CN1054650C - 粉末冶金锡青铜复合铁基合金整体成形烧结复合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粉末冶金锡青铜复合铁基合金工艺，其铁基粉末是将5-15%的活化合金粉末和85-95%的铁粉混合而成的，活化合金粉末成份(重量)为15-22%锡、21-31%铅，3-7%硫，2.1-4.2%磷，2-5%锑，余为铜粉，然后在500-800MPa下压制成形，在750-850℃下烧结2-4小时，这种工艺可用较低的材料成本获得较高的机械性能，可广泛用于纺织、轻工、建材等机械的轴承和轴瓦以及其它零件的制造上。
Description
本发明涉及粉末冶金双金属复合工艺，具体地说是一种粉末冶金锡青铜复合铁基合金工艺。
目前在制造双金属材料时，主要采用下述几种方法：
(1)在钢板上铺撒铜基粉末，进行烧结、轧制，再将制得的双金属板卷成圆形或半圆形；
(2)预制铜套通过热压和扩散焊接的方法，使铜套与钢体结合；
(3)铸造复合工艺等。上述方法都在一定程度上得到了实际应用，但是也都存在着一定的局限性和不足之处。例如上述第一种方法对钢板质量要求严格，全套工艺装备复杂，成本较高；第二种方法工艺方法复杂，生产效率低；第三种方法难以达到较高的精度和稳定的质量，也不便于制品的后序机加工。
《双金属轴承铁、铜层材料的研究》(《中国机械工程学会粉末冶金专业学会成立二十五周年纪念暨第五届学术会议论文集》P293-P299，1989年9月，徐忠立、冉晓光，北京市粉末冶金研究所)一文公开了一种双金属均采用粉末的新工艺，采用这种工艺加工双金属轴承，其内层采用Fe-Ce材料，外层采用钝铁材料。通过分层装粉，一次压制成形，然后在950℃时复合烧结1小时后，整形制出成品。采用这种工艺，轴承功能材料含铁量高，不能完全具备锡青铜性能而且非工作面材料机械性能较低。
本发明的目的就是克服上述工艺的缺点，提供一种制造在非工作面以铁基合金代铜，并且机械性能较高，而在工作面又完全具备锡青铜性能零件的新工艺。
为达到上述目的，一种粉末冶金锡青铜复合铁基合金工艺，其先将锡青铜粉末和铁基粉末分层装粉，然后在500-800MPa下压制，再在氮气或氢气或分解氨的保护气氛下复合烧结2-4小时，最后通过辅助机械加工制出所需零件，其特征在于铁基粉末是将(重量)5-15％的活化合金粉末和85-95％的铁粉混合而成的，分层装粉过程中，内层为铁、外层为铜时，锡青铜粉末采用合金粉，内层为铜、外层为铁时，锡青铜粉末采用合批粉，复合烧结温度为750-850℃，活化合金粉末成份为(重量)15-22％锡、24-31％铅、3-7％硫、2.1-4.2％磷、2-5％锑、余量为铜。
本发明由于在铁基粉末中加入了活化合金粉末，从而可以在较低烧结的温度下烧结时，不仅可以使双金属牢固地结合，同时铁基材料可获得较高的机械性能。
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1：将(重量)15％锡、24％铅、3％硫、2.1％磷、2％锑及53.9％铜制成活化合金粉末后，将(重量)5％的活化合金粉末和95％的纯铁粉在混料机中混合1-3小时，制成铁基粉末，将铁基粉末和标号为Qsn-6-6-3的铜粉分别加入隔套的内外两侧，内层为铜粉时，铜粉选用合批粉，外层为铜粉时，铜粉选用合金粉，然后抽出隔套，于500-800MPa下压制成形，再于750℃下复合烧结2小时，烧结时保护气氛为分解氨，由于内层为铜粉时，选用合批粉，烧结时膨胀，外层为铜粉时，选用合金粉，烧结时收缩，从而可使烧结时产生界面压力，增加结合面强度。对性能要求较高的零件可以二次压制并且二次烧结，烧结条件同第一次烧结，然后通过辅助机械加工制成所需零件。这种条件下加工出来的零件，铁基材料强度可达200MPa，双金属结合面强度可达170MPa。
实施例2：将(重量)22％锡、31％铅、7％硫、4.2％磷、5％锑及30.8％铜制成活化合金粉末后，将(重量)15％的活化合金粉末和85％的纯铁粉在混料机中混合1-3小时，制成铁基粉末，将铁基粉末和标号为Qsn-6-6-3的铜粉分别加入隔套的内外两侧，内层为铜粉时，铜粉选用合批粉，外层为铜粉时，铜粉选用合金粉，然后抽出隔套，于500-800MPa下压制成形，再于850℃下复合烧结2小时，烧结时保护气氛为分解氨，由于内层为铜粉时，选用合批粉，烧结时膨胀，外层为铜粉时，选用合金粉，烧结时收缩，从而可使烧结时产生界面压力，增加结合面强度。对性能要求较高的零件可以二次压制并且二次烧结，烧结条件同第一次烧结，然后通过辅助机械加工制成所需零件。这种条件下加工出来的零件，铁基材料强度可达220MPa，双金属结合面强度可达180MPa。
实施例3：将(重量)18％锡、28％铅、5％硫、3.2％磷、3.5％锑及42.3％铜制成活化合金粉末后，将(重量)7.5％的活化合金粉末和92.5％的纯铁粉在混料机中混合1-3小时，制成铁基粉末，将铁基粉末和标号为Qsn-6-6-3的铜粉分别加入隔套的内外两侧，内层为铜粉时，铜粉选用合批粉，外层为铜粉时，铜粉选用合金粉，然后抽出隔套，于500-800MPa下压制成形，再于800℃下复合烧结2小时，烧结时保护气氛为分解氨，由于内层为铜粉时，选用合批粉，烧结时膨胀，外层为铜粉时，选用合金粉，烧结时收缩，从而可使烧结时产生界面压力，增加结合面强度。对性能要求较高的零件可以二次压制并且二次烧结，烧结条件同第一次烧结，然后通过辅助机械加工制成所需零件。这种条件下加工出来的零件，铁基材料强度可达210MPa，双金属结合面强度可达175MPa。
Claims (1)
1、一种粉末冶金锡青铜复合铁基合金工艺，其先将锡青铜粉末和铁基粉末分层装粉，然后在500-800MPa下压制，再在氮气或氢气或分解氨的保护气氛下复合烧结2-4小时，最后通过辅助机械加工制出所需零件，其特征在于铁基粉末是将(重量)5-15％的活化合金粉末和85-95％的铁粉混合而成的，分层装粉过程中，内层为铁、外层为铜时，锡青铜粉末采用合金粉，内层为铜、外层为铁时，锡青铜粉末采用合批粉，复合烧结温度为750-850℃，所说的活化合金粉末成份为(重量)15-22％锡、24-31％铅、3-7％硫、2.1-4.2％磷、2-5％锑、余量为铜。
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