CN104475737A

CN104475737A - 一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法

Info

Publication number: CN104475737A
Application number: CN201410596241.7A
Authority: CN
Inventors: 葛莲; 芦博昕; 郭志猛; 叶青
Original assignee: 扬州立德粉末冶金股份有限公司
Current assignee: Yangzhou Lide Powder Metallurgy Co ltd
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: CN104475737B

Abstract

本发明的目的在于提供一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法。采用粉末冶金工艺制备减振器活塞，在较低压力下成形，可以得到孔隙较多的活塞零件，将活塞在特殊润滑剂中浸泡，利用真空负压原理使孔隙被润滑剂占据，得到耐磨减振器活塞在工作过程中摩擦力小，耐磨性强，此外该工艺操作稳定性高，可重复性强，设备简单，易于批量生产。

Description

一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别提供一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法。

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。在汽车减振器工作过程中，活塞由于运动频繁，侧面易造成磨损，从而导致油液从磨损处漏出，导致减振器失效，对车辆行驶造成不利影响。

目前耐磨减振器活塞普遍采用添加耐磨涂层的方法增强耐磨性，但由于活塞活动频繁涂层与基体结合不够等原因，影响活塞使用寿命。粉末冶金方法一般采用添加耐磨材料作为原料，改善耐磨性能。耐磨材料一般采用添加硬质相为碳化钛和碳化钨等，但普遍成本偏高。

聚四氟乙烯摩擦系数极低，纳米铜粉和纳米石墨粉也都有很好的润滑效果，但活塞所处的环境决定了它不易直接应用润滑剂，因此通过粉末冶金工艺利用活塞内部的孔隙吸收润滑剂，在活塞工作过程中逐渐释放润滑剂，达到减小摩擦的作用，延长活塞使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法，采用粉末冶金工艺制备减振器活塞，在较低压力下成形，可以得到孔隙较多的活塞零件，将活塞在特殊润滑剂中浸泡，利用真空负压原理使孔隙被润滑剂占据，得到耐磨减振器活塞在工作过程中摩擦力小，耐磨性强。具体过程如下：

（1）将铁粉、石墨粉、硅铁粉、铜粉、硬脂酸锌按质量分数91.07~95.67%、0.60~0.70%、3.13~5.43%、0.1~2.0%、0.5~0.8%配成活塞基体混合粉料；

（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）将混匀后的粉料在500~600MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为6.82~7.26 g/cm³；

（4）将坯体在H₂气氛条件下1100~1200℃烧结1~2h，烧结体密度为6.82~7.26 g/cm³；

（5）将纳米铜粉、纳米石墨粉、聚四氟粉、润滑油按质量分数5~12%、5~10%、8~16%、62~82%混合成特殊润滑剂，将烧结体浸入特殊润滑剂中，抽真空20~50min，然后取出即可得到耐磨减振器活塞产品。

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>99%，粒度为20~50μm；硅铁粉纯度>99%，硅含量为15wt.%，粒度为-200~325目；铜粉纯度>99%，粒度为-200~325目；纳米铜粉纯度＞99%，粒度50~500nm；纳米石墨粉纯度＞99%，粒度50~500nm；聚四氟粉纯度＞99%，粒度0.5~5μm。

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）加入硅元素的目的是与碳形成碳化硅强化相，提高基体耐磨性；3）将混合后的粉料在500~600MPa的较低压力下压制成活塞坯体，在H₂气氛条件下1100~1200℃烧结1~2h，可保证有较多孔隙吸收润滑剂，在活塞工作过程中，润滑剂从孔隙中渗出，增强耐磨性，延长活塞使用寿命。

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℃，低于铸造熔炼温度（>1600℃）；

（2）性能优异：通过粉末冶金方法制造的活塞无疏松、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，同时通过添加纳米铜粉、纳米石墨粉、聚四氟乙烯作为润滑剂，利用真空负压原理可以均匀分散在铁基零件孔隙中，减小摩擦力，提高耐磨性；

（3）工艺稳定性高，设备需求小，易于实现工业化连续生产。

具体实施方式

实施实例1：

（1）称取-200目铁粉95.67g，50μm石墨粉0.60g，-200目硅铁3.13g，-200目铜粉0.1g，硬脂酸锌0.5g，配制成混合料；

（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）将混匀后的粉料在500MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为6.82 g/cm³；

（4）将坯体在H₂气氛中加热，与1100℃保温2h，烧结体密度为6.82g/cm³；

（5）称取500nm纳米铜粉12g，500nm纳米石墨粉10g，5μm聚四氟乙烯16g，润滑油62g，混合成润滑剂，将烧结体浸入润滑剂中，抽真空50min，然后取出即可得到耐磨减振器活塞产品。

实施实例2：

（1）称取-200目铁粉91.07g，20μm石墨粉0.70g，325目硅铁5.43g，325目铜粉2.0g，硬脂酸锌0.8g，配制成混合料；

（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）将混匀后的粉料在600MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为7.26 g/cm³；

（4）将坯体在H₂气氛中加热，与1200℃保温1h，烧结体密度为7.26g/cm³；

（5）称取50nm纳米铜粉5g，50nm纳米石墨粉5g，0.5μm聚四氟乙烯8g，润滑油82g，混合成润滑剂，将烧结体浸入润滑剂中，抽真空20min，然后取出即可得到耐磨减振器活塞产品。

实施实例3：

（1）称取-200目铁粉93.03g，40μm石墨粉0.66g，325目硅铁4.41g，-200目铜粉1.2g，硬脂酸锌0.7g，配制成混合料；

（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）将混匀后的粉料在550MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为7.12 g/cm³；

（4）将坯体在H₂气氛中加热，与1150℃保温1.5h，烧结体密度为7.12g/cm³；

（5）称取100nm纳米铜粉8g，100nm纳米石墨粉8g，0.5μm聚四氟乙烯12g，润滑油72g，混合成润滑剂，将烧结体浸入润滑剂中，抽真空40min，然后取出即可得到耐磨减振器活塞产品。

Claims

1.一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法，其特征在于：将活塞体在负压的条件下浸泡在润滑剂中，使润滑剂充填到活塞体表面的间隙中。

2.根据权利要求1所述的一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为纳米铜粉、纳米石墨粉、聚四氟粉、润滑油按质量分数5~12%、5~10%、8~16%、62~82%混合；其中纳米铜粉纯度＞99%，粒度50~500nm；纳米石墨粉纯度＞99%，粒度50~500nm；聚四氟粉纯度＞99%，粒度0.5~5μm。

3.根据权利要求1所述的一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法，其特征在于，所述活塞体的制备过程中在500~600MPa压力下压制成型。

4.根据权利要求3所述的一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法，其特征在于，所述活塞体的制备方法如下：

1）将铁粉、石墨粉、硅铁粉、铜粉、硬脂酸锌按质量分数91.07~95.67%、0.60~0.70%、3.13~5.43%、0.1~2.0%、0.5~0.8%配成活塞基体混合粉料；

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）将混匀后的粉料在500~600MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为6.82~7.26 g/cm³；

4）将坯体在H₂气氛条件下1100~1200℃烧结1~2h，烧结体密度为6.82~7.26 g/cm³；

5）将活塞坯体浸入润滑剂中，抽真空20~50min，然后取出即可得到耐磨减振器活塞产品。

5.根据权利要求4所述的一种汽车用耐磨减振器活塞的制备方法，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>99%，粒度为20~50μm；硅铁粉纯度>99%，硅含量为15wt.%，粒度为-200~325目；铜粉纯度>99%，粒度为-200~325目。