CN104388720A - 一种粉末冶金产品含镍元素原材料的烧结工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉末冶金产品含镍元素原材料的烧结工艺，本烧结工艺所使用的烧结炉包括高温烧结区和冷却区，所述烧结炉设有与冷却区的腔体相通的氮气管，所述氮气管设置在冷却区靠近高温烧结区的端部，通过所述氮气管向冷却区的原材料吹氮气。本烧结工艺无需购买使用专用的原料，只是通过向普通的铁网铜碳原料中添加镍元素，再结合在冷却区安装氮气管，就可以得到与淬火处理后一样的表面硬度；而且虽然减少了淬火工艺，烧结后的零件仍具有一定的韧性，省去用原料及进口烧结炉的高成本。

Description

一种粉末冶金产品含镍元素原材料的烧结工艺

技术领域

本发明涉及一种烧结工艺，尤其涉及一种粉末冶金产品含镍元素原材料的烧结工艺。

背景技术

目前粉末产品需提高产品硬度的方法是通过烧结后的淬火处理提高零件的表面硬度，或者购买专用原料及进口烧结炉烧结才能达到表面有硬度且具有一定的韧性。淬火处理后的产品很难达到表面硬度一致、韧性差，专用原料及进口烧结炉成本太大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对技术现状提供一种低成本的粉末冶金产品含镍元素原材料的烧结工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种粉末冶金产品含镍元素原材料的烧结工艺，所使用的烧结炉包括高温烧结区和冷却区，所述烧结炉设有与冷却区的腔体相通的氮气管，所述氮气管设置在冷却区靠近高温烧结区的端部，通过所述的氮气管向进入冷却区的原材料吹氮气。

其中，按重量百分比计所述原材料含有5％～10％的镍元素、20％～40％的铜元素和50％～75％的碳元素。例如含有5％的镍元素、20％的铜元素和75％的碳元素，又如含有8％的镍元素、30％的铜元素和62％的碳元素，又如含有10％的镍元素、40％的铜元素和50％的碳元素。

其中，通过所述氮气管向冷却区内通入5～10个大气压的氮气。

其中，所述氮气管包括依次连接的第一直管段、弧形管段和第二直管段，所述第一直管段的端部与冷却区相通连接，第二直管段的端部与外接的氮气罐连接。第一加强筋设置在弧形管段的内侧拐角R1的外壁并延伸至第二直管段的外壁，第二加强筋设置在弧形管段的外侧拐角R2的外壁并延伸至第二直管段的外壁。

其中，所述第一加强筋与第二加强筋平行且第一加强筋的长度小于第二加强筋的长度。

其中，所述烧结炉还包括：

电磁阀，用于控制氮气的通断，设置在所述第一直管段；

位置传感器，用于检测进入所述冷却区的原材料位置，设置在靠近所述第一直管段的冷却区的腔体内壁；

控制器，用于接收位置传感器传递的位置信号并控制电磁阀的工作状态，分别与位置传感器、电磁阀连接。

其中，上述的烧结工艺，包括如下步骤：

(1)预烧结，所述烧结炉内的输送网带将原材料输送至预烧结区进行预烧结；

(2)高温烧结，所述输送网带将经预烧结后的原材料输送至高温烧结区进行高温烧结；

(3)氮气冷却，当所述输送网带将经高温烧结后的原材料输送至冷却区的端部时，通过氮气管向冷却区内的原材料吹氮气，进行氮气冷却；

(4)冷却，所述输送带将经氮气冷却后的原材料继续输送至冷却区内进行冷却。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本粉末冶金产品含镍元素原材料的烧结工艺所使用的烧结炉，在靠近高温烧结区的冷却区的端部设置了氮气管，从而可以通过氮气管向冷却区内的原材料吹氮气，使原材料比未安装氮气管的冷却速率提高到1.5℃/S，这样再通过常规冷却就可完成烧结。经本烧结工艺烧结的产品通过物理检测硬度平均在35HRC以上，冲击强度在1000Kgf，与淬火后的硬度没有明显差易，且冲击强度比淬火后的要高200Kgf。

另外，本烧结工艺无需购买使用专用的原料，只是通过向普通的铁网铜碳原料中添加镍元素，再结合在冷却区安装氮气管，就可以得到与淬火处理后一样的表面硬度；而且虽然减少了淬火工艺，烧结后的零件仍具有一定的韧性，省去用原料及进口烧结炉的高成本。

附图说明

图1为本发明实施例烧结炉的结构示意图；

图2为本发明实施例氮气管的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例的粉末冶金产品含镍元素原材料的烧结工艺，其所使用的烧结炉，如图1所示，包括设置在烧结炉炉体内的输送网带1，以及沿着输送网带1的输送方向(输送方向如图1中的箭头所示方向)设置的预冷却区4、高温烧结区3和冷却区4，其中，冷却区4靠近高温烧结区3的端部连通有氮气管5，通过该氮气管5可以向进入冷却区4的原材料吹氮气，具体向冷却区4内通入5～10个大气压(例如6个大气压、7个大气压、8个大气压)的氮气。

为了增强氮气管5的强度，从而延长其使用寿命，如图2所示，氮气管5包括依次连接的第一直管段13、弧形管段10和第二直管段11，第一直管段13竖向设置并端部与冷却区4相通连接，第一加强筋12设置在弧形管段10的内侧拐角R1的外壁并延伸至第二直管段11的外壁，第二加强筋14设置在弧形管段10的外侧拐角R2的外壁并延伸至第二直管段11的外壁。

为了进一步增强氮气管5的强度，第一加强筋12、第二加强筋14相互平行，并且第一加强筋12的长度小于第二加强筋14的长度。

氮气管5的设置目的是为了在对原材料在冷却区4内进行常规的冷却之前，先对原材料吹氮气进行氮气冷却，所以氮气管5只是对原材料吹氮气。为了能及时、灵敏获得原材料的位置，从而控制氮气的通断，烧结炉还包括设置在第一直管段13上的电磁阀7，用于控制氮气的通断；设置在靠近第一直管段13的冷却区4的腔体内壁的位置传感器8，用于检测进入冷却区4的原材料位置；以及分别与位置传感器8、电磁阀7连接的控制器9，用于接收位置传感器8传递的位置信号并控制电磁阀7的工作状态。当输送网带1将原材料输送至冷却区4时，位置传感器8能及时、灵敏地感应到原材料的位置，并将位置信号传递给控制器9，控制器9接收到位置信号后，向电磁阀7发送控制命令，电磁阀7开启，通过氮气管5向冷却区4内的原材料之间吹氮气。

本实施例的烧结工艺所使用的原材料含有5％的镍元素、20％的铜元素和75％的碳元素。原材料中添加了镍元素，从而不用购买专用的原料，从而节约了成本。

本实施例的烧结工艺具体包括如下步骤：

(1)预烧结，输送网带1将原材料输送至预烧结区2进行预烧结；

(2)高温烧结，输送网带1将经预烧结后的原材料输送至高温烧结区3进行高温烧结；

(3)氮气冷却，当输送网带1将经高温烧结后的原材料输送至冷却区4的端部时，位置传感器8接收到位置信号，并传送给控制器9，控制器9接收到位置信号后向电磁阀7发送控制命令，电磁阀7开启，通过氮气管5向冷却区4内的原材料直接吹氮气，进行氮气冷却；

(4)冷却，输送带将经氮气冷却后的原材料继续输送至冷却区4内进行常规的冷却。

本实施例烧结工艺烧结的产品通过物理检测硬度平均在35HRC以上，冲击强度在1000Kgf，与淬火后的硬度没有明显差易，且冲击强度比淬火后的要高200Kgf。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种粉末冶金产品含镍元素原材料的烧结工艺，所使用的烧结炉包括高温烧结区(3)和冷却区(4)，其特征在于：所述烧结炉设有与冷却区(4)的腔体相通的氮气管(5)，所述氮气管(5)设置在冷却区(4)靠近高温烧结区(3)的端部，通过所述氮气管(5)向冷却区(4)的原材料吹氮气。

2.根据权利要求1所述的烧结工艺，其特征在于：按重量百分比计所述原材料含有5％～10％的镍元素、20％～40％的铜元素和50％～75％的碳元素。

3.根据权利要求1所述的烧结工艺，其特征在于：通过所述氮气管(5)向冷却区(4)内通入5～10个大气压的氮气。

4.根据权利要求1所述的烧结工艺，其特征在于：所述氮气管(5)包括依次连接的第一直管段(13)、弧形管段(10)和第二直管段(11)，所述第一直管段(13)的端部与冷却区(4)相通连接，第一加强筋(12)设置在弧形管段(10)的内侧拐角R1的外壁并延伸至第二直管段(11)的外壁，第二加强筋(14)设置在弧形管段(10)的外侧拐角R2的外壁并延伸至第二直管段(11)的外壁。

5.根据权利要求4所述的烧结工艺，其特征在于：所述第一加强筋(12)与第二加强筋(14)平行且所述第一加强筋(12)的长度小于第二加强筋(14)的长度。

6.根据权利要求4所述的烧结工艺，其特征在于，所述烧结炉还包括：

电磁阀(7)，用于控制氮气的通断，设置在所述第一直管段(13)；

位置传感器(8)，用于检测进入所述冷却区(4)的原材料位置，设置在靠近所述第一直管段(13)的冷却区(4)的腔体内壁；

控制器(9)，用于接收位置传感器(8)传递的位置信号并控制电磁阀(7)的工作状态，分别与位置传感器(8)、电磁阀(7)连接。

7.根据权利要求1所述的烧结工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)预烧结，所述烧结炉内的输送网带(1)将原材料输送至预烧结区(2)进行预烧结；

(2)高温烧结，所述输送网带(1)将经预烧结后的原材料输送至高温烧结区(3)进行高温烧结；

(3)氮气冷却，当所述输送网带(1)将经高温烧结后的原材料输送至冷却区(4)的端部时，通过氮气管(5)向冷却区(4)内的原材料吹氮气，进行氮气冷却；

(4)冷却，所述输送带将经氮气冷却后的原材料继续输送至冷却区(4)内进行冷却。