CN103008651A - 一种铜铁锡粉末组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铜铁锡粉末组合物及其制备方法，在制备铜铁锡粉末组合物的过程中，首先将铜粉与铁粉混合，并进行扩散处理，得到铜铁预合金粉末；再将预合金粉末破碎筛分后加入锭子油，然后再加入锡粉与石墨粉，从而得到铜铁锡粉末组合物。本发明的铜铁锡粉末组合物由于增加了铜锡的含量，并添加了锭子油，增加了复合粉末的减磨性，同时由于制备过程中的破碎处理，将其中的铁粉显露出来，从而增加了复合粉末的强度，因此，本发明的铜铁锡粉末组合物具有较高的强度与耐磨性。

Description

一种铜铁锡粉末组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合粉末技术领域，尤其涉及一种铜铁锡粉末组合物及其制备方法。

背景技术

目前，在粉末冶金行业，单纯的一种金属粉末已经很难满足产品的要求，而复合粉末的每一颗粒子都是由两种或多种不同材料组成的粉末，并且复合粉末综合了每种材料的性质，因此复合粉末受到广大厂家的欢迎。在复合粉末中铜基复合粉末的用量已仅次于铁粉，更多的铜基复合粉末被开发出来。在含油轴承的生产中，铜锡粉末尤其是铜铁锡更是有着巨大的优势。

公开号为CN101088669A的中国发明专利公开了一种青铜包铁复合粉及制造方法，其是在铜包铁复合粉中均匀混合铜锡合金或锡粉，在还原炉内进行还原粘附或还原扩散，炉内温度400℃~800℃，时间不少于30分钟，使铜包铁复合粉表面形成铜锡合金包覆层，然而该方法有以下缺点：由于制备青铜包铁的原材料是铜包铁，而铜包铁的制备需要比较复杂的程序，铜包铁的性能对其后制作的青铜包铁有很大的影响，容易产生性能不稳定的状况。

公开号为101780541A的中国发明专利公开了一种青铜包铁复合粉及制造方法，其是由下述质量组成份数原材料制成：铜含量为10%~30%的可溶性铜离子化合物：10~30重量份，锡含量为2%~10%的可溶性细粒子化合物：2~10重量份，粒度为100~500目的铁粉：60~80重量份，以及该复合粉末制作方法制作而成，该方法后续操作工艺还有还原及破碎，然而该方法的缺点为：该方法制作的粉末压制出来成品强度和耐磨性不够，并不适用一些高转速微型含油轴承的生产。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种强度与耐磨性较好的铜铁锡粉末组合物及其制备方法。

有鉴于此，本发明提供了一种铜铁锡粉末组合物，包括：铜铁锡粉末与锭子油；所述铜铁锡粉末包括：30wt%~60wt％的铜粉、2wt%~10wt%锡粉、0.1wt%~2wt％的石墨粉，余量的铁粉；铜粉与铁粉的总质量与所述锭子油的体积比为1kg：0.1ml~1ml。

优选的，所述组合物中还包括润滑剂，以所述铜铁锡粉末的重量百分比计，所述润滑剂的含量为0.2%~0.8%。

本发明还提供了所述的铜铁锡粉末组合物的制备方法，包括以下步骤：

a）将铜粉与铁粉混合，将混合后的粉末进行扩散处理；

b）将步骤a）得到的粉末进行破碎筛分；

c）将步骤b）得到的粉末与锭子油混合；

d）将步骤c）得到的粉末与锡粉、石墨粉混合，得到铜铁锡粉末组合物；所述铜铁锡粉末组合物，包括：铜铁锡粉末与锭子油；所述铜铁锡粉末包括：30wt%~60wt％的铜粉、2wt％~10wt％锡粉、0.1wt％~2wt％的石墨粉，余量的铁粉；铜粉与铁粉的总质量与所述锭子油的体积比为1kg：0.1ml~1ml。

优选的，所述铜粉为电解铜粉，所述铁粉为还原铁粉。

优选的，步骤a）中所述混合的时间为60min~120min。

优选的，步骤a）中所述扩散处理在保护性气氛下进行。

优选的，所述扩散处理的温度为500~800℃，所述扩散处理的时间为30min~60min。

优选的，所述筛分的筛网为120mesh~150mesh。

优选的，步骤d）具体为：

将步骤c）得到的粉末与锡粉、石墨粉混合后，再加入润滑剂混合30~60min，得到铜铁锡粉末组合物；以铜铁锡粉末组合物的重量百分比计，所述润滑剂的加入量为0.2wt%~0.8wt％。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌。

本发明提供了一种铜铁锡粉末组合物。本发明还提供了上述铜铁锡粉末组合物的制备方法，在制备铜铁锡粉末组合物的过程中，首先将铜粉与铁粉混合，再将混合粉末进行扩散处理，得到铜铁预合金粉末，然后将预合金粉末进行破碎筛分，使其中的铁粉显露出来，有利于复合粉末强度的提高；然后将破碎筛分后的粉末与锭子油混合，增加铜铁粉末的抗磨润滑性，最后再加入锡粉与石墨粉，得到了铜铁锡粉末组合物。本发明的铜铁锡粉末组合物由于增加了铜锡的含量，并添加了锭子油，增加了复合粉末的减磨性，同时由于制备过程中的破碎处理，将其中的铁粉显露出来，从而增加了复合粉末的强度，因此，本发明的铜铁锡粉末组合物具有较高的强度与耐磨性。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明公开了一种铜铁锡粉末组合物，包括：铜铁锡粉末与锭子油；所述铜铁锡粉末包括：30wt％~60wt%的铜粉、2wt%~10wt%锡粉、0.1wt％~2wt%的石墨粉，余量的铁粉；铜粉与铁粉的总质量与所述锭子油的体积比为1kg：0.1ml~1ml。所述铜粉优选为40wt%~50wt%。所述锡粉优选为5wt%~8wt%。所述石墨粉优选为0.5wt%~1.5wt％。所述锭子油的体积与所述铜粉与铁粉总质量的比值优选为0.5ml~0.8ml：1kg。本发明中的锡粉与铜粉的含量较高，则有利于复合粉末减磨性的提高，添加了少量的石墨粉，更有利于复合粉末润滑性的提高；本发明添加了锭子油，则有利于铜铁锡粉末组合物耐磨性的提高。

本发明还公开了上述铜铁锡粉末组合物的制备方法，包括以下步骤：

a）将铜粉与铁粉混合，将混合后的粉末进行扩散处理；

b）将步骤a）得到的粉末进行破碎筛分；

c）将步骤b）得到的粉末与锭子油混合；

d）将步骤c）得到的粉末与锡粉、石墨粉混合，得到铜铁锡粉末组合物。

按照本发明，首先将铜粉与铁粉混合，并将混合后的粉末进行扩散处理。为了减少混合粉末杂质元素的进入，所述铜粉优选为电解铜粉，所述铁粉优选为还原铁粉。所述电解铜粉优选按照下述方法制备：将含铜99%的粗铜预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸和硫酸铜的混和液作为电解液；通电后，铜从阳极溶解成铜离子向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜；将纯铜再进一步加工，可制作成为极细的电解铜粉。所述还原铁粉优选按照下述方法制备：利用固体或气体还原剂，如焦炭、木炭、无烟煤、水煤气、转化天然气、分解氨或氢等，还原铁的氧化物来制取海绵状的铁。所述电解铜粉的粒径优选为-200mesh，所述还原铁粉的粒径优选为-100mesh。为了使铜粉与铁粉混合均匀，所述混合的时间优选为60~120min。

将铁粉与铜粉混合均匀后，即将混合粉末进行扩散处理，铜粉与铁粉扩散处理的过程即烧结的过程，使铜粉与铁粉形成铜铁预合金粉末。本发明优选在带式还原炉中进行扩散处理，并在保护性气氛下进行，以避免扩散过程中粉末被还原。上述保护性气氛优选为氨分解气体和纯氮气氛中的一种或两种。所述氨分解气氛的气体流量优选为8m³/h~15m³/h。所述纯氮气氛的气体流量优选为10m³/h~20m³/h。在扩散处理过程中，所述扩散处理的温度优选为500℃~800℃，所述扩散处理的时间优选为30min~60min，以使铜粉与铁粉能够形成预合金粉末。

铜粉与铁粉扩散处理后，将得到的预合金粉末进行破碎筛分，所述破碎处理能够将铜铁预合金粉末进行破碎，从而将其中的铁粉显露出来，提高复合粉末的强度。预合金破碎后再将其进行筛分，以选择出粉末中的细小颗粒，所述筛分的筛网优选为120mesh~150mesh。

铜铁预合金粉末破碎筛分后，在得到的混合粉末中加入锭子油。所述锭子油是一种高度精制的轻质润滑油，采用高度精炼基矿物油，并加入清净、分散、抗磨、抗氧、抗腐蚀、抗泡等多种高效添加剂精制而成。在混合粉末中加入锭子油能够使混合粉末具有抗磨与润滑性。以铜铁预合金粉末的重量计，所述锭子油的加入量优选为所述铜铁预合金粉末的0.1cc/kg~1cc/kg，更优选为0.5cc/kg~0.8cc/kg。按照本发明优选将锭子油与混合粉末搅拌10~20min，以使其与混合粉末混合均匀。

按照本发明，加入锭子油后，将锡粉与石墨粉加入上述完成处理的混合粉末中，从而得到铜铁锡粉末组合物。在此过程中为了使复合粉末混合均匀，所述混合的时间优选为30min~60min。本发明在该步骤中还加入了0.2wt％~0.8wt%的硬脂酸锌润滑剂，以提高粉末组合物的润滑性与耐磨性。为了提高铜铁锡粉末组合物的粒径，作为优选方案，本发明将得到的铜铁锡粉末组合物进行过筛，以去除粉末中粘结的粗粉末，所述过筛的筛网优选为60~80mesh；然后再进行搅拌，搅拌的时间优选为10min~20min，从而得到均匀的铜铁锡粉末组合物。

本发明提供了一种铜铁锡粉末组合物，包括：铜铁锡粉末与锭子油；所述铜铁锡粉末包括：30wt％~60wt%的铜粉、2wt％~10wt％锡粉、0.1wt％~2wt%的石墨粉，余量的铁粉；铜粉与铁粉的总质量与所述锭子油的体积比为1kg：0.1ml~1ml。本发明还提供了上述铜铁锡粉末组合物的制备方法，在制备铜铁锡粉末组合物的过程中，首先将铜粉与铁粉混合，再将混合粉末进行扩散处理，得到预合金粉末，然后将预合金粉末进行破碎筛分，使其中的铁粉显露出来，有利于复合粉末强度的提高；然后将破碎筛分后的粉末与锭子油混合，增加铜铁粉末的抗磨润滑性，最后再加入锡粉与石墨粉，得到了铜铁锡粉末组合物。本发明的铜铁锡粉末组合物由于增加了铜锡的含量，并添加了锭子油，增加了复合粉末的减磨性，同时由于制备过程中的破碎处理，将其中的铁粉显露出来，从而增加了复合粉末的强度，因此，本发明的铜铁锡粉末组合物具有较高的强度与耐磨性。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的铜铁锡粉末组合物及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

a）按重量百分比计，将50%的电解铜粉，45.5%的还原铁粉混合均匀，混合80min。

b）将a）得到的粉末置于还原炉中扩散，扩散温度720℃，氨分解气氛10m³/h，纯氮气氛15m³/h，扩散时间30min。

c）将b）得到的粉末过120mesh筛网，取出-120mesh粉末。

d）将c）得到的粉末外加锭子油0.8cc/kg，混合10min。再加入4wt%锡粉，0.5wt％石墨粉，外加粉末总质量0.4wt%的硬脂酸锌，混合搅拌40min。

e）将d）中所得粉末过筛，筛网选择60mesh。

f）将筛好的粉末置于混料机中搅拌15min，静置15h后使用。

将制备的复合粉末进行检测，结果显示：复合粉末的成分均匀，酸不溶物小于0.1%，远小于用置换法制出的青铜包铁的0.2%~0.4%；将复合粉末进行烧制，对烧制的成品进行检测，结果显示：压溃强度（K）为40×10³psi，高于一般青铜包铁15%~30%。

实施例2

a）按重量百分比计，将30%的电解铜粉，66%的还原铁粉混合均匀，混合40min。

b）将a）中粉末置于还原炉中扩散，扩散温度780℃，氨分解气氛14m³/h，纯氮气氛18m³/h，扩散时间40min。

c）将b）中出来的粉末过120mesh筛网，取出-120mesh粉末。

d）将c）中粉末外加锭子油0.5cc/kg，混合10min。再加入3.5wt%锡粉，0.5wt%石墨粉，外加粉末总质量0.5wt%的硬脂酸锌，混合搅拌30min。

e）将d）中所得粉末过筛，筛网选择60mesh。

f）将筛好的粉末置于混料机中搅拌15min，静置18h后使用。

对所生产的粉末进行压制烧结，取20组样，测得其外径变化率在-0.3～-0.4之间，证明粉末均匀性、稳定性极好，有利于产品大规模生产。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种铜铁锡粉末组合物，包括：铜铁锡粉末与锭子油；所述铜铁锡粉末包括：30wt%~60wt%的铜粉、2wt％~10wt%锡粉、0.1wt%~2wt%的石墨粉，余量的铁粉；铜粉与铁粉的总质量与所述锭子油的体积比为1kg：0.1ml~1ml。

2.根据权利要求1所述的铜铁锡粉末组合物，其特征在于，所述组合物中还包括润滑剂，以所述铜铁锡粉末的重量百分比计，所述润滑剂的含量为0.2%~0.8%。

3.权利要求1所述的铜铁锡粉末组合物的制备方法，包括以下步骤：

a）将铜粉与铁粉混合，将混合后的粉末进行扩散处理；

b）将步骤a）得到的粉末进行破碎筛分；

c）将步骤b）得到的粉末与锭子油混合；

d）将步骤c）得到的粉末与锡粉、石墨粉混合，得到铜铁锡粉末组合物；所述铜铁锡粉末组合物，包括：铜铁锡粉末与锭子油；所述铜铁锡粉末包括：30wt%~60wt%的铜粉、2wt％~10wt％锡粉、0.1wt％~2wt%的石墨粉，余量的铁粉；铜粉与铁粉的总质量与所述锭子油的体积比为1kg：0.1ml~1ml。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铜粉为电解铜粉，所述铁粉为还原铁粉。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中所述混合的时间为60min~120min。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中所述扩散处理在保护性气氛下进行。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述扩散处理的温度为500~800℃，所述扩散处理的时间为30min~60min。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述筛分的筛网为120mesh~150mesh。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤d）具体为：

将步骤c）得到的粉末与锡粉、石墨粉混合后，再加入润滑剂混合30~60min，得到铜铁锡粉末组合物；以铜铁锡粉末组合物的重量百分比计，所述润滑剂的加入量为0.2wt%~0.8wt%。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌。