CN102069187B - 一种铁基粉末冶金粘结粉的混合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁基粉末冶金粘结粉的混合方法，（1）预混合：按照粉末冶金的配方向混粉机投粉料，投料结束后对混粉机内腔抽真空，内部压力至少低于30000帕斯卡，然后在负压状态下混合10~60分钟；（2）加热溶化：预混合后的粉料为基粉，添加重量百分比为2%铜粉、添加重量百分比为0.8%石墨粉，添加重量百分比0.8%润滑剂，静置加热时，加热温度逐步升至润滑剂熔点以上10℃，达到预设温度后保温；（3）冷却再混合：当粉体温度低于50℃时，再混合时间控制在2~30分钟之内。本发明有益的效果是：经过粘结处理的混合粉，其目视起尘状况明显减少，说明石墨和润滑剂的粘结效果良好。同时又保持了良好的混合粉末的松装密度、流动性以及压缩性。

Description

一种铁基粉末冶金粘结粉的混合方法

技术领域

本发明属于特殊新材料制备技术领域，尤其是一种铁基粉末冶金粘结粉的混合方法。

背景技术

铁基粉末冶金零件凭借其大批量、高精度、低成本的优势得到了广泛的应用。其应用已经深入到汽车关键零部件的制造领域。

铁基粉末冶金通常采用在铁基础粉末中添加铜粉、镍粉、石墨粉、润滑剂及其他添加剂作为其合金强化元素或功能性元素，由于铁基础粉末与添加剂粉末在粒度组成、颗粒密度、颗粒形状方面存在差异，如何将他们均匀混合并持续保持均匀状态为混合粉的关键之处，也是制约铁基粉末冶金零部件进一步提高其尺寸精度与力学性能稳定性的主要瓶颈。

为解决上述问题，日本、瑞典、美国等发达国家先后开发出了无偏析粘结粉末。CN 10148391A也公开过一些混合方法。这些方法不外乎两种形式：一种是引入液态粘结剂来粘结低比重添加剂，如石墨与润滑剂，但是对于铜粉或镍粉等高比重添加剂粘结效果有限，另外此种方式也会引起混合粉流动性不稳定的缺点。另外一种则是采用溶剂将固体粘结剂溶化，将溶液其淋洒在混合粉上，然后再加热把溶剂挥发，这种方法的粘结剂分布均匀，而且粘结效果良好，但是溶剂的回收往往比较困难，处理不当会造成环境污染；挥发不彻底则易于造成粉内残留，对后续操作人员的健康构成危害。

发明内容

本发明的目的在于克服传统方式不足的同时保障粘结效果，而提供一种铁基粉末冶金粘结粉的混合方法，摈弃引入专门的粘结剂，省略的大规模使用化学溶剂等过程；同时具备投资较小，通用性强等特点。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种铁基粉末冶金粘结粉的混合方法，该方法步骤如下： 

（1）、预混合：按照粉末冶金的配方向混粉机投粉料，投料结束后对混粉机内腔抽真空，内部压力至少低于30000帕斯卡，然后在负压状态下混合，混合时间为10~60分钟；

（2）、加热溶化：预混合后的粉料为基粉，添加重量百分比为2%铜粉、添加重量百分比为0.8%石墨粉，添加重量百分比0.8%润滑剂，静置加热时，加热温度逐步升至润滑剂熔点以上10℃，达到预设温度后保温，以确保混合粉体被完全均匀加热；

（3）、冷却再混合：当粉体温度低于50℃时，润滑剂重新固化，再混合时间控制在2~30分钟之内；

（4）、包装：在混合结束后，对混粉机进行缓慢卸压，使腔内压力恢复至常压，过筛后即可包装。

作为优选，所述的润滑剂选用熔点处于50~150℃范围内的有机润滑剂粉或金属皂类，润滑剂的粒度要小于150微米。

作为优选，所述的有机润滑剂粉为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、酰胺蜡或硬脂酸粉；金属皂类为硬脂酸锌或硬脂酸钙。

本发明有益的效果是：经过粘结处理的混合粉，与普通混合粉末相比较，其目视起尘状况明显减少，说明石墨和润滑剂的粘结效果良好。同时又保持了良好的混合粉末的松装密度、流动性以及压缩性，说明是一种有效可行的技术。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

混粉机改装：目前常规混粉机均可经过改装即可实现本发明的效果，首先对放料出料口加密封垫圈等方式做密封处理；加抽真空接出管，与抽真空系统连接；混粉机壳体安装加热层与保温层，内部可选择性加入加热棒与热电偶，并与独立的加热系统连接，加热系统可选用电加热模式，或油加热模式。

本发明所述的这种铁基粉末冶金粘结粉的混合方法，该方法步骤如下： 

（1）、预混合：按照粉末冶金的配方向混粉机投粉料，投料结束后对混粉机内腔抽真空，内部压力至少低于30000帕斯卡，然后在负压状态下混合。由于减小的空气阻力，轻质添加剂的“浮空”效应大为降低，易于裹挟到混合粉中。不同比重的组元比常压混合时更加轻易的混合均匀，最大限度的降低了粉体的混合偏析。因此混合时间大为缩短，同时也减轻了长混合时间导致的颗粒摩擦变形及硬化等负面效应。理想混合时间为10~60分钟。

（2）、加热溶化：预混合后的粉料为基粉，添加重量百分比为2%铜粉、添加重量百分比为0.8%石墨粉，添加重量百分比0.8%润滑剂，静置加热时，加热温度逐步升至润滑剂熔点以上10℃，达到预设温度后保温，以确保混合粉体被完全均匀加热；此时，润滑剂优先软化，再到融化，与周边的添加剂发生原位粘结，形成二次颗粒，使得这种均匀的状态得到保持。同时融化的润滑剂可以修复大颗粒表面的凹陷与突出部分，并以涂层的形式裹附在大颗粒表面。粘结效果突出，润滑效果更佳。

（3）、冷却再混合：当粉体温度低于50℃时，润滑剂重新固化，预混合的均匀效果得以固结，但是同时也可能会造成微区性的结块现象。再混合可有效的破碎轻微结块，同时后续的破碎比较轻柔，保证成品粉的优异流动性和一致性。再混合时间控制在2~30分钟之内，时间过短会使破碎不足，而时间太长则容易造成粘结再破碎，影响粘结效果。

（4）、包装：在混合结束后，对混粉机进行缓慢卸压，使腔内压力恢复至常压，过筛后即可包装。防止快速卸压，否则会使局部气流冲击严重，产生起尘现象。

润滑剂选择：润滑剂选用熔点处于50~150℃范围内的有机润滑剂粉或金属皂类，有机润滑剂粉如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、酰胺蜡及硬脂酸粉；金属皂类如硬脂酸锌，硬脂酸钙等。熔点低于50℃则易于造成夏季混合粉结块，流速不佳等问题；而熔点高于150℃则易于造成加热时粉体氧化。润滑剂的粒度要小于150微米，过粗的润滑剂会造成局部严重结块现象。

以粉末冶金最为常规的配方（MPIF: FC0208）为准配料: 采用SWH100-3.0水雾化纯铁粉为基粉，添加2%铜粉（200目），添加0.8%石墨粉（325目天然石墨），添加0.8%硬脂酸锌（325目）。将原辅料投入到改装过的双锥混粉机（出料口加橡胶密封圈，加焊抽真空管道，接真空泵，壳体外侧均匀缠绕发热丝，并包覆保温材料，混粉机内置热电偶），旋紧密封。打开抽气阀门，开启真空泵，相对真空度至-50KPa，关闭抽气阀门，关闭真空泵。开始加热，设定加热温度140℃，加热至140℃后保温10分钟。冷却至50℃，开始再混合，混合10分钟，缓慢放气至常压，开阀放粉，过80目筛，包装。

试验数据：

试验次数  松比（g/cm3） 流速（S/50g） 压缩性600MPa    目测起尘

1              2.92               32                 7.04                轻微

2              2.94               31                 7.04                轻微

3              2.90                31                 7.06                轻微

4              2.90               30                 7.07                轻微

5              2.92               31                  7.06               轻微

6               2.92               31                  7.06               轻微

综合而言：本发明在现有设备上进行改造，采用负压混合，以最大限度的实现不同组元的均匀混合，再以润滑剂作为粘结剂，以加热溶化的方式实现原位粘结。这种方式工艺简洁，无污染，粘结效果好。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种铁基粉末冶金粘结粉的混合方法，其特征是：该方法步骤如下： 

（1）、预混合：按照粉末冶金的配方向混粉机投粉料，投料结束后对混粉机内腔抽真空，内部压力至少低于30000帕斯卡，然后在负压状态下混合，混合时间为10~60分钟；

（2）、加热熔化：以上述预混合后的粉料为基粉，添加重量百分比为2%的铜粉、添加重量百分比为0.8%的石墨粉，添加重量百分比0.8%的润滑剂，静置加热时，加热温度逐步升至润滑剂熔点以上10℃，达到预设温度后保温，以确保混合粉体被完全均匀加热；

（3）、冷却再混合：当上述混合粉体温度低于50℃时，润滑剂重新固化，再混合时间控制在2~30分钟之内；

（4）、包装：在混合结束后，对混粉机进行缓慢卸压，使腔内压力恢复至常压，过筛后即可包装；

所述的润滑剂选用熔点处于50~150℃范围内的有机润滑剂粉或金属皂类，润滑剂的粒度要小于150微米。

2.根据权利要求1所述的铁基粉末冶金粘结粉的混合方法，其特征是：所述的有机润滑剂粉为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、酰胺蜡或硬脂酸粉；金属皂类为硬脂酸锌或硬脂酸钙。