CN103182502A - 一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体及其制备方法 - Google Patents

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戴赫
汪礼敏
杨中元
张敬国
王林山
马飞
徐景杰
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Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
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Abstract

本发明公开了属于粉体材料制备技术领域的一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体及其制备方法，该粉体的成分及其比例为：Mo：8～12wt％，Ni：4～8wt％，Cr：0.5～2.5wt％，V：1～3wt％，Cu：0～2.5wt％，余量为Fe。制备方法为：Mo、Cr和V直接雾化加入粉体材料中。Ni、Cu通过高温下扩散进入粉体材料。通过粉体筛分得到合适的Fe-Mo-Ni-Cr-V-Cu铁基扩散部分预合金粉体。该方法流程简单、技术含量高，粉末不会发生机械混合粉末易出现的偏析现象。制备出的粉体材料特别适合于高性能汽车用排气门座。

Description

一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体及其制备方法
技术领域
本发明属于粉体材料制备领域，特别涉及一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体及其制备方法。
背景技术
粉末冶金是一种集材料与零件制备成形技术于一体的先进制造技术，具有节能、节材、高效、近净成形、无污染等优点。粉末冶金零部件的用量是衡量一个国家汽车发展水平的标志之一，同时也代表该国粉末冶金技术的发展水平。其中粉体材料是粉末冶金的基础和前提，是高性能粉末冶金产品的重要保证。
近年来，我国粉末生产企业加大研发投入，在产品稳定性和新产品开发等方面取得很大的进步，同国外发达国家的差距正在快速缩小。但是在产品稳定性和高端产品方面(如高性能扩散部分预合金粉末等)，还存在较大的差距，不能满足我国粉末冶金的高速发展需求。
Fe-Mo-Ni-Cr-V-Cu铁基扩散部分预合金粉体是生产高性能汽车用排气门座的原料保障。目前，尚没有关于该类排气门座的制备方法的研究和专利报道。本发明采用雾化、破碎、扩散、筛分，最终将粉末制备成Fe-Mo-Ni-Cr-V-Cu铁基扩散部分预合金粉体，该工艺流程简单、技术含量高。
发明内容
本发明的目的是提供一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体及其制备方法。
一种阀座用铁基部分预合金粉体，该粉体的成分及其比例为：Mo：8～12wt％，Ni：4～8wt％，Cr：0.5～2.5wt％，V：1～3wt％，Cu：0～2.5wt％，余量为Fe。
其中，在制备时，Mo以FeMo(其中Mo的质量分数优选为60％)形式加入，Cr以FeCr(其中Cr的质量分数优选为60％)形式加入，V以FeV(其中V的质量分数优选为50％)形式加入，Ni以纯Ni粉体形式以高温扩散形式加入，Ni粉粒度为1～10μm的粉体，Cu以纯Cu粉体形式以高温扩散形式加入，Cu粉粒度1～10μm的粉体。
上述阀座用铁基部分预合金粉体的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)按所述比例配料，将FeMo、FeCr、FeV和Fe加入熔炼炉中熔炼，待熔炼完全合金化后，注入漏包中，漏嘴内径控制在6～8mm，并以10～15MPa的高压水和0.5～2MPa的氮气进行保护雾化制备粉末；
(2)将雾化制备的粉末与Ni粉和Cu粉混合均匀，在还原炉中高温扩散0.5～2小时，所述高温扩散的温度为650～910℃，经过破碎筛分后包装。
熔体通过漏包时，漏包预先加热为800～1000℃。
所述熔炼炉为中频感应炉。
本发明的有益效果为：本发明中Mo、Cr和V直接雾化加入粉体材料中，Ni、Cu通过高温下扩散进入粉体材料。通过粉体筛分得到合适的Fe-Mo-Ni-Cr-V-Cu铁基部分预合金粉体。该方法流程简单、技术含量高，粉末不会发生机械混合粉末易出现的偏析现象。制备出的粉体材料特别适合于粉末冶金制备汽车用排气门座。
附图说明
图1是实施例1制备的阀座用高性能铁基部分预合金粉体的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1
一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体，该粉体的成分及其比例为：Mo：8wt％，Ni：6wt％，Cr：1wt％，V：1.5wt％，Cu：1wt％，Fe：82.5wt％。
其制备方法为：
(1)按上述比例配料，将金属原料FeMo、FeCr、FeV和Fe锭在中频感应炉中熔炼，待熔炼完全合金化后，注入漏包中，漏嘴内径控制在6mm，并以10MPa的高压水和1MPa的氮气进行保护雾化制备粉末，所获得的金属粉末为不规则形状。
(2)将雾化制备的粉末与Ni粉和Cu粉混合均匀，在还原炉中高温扩散0.5小时，再经过破碎筛分后包装。
熔体通过漏包时，漏包预先加热为850℃；还原炉中的温度为650℃。
所述FeMo中Mo的质量分数为60％，所述FeCr中Cr的质量分数为60％，所述FeV中V的质量分数为50％。
所述Ni粉粒度为1～10μm的粉体。所述Cu粉粒度1～10μm的粉体。
本实施例制备的高性能铁基部分预合金粉体形状不规则。
图1是本实施例制备的高性能铁基部分预合金粉体的扫描电镜照片，由图1可以看出粉末的表面形貌比较粗糙。
采用国际检测方法测定粉末的松装密度和流动性为：松装密度：3.0g/cm3流动性：31.12s/50g。
实施例2
一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体，该粉体的成分及其比例为：Mo：10wt％，Ni：6wt％，Cr：1wt％，V：1.5wt％，Cu：1wt％，Fe：80.5wt％。
其制备方法为：
(1)按上述比例配料，将金属原料FeMo、FeCr、FeV和Fe锭在中频感应炉中熔炼，待熔炼完全合金化后，注入漏包中，漏嘴内径控制在6mm，以1.5MPa的氮气进行保护、13MPa的高压水的条件下雾化制备粉末，所获得的金属粉末为不规则形状。
(2)将雾化制备的粉末与Ni粉和Cu粉混合均匀，在还原炉中高温扩散1小时，经过破碎筛分后包装。
熔体通过漏包时，漏包预先加热为900℃，还原炉中的温度为700℃。
所述FeMo中Mo的质量分数为60％，所述FeCr中Cr的质量分数为60％，所述FeV中V的质量分数为50％。
所述Ni粉粒度为1～10μm的粉体。所述Cu粉粒度1～10μm的粉体。
本实施例制备的高性能铁基部分预合金粉体的形状不规则。
采用国际检测方法测定粉末的松装密度和流动性为：松装密度：2.92g/cm3流动性：31.67s/50g。
实施例3
一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体，该粉体的成分及其比例为：Mo：10wt％，Ni：6wt％，Cr：1wt％，V：1.5wt％，Cu：1wt％，Fe：80.5wt％。
其制备方法为：
(1)按上述比例配料，将金属原料FeMo、FeCr、FeV和Fe锭在中频感应炉中熔炼，待熔炼完全合金化后，注入漏包中，漏嘴内径控制在6mm，以1.5MPa的氮气进行保护、15MPa的高压水雾化制备粉末，所获得的金属粉末为不规则形状。
(2)将雾化制备的粉末与Ni粉和Cu粉混合均匀，在还原炉中高温扩散2小时，经过破碎筛分后包装。
熔体通过漏包时，漏包预先加热为950℃，还原炉中的温度为750℃。
所述FeMo中Mo的质量分数为60％，所述FeCr中Cr的质量分数为60％，所述FeV中V的质量分数为50％。
所述Ni粉粒度为1～10μm的粉体。所述Cu粉粒度1～10μm的粉体。
本实施例制备的高性能铁基部分预合金粉体的形状不规则。
采用国际检测方法测定粉末的松装密度和流动性为：松装密度：3.08g/cm3流动性：30.02s/50g。
实施例4
一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体，该粉体的成分及其比例为：Mo：12wt％，Ni：4wt％，Cr：2.5wt％，V：3wt％，Fe：78.5wt％。
其制备方法为：
(1)按上述比例配料，将金属原料FeMo、FeCr、FeV和Fe锭在中频感应炉中熔炼，待熔炼完全合金化后，注入漏包中，漏嘴内径控制在8mm，并以12MPa的高压水和2MPa的氮气进行保护雾化制备粉末，所获得的金属粉末为不规则形状。
(2)将雾化制备的粉末与Ni粉和Cu粉混合均匀，在还原炉中以740℃的高温扩散2小时，经过破碎筛分后包装。
熔体通过漏包时，漏包预先加热为950℃。所述FeMo中Mo的质量分数为60％，所述FeCr中Cr的质量分数为60％，所述FeV中V的质量分数为50％。
所述Ni粉粒度为1～10μm的粉体。所述Cu粉粒度1～10μm的粉体。
本实施例制备的高性能铁基部分预合金粉体的形状不规则。
采用国际检测方法测定粉末的松装密度和流动性为：松装密度：3.07g/cm3流动性：30.22s/50g。

Claims (9)

1.一种阀座用铁基部分预合金粉体，其特征在于：该粉体的成分及其比例为：Mo：8～12wt％，Ni：4～8wt％，Cr：0.5～2.5wt％，V：1～3wt％，Cu：0～2.5wt％，余量为Fe。
2.权利要求1所述的粉体的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)按所述比例配料，其中，Mo以FeMo形式加入，Cr以FeCr形式加入，V以FeV形式加入，Ni以Ni粉体形式加入，Cu以Cu粉体形式加入；将FeMo、FeCr、FeV和Fe加入熔炼炉中熔炼，待熔炼完全合金化后，注入漏包中，漏嘴内径控制在6～8mm，并以10～15MPa的高压水和0.5～2MPa的氮气进行保护雾化制备粉末；
(2)将雾化制备的粉末与Ni粉和Cu粉混合均匀，在还原炉中以650～910℃的温度扩散0.5～2小时，再进行破碎筛分。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：熔体通过漏包时，漏包预先加热的温度为800～1000℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述FeMo中Mo的质量分数为60％。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述FeCr中Cr的质量分数为60％。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述FeV中V的质量分数为50％。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述Ni粉粒度为1～10μm的粉体。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述Cu粉粒度1～10μm的粉体。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述熔炼炉为中频感应炉。
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