CN104384505A

CN104384505A - 一种粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座及其制备方法

Info

Publication number: CN104384505A
Application number: CN201410596222.4A
Authority: CN
Inventors: 葛莲; 叶青; 芦博昕; 郭志猛
Original assignee: YANGZHOU LEADER POWDER METALLURGY Co Ltd
Current assignee: YANGZHOU LEADER POWDER METALLURGY Co Ltd
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-03-04

Abstract

本发明提供一种粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座及其制备方法，属于粉末冶金技术领域。用粉末冶金工艺通过调配铁、锰、铬、钒、钼、铜等元素粉末的比例，经混料、压制、烧结等特殊工艺控制、改变产品的相成分、组织、结构，改变孔隙形状及分布，以提高材料内耗值，从而得到高阻尼减振器阀座。另外，通过粉末冶金方法，可实现近净成形，无疏松、缩孔、成分偏析等铸造缺陷，显微组织均匀细小，力学性能优异，该工艺操作稳定性高，可重复性强，可实现铁基高阻尼减振器阀座的批量化连续生产。

Description

一种粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座及其制备方法

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别提供一种粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座的制备方法。

技术背景

减振器应用于汽车的悬挂系统上，当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的阻尼孔流入另一个腔内，此时阻尼孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在这一过程中，由于振动能量较大，阀座易于损坏，影响减振器整体性能。

阻尼合金是一种特殊组织结构的合金，一般是内部含有不同成分的多相的合金，特别是从组织结构上具有多晶界、颗粒边界、孔隙、空位、位错等缺陷的合金。阻尼合金在受外界振动时能通过自身界面的振动、反射把振动能较快的转变为热能消耗掉，它通过材料内部的各种阻尼机制吸收外部振动能，并将其转化成热能而不可逆地耗散，从而达到对系统的减振降噪功效。内耗值的高低是评价阻尼合金性能好坏的重要标志。高阻尼合金用于制造减振器阀座可有效吸收振动能量，同时吸收噪音，可以对减振器起到很好的缓冲作用，减少冲击对减振器带来的破坏，延长减振器的使用寿命。

国内高阻尼合金普遍采用铸造方法制备，但铸造组织不够均匀，内部阻尼机制较少，存在铸造缺陷，严重影响阻尼合金的性能。粉末冶金方法可以得到组织均匀、内部阻尼机制多的高阻尼合金，有效增强其阻尼性能，同时粉末冶金工艺可以方便的实现复杂构件的近净成形，无疏松、缩孔、成分偏析等铸造缺陷，力学性能优异，因此开发粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座产品具有明显的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座的制备方法。通过控制锰、铬、钼、钒、硅等合金元素含量，使合金具有阻尼性能，经混粉、压制、烧结、热处理，制备出高阻尼减振器阀座。为达到以上目的，采用参数和流程如下：

（1）将铁粉、石墨粉、钼粉、钒粉、铬粉、锰铁粉、硅铁粉、铜粉、硬脂酸锌按质量分数70.3~81.7%、0.2~0.8%、0.5~0.9%、0.5~0.9%、0.4~1.1%、13.0~20.0%、2.7~3.5%、0.5~1.5%、0.5~0.5%配制混合粉料；

（2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为3:1~6:1，在滚动球磨机中混合8~20h；

（3）将上述混合均匀的粉料在600~700MPa压力下压制成减振器阀座坯体，压坯密度为7.25~7.55g/cm³；

（4）将坯体在H₂气氛下加热至1100~1200℃保温1~2h，随炉冷却。烧结体密度为7.25~7.55g/cm³，内耗值Q^-1为4~5×10^-2；

（5）将烧结后的阀座在780~820℃保温0.5~1h，而后进行淬火处理，即得粉末冶金高阻尼减振器阀座产品，硬度为52~54HRC。

其中，铁粉为水雾化铁粉，纯度>99%，粒度为-200目，经650~680℃、1hH₂退火处理；石墨粉纯度＞95%，粒度为20~50μm；钼粉纯度＞99%，粒度为-200~325目；钒粉纯度＞99%，粒度为-200~325目；铬粉纯度＞99%，粒度为-200~325目；硅铁粉纯度>99%，硅含量为15wt.%，粒度为-200~325目；锰铁粉纯度>99%，锰含量为20wt.%，粒度为-200~325目；铜粉纯度>99%，粒度为-200~325目。

本发明：1）铁粉为合金基体，并与碳形成珠光体相，以保证合金具有一定强度、硬度及其他力学性能；2）铬、钼、钒、硅元素的加入目的是与碳形成CrC、MoC、VC、SiC碳化物硬质相，提高常温及高温耐磨性，更重要的是增加相界面，提高Q^-1值；3）加入铜粉的目的是降低烧结温度，改善孔隙分布，同时造成Fe-Cu偏扩散（柯肯达尔效应），增加空穴、空位缺陷，提高Q^-1值，提高阻尼性能；4）将烧结后的阀座在780~820℃保温0.5~1h，而后进行淬火处理的目的是保证阀座基体产生马氏体，同时细化晶粒，提高基体力学性能，增加相界面数量，提高Q^-1值。

本发明的优点在于：

（1）能源消耗少、成本低：粉末冶金工艺烧结温度为1100~1200℃，比铸造熔炼温度（>1600℃）低，因此粉末冶金工艺能耗低、成本低；

（2）性能优异：与铸造阀座相比，粉末冶金阀座无疏松、缩孔、成分偏析和粗大片层组织等铸造缺陷，具有均匀细小的显微组织，同时由于阻尼机制多，增强了其阻尼性能，对振动和噪声的吸收能力增强。

（3）该工艺操作稳定性高、可重复性强，可实现高性能排气阀座产品的批量化连续生产。

具体实施方式

实施实例1：

（1）称取-200目铁粉81.7g、50μm石墨粉0.2g、-200目钼粉0.5g、-200目钒粉0.5g、-200目铬粉0.4g、-200目锰铁粉13.0g、-200目硅铁粉2.7g、-200目铜粉0.5g、硬脂酸锌0.5g，配制混合粉料；

（2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为3:1，在滚动球磨机中混合8h；

（3）将上述混合均匀的粉料在600MPa压力下压制成减振器阀座坯体，压坯密度为7.25g/cm³；

（4）将坯体在H₂气氛下加热至1100℃保温2h，随炉冷却。烧结体密度为7.25g/cm³，内耗值Q^-1为4.0×10^-2；

（5）将烧结后的阀座在780℃保温1h，而后进行淬火处理，即得到粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座产品，硬度为52HRC。

实施实例2：

（1）称取-200目铁粉70.3g、20μm石墨粉0.8g、325目钼粉0.9g、325目钒粉0.9g、325目铬粉1.1g、325目锰铁粉20.0g、325目硅铁粉3.5g、325目铜粉1.5g、硬脂酸锌1.0g，配制混合粉料；

（2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为6:1，在滚动球磨机中混合20h；

（3）将上述混合均匀的粉料在700MPa压力下压制成减振器阀座坯体，压坯密度为7.55g/cm³；

（4）将坯体在H₂气氛下加热至1200℃保温1h，随炉冷却。烧结体密度为7.55g/cm³，内耗值Q^-1为5.0×10^-2；

（5）将烧结后的阀座在820℃保温0.5h，而后进行淬火处理，即得到粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座产品，硬度为54HRC。

实施实例3：

（1）称取-200目铁粉77.2g、20μm石墨粉0.7g、-200目钼粉0.7g、-200目钒粉0.7g、-200目铬粉0.9g、325目锰铁粉14.6g、325目硅铁粉3.4g、325目铜粉1.1g、硬脂酸锌0.7g，配制混合粉料；

（2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为5:1，在滚动球磨机中混合15h；

（3）将上述混合均匀的粉料在680MPa压力下压制成减振器阀座坯体，压坯密度为7.37g/cm³；

（4）将坯体在H₂气氛下加热至1150℃保温0.7h，随炉冷却。烧结体密度为7.37g/cm³，内耗值Q^-1为4.6×10^-2；

（5）将烧结后的阀座在800℃保温0.5h，而后进行淬火处理，即得到粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座产品，硬度为53HRC。

Claims

1.一种粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座，其特征在于，按以下物料配比：采用的合金成分中，铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、铬粉均为纯金属粉末，锰铁、硅铁均为铁合金粉末，将铁粉、石墨粉、钼粉、钒粉、铬粉、锰铁粉、硅铁粉、铜粉、硬脂酸锌按质量分数70.3~81.7%、0.2~0.8%、0.5~0.9%、0.5~0.9%、0.4~1.1%、13.0~20.0%、2.7~3.5%、0.5~1.5%、0.5~0.5%配制成混合粉料。

2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座，其特征在于，铁粉为水雾化铁粉，纯度>99%，粒度为-200目，经650~680℃、1hH₂退火处理；石墨粉纯度＞95%，粒度特别要求为20~50μm，该粒度下C易于与钒、铬、钼、硅形成碳化物；钼粉纯度＞99%，粒度为-200~325目；钒粉纯度＞99%，粒度为-200~325目；铬粉纯度＞99%，粒度为-200~325目；硅铁粉纯度>99%，硅含量为15wt.%，粒度为-200~325目；锰铁粉纯度>99%，锰含量为20wt.%，粒度为-200~325目；铜粉纯度>99%，粒度为-200~325目。

3. 一种粉末冶金铁基高阻尼减振器阀座的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

1）采用的合金成分中，铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、铬粉均为纯金属粉末，锰铁、硅铁均为铁合金粉末，将铁粉、石墨粉、钼粉、钒粉、铬粉、锰铁粉、硅铁粉、铜粉、硬脂酸锌按质量分数70.3~81.7%、0.2~0.8%、0.5~0.9%、0.5~0.9%、0.4~1.1%、13.0~20.0%、2.7~3.5%、0.5~1.5%、0.5~0.5%配制混合粉料；

2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为3:1~6:1，在滚动球磨机中混合8~20h；

3）将上述混合均匀的粉料在600~700MPa压力下压制成减振器阀座坯体，压坯密度为7.25~7.55g/cm³；

4）将坯体在H₂气氛下加热至1100~1200℃保温1~2h，随炉冷却，烧结体密度为7.25~7.55g/cm³，内耗值Q^-1为4~5×10^-2；

5）将烧结后的阀座在780~820℃保温0.5~1h，而后进行淬火处理，即得粉末冶金高阻尼减振器阀座产品，硬度为52~54HRC。