CN105290405A - 一种带密封腔粉末冶金零件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带密封腔粉末冶金零件的制备方法，该方法依次包括设计材料组成、压制、烧结及加工，其中在压制过程中，分别在密封腔基体与密封腔盖上设计了专门用于烧结焊接的结构，使二者组装后形成用于容纳焊接剂的容置槽；与现有技术的非粉末冶金工艺相比，本发明省去了后续密封腔基体与密封腔盖的组装装配工序，在烧结焊接过程中直接形成具有密封腔的零件，不仅大大缩短了生产周期、降低了生产成本，也使得密封腔的密封性得到有效提高；同时，采用本发明对密封腔基体与密封腔盖设置的配合结构，可在烧结焊接前使二者达到精确定位，简化焊接的工艺步骤，且经过烧结焊接过程中形成密封腔后的零件整体连接强度好，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金零件的制备技术领域，具体指一种带密封腔粉末冶金零件的制备方法。
背景技术
随着工业的发展，对零件的要求越来越高，受成本、交货周期和噪音等方面的影响，机械加工的零件往往难以满足要求。粉末冶金是一项能制造形状复杂零件的技术，具有节省原材料、节能、省工的特点，适合于大批量生产。
目前采用常规的粉末冶金工艺尚不能直接成型带密封腔粉末冶金零件，这是由于粉末冶金成型工艺的特性决定的。一般情况来说，采用粉末冶金工艺制造一个密闭密封腔的思路是分别成型上下两个密封腔盖，再成型一个密封腔基体，再将三者进行装配，或采用密封圈，使用螺栓压紧，达到密封的效果。但是，此种连接方式会导致密封腔的密封性较差，难以满足高压力环境的要求，且制备成本较高，难以满足大批量生产的需求。
因此，对于目前带密封腔粉末冶金零件的制备方法，有待于做进一步的改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种带密封腔粉末冶金零件的制备方法，该方法制备的零件密封性能好，且制备方法简单、制备成本低，可进行大批量生产。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
按质量百分比计，密封腔基体所采用的材料包括以下组分：碳0～1.0％，铜0～5％，镍0～15％，钼0～3％，铬0～20％，5％以下的其它元素以及余量的铁；
按质量百分比计，密封腔盖所采用的材料包括以下组分：碳0～1.0％，铜0～5％，镍0～15％，钼0～3％，铬0～20％，5％以下的其它元素以及余量的铁；
上述密封腔基体与密封腔盖所采用的材料相同或不同；
(2)压制：将上述密封腔基体材料或密封腔盖材料压制成密度为6.0～7.3g/cm3的密封腔基体或密封腔盖；
其中，所述密封腔基体上成型有一顶部开口的内腔，该内腔的顶部边缘向外成型有第一台阶，所述密封腔盖的底部成型有与第一台阶相配合卡接的凸沿，且该凸沿的高度与所述第一台阶的高度相等，所述第一台阶的顶部边缘继续向外延伸形成为第一斜面或第二台阶；
当第一台阶顶部具有第一斜面时，所述密封腔基体与密封腔盖装配完成状态下，所述密封腔盖的外周成型为自凸沿顶部向上逐渐远离第一斜面的第二斜面，第二斜面与第一斜面高度相等，该第二斜面与第一斜面之间构成V形的焊接剂容置槽；
当第一台阶顶部具有第二台阶时，所述密封腔基体与密封腔盖装配完成状态下，所述凸沿上方的密封腔盖外周成型有向内收缩的凹陷部，凹陷部与第二台阶高度相等，该凹陷部与第二台阶之间构成U形的焊接剂容置槽；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将钎焊剂放置在V形或U形的焊接剂容置槽中，并将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，钎焊烧结温度在1000～1300℃，保温时间为5～50分钟；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工。
作为优选，所述第一台阶的内侧壁距密封腔基体内腔的内侧壁之间的垂直距离为0.5～30mm。
优选地，所述第二台阶的内侧壁距第一台阶的内侧壁之间的垂直距离为0.5～30mm，所述凹陷部的外周壁距凸沿的外周壁之间的垂直距离为0.5～30mm。
优选地，所述凸沿的外周壁距第一台阶的内侧壁之间的垂直距离为0.05～4mm。
优选地，所述第一斜面成型为上端大、下端小的锥形台状，对应的，所述第二斜面成型为上端小、下端大的锥形台状，且各锥形台的锥度均为10～60°。
优选地，所述凸沿的外周壁上间隔布置有1～15个定位凸台，该定位凸台的高度为0.025～15mm，装配完成状态下，所述定位凸台与第一台阶的内周壁紧密相抵。
优选地，当零件密度低于7.2g/cm3时，在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。或者，如果零件的材料为不锈钢时，可以采用浸渗树脂方式进行密封。
优选地，所述的焊接剂为采用镍基、铜基或银基合金粉末压制而成的钎焊剂或钎焊膏。
优选地，烧结时所采用的烧结炉为网带炉、真空炉、推杆炉、钟罩炉中的一种。
优选地，烧结时采用氮基气体、纯氢气体、吸热性气氛中的任意一种作为助焊气。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明开发了一种利用粉末冶金工艺制备具有密封腔的粉末冶金零件的全新方法，与现有技术的非粉末冶金工艺相比，本发明省去了后续密封腔基体与密封腔盖的组装装配工序，在烧结焊接过程中直接形成具有密封腔的零件，不仅大大缩短了生产周期、降低了生产成本，也使得密封腔的密封性得到有效提高；同时，采用本发明对密封腔基体与密封腔盖设置的配合结构，可在烧结焊接前使二者达到精确定位，简化了焊接的工艺步骤，且经过烧结焊接过程中形成密封腔后的零件整体连接强度好，使用寿命长，可进行大批量生产。
附图说明
图1为本发明实施例1、3、5、7、9、11、13、15中密封腔基体的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为本发明实施例1、3、5、7、9、11、13、15中密封腔盖的结构示意图；
图4为本实施例1、3、5、7、9、11、13、15中密封腔基体与密封腔盖组装在一起的结构示意图；
图5为图4的剖视图；
图6为本发明实施例2、4、6、8、10、12、14、16中密封腔基体的结构示意图；
图7为图6的剖视图；
图8为本发明实施例2、4、6、8、10、12、14、16中密封腔盖的结构示意图；
图9为图8的剖视图；
图10为本实施例2、4、6、8、10、12、14、16中密封腔基体与密封腔盖组装在一起的结构示意图；
图11为图10的剖视图。
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。
本发明的密封腔基体1、密封腔盖2结构可以如图1～5所示，密封腔基体1上成型有一顶部开口的内腔11，该内腔11的顶部边缘向外成型有第一台阶12，密封腔盖2的底部成型有与第一台阶12相配合卡接的凸沿21，且该凸沿21的高度与第一台阶12的高度相等，第一台阶12的顶部边缘继续向外延伸形成为第二台阶15，密封腔基体1与密封腔盖2装配完成状态下，凸沿21上方的密封腔盖2外周成型有向内收缩的凹陷部22，凹陷部22与第二台阶15高度相等，该凹陷部22与第二台阶15之间构成U形的焊接剂容置槽200。第一台阶12的内侧壁距密封腔基体内腔11的内侧壁之间的垂直距离为0.5～30mm。第二台阶15的内侧壁距第一台阶12的内侧壁之间的垂直距离为0.5～30mm，凹陷部22的外周壁距凸沿21的外周壁之间的垂直距离为0.5～30mm。凸沿21的外周壁距第一台阶12的内侧壁之间的垂直距离为0.05～4mm。凸沿21的外周壁上间隔布置有1～15个定位凸台211，该定位凸台211的高度为0.025～15mm，装配完成状态下，定位凸台211与第一台阶12的内周壁紧密相抵。
本发明的密封腔基体1、密封腔盖2结构也可以如图6～11所示，密封腔基体1上成型有一顶部开口的内腔11，该内腔11的顶部边缘向外成型有第一台阶12，密封腔盖2的底部成型有与第一台阶12相配合卡接的凸沿21，且该凸沿21的高度与第一台阶12的高度相等，第一台阶12的顶部边缘继续向外延伸形成为第一斜面13，密封腔基体1与密封腔盖3装配完成状态下，密封腔盖2的外周成型为自凸沿21顶部向上逐渐远离第一斜面13的第二斜面23，第二斜面23与第一斜面13高度相等，该第二斜面23与第一斜面13之间构成V形的焊接剂容置槽100。本实施例中第一斜面13成型为上端大、下端小的锥形台状，对应的，第二斜面23成型为上端小、下端大的锥形台状，且各锥形台的锥度均为10～60°。
实施例1：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.8 | 2 | 无 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.5 | 1.5 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在U形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在U形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
实施例2：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.8 | 2 | 无 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.5 | 1.5 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在V形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在V形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
实施例3：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0 | 2 | 无 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.5 | 1.5 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为6.5g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为6.5g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在U形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在纯氢气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在U形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
实施例4：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.2 | 2 | 无 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.2 | 2 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在V形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在纯氢气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在V形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
实施例5：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 镍含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.1 | 2 | 2 | 无 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.5 | 1.5 | 1.5 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.3g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.3g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在U形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在U形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工。
实施例6：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0.2 | 1.5 | 4 | 0.5 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0.2 | 1.5 | 4 | 0.5 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.1g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.1g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在V形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在V形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
实施例7：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0 | 18 | 10 | 2.5 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0 | 18 | 10 | 2.5 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为6.5g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为6.5g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在U形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1280℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在U形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工，浸渗树脂，即完成粉末冶金密闭密封腔的制作过程。
实施例8：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0 | 18 | 10 | 2.5 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0 | 18 | 10 | 2.5 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在V形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1280℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在V形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；浸渗树脂，即完成粉末冶金密闭密封腔的制作过程。
实施例9：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0 | 18 | 0 | 1 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0 | 18 | 0 | 1 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为6.4g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为6.5g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在U形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1250℃，保温时间为40分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在U形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；浸渗树脂，即完成粉末冶金密闭密封腔的制作过程。
实施例10：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0 | 18 | 0 | 1 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0 | 18 | 0 | 1 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为6.3g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为6.4g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在V形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1250℃，保温时间为50分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在V形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；浸渗树脂，即完成粉末冶金密闭密封腔的制作过程。
实施例11：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0.3 | 0 | 1.5 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.5 | 1.5 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在U形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在U形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
实施例12：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0.8 | 0 | 1.5 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 铜含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.5 | 1.5 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在V形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1000℃，保温时间为50分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在V形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
实施例13：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0.6 | 3 | 0.5 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 镍含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.5 | 1.5 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.0g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在U形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在U形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
实施例14：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 铬含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0.6 | 3 | 0.5 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 镍含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.5 | 1.5 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为6.9g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.1g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在V形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在V形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
实施例15：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0.5 | 3 | 0 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 镍含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.5 | 2 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为7.25g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.3g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在U形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在U形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工。
实施例16：
本实施例中带密封腔粉末冶金零件的制备方法包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
密封腔基体的化学成分
| 碳含量％ | 镍含量％ | 钼含量％ | 铁 |
| 0.5 | 3 | 0 | 余量 |
密封腔盖的化学成分
| 碳含量％ | 镍含量％ | 其它 | 铁 |
| 0.4 | 2.5 | 无 | 余量 |
(2)压制：将上述密封腔基体材料压制成密度为6.9g/cm3的密封腔基体，密封腔盖材料压制成密度为7.1g/cm3的密封腔盖；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将焊接剂压制为环状并放置在V形的焊接剂容置槽中，将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，在氮基气体气氛中，钎焊烧结温度在1120℃，保温时间为30分钟；在该过程中，钎焊剂熔化，其中一部分渗入密封腔材料中，一部分渗入凸沿与第一台阶的间隙中，另一部分余留在V形的焊接剂容置槽中；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工；
(5)在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
上述各实施例中的钎焊剂采用熔点为850～1200℃的镍基合金粉末或钎焊膏。钎焊剂如果使用钎焊膏，则不需要成形环形的钎焊剂，直接将钎焊膏挤入钎焊剂容置槽中即可。本发明的钎焊剂的化学成分及性能如下：
钎焊剂的化学成分
| Ni | Cu | Mn | B | Si | Fe | 松装密度 |
| 41.5％ | 39.1％ | 15.4％ | 1.5％ | 1.9％ | 其余 | 2.14g/cm3 |
根据焊接强度的不同要求，可以使用铜基、银基钎焊剂，但要求熔点范围要比较宽，应当大于30℃以上，优选为镍基钎焊剂，这是由于镍是铁基粉末冶金零件中常见的合金元素，焊缝的强度最高，完全可以满足零件高可靠性的使用要求。
Claims (10)
1.一种带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)设计材料组成：
按质量百分比计，密封腔基体所采用的材料包括以下组分：碳0～1.0％，铜0～5％，镍0～15％，钼0～3％，铬0～20％，5％以下的其它元素以及余量的铁；
按质量百分比计，密封腔盖所采用的材料包括以下组分：碳0～1.0％，铜0～5％，镍0～15％，钼0～3％，铬0～20％，5％以下的其它元素以及余量的铁；
上述密封腔基体与密封腔盖所采用的材料相同或不同；
(2)压制：将上述密封腔基体材料或密封腔盖材料压制成密度为6.0～7.3g/cm3的密封腔基体或密封腔盖；
其中，所述密封腔基体上成型有一顶部开口的内腔，该内腔的顶部边缘向外成型有第一台阶，所述密封腔盖的底部成型有与第一台阶相配合卡接的凸沿，且该凸沿的高度与所述第一台阶的高度相等，所述第一台阶的顶部边缘继续向外延伸形成为第一斜面或第二台阶；
当第一台阶顶部具有第一斜面时，所述密封腔基体与密封腔盖装配完成状态下，所述密封腔盖的外周成型为自凸沿顶部向上逐渐远离第一斜面的第二斜面，该第二斜面与第一斜面之间构成V形的焊接剂容置槽；
当第一台阶顶部具有第二台阶时，所述密封腔基体与密封腔盖装配完成状态下，所述凸沿上方的密封腔盖外周成型有向内收缩的凹陷部，该凹陷部与第二台阶之间构成U形的焊接剂容置槽；
(3)烧结：将密封腔基体与密封腔盖组装在一起，将钎焊剂放置在V形或U形的焊接剂容置槽中，并将该整体放置在烧结炉中进行钎焊烧结，钎焊烧结温度在1000～1300℃，保温时间为5～50分钟；
(4)加工：焊接后根据图纸尺寸和精度，对零件进行必要的机加工。
2.根据权利要求1所述的带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于：所述第一台阶的内侧壁距密封腔基体内腔的内侧壁之间的垂直距离为0.5～30mm。
3.根据权利要求1所述的带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于：所述第二台阶的内侧壁距第一台阶的内侧壁之间的垂直距离为0.5～30mm，所述凹陷部的外周壁距凸沿的外周壁之间的垂直距离为0.5～30mm。
4.根据权利要求1所述的带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于：所述凸沿的外周壁距第一台阶的内侧壁之间的垂直距离为0.05～4mm。
5.根据权利要求1所述的带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于：所述第一斜面成型为上端大、下端小的锥形台状，对应的，所述第二斜面成型为上端小、下端大的锥形台状，且各锥形台的锥度均为10～60°。
6.根据权利要求1所述的带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于：所述凸沿的外周壁上间隔布置有1～15个定位凸台，该定位凸台的高度为0.025～15mm，装配完成状态下，所述定位凸台与第一台阶的内周壁紧密相抵。
7.根据权利要求1所述的带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于：当零件密度低于7.2g/cm3时，在加工完成后对零件的密封腔进行蒸汽处理。
8.根据权利要求1所述的带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于：所述的焊接剂为采用镍基、铜基或银基合金粉末压制而成的钎焊剂或钎焊膏。
9.根据权利要求1所述的带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于：烧结时所采用的烧结炉为网带炉、真空炉、推杆炉、钟罩炉中的一种。
10.根据权利要求1所述的带密封腔粉末冶金零件的制备方法，其特征在于：烧结时采用氮基气体、纯氢气体、吸热性气氛中的任意一种作为助焊气。
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| CN110116212A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-13 | 河南四方达超硬材料股份有限公司 | 一种聚晶金刚石复合片的密封烧结装置 |
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2015
- 2015-11-09 CN CN201510756520.XA patent/CN105290405B/zh active Active
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