CN101736285A - 一种渗铜剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于粉末冶金技术领域的一种渗铜剂及其制备方法。渗铜剂组分为Fe、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一种或几种和Cu，按重量百分比为，Fe、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一种或几种：0.5～10％、Cu：90～99.5％。制备方法为，将原料按所述比例称重，加入陶瓷球或不锈钢球、扩散促进剂，混合后，将粉末送入氢气还原炉进行扩散，扩散温度为300～1000℃，扩散时间为0.5～25h，冷却、出炉破碎、筛分收集，然后加入润滑剂合批。本发明制备的渗铜剂具有成形性好、熔渗效率高、无侵蚀、低残留、显著提高材料密度和力学性能的特点。该方法流程简单，所需设备易操作，可以批量生产。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种渗铜剂及其制备方法。
背景技术
目前，铁基粉末冶金零部件由于其低成本、易加工的特点在工业生产尤其是汽车工业中的应用越来越广泛，常用的零部件有齿轮、凸轮、阀座、排气门座等，这些零部件由于其服役条件恶劣，对性能要求很高，既要耐磨、耐腐蚀，又要保持较高的强度和硬度。但是粉末冶金烧结钢含有大量孔隙，孔隙的存在影响了烧结钢的抗拉强度、弹性模量、延伸率、冲击韧性、断裂韧性、疲劳强度和硬度等性能，因此，提高烧结钢力学性能的最有效途径之一就是消除或减少残留孔隙。对烧结钢渗铜是制备高性能粉末冶金零部件的方法之一，许多研究表明，用铜或铜合金粉末对烧结钢进行渗铜能明显减少或消除粉末冶金零件中的孔隙，提高粉末冶金零部件的性能。最初人们采用普通铜或普通铜合金粉末作为渗铜剂熔渗零部件时容易产生侵蚀基体、粘附残留等现象。因此开发新型高性能渗铜剂来满足国内外市场对渗铜剂的需求很有现实意义。
针对上述渗铜剂的不足，需要调整渗铜剂中的添加元素和元素含量，而且需要找出一种合适的制备方法来实现渗铜剂的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种渗铜剂及其制备方法。
一种渗铜剂，其特征在于，组分为Fe、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一种或几种和Cu，按重量百分比为，Fe、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一种或几种：0.5～10％、Cu：90～99.5％。
所述Cu原料包括电解铜粉、水雾化铜粉或气雾化铜粉，粒度小于100目，松装密度为1.2～4.0g/cm3。
所述Fe原料包括电解铁粉、还原铁粉或羰基铁粉，其中电解铁粉、还原铁粉粒度小于150目，羰基铁粉粒度小于700目。
所述Zn、Mn、Sn、P和Cr原料为单质、合金或化合物，粒度小于200目。
一种渗铜剂的制备方法，其特征在于，该方法步骤如下：
(1)将原料按所述比例称重，按球料质量比1∶5～20加入陶瓷球或不锈钢球，按重量百分比加入占原料质量总和0.1～1％的扩散促进剂，在混料机中混合0.5～2h；
(2)混料过程结束后，将粉末送入氢气还原炉进行扩散，扩散温度为300～1000℃，扩散时间为0.5～25h；
(3)冷却、出炉破碎、筛分收集，然后按重量百分比加入占原料质量总和0～1.5％的润滑剂合批。
所述陶瓷球包括氧化铝陶瓷球、氧化锆陶瓷球。
所述扩散促进剂包括NH4Cl、ZnCl2、NH4I、ZnI2中的一种或几种。
所述润滑剂包括硬脂酸锌、硬脂酸锂或微腊粉。
本发明的有益效果为：本发明利用扩散法制备的渗铜剂具有成形性好、熔渗效率高、无侵蚀、低残留、显著提高材料密度和力学性能的特点。该方法流程简单，所需设备易操作，可以批量生产。
附图说明
图1是实施例3制备的渗铜剂的扫描电镜图片。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：
实施例1
一种渗铜剂，组分为Cu-3Fe-3Mn-3Zn，原料为电解铜粉、还原铁粉、锰粉和CuZn30粉。
所述电解铜粉，粒度小于100目，松装密度2.0g/cm3。
所述还原铁粉，粒度小于150目。
所述锰粉，粒度小于200目。
所述CuZn30粉，粒度小于200目。
一种渗铜剂的制备方法，该方法步骤如下：
(1)称取电解铜粉：84kg，还原铁粉：3kg，锰粉：3kg，CuZn30粉：10kg，按球料比1∶20，加入5kg氧化铝陶瓷球，加入0.2kg的NH4Cl作为扩散促进剂，在混料机中混合1h；
(2)混料过程结束后，将粉末送入氢气还原炉进行扩散，扩散温度为800℃，扩散时间为90min；
(3)循环水冷却、出炉破碎，100目筛分收集，然后加入0.5kg的硬脂酸锌合批，制备出Cu-3Fe-3Mn-3Zn渗铜剂。
通过粉末面扫描观察粉末各成分基本分布均匀，采用国际检测方法测定粉末的松装密度为2.5g/cm3，流速为32s/50g。
实施例2
一种渗铜剂，组分为Cu-2Fe-1Mn-2Cr，原料为电解铜粉、电解铁粉、锰铁粉和铬粉。
所述电解铜粉，粒度小于100目，松装密度2.0g/cm3。
所述电解铁粉，粒度小于150目。
所述锰铁粉，含Mn50％，粒度小于200目。
所述铬粉，粒度小于200目。
一种渗铜剂的制备方法，该方法步骤如下：
(1)称取电解铜粉：95kg，电解铁粉：1kg，锰铁粉：2kg，铬粉：2kg，按球料比1∶20，加入5kg氧化锆陶瓷球，加入0.15kg的ZnCl2作为扩散促进剂，在混料机中混合1.5h；
(2)混料过程结束后，将粉末送入氢气还原炉进行扩散，扩散温度为600℃，扩散时间为120min；
(3)循环水冷却、出炉破碎，100目筛分收集，然后加入0.4kg的硬脂酸锂合批，制备出Cu-2Fe-1Mn-2Cr渗铜剂。
通过粉末面扫描观察粉末各成分基本分布均匀，采用国际检测方法测定粉末的松装密度为2.4g/cm3，流速为35s/50g。
实施例3
一种渗铜剂，组分为Cu-1.5Fe-1Sn-2Mn-0.5P，原料为雾化铜粉、羰基铁粉、CuSn10粉、锰粉和磷铁粉。
所述雾化铜粉，松装密度3.5g/cm3，粒度小于100目。
所述羰基铁粉，粒度小于700目。
所述CuSn10粉，粒度小于200目。
所述锰粉，粒度小于200目。
所述磷铁粉，含P50％，粒度小于200目。
一种渗铜剂的制备方法，该方法步骤如下：
(1)称取雾化铜粉：86kg，羰基铁粉：1kg，CuSn10：10kg，锰粉：2kg，磷铁粉：1kg，按球料比1∶20，加入5kg不锈钢球，加入0.25kg的NH4I作为扩散促进剂，在混料机中混合2h；
(2)混料过程结束后，将粉末送入氢气还原炉进行扩散，扩散温度为850℃，扩散时间为100min；
(3)，循环水冷却、出炉破碎，100目筛分收集，然后加入0.3kg的微腊粉合批，制备出Cu-1.5Fe-1Sn-2Mn-0.5P渗铜剂。
图1是实施例3制备的渗铜剂的扫描电镜图片，通过粉末面扫描观察粉末各成分基本分布均匀，采用国际检测方法测定粉末的松装密度为3.8g/cm3，流速为22s/50g。
Claims (8)
1.一种渗铜剂，其特征在于，组分为Fe、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一种或几种和Cu，按重量百分比为，Fe、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一种或几种：0.5～10％、Cu：90～99.5％。
2.根据权利要求1所述的一种渗铜剂，其特征在于，所述Cu原料包括电解铜粉、水雾化铜粉或气雾化铜粉，粒度小于100目，松装密度为1.2～4.0g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种渗铜剂，其特征在于，所述Fe原料包括电解铁粉、还原铁粉或羰基铁粉，其中电解铁粉、还原铁粉粒度小于150目，羰基铁粉粒度小于700目。
4.根据权利要求1所述的一种渗铜剂，其特征在于，所述Zn、Mn、Sn、P和Cr原料为单质、合金或化合物，粒度小于200目。
5.一种渗铜剂的制备方法，其特征在于，该方法步骤如下：
(1)将原料按所述比例称重，按球料质量比1∶5～20加入陶瓷球或不锈钢球，按重量百分比加入占原料质量总和0.1～1％的扩散促进剂，在混料机中混合0.5～2h；
(2)混料过程结束后，将粉末送入氢气还原炉进行扩散，扩散温度为300～1000℃，扩散时间为0.5～25h；
(3)冷却、出炉破碎、筛分收集，然后按重量百分比加入占原料质量总和0～1.5％的润滑剂合批。
6.根据权利要求5所述的一种渗铜剂的制备方法，其特征在于，所述陶瓷球包括氧化铝陶瓷球、氧化锆陶瓷球。
7.根据权利要求5所述的一种渗铜剂的制备方法，其特征在于，所述扩散促进剂包括NH4Cl、ZnCl2、NH4I、ZnI2中的一种或几种。
8.根据权利要求5所述的一种渗铜剂的制备方法，其特征在于，所述润滑剂包括硬脂酸锌、硬脂酸锂或微腊粉。
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