化工艺是将钴铬钨合金在中频炉内熔融后用高速惰性气流击碎金属液流的方法，制得的雾化粉取-200目以下的细颗粒作为制造合金球的原料，经拌胶，烘干，擦筛，再放入模具中压制成型，压坯经排胶，烧结等工艺后即成粉末冶金合金球。用此方法生产的合金球的性能比熔铸法生产的好，它可避免成分的偏析，保证合金球具有均匀的组织和稳定的性能，同时，这种合金具有细晶粒组织使加工性能大为改善，合金的空隙度低，加工后成品率高于熔铸法生产的球。

上述提到的用钴铬钨合金制成的金球具有优良的性能，因而被运用在一些特殊场合。但是由于在合金中含有钨钴等价值昂贵的战略物资，用它制造零件就会使产品成本上升很多，因而在应用上受到很大制约。为了降低成本，节省资源，人们有了在普通钢球表面包一层合金的设想以达到以上目的。

现有技术中生产大球的方法有在普通钢球表面用等离子堆焊的工艺用钴铬钨合金焊丝堆上一层合金层，再进行机加工，或用超音速喷涂的工艺在球体表面喷上极其薄的钴铬钨合金涂层。

综上所述钴铬钨合金球的制造工艺中，用粉末冶金工艺生产的球质量最好，成品率最高，应用性能最好，但成本高，用紧缺资源多，推广受到限制。

而在普通钢球外包复的现有堆焊和喷涂工艺只适用大球，堆焊层性能差，晶粒粗，使用受到限制，而且喷涂工艺成本很高，涂层薄，使用范围更小。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种普通钢球表面包复钴铬钨合金的方法，旨在解决上述的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下步骤实现的：

根据钴铬钨合金粉在真空烧结时的收缩和加入粘结剂的量计算合金球的收缩比；收缩比控制在1.1-1.2；开出球的压模具；

采用200目以下的钴铬钨雾化合金粉，加入松香汽油溶液作为粘结剂；粘结剂与钴铬钨雾化合金粉的重量比是10％-15％；经搅拌、干燥、擦筛成20目-30目的颗粒；

普通钢球内芯进行表面喷砂处理；

计算包复层所需的合金粉末重量，以包复层厚度为4-7mm计算；

称量二分之一合金粉末量的颗粒；

倒入模具的模腔内，合金粉末量的颗粒抖平，放入内芯球；球芯放在模具的中心部位，再加入余下的二分之一重量的颗粒；放入上冲头和限位，再进行压制，并保压5-30秒脱模，取出压坯；

压坯放入烧舟，经排胶工艺，真空烧结炉内烧结成合金球。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：制成的合金球在应用中其物理和化学性能和用粉末冶金工艺生产的钴铬钨合金球完全一样；而且还可根据合金球应用的具体要求改变球芯的成份，以改变球的比重，使球的性能更好，应用范围更广。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明是通过以下步骤实现的：

1、根据钴铬钨合金粉在真空烧结时的收缩和加入粘结剂的量计算合金球的收缩比；收缩比控制在1.1-1.2；开出球的压模具；

2、采用200目以下的钴铬钨雾化合金粉，加入松香汽油溶液作为粘结剂；粘结剂与钴铬钨雾化合金粉的重量比是10％-15％；经搅拌、干燥、擦筛成20目-30目的颗粒；

3、普通钢球内芯进行表面喷砂处理；

4、计算包复层所需的合金粉末重量，以包复层厚度为4-7mm计算；

5、称量二分之一合金粉末量的颗粒；

6、倒入模具的模腔内，合金粉末量的颗粒抖平，放入内芯球；球芯放在模具的中心部位，再加入余下的二分之一重量的颗粒；放入上冲头和限位，再进行压制，并保压5-30秒脱模，取出压坯；

7、压坯放入烧舟，经排胶工艺，真空烧结炉内烧结成合金球。

其中在步骤3中：内芯球表面处理是为了保证本发明实施的要点之一。因为外买的钢球外表面往往有氧化层或油污存在，虽然很薄甚至于肉眼看不见，但在真空烧结时液相对内芯球表面的湿润性会受到很大影响。液相潤湿固相越好，两种不同合金接触面融合得越好，合金球的强度越高。

其中在步骤4中：所述的压制时倒入模腔内的颗粒量M的计算公式为

M＝Vd

式中：M为包复层的重量；V为包复层的体积；d为合金的密度；

V＝V1-V2其中：V1为要制取的合金球的体积

              V2为内芯球的体积；

其中在步骤6中：内芯球需放在模具的中心部位，是为了保证上述工艺的正确实施，本发明用内芯模套定位，既在把第一次的颗粒倒入模腔后放入固定模套，再把钢球放入固定模套腔体内，然后取出固定模套，倒入第二次粉料，再放入上冲头和限位进行压制。这就保证了外包层厚度的一致性，合金球的物理性能更均匀。

其中在步骤7中：真空烧结中，升温速度控制在不大于5℃/分种；在粘结剂排出阶段要保温，以防外包合金料粒层开裂；合金烧结的过程是液相烧结，合金层内含有50％以上的钴，在烧结温度上会出现大量的液相，为了保证烧结后球的圆度，必须严格控制烧结温度，温度控制在1200℃-1220℃，根据合金成分的变化温度在以上范围内波动；由于烧结时合金内液相量大，因而炉内的真空度不能太高，一般控制在100Pa以下。

其中在步骤7中：

排胶工艺是常规的，压坯在真空烧结炉内分温度区间保温：

200-220℃    保温10-15分钟

300-320℃    保温10-15分钟

400-420℃    保温10-15分钟

600-620℃    保温10-15分钟

700-750℃    保温10-15分钟

本发明在普通材料合金球的表面用粉末冶金生产工艺，采用压制方法，包复一层钴铬钨合金粉末，经烧结后使内芯的普通合金和外包的特殊合金熔为一体，合金的金相组织细而均匀，制成的合金球在应用中其物理和化学性能和用粉末冶金工艺生产的钴铬钨合金球完全一样；而且还可根据合金球应用的具体要求改变球芯的成份以改变球的比重，使球的性能更好，应用范围更广。如球应用在石油抽油泵上可根据油的粘度调整内芯材料的成份以达到改变球的比重增加抽油量的目的。

由于用普通合金球作为合金球的内芯，其球芯部分材料的成本就比钴铬钨降低90％以上。制成的合金球成本降低30％以上。节约了大量的钴钨资源。减少资源的约束，扩大了合金的应用范围，降低了产品的成本，有直接的经济效益。本可适用于包复直径小于φ100毫米合金球。

Claims (2)

1.一种普通钢球表面包复钴铬钨合金的方法，是通过以下步骤实现的：

(1)、根据钴铬钨合金粉在真空烧结时的收缩和加入粘结剂的量计算合金球的收缩比；收缩比控制在1.1-1.2；开出球的压模具；

(2)、采用200目以下的钴铬钨雾化合金粉，加入松香汽油溶液作为粘结剂；粘结剂与钴铬钨雾化合金粉的重量比是10％-15％；经搅拌、干燥、擦筛成20目-30目的颗粒；

(3)、普通钢球内芯进行表面喷砂处理；

(4)、计算包复层所需的合金粉末重量，以包复层厚度为4-7mm计算；

(5)、称量二分之一合金粉末量的颗粒；

(6)、倒入模具的模腔内，合金粉末量的颗粒抖平，放入内芯球；球芯放在模具的中心部位，再加入余下的二分之一重量的颗粒；放入上冲头和限位，再进行压制，并保压5-30秒后脱模，取出压坯；

(7)、压坯放入烧舟，经排胶工艺，真空烧结炉内烧结成合金球。

2.根据权利要求1所述的普通钢球表面包复钴铬钨合金的方法，其中在步骤(4)中：所述的压制时倒入模腔内的颗粒量M的计算公式为

M＝Vd

式中：M为包复层的重量；V为包复层的体积；d为合金的密度；

V＝V1-V2其中：V1为要制取的合金球的体积

              V2为内芯球的体积；

其中在步骤(6)中：用内芯模套定位，既在把第一次的颗粒倒入模腔后放入固定模套，再把钢球放入固定模套腔体内，然后取出固定模套，倒入第二次粉料，再放入上冲头和限位进行压制；

其中在步骤(7)中：真空烧结中，升温速度控制在不大于5℃/分种；控制烧结温度，温度控制在1200℃-1220℃；炉内的真空度控制在100Pa以下。