CN105149596A - 一种粉末冶金气门导管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉末冶金气门导管及其制备方法，涉及粉末冶金技术领域，气门导管由以下质量份数的各个组分制备而成：铁粉80-99份、金属锡粉3-8份、石墨粉5-10份、金属铜粉5-12份、硫化镉2-5份、金属镍粉5-10份、纳米氧化铕1-3份、二氧化锰5-10份、铝粉3-10份、氮化硼4-7份和聚四氟乙烯3-8份。一种粉末冶金气门导管的制备方法，包括混合、模压、高温煅烧、蒸汽处理、浸油处理和整形处理。本发明提供的粉末冶金气门导管具有优良的防锈性能，同时内壁润滑性能优良，整体机械性能稳定，具有良好的抗压强度和断裂韧性。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别涉及一种粉末冶金气门导管及其制备方法。
背景技术
气门导管是汽车发动机气门的导向装置，对气门起导向作用，并使气门杆上的热量经气门导管传给汽缸盖。
在发动机工作过程中，气门导管工作温度较高，润滑较差，因此，在制造时多采用石墨含量较高的铸铁或铁基冶金材料制成，以提高其润滑性能。在实际使用中，由于温度高，通入气体，对导管内壁的耐磨性能和防锈性能要求也较高。
现有技术中，已经存在利用粉末冶金技术制造气门导管的应用，但是，仍然存在两方面问题：铁基粉末冶金防锈性能较差，只通过蒸汽防锈处理，并不能达到较好的效果；另一方面，虽然气门导管的强度不是考量其性能的一个至关重要的指标，但在实际中，安装和固定气门导管，对于其强度的要求也较高，因此，气门导管的强度和断裂韧性性能也是其重要的考量指标。
发明内容
本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种粉末冶金气门导管及其制备方法。
本发明的技术方案：一种粉末冶金气门导管，由以下质量份数的各个组分制备而成：
铁粉80-99份、金属锡粉3-8份、石墨粉5-10份、金属铜粉5-12份、硫化镉2-5份、金属镍粉5-10份、纳米氧化铕1-3份、二氧化锰5-10份、铝粉3-10份、氮化硼4-7份和聚四氟乙烯3-8份。
作为优选，所述气门导管由以下质量份数的各个组分制备而成：铁粉85-96份、金属锡粉5-7份、石墨粉6-9份、金属铜粉7-10份、硫化镉3-5份、金属镍粉6-9份、纳米氧化铕1-3份、二氧化锰6-9份、铝粉4-9份、氮化硼4-6份和聚四氟乙烯4-6份。
更优地，所述气门导管由以下质量份数的各个组分制备而成：铁粉92份、金属锡粉6份、石墨粉8份、金属铜粉9份、硫化镉4份、金属镍粉7份、纳米氧化铕1份、二氧化锰7份、铝粉6份、氮化硼5份和聚四氟乙烯5份。
一种粉末冶金气门导管的制备方法，制备步骤如下：
（1）将所有组分放入搅拌机中进行混合，混合均匀后取出；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉料放入模具进行模压成型，模压压力为200-300MPa，模压成型后取出的，得到毛坯件；
（3）将步骤（2）得到的毛坯件在真空环境下进行高温煅烧，温度600-950℃，压力200-500MPa，时间4-9h，煅烧结束后取出，冷却，得到预制件；
（4）将步骤（3）得到的预制件在高温蒸汽中处理3-5h，温度350-480℃；
（5）将步骤（4）经高温蒸汽处理的预制件放入润滑油中，进行浸油处理，时间6-12h；
（6）将步骤（5）经浸油处理的预制件放入整形模具中，进行定型加工，即得到所述粉末冶金气门导管。
作为优选，步骤（3）中高温煅烧的温度为850℃，压力425MPa。
有益效果：本发明提供的粉末冶金气门导管，是利用粉末冶金技术制备气门导管。为进一步提高气门导管的润滑性能和机械性能，本发明在现有铁基粉末冶金的基础之上进行改进。首先，改变传统铁基粉末冶金原料单一，功能性组分较少的问题。传统的原料配比大多是通用原料及配比，适合各种元件的制备，而缺乏对气门导管结构及性能的考量，因此，虽然能够达到一定效果，但是使用机械性能一般，使用寿命较短。其次，从制备工艺上进行适当改进，也利于粉末冶金的在制备过程中发生积极的物理、化学等系列反应。
因此，本发明提供的粉末冶金气门导管具有优良的防锈性能，同时内壁润滑性能优良，整体机械性能稳定，具有良好的抗压强度和断裂韧性。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1：
一种粉末冶金气门导管，由以下质量份数的各个组分制备而成：
铁粉80份、金属锡粉3份、石墨粉5份、金属铜粉5份、硫化镉2份、金属镍粉5份、纳米氧化铕1份、二氧化锰5份、铝粉3份、氮化硼4份和聚四氟乙烯3份。
一种粉末冶金气门导管的制备方法，制备步骤如下：
（1）将所有组分放入搅拌机中进行混合，混合均匀后取出；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉料放入模具进行模压成型，模压压力为225MPa，模压成型后取出的，得到毛坯件；
（3）将步骤（2）得到的毛坯件在真空环境下进行高温煅烧，温度850℃，压力425MPa，时间4-9h，煅烧结束后取出，冷却，得到预制件；
（4）将步骤（3）得到的预制件在高温蒸汽中处理5h，温度480℃；
（5）将步骤（4）经高温蒸汽处理的预制件放入润滑油中，进行浸油处理，时间12h；
（6）将步骤（5）经浸油处理的预制件放入整形模具中，进行定型加工，即得到所述粉末冶金气门导管。
实施例2：
一种粉末冶金气门导管，由以下质量份数的各个组分制备而成：
铁粉99份、金属锡粉8份、石墨粉10份、金属铜粉12份、硫化镉5份、金属镍粉10份、纳米氧化铕3份、二氧化锰10份、铝粉10份、氮化硼7份和聚四氟乙烯8份。
一种粉末冶金气门导管的制备方法，制备步骤如下：
（1）将所有组分放入搅拌机中进行混合，混合均匀后取出；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉料放入模具进行模压成型，模压压力为225MPa，模压成型后取出的，得到毛坯件；
（3）将步骤（2）得到的毛坯件在真空环境下进行高温煅烧，温度850℃，压力425MPa，时间4-9h，煅烧结束后取出，冷却，得到预制件；
（4）将步骤（3）得到的预制件在高温蒸汽中处理5h，温度480℃；
（5）将步骤（4）经高温蒸汽处理的预制件放入润滑油中，进行浸油处理，时间12h；
（6）将步骤（5）经浸油处理的预制件放入整形模具中，进行定型加工，即得到所述粉末冶金气门导管。
实施例3：
一种粉末冶金气门导管，由以下质量份数的各个组分制备而成：
铁粉85份、金属锡粉5份、石墨粉6份、金属铜粉7份、硫化镉3份、金属镍粉6份、纳米氧化铕1份、二氧化锰6份、铝粉4份、氮化硼4份和聚四氟乙烯4份。
一种粉末冶金气门导管的制备方法，制备步骤如下：
（1）将所有组分放入搅拌机中进行混合，混合均匀后取出；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉料放入模具进行模压成型，模压压力为225MPa，模压成型后取出的，得到毛坯件；
（3）将步骤（2）得到的毛坯件在真空环境下进行高温煅烧，温度850℃，压力425MPa，时间4-9h，煅烧结束后取出，冷却，得到预制件；
（4）将步骤（3）得到的预制件在高温蒸汽中处理5h，温度480℃；
（5）将步骤（4）经高温蒸汽处理的预制件放入润滑油中，进行浸油处理，时间12h；
（6）将步骤（5）经浸油处理的预制件放入整形模具中，进行定型加工，即得到所述粉末冶金气门导管。
实施例4：
一种粉末冶金气门导管，由以下质量份数的各个组分制备而成：
铁粉96份、金属锡粉7份、石墨粉9份、金属铜粉10份、硫化镉5份、金属镍粉9份、纳米氧化铕3份、二氧化锰9份、铝粉9份、氮化硼6份和聚四氟乙烯6份。
一种粉末冶金气门导管的制备方法，制备步骤如下：
（1）将所有组分放入搅拌机中进行混合，混合均匀后取出；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉料放入模具进行模压成型，模压压力为225MPa，模压成型后取出的，得到毛坯件；
（3）将步骤（2）得到的毛坯件在真空环境下进行高温煅烧，温度850℃，压力425MPa，时间4-9h，煅烧结束后取出，冷却，得到预制件；
（4）将步骤（3）得到的预制件在高温蒸汽中处理5h，温度480℃；
（5）将步骤（4）经高温蒸汽处理的预制件放入润滑油中，进行浸油处理，时间12h；
（6）将步骤（5）经浸油处理的预制件放入整形模具中，进行定型加工，即得到所述粉末冶金气门导管。
实施例5：
一种粉末冶金气门导管，由以下质量份数的各个组分制备而成：
铁粉92份、金属锡粉6份、石墨粉8份、金属铜粉9份、硫化镉4份、金属镍粉7份、纳米氧化铕1份、二氧化锰7份、铝粉6份、氮化硼5份和聚四氟乙烯5份。
一种粉末冶金气门导管的制备方法，制备步骤如下：
（1）将所有组分放入搅拌机中进行混合，混合均匀后取出；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉料放入模具进行模压成型，模压压力为225MPa，模压成型后取出的，得到毛坯件；
（3）将步骤（2）得到的毛坯件在真空环境下进行高温煅烧，温度850℃，压力425MPa，时间4-9h，煅烧结束后取出，冷却，得到预制件；
（4）将步骤（3）得到的预制件在高温蒸汽中处理5h，温度480℃；
（5）将步骤（4）经高温蒸汽处理的预制件放入润滑油中，进行浸油处理，时间12h；
（6）将步骤（5）经浸油处理的预制件放入整形模具中，进行定型加工，即得到所述粉末冶金气门导管。
对上述具体实施方式得到的粉末冶金气门导管进行性能测试，结果如表1所示。
表1气门导管的防锈性能、韧性和强度性能测试。
由上表可知，本发明提供的粉末冶金气门导管具有良好防锈性能和机械性能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种粉末冶金气门导管，其特征在于，由以下质量份数的各个组分制备而成：
铁粉80-99份、金属锡粉3-8份、石墨粉5-10份、金属铜粉5-12份、硫化镉2-5份、金属镍粉5-10份、纳米氧化铕1-3份、二氧化锰5-10份、铝粉3-10份、氮化硼4-7份和聚四氟乙烯3-8份。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金气门导管，其特征在于，所述气门导管由以下质量份数的各个组分制备而成：铁粉85-96份、金属锡粉5-7份、石墨粉6-9份、金属铜粉7-10份、硫化镉3-5份、金属镍粉6-9份、纳米氧化铕1-3份、二氧化锰6-9份、铝粉4-9份、氮化硼4-6份和聚四氟乙烯4-6份。
3.根据权利要求2所述的粉末冶金气门导管，其特征在于，所述气门导管由以下质量份数的各个组分制备而成：铁粉92份、金属锡粉6份、石墨粉8份、金属铜粉9份、硫化镉4份、金属镍粉7份、纳米氧化铕1份、二氧化锰7份、铝粉6份、氮化硼5份和聚四氟乙烯5份。
4.一种根据权利要求1所述的粉末冶金气门导管的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）将所有组分放入搅拌机中进行混合，混合均匀后取出；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉料放入模具进行模压成型，模压压力为200-300MPa，模压成型后取出的，得到毛坯件；
（3）将步骤（2）得到的毛坯件在真空环境下进行高温煅烧，温度600-950℃，压力200-500MPa，时间4-9h，煅烧结束后取出，冷却，得到预制件；
（4）将步骤（3）得到的预制件在高温蒸汽中处理3-5h，温度350-480℃；
（5）将步骤（4）经高温蒸汽处理的预制件放入润滑油中，进行浸油处理，时间6-12h；
（6）将步骤（5）经浸油处理的预制件放入整形模具中，进行定型加工，即得到所述粉末冶金气门导管。
5.根据权利要求4所述的粉末冶金气门导管的制备方法，其特征在于：步骤（3）中高温煅烧的温度为850℃，压力425MPa。
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