CN102921941A - 减震器活塞杆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减震器活塞杆，属于汽车配件领域。它解决了现有的减震器活塞杆密度不高的问题。本发明减震器活塞杆的组分和重量份数为：还原铁粉：55-70份；电解铜粉：0.5-0.7份；胶体石墨：0.06-0.1份；润滑剂：0.25-0.35份；硫化锰：0.25-0.35份。本发明还提供一种减震器活塞杆的制备方法。本发明通过合理选取制备减震器活塞杆的配料，并利用粉末冶金方法制备，可以降低成本，提高产品密度，缩小产品尺寸公差，提高产品硬度。进一步地，本发明通过利用整形进一步减小产品尺寸公差，通过水雾化蒸汽处理进一步提高产品密度，使得本发明减震器活塞杆的产品密度可达5.32-5.5g/cm³。

Description

减震器活塞杆及其制备方法

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，尤其涉及一种减震器活塞杆及其制备方法。

背景技术

汽车悬挂系统中通常都安装有减震器，减震器能使汽车在行驶过程中减少行驶时的波动，通过减震器的减震缓冲作用达到提高乘车的舒适性和安全性的目的。减震器的结构是将带有活塞的活塞杆插入筒内，筒中充满油。活塞在筒中运动，活塞杆需要随着汽车震动不停地进入或抽出筒中。

由于减震器活塞杆需要多次往返运动，因此需要有较好的产品密度，同时活塞是浸泡于油中，因此还需要较好的气密度。现有公开号为CN1760573公开了一种整体活塞杆的生产方法，其通过两次高频炉加温冲压来获得减震器活塞杆，以提高活塞杆的抗拉力，然而却没有解决气密度和产品密度的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产品密度高、气密性好的减震器活塞杆。

本发明的另一目的在于提供降低制造成本、提高产品质量的减震器活塞杆的制备方法。

本发明采用的技术方案为，提出一种减震器活塞杆，该减震器活塞杆的组分和重量份数为：

还原铁粉：55-70份；

电解铜粉：0.5-0.7份；

胶体石墨：0.06-0.1份；

润滑剂：0.25-0.35份；

硫化锰：0.25-0.35份。

铁粉、铜粉和石墨是粉末冶金过程中常用的原料。三者结合能制备力学性能较好的粉末冶金工件。这主要是因为铜粉比铁粉柔软，具有更好的塑性，铜粉和铁粉在压制过程中能具有较好的压制性，并且铜粉在铁粉中有一定的溶解度，添加铜粉后具有固溶强化作用。而石墨主要是因为其和铁粉能形成渗碳体这一高硬度相，对提高最终工件的力学综合性能具有很好的作用。

铜粉含量的增加能直接提高产品的抗弯强度，却由于其塑性较差，会降低产品的洛氏硬度；而石墨含量的增加对产品机械性能的影响则与铜粉相反，其能显著增加产品的洛氏硬度却降低抗弯强度，本发明通过合理配置铜粉和石墨的配比，使得产品的洛氏硬度和抗弯强度保持在较平衡状态。

另外，铜粉的含量还会影响产品的密度，这是因为铜与铁的扩散性质不同，铜在铁中的扩散比铁在铜中的扩散快，铜溶解于铁形成置换固溶体，置换固溶体的体积较大，因此随着铜含量的增加还会使得产品的体积增大，产品密度降低。在选择铜粉含量时需综合考虑铜粉、石墨的配比对产品机械性能的影响以及铜粉对产品密度的影响。

胶体石墨是通过将粒径小于4微米的石墨颗粒均匀分散于有机溶剂中构成，石墨颗粒的含量一般为整个胶体含量的27％-35％。胶体石墨不仅具有传统石墨的各类性质，还具有良好的润滑性能、优良的导热性能。本发明采用胶体石墨取代传统粉末冶金过程中使用的普通石墨，在压制成型过程中能减少润滑剂的使用，在烧结过程中，能提高烧结成型的良率。

普通的粉末冶金工艺通常采用纯铁粉或雾化铁粉，铁粉在粉末冶金过程中需要先进行粉末还原步骤，本发明直接选用还原铁粉，省去了常规粉末冶金过程的粉末还原步骤，提高了工作效率。

润滑剂主要起到降低粉末与模具之间以及粉末与粉末之间的摩擦力，使粉末压制过程中，能更好地传递压力，增强粉末颗粒的填充性能。润滑剂的重量份数选用与产品压制过程中的压力密切相关，而产品压制通常采用标准的成形压制机，因此通过确定产品成形压制机的压制吨位即可获得润滑剂的重量份数。本发明中，由于胶体石墨可兼顾润滑剂的作用，因此在选用其他润滑剂的重量份数时，需要减去胶体石墨的重量份数。

本发明中，润滑剂优选为硬脂酸锌、石蜡或聚四氟乙烯。

本发明减震器活塞杆的原料选取中还选取有0.25-0.35重量分的硫化锰。硫化锰在粉末冶金过程中，通常作为切削剂加入，用于改善产品的切削性能，甚至有实验表明，当硫化锰含量较低时还会降低产品密度。然而本发明通过实验发现，硫化锰的含量上升到一定比例时，由于硫化锰较脆，可塑性很好，一定比例的硫化锰在压制时能较好的分散于铁粉表面，使得铁粉能在相对较低的压力和温度下从固体转变为液体，可以最大限度发挥金属粉末的可压性，从而提高产品的密度，同时硫化锰的含量变化还不会对产品的硬度和尺寸精度产生影响。然而硫化锰的含量过高时却会降低产品的耐腐蚀性，降低产品寿命。本发明选取的硫化锰的重量比打破了常规认为的添加硫化锰会降低产品密度的偏见，并能兼顾降低其对产品寿命的不良影响。

优选地，还原铁粉粒径为100-150目，电解铜粉粒径为180-250目。

本发明优选实施方式中，还原铁粉粒径与电解铜粉粒径不同，使得小颗粒粉末能与大颗粒粉末混合从而使得大颗粒粉末之间的间隙被小颗粒粉末占据，以提高粉末的松装密度，使得产品压制成型时产品的密度和强度均增加。

本发明采用的另一技术方案为，提出一种上述减震器活塞杆的制备方法，其包括步骤：

S1：配料混合；

S2：压制：压制吨位为30-50吨；

S3：烧结：预烧温度750℃至800℃，预烧时间30分钟至60分钟；烧结温度为1100℃至1150℃，烧结时间3至4小时；烧结时充入保护气体30至40立方米。

压制成形时，压制压力基本和最终产品密度成正比。压力刚开始增大时，使得粉末体内的拱桥被破快，粉末颗粒发生位移彼此填充空隙，重新排列位置增加接触，产品密度急剧增加。压力急剧增大至超过粉末颗粒的临界压力后，粉末颗粒开始变形，产品密度继续增加。压力超过粉末临界压力后，继续提高压力对产品密度改良效果减小。为节约成本，节省装备购置费用，本发明选取的压制吨位为30-50吨。

在烧结过程中，预烧的主要目的是去除步骤S1和S2时的润滑剂。烧结温度上升时，烧结颈扩大，颗粒间距减小，形成连续的空隙网格，烧结体收缩分隔，以提高产品密度并能提高强度。当烧结温度过高时，产品晶粒过于增大，使得烧结空隙被完全歪曲，造成产品变形和开裂，不符合要求。

烧结过程中，充入保护气体，防止烧结过程中发生氧化还原反应，降低产品性能。

优选地，步骤S1中，先选取一半重量份的还原铁粉与电解铜粉、胶体石墨、润滑剂和硫化锰混合均匀后，再次加入另一半重量份的还原铁粉，再次混合均匀。

优选地，还包括整形步骤，整形压力为80-90吨。通过二次压制整形以提高产品精度，降低尺寸公差。

优选地，还包括水蒸气雾化处理步骤：将产品放入温度为450-550℃的水蒸气中加热5小时，使得产品表面形成0.005mm至0.006mm的保护膜。

水蒸气雾化处理能在产品表面形成四氧化三铁保护膜，能够提高产品的耐磨性和高压致密性，使得产品具有一定的防锈效果。本发明由于在原料中选用了导热性能较好的胶体石墨，因此水蒸气雾化处理步骤中所需要的水蒸气温度较常规的水蒸气雾化处理步骤中所需的水蒸气温度低，因此能降低该步骤中的生产成本。

本发明通过合理选取制备减震器活塞杆的配料，并利用粉末冶金方法制备，可以降低成本，提高产品密度，缩小产品尺寸公差，提高产品硬度。进一步地，本发明通过利用整形进一步减小产品尺寸公差，通过水雾化蒸汽处理进一步提高产品密度，使得本发明减震器活塞杆的产品密度可达5.32-5.5g/cm³。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本实施例通过如下方式制备减震器活塞杆：

(一)配料

选取平均粒径为100目的还原铁粉30重量份、平均粒径为250目的电解铜粉0.5重量份、胶体石墨0.1重量份、硬脂酸锌0.35重量份、硫化锰0.25重量份，放入锥形混粉机中充分混合；而后再次向锥形混粉机中加入平均粒径为100目的还原铁粉30重量份。混合时间40分钟，达到充分混合效果即可。

(二)压制

将混合均匀的粉末放入压制吨位为50吨的自动成型机中压制。

(三)烧结

在网带炉中执行烧结步骤；预烧温度750℃，预烧时间45分钟：烧结温度1125℃，烧结时间3小时。网带炉在烧结过程中，燃烧气体氢气的流量为20立方米，保护气体氦气的流量为40立方米。

(四)整形

采用80吨整形机整形处理。

得到的产品后测试其密度、尺寸公差、洛氏硬度、径向压溃力，得到的测试结果见表一。

其中，洛氏硬度采用洛氏硬度计测试，密度采用排水法(GB/T5163-1985)测试，尺寸公差与径向压溃力采用常规的万能测试仪即可。

实施例2

(一)配料

选取平均粒径为130目的还原铁粉55重量份、平均粒径为200目的电解铜粉0.7重量份、胶体石墨0.06重量份、石蜡0.3重量份、硫化锰0.35重量份，放入锥形混粉机中充分混合。

(二)压制

将混合均匀的粉末放入压制吨位为30吨的自动成型机中压制。

(三)烧结

在网带炉中执行烧结步骤；预烧温度800℃，预烧时间30分钟；烧结温度1150℃，烧结时间3小时。网带炉在烧结过程中，燃烧气体氢气的流量为30立方米，保护气体氦气的流量为30立方米。

(四)蒸气雾化处理

将烧结后的产品放入温度为450℃的水蒸气中加热5小时，使得产品表面形成0.005mm至0.006mm的保护膜。

得到的产品后测试其密度、尺寸公差、洛氏硬度、径向压溃力，得到的测试结果见表一。

其中，洛氏硬度采用洛氏硬度计测试，密度采用排水法(GB/T5163-1985)测试，尺寸公差与径向压溃力采用常规的万能测试仪即可。

实施例3

一)配料

选取平均粒径为100目的还原铁粉70重量份、平均粒径为180目的电解铜粉0.6重量份、胶体石墨0.08重量份、聚氯乙烯乳化液0.25重量份、硫化锰0.3重量份，放入锥形混粉机中充分混合。

(二)压制

将混合均匀的粉末放入压制吨位为50吨的自动成型机中压制。

(三)烧结

在网带炉中执行烧结步骤；预烧温度800℃，预烧时间60分钟；烧结温度1100℃，烧结时间4小时。网带炉在烧结过程中，燃烧气体氢气的流量为30立方米，保护气体氦气的流量为40立方米。

(四)整形

采用90吨整形机整形处理。

(五)蒸气雾化处理

将整形后的产品放入温度为550℃的水蒸气中加热5小时，使得产品表面形成0.005mm至0.006mm的保护膜。

得到的产品后测试其密度、尺寸公差、洛氏硬度、径向压溃力，得到的测试结果见表一。

其中，洛氏硬度采用洛氏硬度计测试，密度采用排水法(GB/T5163-1985)测试，尺寸公差与径向压溃力采用常规的万能测试仪即可。

表一

由上表可知，本发明的减震器活塞杆满足产品需求，其成本仅为常规铜、钢件的一半左右，扩大了粉末冶金产品的应用范围。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种减震器活塞杆，其特征在于：该减震器活塞杆的组分和重量份数为：

还原铁粉：55-70份；

电解铜粉：0.5-0.7份；

胶体石墨：0.06-0.1份；

润滑剂：0.25-0.35份；

硫化锰：0.25-0.35份。

2.如权利要求1所述的减震器活塞杆，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌、石蜡或聚四氟乙烯。

3.如权利要求1所述的减震器活塞杆，其特征在于：所述还原铁粉粒径为100-150目，电解铜粉粒径为180-250目。

4.一种制备权利要求1至3任一项所述的减震器活塞杆的制备方法，其特征在于：包括步骤：

S1：配料混合；

S2：压制：压制吨位为30-50吨；

S3：烧结：预烧温度750℃至800℃，预烧时间30分钟至60分钟；烧结温度为1100℃至1150℃，烧结时间3至4小时；烧结时充入保护气体30至40立方米。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，先选取一半重量份的还原铁粉与电解铜粉、胶体石墨、润滑剂和硫化锰混合均匀后，再次加入另一半重量份的还原铁粉，再次混合均匀。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：还包括整形步骤，整形压力为80-90吨。

7.如权利要求4或6所述的制备方法，其特征在于：还包括水蒸气雾化处理步骤：将产品放入温度为450-550℃的水蒸气中加热5小时，使得产品表面形成0.005mm至0.006mm的保护膜。