CN101579734A - 一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料及用途，满足316不锈钢材料各组分含量要求，在所述316不锈钢材料配方中按重量百分比计还添加有5～9％Fe3P。用于制备汽车电喷泵调整垫块，及对气密性和表面硬度要求的摩托车、汽车和柴油机要求的产品。其制备工艺为：先向水雾化316不锈钢粉末中加入5～9％Fe3P的粉末进行预处理，再压制成型，然后在真空烧结炉内进行烧结，最后进行平整、整槽，制得产品。其优点是，产品中晶粒细小均匀，杂质少，因此产品性能优越；工序简单，易于掌握，并且产品的成品率很高；既可以适用于大批量生产，也可以用于小批量制造，灵活性强。

Description

一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料及用途
技术领域
本发明涉及一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料及用途，具体涉及这种粉末冶金材料、工艺及用途，主要适用于制备汽车电喷泵调整垫块，也适用于摩托车、汽油机、柴油机等耐腐蚀、少剩磁、气密性和表面硬度有要求的其余产品。
背景技术
汽车电喷泵是汽车达到欧IV环保标准的一个重要部件，汽车电喷泵中的调整垫块性能要求较高：硬度HBW190-215、耐腐蚀、剩磁不大于2高斯，密度高在2Mpa压力下密封无泄漏。因此，各国对调整垫块都采用了较高的工艺技术和较好的原材料。例如，目前美欧等国家采用316不锈钢(0Cr17Ni12Mo2)机械加工制造。
调整垫块一般采用机械加工方法获得，其具体为：调整垫块的外形和内孔是长方形，四角有4个4.5m/m左右的小通孔，小孔均有尺寸和位置要求，正反面均有油槽，调整垫块的反面内孔上还有二个耳朵，零件的尺寸公差和形位公差均有一定的要求，由于零件材料不允许有磁性，因此在平面磨床上不能加工，在研制初期，我们在数控铣床上进行油槽修整和平面加工，由于没有磁性，只有用专用轧具轧好以后进行加工，加工效率低下，10件/小时，成本较高，装轧时支头螺丝一支紧零件要稍翘起，这样质量就难以达到性能要求。
后来，也有采用粉末冶金工艺的，例如：(1)采用304不锈钢加石墨的粉末冶金制造，其工艺为混料—压制—烧结—整形，成品密度为6.6-6.9g/cm3，硬度为HBW140-160，由于有碳的存在，产品有磁性，密度稍低，在2MPa压力下不能密封，出现泄漏现象，无法满足产品的要求。(2)304不锈钢粉末烧结渗铜法，其工艺流程为混料—压制—烧结—渗铜—整形。成品密度大于7.3g/cm3，无磁性，硬度可达到HBW180左右，在2MPa压力下无渗漏现象，但是有色金属含量达12％左右，浸渗铜块要另有模具压制，渗铜工序相当于二次烧结，工序复杂，成本高昂。(3)304不锈钢一次压制烧结法，其工艺路线为混料—压制—高温烧结—浸渗塑料—固化—整形。密度＞6.9g/cm3，硬度提高到HBW180-190，采用1300℃高温烧结，主要提高密度，提高硬度，高温烧结耗电量大，氧化锆垫板和石墨垫块损耗大，成本也高，若有泄漏，还得进行浸渗塑料。
由此可以看出，上述已有的制备工艺存在诸多缺点，难以满足产品的性能要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是，提供一种耐压、耐腐蚀、剩磁不大于2高斯，且致密性优越的不锈钢粉末冶金材料。
本发明所要解决的技术问题之二是，针对已有的制备汽车电喷泵调整垫块的粉末冶金工艺存在调整垫块硬度和密度不够高的问题，提供一种制备汽车电喷泵调整垫块的粉末冶金新工艺，利用该粉末冶金工艺能够制造出高硬度、高密度、无泄漏、少剩磁的汽车电喷泵调整垫块。
本发明所要解决的技术问题之三是，提供上述粉末冶金材料的用途。
本发明提供一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料，满足316不锈钢材料(0Cr17Ni12Mo2)各组分含量要求，其中，在配方中按重量百分比计还添加有5～9％Fe3P。
其中，Fe3P粉末的按重量百分含量计为5％、5.5％、6.0％、6.5％、7.0％、7.5％、8.0％、8.5％或9.0％。
为达到良好效果，316不锈钢粉末粒度小于100目，Fe3p粉末为超微细改性磷酸铁，粒度小于325目。
本发明提供一种针对上述耐压且致密性优越的粉末冶金材料的制备工艺，按照下列步骤进行：
(一)向水雾化316不锈钢粉末中加入占总重量5～9％Fe3P的粉末进行预处理，配制成基体粉末；
(二)将上述基体粉末置于压模内，在200吨全自动液压机上模压成型，模架结构是二上三下，单位压力为7-9吨/m2；
(三)压坯在真空烧结炉内烧结，烧结温度为1050-1120℃，真空度为10Pa，烧结保温时间为35-50分钟。
(四)将烧结后的半制品进行平整、整槽，制得产品。
其中，上述(一)步骤中预处理包括下列步骤：
1)取316不锈钢粉中1/2加入0.2％的机油预混，60目筛子过筛；
2)取316不锈钢粉中1/2加入0.8％的润滑剂预混，80目筛子过筛；
3)秤总重量5％-9％的Fe3P；
4)将2)、3)、4)处理过的粉末倒入粉末混料机中混料1小时，80目筛子过筛。
上述技术方案基础上，所述的316不锈钢粉为在3×10-5Pa真空度下进行了150℃-450℃的60分钟退火处理的316不锈钢粉。比如，在150℃、250℃、330℃或者450℃进行60分钟退火处理。
上述技术方案基础上，所述的润滑剂为硬酯酸或硬脂酸锌或硬脂酸镁，用机油做粘结剂防止震动和加粉时粉末的偏析。
一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料的用途，用于制备汽车电喷泵调整垫块，本发明材料也可用于摩托车、汽油机、柴油机等其他对耐腐蚀、少剩磁、气密性和表面硬度有要求的产品。
加入少量机油的目的是使混料各组分相互粘结，在运输和压制加粉时的震动不会引起粉末的偏析，添加润滑剂的目的是降低粉末颗粒与压模壁以及模冲之间的摩擦，改善密度分布，减少压力损失，并有利于脱模。
在上述技术方案基础上，所述的粉末通过80目筛子过筛。
本发明的技术优点显著，具体体现在：(一)所得的调整垫块中的晶粒细小均匀，杂质少，因此，制得的产品性能优越，经检测，调整垫块的密度可以达到7.45g/cm3，硬度可达HBW222。(二)工序简单，易于掌握，并且产品的成品率很高。(三)既可以适用于大批量生产，也可以用于小批量制造，灵活性强。
具体实施方式
一种耐压且致密性优越的316不锈钢材料(0Cr17Ni12Mo2)粉末冶金材料，各组分含量要求12％镍粉、17％铬粉和2％钼粉，其中，配方中按重量百分比计分别添加有Fe3P 5％、5.5％、6.0％、6.5％、7.0％、7.5％、8.0％、8.5％或9.0％，对上述粉末进行预处理，配制成九组基体粉末配方。
316不锈钢水雾化粉末颗粒小于100目，Fe3p粉末为超微细改性磷酸铁，粒度≤325目。
针对上述九组配方采用下列步骤制备汽车电喷泵调整垫块：
按照316不锈钢粉末材料的比例并同时加入占总重量5～9％Fe3P的；
其中，上述步骤(一)中预处理包括下列步骤：
(一)向316不锈钢水雾化粉末中加入占总重量5～9％Fe3P的粉末，配制成基体粉末；
(二)将上述基体粉末置于压模内，在200吨全自动液压机上模压成型，模架结构是二上三下，单位压力为7-9吨/m2。
(三)压坯在真空烧结炉内烧结，烧结温度为1050-1120℃，真空度为10Pa。烧结保温时间为35分钟-50分钟。
(四)将烧结后的半制品进行平整、整槽，制得产品。
其中，上述(一)步骤中预处理包括下列步骤：
1)取316不锈钢粉中1/2加入0.2％的机油预混，60目筛子过筛；
2)取316不锈钢粉中1/2加入0.8％的润滑剂预混，80目筛子过筛；
3)秤总重量5％-9％的Fe3P；
4)将1)、2)、3)处理过的粉末倒入粉末混料机中混料1小时，80目筛子过筛。
所述的316不锈钢粉为在3×10-5Pa真空度下进行了150℃-450℃的60分钟退火处理的316不锈钢粉。比如，在150℃、250℃、330℃或者450℃进行60分钟退火处理。
所述的润滑剂为硬酯酸或硬脂酸锌或硬脂酸镁，用机油做粘结剂防止震动和加粉时粉末的偏析。
加入少量机油的目的是使混料各组分相互粘结，在运输和压制加粉时的震动不会引起粉末的偏析，添加润滑剂的目的是降低粉末颗粒与压模壁以及模冲之间的摩擦，改善密度分布，减少压力损失，并有利于脱模。
本实施方式中，所述316不锈钢粉末粒度小于100目，磷酸铁Fe3P的粒度小于325目。
一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料的用途，用于制备汽车电喷泵调整垫块，本发明材料也可用于摩托车、汽油机、柴油机等其他对耐腐蚀、少剩磁、气密性和表面硬度有要求的产品。

Claims (7)

1.一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料，满足316不锈钢材料各组分含量要求，其特征在于：在所述316不锈钢材料配方中按重量百分比计还添加有5～9％Fe3P。
2.根据权利要求1所述的耐压且致密性优越的粉末冶金材料，其特征在于：所述316不锈钢粉末细度小于100目，Fe3P粉末细度小于325目。
3、针对权利要求1或2所述耐压且致密性优越的粉末冶金材料的制备工艺，按照下列步骤进行：
(一)向水雾化316不锈钢粉末中加入占总重量5～9％Fe3P的粉末进行预处理，配制成基体粉末；
(二)将上述基体粉末置于压模内，在200吨自动液压机上压制成型，单位压力为7-9吨/m2；
(三)压坯在真空烧结炉内进行，烧结温度为1050-1120℃，保温时间35-50分钟，真空度约10Pa；
(四)将烧结后的压坯块进行平整、整槽，制得产品。
4.按权利要求3所述的一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：
所述的(一)步骤中预处理包括下列步骤：
1)取316不锈钢粉中1/2加入0.2％的机油预混，60目筛子过筛；
2)取316不锈钢粉中1/2加入0.8％的润滑剂预混，80目筛子过筛；
3)秤总重量5％-9％的Fe3P；
4)将1)、2)、3)处理过的粉末倒入粉末混料机中混料1小时，80目筛子过筛。
5.按权利要求4所述的一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述的316不锈钢粉为在3×10-5Pa真空度下进行了150℃-450℃的60分钟退火处理的316不锈钢粉。
6.按权利要求4所述的一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述的润滑剂为硬酯酸或硬脂酸锌或硬脂酸镁。
7.针对权利要求1或2所述的一种耐压且致密性优越的粉末冶金材料的用途，用于制备汽车电喷泵调整垫块，及对气密性和表面硬度有要求的产品。
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