CN105695872B - 一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末及其制造方法以及利用该粉末制造含油轴承的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末及其制造方法以及利用该粉末制造含油轴承的方法，包含以下按重量百分比计的原料：Cu18‑20％、Sn3‑5％、Mo0.5‑1％、Ni1.5‑2％、C1.5‑2％、余量为Fe。利用特有的配方并且通过该方法制造的预扩散结合粉末既与基体Fe粉形成适当的冶金结合，又对基体Fe粉的压缩性没有显著的影响，还提供了一种利用该粉末制造含油轴承的方法，该轴承尺寸精确，烧结时尺寸变化小，径向压溃强度不小于480MPa，远高于传统工艺制造的粉末冶金轴承的径向压溃强度。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，特别涉及一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末及其制造方法以及利用该粉末制造含油轴承的方法。
背景技术
制备合金粉末的方法有多种，如混合法、雾化法和扩散法等，混合法制备的粉末在放置或运输过程中容易产生偏析，雾化法制备的粉末为完全合金化，基本无偏析，但粉末成形性和压缩性差，而扩散法制备的粉末综合了元素金属粉末与合金粉末的成形性和一致性的优点，且操作简单，在粉末冶金领域得到广泛的应用。含油轴承用多孔材料制成、孔隙中贮有润滑油的滑动轴承。多孔材料和润滑油的热膨胀系数不同，故工作时油从孔隙中被挤入摩擦面，停止工作时油又随温度下降被吸回孔隙。含油轴承具有成本低、能吸振、噪声小、在较长工作时间内不用加润滑油等特点，特别适用于不易润滑或不允许油脏污的工作环境。孔隙度是含油轴承的一个重要参数。在高速、轻载下工作的含油轴承要求含油量多，孔隙度宜高；在低速、载荷较大下工作的含油轴承要求强度高，孔隙度宜低。含油轴承的材料主要有多孔金属和多孔塑料两类。用多孔金属制成的含油轴承，按基体材料不同分为铁基和铜基。前者承载能力高，但容易与钢轴产生胶合；后者许用速度较高,但价格较贵。含油轴承使用的多孔塑料为热固塑料，如尼龙、酚醛树脂等。多孔塑料含油轴承表面很软，不易损伤轴颈，允许有较大的同轴度公差，但强度和刚度比多孔金属含油轴承低、承载能力小、热稳定性和导热性差。为改善多孔塑料的这一缺点，可将塑料层厚度尽量减薄，用金属背衬来支承塑料薄层。FU铜基含油自润滑轴承是以锡青铜粉末为原料，经过模具压制，在高温中烧结后整形而成。它的基体有细微、均布的孔隙，经润滑油真空浸渍后形成含油状态。该产品具有短期不加油润滑，使用成本低，内外径尺寸可变化等特点，适应于中速、低载荷的场所使用。现有的扩散法制备的粉末制造的含油轴承的压溃强度一般不超过300MPa，满足不了工业进一步发展的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末及其制造方法以及利用该粉末制造含油轴承的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末，包含以下按重量百分比计的原料：Cu18-20％、Sn3-5％、Mo0.5-1％、Ni1.5-2％、C1.5-2％、余量为Fe。
进一步的，包含以下按重量百分比计的原料：Cu19.2％、Sn3.8％、Mo0.78％、Ni1.7％、C1.8％、余量为Fe。
进一步的，Cu、Sn、Mo、Ni、C和Fe均为粉状，粒径均不超过10μm。
进一步的，还包括0.5-1％的粘结剂防止在运输或加工的过程中造成偏析。
进一步的，所述的粘结剂为聚甘油。
一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、将配方量的Ni、Mo和Fe混合均匀，在900-980℃的非氧化气氛或真空(真空度小于10-3MPa)中将该混合粉末加热30-50min，实现将合金元素Ni、Mo与Fe基体的预扩散结合，形成弱烧结的饼；
步骤二、将步骤一得到的弱烧结的饼压碎并且筛分至低于100μm的粒径，形成预扩散合金化Fe基粉末；
步骤三、将步骤二得到的预扩散合金化Fe基粉末与配方量的Cu、Sn、C通过机械混合均匀。
一种利用所述的用于粉末冶金的预扩散结合粉末制造含油轴承的方法，包括以下步骤：
步骤一、模具压制时，预扩散结合粉末采用一次填充的方式，在模具内以490-510MPa的压力压制成型；
步骤二、烧结时，采用分区逐步升温的烧结方式，共分为五区，最高温度不超过1085℃，烧结时间55-65min，冷却方式为水循环自然冷却，整个冷却过程时间为10小时左右；
步骤三、热处理，采用整体渗C热处理，硬度控制在HRB70以上；
步骤四、切削加工；
步骤五、真空浸油；
步骤六、清洗、真空塑封包装。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本实发明提供了一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末及其制造方法，利用特有的配方并且通过该方法制造的预扩散结合粉末既与基体Fe粉形成适当的冶金结合，又对基体Fe粉的压缩性没有显著的影响，还提供了一种利用该粉末制造含油轴承的方法，该轴承尺寸精确，烧结时尺寸变化小，径向压溃强度不小于480MPa，远高于传统工艺制造的粉末冶金轴承的径向压溃强度。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的详细描述，本发明各种成分的含量均为各成分的重量占用于粉末冶金的预扩散结合粉末总重量的重量百分比表示。
实施例1
一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末，包含以下按重量百分比计的原料：Cu18-20％、Sn3-5％、Mo0.5-1％、Ni1.5-2％、C1.5-2％、余量为Fe。
特别优选的，包含以下按重量百分比计的原料：Cu19.2％、Sn3.8％、Mo0.78％、Ni1.7％、C1.8％、余量为Fe。
特别优选的，Cu、Sn、Mo、Ni、C和Fe均为粉状，粒径均不超过10μm。
特别优选的，还包括0.5-1％的粘结剂防止预扩散结合粉末在运输或加工的过程中造成偏析，还能提高化学和物理稳定性，能够长时间保持颗粒粘合而不变硬，并且在烧结操作的过程中能够很容易的烧掉。
特别优选的，所述的粘结剂为聚甘油，聚甘油是两个或多个甘油分子间的羟基经脱水后生成醚键的多元醇，化学性质稳定，作为粘结剂使用能够很好的防止预扩散结合粉末在运输或加工的过程中造成偏析。
实施例2
一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、将配方量的Ni、Mo和Fe混合均匀，在900-980℃的非氧化气氛或真空(真空度小于10-3MPa)中将该混合粉末加热30-50min，实现将合金元素Ni、Mo与Fe基体的预扩散结合，形成弱烧结的饼；通过预扩散合金化工艺，合金相在材料中呈细颗粒均匀分布，起到了合金强化和弥散强化效果，使材料具有较高的强度性能，同时由于孔隙球化、减少了烧结体中的裂纹源，也相应地提高了烧结体的强度；扩散温度较低，烧结颈长大，颗粒结构就变得不规则、松装密度减小、流速增大；但温度升高至900-980℃时，粉末球化、形貌规则，松装密度增大、流速减小。扩散时间越短，粉末扩散不充分，颗粒结构越不规则、松装密度减小、流速增大，若扩散时间为30-50min，粉末球化，形貌规则，松装密度增大，流速减小。
步骤二、将步骤一得到的弱烧结的饼压碎并且筛分至低于100μm的粒径，形成预扩散合金化Fe基粉末；
步骤三、将步骤二得到的预扩散合金化Fe基粉末与配方量的Cu、Sn、C通过机械混合均匀。
控制Ni、Mo合金化元素在基体Fe粉中的扩散化程度，然后再与Cu、Sn、C粉末机械混合，既与基体Fe粉形成适当的冶金结合，又对基体Fe粉的压缩性没有显著的影响。而传统扩散化工艺先将Ni和Cu与基体Fe粉扩散合金化，由于铜的熔点较低，很容易融化形成不规则形状，影响压缩性。
实施例3
7、一种利用用于粉末冶金的预扩散结合粉末制造含油轴承的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、模具压制时，预扩散结合粉末采用一次填充的方式，在模具内以490-510MPa的压力压制成型；
步骤二、烧结时，采用分区逐步升温的烧结方式，共分为五区，最高温度不超过1085℃，烧结时间55-65min，冷却方式为水循环自然冷却，整个冷却过程时间为10小时左右；
步骤三、热处理，采用整体渗C热处理，硬度控制在HRB70以上；经过整体渗C热处理，使含油轴承的径向压溃强度≥480MPa，轴向抗压强度≥510MPa
步骤四、切削加工；
步骤五、真空浸油，耐磨液压油加热到80℃，在-0.1Mpa的环境中浸油保持20-30min；
步骤六、清洗、真空塑封包装。
由上述方法制造的含油轴承，型号规格：24A150530(φ75*φ65*64)，经金华市质量技术监督检察院测试，测试报告编号：JDJ201500007，测试依据：GB/T 230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验第一部分：试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)》，测试结果见下表：
另外还对含油轴承的径向压溃强度和轴向抗压强度进行了测试。
径向压溃强度测试见下表：
轴向抗压强度测试见下表：
本实发明提供了一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末及其制造方法，利用特有的配方并且通过该方法制造的预扩散结合粉末既与基体Fe粉形成适当的冶金结合，又对基体Fe粉的压缩性没有显著的影响，还提供了一种利用该粉末制造含油轴承的方法，该轴承尺寸精确，烧结时尺寸变化小，径向压溃强度不小于480MPa，远高于传统工艺制造的粉末冶金轴承的径向压溃强度。
上面根据实施例和对比例对本发明做了详细的说明，但是本发明并不限于上述实施例和对比例，在本领域技术人员具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下做出各种变化。
Claims (6)
1.一种用于粉末冶金的预扩散结合粉末，其特征在于，用于粉末冶金的预扩散结合粉末，包含以下按重量百分比计的原料：Cu18-20％、Sn3-5％、Mo0.5-1％、Ni1.5-2％、C1.5-2％、余量为Fe；
制造方法包括以下步骤：
步骤一、将配方量的Ni、Mo和Fe混合均匀，在900-980℃的非氧化气氛或真空中将该混合粉末加热30-50min，实现将合金元素Ni、Mo与Fe基体的预扩散结合，形成弱烧结的饼；
步骤二、将步骤一得到的弱烧结的饼压碎并且筛分至低于100μm的粒径，形成预扩散合金化Fe基粉末；
步骤三、将步骤二得到的预扩散合金化Fe基粉末与配方量的Cu、Sn、C通过机械混合均匀。
2.根据权利要求1所述的用于粉末冶金的预扩散结合粉末，其特征在于，包含以下按重量百分比计的原料：Cu19.2％、Sn3.8％、Mo0.78％、Ni1.7％、C1.8％、余量为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的用于粉末冶金的预扩散结合粉末，其特征在于：Cu、Sn、Mo、Ni、C和Fe均为粉状，粒径均不超过10μm。
4.根据权利要求1或2所述的用于粉末冶金的预扩散结合粉末，其特征在于：还包括0.5-1％的粘结剂防止在运输或加工的过程中造成偏析。
5.根据权利要求4所述的用于粉末冶金的预扩散结合粉末，其特征在于：所述的粘结剂为聚甘油。
6.一种利用权利要求1所述的用于粉末冶金的预扩散结合粉末制造含油轴承的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、模具压制时，预扩散结合粉末采用一次填充的方式，在模具内以490-510MPa的压力压制成型；
步骤二、烧结时，采用分区逐步升温的烧结方式，共分为五区，最高温度不超过1085℃，烧结时间55-65min，冷却方式为水循环自然冷却，整个冷却过程时间为10小时左右；
步骤三、热处理，采用整体渗C热处理，硬度控制在HRB70以上；
步骤四、切削加工；
步骤五、真空浸油；
步骤六、清洗、真空塑封包装。
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