CN104561794B

CN104561794B - 一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料及其使用方法

Info

Publication number: CN104561794B
Application number: CN201310507216.2A
Authority: CN
Inventors: 施洋; 王晓兵; 何宁; 欧真虎
Original assignee: Zigong Chuanli Technology Co Ltd
Current assignee: Zigong Chuanli Technology Co Ltd
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: CN104561794A

Abstract

本发明公开了一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料及其使用方法；该粉末冶金材料的组分按重量比包括：1%～3%的铜（Cu）粉、2%～4%的镍（Ni）粉、0.1%～0.3%的三氧化二镧（La₂O₃)、0.4%～0.8%的石墨粉、0.4%～0.7%的二硫化钼（MoS₂）、其余为铁（Fe）粉，以及外加量0.4%～0.8%的微蜡粉。本发明通过加入了羰基镍（Ni）和稀土金属镧这两种合金元素，大幅度提高了该粉末冶金材料的拉伸强度、夏比冲击值和伸长率，也增强了耐磨度以及降低了成本。本发明又提供一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料的使用方法，通过该方法制造的产品具有制程稳定、可靠性强、制品光泽度好以及性能指标高的优点。

Description

一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料及其使用方法

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体公开了一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料及其使用方法。

背景技术

汽车货运是一种非常重要的物流方式，目前国内有超过1600万辆卡车活跃在一线。而卡车在运输过程中换挡频繁，对路面的冲击非常大；在长途运输过程中，司机劳动强度很大。为减轻货车对路面的冲击与降低操作复杂性以提高安全系数，自动变速器在货车上的应用在国外已占有30%的市场。作为卡车自动变数箱的驱动装置，变速器油泵转子承受了恶劣的工况，其中机油泵的工作油压为2.0Mpa至3.0Mpa，使用寿命不低于23万公里；油泵转子为粉末冶金制品，其物理性能决定了油泵能否满足发动机油压稳定性和使用寿命要求。而粉末冶金作为一种大批量生产高精度零件的工艺，非常适用于生产卡车自动变速器机油泵用转子。

为满足与整车同寿命的要求，对产品的精度与材料性能提出了非常高的要求。常规铁（Fe）-碳（C）-铜（Cu）配方粉末冶金制品拉伸强度一般为40Kgf/mm²，夏比冲击值一般为0.5Kgf·m/cm²，伸长率一般为1%。由于变速器油泵转子承受了恶劣的工况条件下，常规粉末冶金材料与工艺无法满足使用需要。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐磨损、抗拉强度和夏比冲击值高的变速器机油泵用转子粉末冶金材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料，该粉末冶金材料的组分按重量比包括：1%～3%的铜粉、2%～4%的镍粉、0.1%～0.3%的三氧化二镧、0.4%～0.8%的石墨粉、0.4%～0.7%的二硫化钼、其余为铁粉，以及外加量0.4%～0.8%的微蜡粉。

所述铜（Cu）粉为电解铜粉，该电解铜粉的粒度为-200目。

所述镍（Ni）粉为羰基镍（Ni）粉，该羰基镍（Ni）粉的粒度为不大于5微米。

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于又提供一种制程稳定、可靠性强、制品密度及性能指标高的变速器机油泵用转子粉末冶金材料的使用方法。

为了实现上述目的，本发明还采用的技术方案为：

一种使用上述所述的粉末冶金材料制备变速器机油泵用转子的方法，该方法步骤如下：

S1、混合：将粉末冶金材料充分搅拌，使其化学成分均匀；

S2、压制：将混合均匀的原料配方粉末送入成形机，通过成形模具在压力7～8吨/cm²条件下压制成保证成品密度不小于7.0g/cm³的生胚；

S3、烧结：将产品生胚装入石墨或陶瓷烧舟内，在含有氮基保护气氛的烧结炉内烧结，烧结温度为：1150℃～1180℃；保温时间：1h～1.5h；

S4、第一次浸油：烧结好的半成品冷却并浸入机油中处理；

S5、整形：将烧结好的半成品装入整形模腔中进行校正，整形模腔采用硬质合金制作；

S6、后续加工：使用数控车床进行机械加工，使半成品除曲线以外的形位公差达加工至IT6级；

S7、第二次浸油：将半成品清洗并浸油，得到成品。

本发明与现有技术相比，其有益效果：本发明通过加入了羰基镍（Ni）和稀土金属镧这两种合金元素，大幅度提高了该粉末冶金材料的拉伸强度、夏比冲击值和伸长率；另外，微蜡粉替代传统的硬脂酸锌，提高了烧结产品的清洁度和延长烧结炉炉管的使用寿命。本发明又提供一种粉末冶金材料的使用方法，通过该方法制造的产品具有制程稳定、可靠性强、制品密度及性能指标高的优点，另外使用该材料所得产品的拉伸强度大于60Kgf/mm²，夏比冲击值大于1.0Kgf·m/cm²，伸长率大于1%且能达到3%。

附图说明

图1是发明所述变速器机油泵用转子粉末冶金材料的使用方法的流程图。

具体实施方式

为便于对本发明之技术手段及运作过程有更进一步之认识与了解，下面结合具体实施例详细阐述如下。

本发明提供了一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料，该粉末冶金材料的组分按重量百分比包括：该粉末冶金材料的组分按重量比包括：1%～3%的铜粉、2%～4%的镍粉、0.1%～0.3%的三氧化二镧、0.4%～0.8%的石墨粉、0.4%～0.7%的二硫化钼、其余为铁粉，以及外加量0.4%～0.8%的微蜡粉。其中，所述外加量0.4%～0.8%的微蜡粉是指按粉末冶金材料的加入组分为铜粉、镍粉、三氧化二镧、石墨粉、二硫化钼和铁粉的总重量的0.4%～0.8%的微蜡粉，具体可参考如下表1所示。

表1为粉末冶金材料的原料组分重量百分比

石墨粉用来强化铁基材料，提高零件的硬度、强度等机械性能，在制品成形时起润滑作用；二硫化钼（MoS₂）是一种良好的润滑剂，在压制过程中可减少、降低压制压力，改善压件密度分布，延长模具的使用寿命。微蜡粉的作用是减少压制过程中粉末颗粒间以及粉末颗粒与模具间的摩擦，降低压制压力，提高压件密度，改善铁粉压制性能，使压件密度分布均匀，同时在烧结过程中比传统的硬脂酸锌更易去除且去除彻底。不污染烧结产品和烧结炉管，烧结产品的清洁度高，烧结炉炉管的使用寿命更长。

由于铜（Cu）的熔点低，烧结呈液相可促进烧结，同时铜（Cu）可强化产品，使产品性能提高，因此所述铜（Cu）粉为采用电解铜粉，该电解铜粉的粒度为-200目。

而镍（Ni）作为合金元素加入粉末冶金材料中，其主要作用是提高材料的综合机械性能。镍（Ni）可溶解在铁素体中，起固溶强化作用，可得到较多、较细的珠光体，同时在该珠光体内铁素体含量较多，因而塑性较好，能够得到一定数值的延伸率；镍（Ni）是活性元素，可促进烧结，提高烧结密度、拉伸强度。同时，在粉末冶金中镍（Ni）对工艺性能不带来其它不良影响。因此，所述镍（Ni）粉为羰基镍（Ni）粉，该羰基镍（Ni）粉的粒度为不大于5微米。

所述三氧化二镧加入粉末冶金材料中，利用稀土元素与氧亲和力大的特点，加在铁制品中，可使氧化铁还原，稀土元素则成氧化物起阻碍晶粒长大作用。在直接加入稀土氧化物时，可直接起阻碍晶粒长大或起弥散硬化作用，同时，稀土氧化物有细化晶粒作用，可大幅提高制品的抗拉强度。

上述中，关于本发明的粉末冶金材料还可以采用如下优选实施例：

实施例1：

本发明实施例提供了一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料，该粉末冶金材料的组分按重量百分比包括：1%的电解铜（Cu）粉、4%的羰基镍（Ni）粉、0.1%的三氧化二镧、0.4%的石墨粉、0.4%的二硫化钼（MoS₂）、其余为铁粉，以及外加量0.8%的微蜡粉。该粉末冶金具有耐磨损、抗拉强度和夏比冲击值高的优点。

实施例2：

本发明实施例提供了一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料，该粉末冶金材料的组分按重量百分比包括：3%的电解铜（Cu）粉、2%的羰基镍（Ni）粉、0.3%的三氧化二镧、0.8%的石墨粉、0.7%的二硫化钼（MoS₂）、其余为铁粉以及外加量0.4%的微蜡粉。该粉末冶金具有耐磨损、抗拉强度和夏比冲击值高的优点。

实施例3：

本发明实施例提供了一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料，该粉末冶金材料的组分按重量百分比包括：2%的电解铜（Cu）粉、3%的羰基镍（Ni）粉、0.2%的三氧化二镧（La₂O₃）、0.6%的石墨粉、0.5%的二硫化钼（MoS₂）、其余为铁粉，外加量0.6%的微蜡粉。该粉末冶金具有耐磨损、抗拉强度和夏比冲击值高的优点。

为了实现上述目的，本发明还采用的技术方案为：

参照图1所示，本发明又提供了一种使用上述粉末冶金材料制备变速器机油泵用转子的方法，该方法包括：

S1、混合：将粉末冶金材料充分搅拌，使其化学成分均匀；

S3、烧结：将产品生胚装入石墨或陶瓷烧舟内，在含有氮基保护气氛的烧结炉内烧结，烧结温度为1150℃～1180℃；保温时间1h～1.5h；

S4、第一次浸油：烧结好的半成品冷却并浸入机油中处理，浸油后在制品整形时起润滑作用，并防止制品氧化；

S5、整形：将烧结好的半成品装入整形模腔中进行校正，整形模腔采用硬质合金制作，以保证零件的精度和表面粗糙度；

S6、后续加工：使用数控车床进行机械加工，使半成品除曲线以外的形位公差达加工至IT6级水平；

S7、第二次浸油：将半成品清洗并浸油，以保证得到的成品在规定的存放期内不氧化、不锈蚀，使用过程中浸到孔隙中的油起润滑减摩作用；该成品的拉伸强度大于60Kgf/mm²，夏比冲击值大于1.0Kgf·m/cm²，伸长率大于1%。

上述中，关于本发明为粉末冶金材料的使用方法还可以采用如下优选实施例：

实施例4：

本发明提供了一种使用实施例1中所述的粉末冶金材料制备变速器机油泵用转子的方法，该方法包括：

S1、混合：将粉末冶金材料充分搅拌，均匀混合；

S3、烧结：将产品生胚装入石墨或陶瓷烧舟内，在含有氮基保护气氛的推进式烧结炉内烧结，烧结温度为1180℃；保温时间为1h；

S4、第一次浸油：将半成品冷却并浸入机油中处理，浸油后在制品整形时起润滑作用，并防止制品氧化；

S6、后续加工：使用数控车床进行机械加工，使半成品除曲线以外的形位公差加工至IT6级水平；

该粉末冶金的使用方法具有制程稳定、可靠性强、制品密度及性能指标高的优点。

实施例5：

本发明实施例5提供了使用实施例2中所述的粉末冶金材料制备变速器机油泵用转子的方法，该方法包括：

S1、混合：将粉末冶金材料搅拌，均匀混合；

S3、烧结：将产品生胚装入石墨或陶瓷烧舟内，在含有氮基保护气氛的推进式烧结炉内烧结，烧结温度为1150℃，保温时间为1.5h；

实施例6：

本发明实施例6提供了一种使用实施例3中所述的粉末冶金材料制备变速器机油泵用转子的方法，该方法包括：

S1、混合：将粉末冶金材料搅拌，均匀混合；

S3、烧结：将产品生胚装入石墨或陶瓷烧舟内，在含有氮基保护气氛的推进式烧结炉内烧结，烧结炉温度为1170℃，保温时间为1.1h；

综上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种变速器机油泵用转子粉末冶金材料，其特征在于，该粉末冶金材料的组分按重量比包括：1%～3%的铜粉、2%～4%的镍粉、0.1%～0.3%的三氧化二镧、0.4%～0.8%的石墨粉、0.4%～0.7%的二硫化钼、其余为铁粉，以及外加量0.4%～0.8%的微蜡粉。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金材料，其特征在于，所述铜粉为电解铜粉，该电解铜粉的粒度为-200目。

3.根据权利要求1所述的粉末冶金材料，其特征在于，所述镍粉为羰基镍粉，该羰基镍粉的粒度为不大于5微米。

4.一种使用权利要求1～3中任意一项所述的粉末冶金材料制造变速器机油泵用转子的方法，其特征在于，该方法包括：

S1、混合：将粉末冶金材料搅拌，均匀混合；

S2、压制：将混合均匀的原料配方粉末送入成形机，通过成形模具在压力7～8吨/cm²条件下压制产品密度不小于7.0g/cm³的生胚；

S3、烧结：将转子生胚装入石墨或陶瓷烧舟内，在含有氮基保护气氛的烧结炉内烧结，烧结温度为：1150℃～1180℃，保温时间：1h～1.5h；

S4、第一次浸油：将烧结好的半成品冷却并浸入机油中处理；

S6、后续加工：使用数控车床进行机械加工，使半成品除曲线以外的形位公差加工至IT6级；

S7、第二次浸油：将半成品清洗并浸油，得到成品。