CN102528046A

CN102528046A - 一种防粘接渗铜粉及其制备方法

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Publication number: CN102528046A
Application number: CN201010594443XA
Authority: CN
Inventors: 徐景杰; 王林山; 汪礼敏; 张景怀; 刘宇惠; 刘一浪
Original assignee: GRIPM ADVANCED MATERIALS (BEIJING) CO Ltd; Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: GRIPM ADVANCED MATERIALS (BEIJING) CO Ltd; Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种防粘接渗铜粉及其制备方法，属于粉末冶金技术领域。防粘接渗铜粉由原料、防粘接添加剂和润滑剂组成，原料为铁粉、黄铜粉和铜粉，原料按以下质量百分比组成：铁粉0.5～3.8％，黄铜粉1.5～18％，余量为铜粉；防粘接添加剂的加入量为原料重量的2～15％；润滑剂的加入量为原料重量的0.5％。本发明制备的渗铜粉中添加了防粘接物质，可以实现叠加渗铜。该产品具有较好的成形性，使用时可以使渗铜零部件多层叠加放置，不腐蚀产品，产品强度显著提高，渗铜结束后，产品接触面之间互不粘连，表面只有一层松散的氧化物中间层，易去除，零部件表面干净美观，大大提高零部件渗铜效率，提高产能。

Description

一种防粘接渗铜粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防粘接渗铜粉及其制备方法，属于粉末冶金技术领域。

背景技术

目前，粉末冶金零部件由于其低成本、易加工的特点在工业中的应用越来越多，但是零部件内部残留孔隙大大影响零部件的使用性能，而粉末冶金渗铜工艺是一种在普通压制压力下能有效降低孔隙度、获得高密度零件的工艺，用渗铜法制备的零件密度、硬度、冲击韧性及加工性等性能远高于温压、复压复烧等传统致密化工艺，且成本较低，是一种性价比较高的方法。低端渗铜粉渗铜后表面存在大量的残留物和腐蚀孔洞裂纹，导致大批量次品出现，需要后续加工。目前工业中采用的常规渗铜法是将渗铜粉(未添加防粘接添加剂)生坯放置到零部件顶端，进行单层溶渗，该方法一次通过烧结炉的零件数量较少，渗铜生产效率低。若将零部件上下叠放起来，中间放置常规渗铜粉，则在渗铜完毕后，熔融的渗铜粉会牢牢地把两个零部件焊接在一起，导致零部件无法脱离。常规渗铜粉进行单层溶渗渗铜效率较低，能耗较高，随着粉末冶金工业的发展，制造商对高效率低成本的追求，常规渗铜粉及渗铜方式对于部分需要渗铜的产品呈现出一定的不适应性。因此有必要开发一种可进行叠放渗铜，不粘接零部件、不腐蚀、没有残留、可显著提高零部件性能的渗铜粉，满足工业生产的需求。

发明内容

本发明的目的之一是克服常规渗铜粉单层渗铜工艺的不足，提供一种可进行叠放渗铜的防粘接渗铜粉。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种防粘接渗铜粉，由原料、防粘接添加剂和润滑剂组成，原料为铁粉、黄铜粉和铜粉，所述原料按以下质量百分比组成：铁粉0.5～3.8％，黄铜粉1.5～18％，余量为铜粉；防粘接添加剂的加入量为原料重量的2～15％；润滑剂的加入量为原料重量的0.5％。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的防粘接添加剂为MgO、TiO、Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂粉末中的一种或两种以上。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌或微粉腊。

本发明的另一目的是提供一种可进行叠放渗铜的防粘接渗铜粉的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种防粘接渗铜粉的制备方法，其步骤包括将铁粉、黄铜粉和铜粉按照比例配料，加入陶瓷球后，在三维混料机中混合，然后在氢气还原炉中进行扩散，破碎筛分后加入防粘接添加剂和润滑剂混合。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述原料按照比例配料后，按1∶20的球料比加入陶瓷球混合30～60min，然后在氢气还原炉中600～750℃，扩散0.5～3h。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述防粘接添加剂是在粉末扩散后合批时加入。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述铜粉采用雾化铜粉，粒度为-100目；所述铁粉采用超细铁粉，粒度为-800目；所述黄铜粉采用CuZn20或CuZn30粉，粒度为-250目。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的MgO、TiO、Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂粉末的粒度为-100目，-325目＜15％(质量百分比)。

所述防粘接添加剂为MgO、TiO、Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂粉末，粉末的粒度为-100目，-325目＜15％，加入质量百分比为2％～15％。加入抗高温氧化物的原因在于：1120℃渗铜时，铜及其他成分会随铜液在毛细管力的作用下渗入到零部件联通孔隙中去，均匀混合在渗铜粉中的粗颗粒抗高温氧化物会形成连续、疏松多孔的骨架，此骨架在渗铜过程中会起到暂时存储铜液的作用，防止铜液自由流动，此骨架不会跟基体发生固溶反应，渗铜结束后，此骨架由于抗高温性能，会在两层零部件中间保留下来，形成一层松散的中间层，对上下零部件起到隔离的作用，从而防止熔融渗铜粉粘接零部件，形成烧结焊的现象，从而易于上下零部件的脱离。如果氧化物含量较低，不能形成连续的骨架，则会使得部分渗铜粉直接接触上下零部件表面，渗铜时产生粘接；如果氧化物含量较高，形成的厚厚的骨架会阻碍熔融渗铜液体的流动，导致渗铜剂无法全部进入上下零部件中去，影响渗铜粉的溶渗效率。

本发明的有益效果为：本发明利用扩散混合法制备的渗铜粉具有成形性好，可以使渗铜产品多层叠加放置，渗铜结束后，产品接触面之间互不粘连，表面只有一层松散的氧化物中间层，易去除，零部件表面干净美观，熔渗效率高、不腐蚀基体，显著提高材料性能的特点。根据不同零件，渗铜生产效率较单层溶渗提高一倍以上。该工艺流程简单，可以批量生产。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1是本发明制备的防粘接渗铜粉采用的叠加渗铜方式示意图。

具体实施方式

实施例1

一种防粘接渗铜粉，组分为Cu-1.5Fe-1.8Zn+3％MgO，原料为：雾化铜粉(-100目)、超细铁粉(-800目)、CuZn20粉(-250目)；防粘接添加剂为MgO粉，粒度为-100目，-325目＜15％，加入质量百分比为3％。

一种渗铜粉的制备方法，该方法步骤如下：

(1)称取雾化铜粉89.5kg、超细铁粉1.5kg、CuZn20粉9kg，加入5kg陶瓷球，在混料机中混合0.5h；

(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650℃，扩散时间为1.7h，氢气还原炉中为氨分解还原气氛，氢气和氮气的比例为3∶1；

(3)循环水冷却、出炉破碎，100目筛分收集，然后加入3.09kg的MgO粉和0.5kg硬脂酸锌合批。

渗铜时采用图1所示的叠加渗铜方式进行，1为零部件，2为渗铜粉生坯。叠加渗铜后，上、下零部件无粘接，易脱离，零部件表面干净整洁，零部件性能大幅提高。

实施例2

一种防粘接渗铜粉，组分为Cu-1.8Fe-2.0Zn+5％SiO₂，雾化铜粉(-100目)、超细铁粉(-800目)、CuZn30粉(-250目)，防粘接添加剂为SiO₂粉，粒度为-100目，-325目＜15％，加入质量百分比为5％。

一种渗铜粉的制备方法，该方法步骤如下：

(1)称取雾化铜粉91.53kg、超细铁粉1.8kg、CuZn30粉6.67kg，加入5kg陶瓷球，在混料机中混合0.8h；

(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660℃，扩散时间为1.5h，氨分解还原气氛，氢气和氮气的比例为3∶1；

(3)循环水冷却、出炉破碎，100目筛分收集，然后加入5.26kg的SiO₂粉和0.5kg微粉腊合批。

渗铜时采用图1所示渗铜方式进行，渗铜后，上下零部件无粘接，易脱离，零部件表面干净整洁，零部件性能大幅提高。

实施例3

一种防粘接渗铜粉，组分为Cu-1.3Fe-2.5Zn+7％Al₂O₃，雾化铜粉(-100目)、超细铁粉(-800目)、CuZn20粉(-250目)，防粘接添加剂为Al₂O₃粉，粒度为-100目，-325目＜15％，加入质量百分比为7％。

一种渗铜粉的制备方法，该方法步骤如下：

(1)称取雾化铜粉86.2kg、超细铁粉1.3kg、CuZn20粉12.5kg，加入5kg陶瓷球，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720℃，扩散时间为1h，氨分解还原气氛，氢气和氮气的比例为3∶1；

(3)循环水冷却、出炉破碎，100目筛分收集，然后加入7.53kg的Al₂O₃粉和0.5kg硬脂酸锌合批。

实施例4

一种防粘接渗铜粉，组分为Cu-3.8Fe-3.6Zn+7％Al₂O₃+8％TiO，雾化铜粉(-100目)、超细铁粉(-800目)、CuZn30粉(-250目)，防粘接添加剂为Al₂O₃粉和TiO粉，粒度为-100目，-325目＜15％，加入质量百分比分别为7％和8％。

一种渗铜粉的制备方法，该方法步骤如下：

(1)称取雾化铜粉78.2kg、超细铁粉3.8kg、CuZn20粉18kg，加入5kg陶瓷球，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750℃，扩散时间为0.5h，氨分解还原气氛，氢气和氮气的比例为3∶1；

(3)循环水冷却、出炉破碎，100目筛分收集，然后加入8.23kg的Al₂O₃粉、9.41kg的TiO粉和0.5kg硬脂酸锌合批。

实施例5

一种防粘接渗铜粉，组分为Cu-0.5Fe-0.3Zn+1％ZrO₂+1％MgO，雾化铜粉(-100目)、超细铁粉(-800目)、CuZn30粉(-250目)，防粘接添加剂为ZrO₂粉和MgO粉，粒度为-100目，-325目＜15％，加入质量百分比分别为3％和8％。

一种渗铜粉的制备方法，该方法步骤如下：

(1)称取雾化铜粉98kg、超细铁粉0.5kg、CuZn20粉1.5kg，加入5kg陶瓷球，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720℃，扩散时间为3h，氨分解还原气氛，氢气和氮气的比例为3∶1；

(3)循环水冷却、出炉破碎，100目筛分收集，然后加入1.02kg的ZrO₂粉、1.02kg的MgO粉和0.5kg微粉腊合批。

本发明制备的渗铜粉中添加了防粘接物质，可以实现叠加渗铜。该产品具有较好的成形性，使用时可以使渗铜零部件多层叠加放置，不腐蚀产品，产品强度显著提高，渗铜结束后，产品接触面之间互不粘连，表面只有一层松散的氧化物中间层，易去除，零部件表面干净美观，大大提高零部件渗铜效率，提高产能。

Claims

1.一种防粘接渗铜粉，由原料、防粘接添加剂和润滑剂组成，原料为铁粉、黄铜粉和铜粉，所述原料按以下质量百分比组成：铁粉0.5～3.8％，黄铜粉1.5～18％，余量为铜粉；防粘接添加剂的加入量为原料重量的2～15％；润滑剂的加入量为原料重量的0.5％。

2.根据权利要求1所述的防粘接渗铜粉，其特征在于：所述的防粘接添加剂为MgO、TiO、Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂粉末中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1所述的防粘接渗铜粉，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌或微粉腊。

4.权利要求1-3中任一项所述的防粘接渗铜粉的制备方法，其步骤包括将铁粉、黄铜粉和铜粉按照比例配料，加入陶瓷球后，在三维混料机中混合，然后在氢气还原炉中进行扩散，破碎筛分后加入防粘接添加剂和润滑剂混合。

5.根据权利要求4所述的防粘接渗铜粉的制备方法，其特征在于：所述原料按照比例配料后，按1∶20的球料比加入陶瓷球混合30～60min，然后在氢气还原炉中600～750℃，扩散0.5～3h。

6.根据权利要求4所述的防粘接渗铜粉的制备方法，其特征在于：所述防粘接添加剂是在粉末扩散后合批时加入。

7.根据权利要求4所述的防粘接渗铜粉的制备方法，其特征在于：所述铜粉采用雾化铜粉，粒度为-100目；所述铁粉采用超细铁粉，粒度为-800目；所述黄铜粉采用CuZn20或CuZn30粉，粒度为-250目。

8.根据权利要求4所述的防粘接渗铜粉的制备方法，其特征在于：所述的防粘接添加剂为MgO、TiO、Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂粉末中的一种或两种以上。

9.根据权利要求8所述的防粘接渗铜粉的制备方法，其特征在于：所述的MgO、TiO、Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂粉末的粒度为-100目，-325目＜15％。

10.根据权利要求4所述的防粘接渗铜粉的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌或微粉腊。