CN102974819A - 一种锡包铜复合粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锡包铜复合粉末的制备方法，该复合粉末包括母颗粒和子颗粒，母颗粒主要是由铜粉组成，子颗粒主要是由小颗粒的锡粉组成，分别称取一定量的铜粉和锡粉，先将称量好的粉末放到球磨机中预处理一段时间，制得片状化粉末，然后对预处理粉进行在保护性气氛下退火处理，将退火处理的粉末加入到球形化设备中复合化和球形化后制得锡包铜复合粉末。本发明的锡包铜复合粉末，可以实现锡对铜粉的均匀包覆，并且粉末粒径均匀，流动性好。本发明产品的制备工艺简单，成本比较低，制得的含油轴承用粉末流动性好，易于压制。
Description
技术领域
本发明涉及到粉末冶金的技术领域，特别涉及到一种锡包铜复合粉末的制备方法。
背景技术
锡青铜含油轴承具有耐腐蚀能力强，机械强度高、导热率高、工作寿命长等优点，它广泛应用于精密电子、高档家用电器、通讯设备、汽车和IT等领域，目前微型含油轴承用的铜锡粉末主要为混合粉末、完全合金化粉末和部分合金化粉末。
混合法就是直接将铜粉、锡粉按一定质量比进行配料，然后放入混料机中进行一定时间的混合，即可得到铜锡混合粉末，这种工艺操作简单，生产效率高，但由于原料密度、粒度和形状的差别，虽然已经过混粉机混合均匀，但由于成形过程中移动及运输过程中的产生的振动，加上粉末加料过程中的振动，会使混合粉末出现局部偏析现象，使得各成分出现分离，并且均匀的混合粉在实际制造中很困难。所制得的烧结制品的组成、尺寸、密度和硬度会出现不均匀现象，还会导致制品的分层、孔洞及气泡。
完全合金化法就是铜粉和锡粉按一定比例配比，经过高温熔化，然后用高压水或者高压气雾化，冷却后成为粉末。这种工艺简单，制得的合金化粉末没有偏析、分离，但颗粒呈现近球形，松装密度高，粉末压制性能差，压坯强度和烧结强度低，因此会造成烧结制品收缩率大，锡粉不易分离流动从而形成闭孔。
部分合金化法就是用电解铜粉和锡粉按一定比例配比，然后在混料机中混匀，经过高温扩散的方式，控制扩散温度和扩散时间，破碎后通过筛分、合坯制得预合金粉。此种方法现在应用最广，但是制得的预合金粉末需要破碎对粉末性能影响很大，并且制得的预合金粉末形成铜锡固溶体，所以粉末硬度比混合粉高，增大了压制过程中的压力和模具的磨损。
因此需要开发一种机械锡包铜粉复合颗粒的生产方法，工艺方法容易控制，又可以保证锡包铜复合粉末的质量。
发明内容
本发明是针对现存的三种制备含油轴承用铜锡粉末的缺点，制备出一种锡粉和铜粉实现机械成膜包覆的复合粉末。该复合粉末包括母颗粒和子颗粒，母颗粒主要是由铜粉组成，子颗粒主要是由小颗粒的锡粉组成，本发明采取的技术方案为：
锡包覆铜复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，备粉，称量铜粉和锡粉，搅拌均匀形成混合粉未，所述混合粉未中锡粉含重量为8~12%，余量为铜粉；
步骤二，预处理，把所述步骤一中的混合粉末放入球磨机中进行预处理，然后在真空干燥箱中干燥4h，干燥温度为65℃，制备出片状化的铜锡混合粉；
步骤三，退火，将所述步骤二中的片状化的铜锡混合粉放入管式炉中，在保护性气氛下，温度为160~200℃，保温时间30~90min；
步骤四，整形处理，将所述步骤三处理的铜锡混合粉放入球形化设备中处理，制备出锡包铜复合粉末。
作为改进，所述步骤一中的铜粉可以是电解铜粉或雾化铜粉。
作为改进，所述步骤一的混合粉末中加入硬脂酸。
作为改进，所述步骤一中的铜粉粒度较大，锡粉粒度较小。
作为改进，所述铜粉粒度大小为-100目，所述锡粉粒度为-300目。
作为改进，所述步骤二中采用行星式球磨机、滚动球磨机或高能球磨机。
作为改进，所述步骤三采用的保护性气氛为氨分解气氛或者氢气气氛。
作为改进，所述步骤四采用球形化装置HYB，处理转速为3000~4000r/min，处理时间10~30min。
本发明的有益效果为：
由于铜粉和锡粉质软，延展性比较好，因此先将铜粉和锡粉在高能球磨机中预处理，使得铜锡粉末可以形成片状化黏附。因此高能球磨处理后的混合粉末铜锡粉粘附均匀，并且铜锡粉延展性比较好，所以铜锡粉界面机械结合力比较高。然后经过退火处理消除预混合粉末加工硬化，便于在球形化过程中锡粉在铜粉表面成膜；在球形化设备处理中，经过退火的锡粉在高速气流强冲击力作用下，使得锡粉在铜粉表面形成一层包覆层，同时也有部分锡粉随着球形化处理进入铜粉内部。
本发明的锡包铜复合粉末的制备方法，可以实现锡对铜粉的均匀包覆，并且粉末粒径均匀，流动性好。本发明产品的制备工艺简单，成本比较低，并且制备的复合粉末不会出现成分偏析、分离等问题，且颗粒属于机械包覆，粉末颗粒硬度比合金粉小，容易压制，降低了模具的磨损和压制压力。
附图说明
图1是原料中使用的-100目雾化铜粉的显微镜图片。
图2是实施例1得到的片状化铜锡复合粉末的显微镜图片。
图3是实施例1得到的铜锡复合粉末的显微镜图片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
一种锡包覆铜复合粉末的制备方法，其步骤如下：
（1）备粉，称量一定质量的铜粉和锡粉，手动搅拌预混。其中锡粉含量为10%，余量为铜粉，加入质量为0.5%的硬脂酸，加入硬脂酸起到润滑作用。铜粉是雾化铜粉，铜粉粒度较大，锡粉粒度较小。铜粉粒度大小为-100目，所述锡粉粒度为-300目。
（2）预处理，将步骤（1）中称量好的铜锡粉放入球磨机中球磨，采用行星式球磨机，在真空干燥箱中于65℃下干燥4h，制备出‘片状化’的铜锡混合粉，采用不锈钢球为研磨球，以无水乙醇为研磨介质，研磨球与原料粉的质量比为1:1，球磨时间为30min。
（3）退火，将步骤（2）中预处理后的粉末放入管式炉中，在氢气气氛下于200℃退火处理60min。
（4）整形处理，将步骤（3）中的粉末移入球形化设备中，转速为3000r/min，处理时间为30min，进行球形化整形制备出锡包铜复合粉末；对整形处理后的粉末进行筛分，检验。制得的铜锡复合粉末的流动性为27s/(50g)。
实施例2
（1）备粉，称量一定质量的铜粉和锡粉，手动搅拌预混。其中锡粉含量为12%，余量为铜粉，加入质量为0.5%的硬脂酸。铜粉是电解铜粉，铜粉粒度较大，锡粉粒度较小。铜粉粒度大小为-100目，所述锡粉粒度为-300目。
（2）预处理，将步骤（1）中称量好的铜锡粉放入球磨机中球磨，采用滚动球磨机，在真空干燥箱中于65℃下干燥4h，制备出‘片状化’的铜锡混合粉，采用不锈钢球为研磨球，以无水乙醇为研磨介质，研磨球与原料粉的质量比为5:1，球磨时间为10min。；
（3）退火，将步骤（2）中预处理后的粉末放入管式炉中，在氢气气氛下于220℃退火处理30min；
（4）整形处理，将步骤（3）中的粉末移入球形化设备中，转速为4000r/min，处理时间为10min，进行球形化整形制备出锡包铜复合粉末；对整形处理后的粉末进行筛分，检验。制得的铜锡复合粉末的流动性为30s/(50g)。
实施例3
（1）备粉，称量一定质量的铜粉和锡粉，手动搅拌预混。其中锡粉含量为8%，余量为铜粉，加入质量为0.5%的硬脂酸。
（2）预处理，将步骤（1）中称量好的铜锡粉放入球磨机中球磨，采用高能球磨机，在真空干燥箱中于65℃下干燥4h，制备出‘片状化’的铜锡混合粉，采用不锈钢球为研磨球，以无水乙醇为研磨介质，研磨球与原料粉的质量比为4:1，球磨时间为20min。；
（3）退火，将步骤（2）中预处理后的粉末放入管式炉中，在氢气气氛下于180℃退火处理90min；
（4）整形处理，将步骤（3）中的粉末移入球形化设备中，转速为3600r/min，处理时间为15min，进行球形化整形制备出锡包铜复合粉末；对整形处理后的粉末进行筛分，检验。制得的铜锡复合粉末的流动性为33s/(50g)。
实施例4
（1）备粉，称量一定质量的铜粉和锡粉，手动搅拌预混。其中锡粉含量为10%，余量为铜粉，加入质量为0.5%的硬脂酸。
（2）预处理，将步骤（1）中称量好的铜锡粉放入球磨机中球磨，采用行星式球磨机、滚动球磨机或高能球磨机，在真空干燥箱中于65℃下干燥4h，制备出‘片状化’的铜锡混合粉，采用不锈钢球为研磨球，以无水乙醇为研磨介质，研磨球与原料粉的质量比为1:1，球磨时间为30min。；
（3）退火，将步骤（2）中预处理后的粉末放入管式炉中，在氨分解气氛下于160℃退火处理60min；
（4）整形处理，将步骤（3）中的粉末移入球形化设备中，转速为3000r/min，处理时间为15min，进行球形化整形制备出锡包铜复合粉末；对整形处理后的粉末进行筛分，检验。制得的铜锡复合粉末的流动性为25s/(50g)。
本发明制得的铜锡复合粉末解决了直接混合粉容易在运输、装粉过程中由于振动产生的局部偏析和分离问题，同时又避免了由于铜锡粉预合金化后粉末硬度变大而导致的压制性能差、压坯强度和烧结强度低的问题，能有效降低模具的磨损。
Claims (8)
1.一种锡包铜复合粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，备粉，称量铜粉和锡粉，搅拌均匀形成混合粉末，所述混合粉末中锡粉含重量为8~12%，余量为铜粉；
步骤二，预处理，把所述步骤一中的混合粉末放入球磨机中进行预处理，然后在真空干燥箱中干燥4h，干燥温度为65℃，制备出片状化的铜锡混合粉；
步骤三，退火，将所述步骤二中的片状化的铜锡混合粉放入管式炉中，在保护性气氛下，温度为160~220℃，保温时间30~90min；
步骤四，整形处理，将所述步骤三处理的铜锡混合粉放入球形化设备中处理，制备出锡包铜复合粉末。
2. 根据权利要求1所述的一种锡包铜复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的铜粉可以是电解铜粉或雾化铜粉。
3.根据权利要求1所述的一种锡包铜复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤一的混合粉末中加入硬脂酸。
4. 根据权利要求1所述的一种锡包铜复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的铜粉粒度较大，锡粉粒度较小。
5.根据权利要求4所述的一种锡包铜复合粉末的制备方法，其特征在于，所述铜粉粒度大小为-100目，所述锡粉粒度为-300目。
6. 根据权利要求1所述的一种锡包铜复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤二中采用行星式球磨机、滚动球磨机或高能球磨机。
7. 根据权利要求1所述的一种锡包铜复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤三采用的保护性气氛为氨分解气氛或者氢气气氛。
8. 根据权利要求1所述的一种锡包铜复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤四采用球形化装置HYB，处理转速为3000~4000r/min，处理时间10~30min。
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