CN106544570B - 一种高密度无磁钢平衡块零件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高密度无磁钢平衡块零件及其制备方法。以质量百分比计，该高密度无磁钢平衡块零件的原料包含如下组分：WC粉末6‑10%，磷铜粉末10%，电解纯铜粉末15‑25%，硬脂酸锂润滑剂1%，其余为Fe‑Mn‑C预合金粉末。该高密度无磁钢平衡块零件的制备方法包括如下步骤：（1）按所述质量百分比称取各组分并于混料机中混合均匀；（2）将混合均匀的混合粉末压制成型；（3）高温烧结。本发明制备方法工艺简单，成本可控，近净成形，尺寸变化可控，制备得到密度为7.7~7.9g/cm3高密度无磁钢平衡块零件。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种高密度无磁钢平衡块零件及其制备方法。
背景技术
平衡块零件是压缩机中电动机转子的重要部件。平衡块可以维持曲轴在高速旋转时的平稳状态，起到平衡，减震，降噪的作用。目前，平衡块的安装方式有两种，一种是生产曲轴时采用锻造或铸造的方法与曲轴连成一体，一种是用螺栓拧在曲轴上。一般为了节省空间，多采用后一种方法。由于电动机在运转时周围会产生磁场，为了避免安装在其周围的平衡块被磁化，产生磁力，造成电力的损失，我们需要制备出无磁、高密度的平衡块零件。
压机中的平衡块材料一般有铜、锌和无磁钢等，因为铜和锌的价格不断上升，无磁钢是目前应用的热点。由于电机的尺寸不断变小，平衡块的尺寸也在降低，这对材料的尺寸提出了新的要求。一般精密铸造生产的无磁钢产品材料的均匀性不佳、铸件表面质量较差且生产效率低，很难满足大批量低成本无污染的生产需求。而近几十年来发展迅速的粉末冶金技术日趋成熟，国内针对压缩机无磁钢平衡块粉末冶金材料及制备方法进行了一定程度的研究。其中，发明专利CN102528040采用粉末冶金的方法制造，但是不能确保烧结后的产品是无磁的，并且烧结坯密度较低，不能满足质量要求较高的厂家；发明专利CN103834847 A虽然是利用粉末冶金的方法制作，并采用高速压制工艺，但所制备的产品尺寸有限，并且成本较高，不适用于工业生产。为此开发一种高密度无磁平衡块的粉末冶金材料以及高质量高效率的制备方法是很有必要的。
发明内容
本发明针对目前缺少低成本短流程的高密度无磁平衡块的制备方法，提出一种压缩机用高密度无磁平衡块零件的粉末冶金配方及高效短流程的制备方法。
本发明通过以下方法实现。
一种高密度无磁钢平衡块零件，按质量百分比计，该高密度无磁钢平衡块零件的原料包含如下组分：
WC粉末 6-10%，
电解纯铜粉末 15-25%，
磷铜粉末 10%，
硬脂酸锂润滑剂 1%，
Fe-Mn-C预合金粉末 余量。
进一步地，所述WC粉末的粒径为50～100μm。
进一步地，所述WC粉末中，C的质量分数为7.0%， 其余为W。
进一步地，WC粉末的含量优选为10%。
进一步地，所述电解纯铜粉末的粒径为5～10μm，电解纯铜粉末的含量优选为25%。
进一步地，所述磷铜粉末中，P的质量分数为8%，其余为Cu；所述磷铜粉末的粒度小于30μm。
进一步地，所述Fe-Mn-C预合金粉末中，按质量百分比计，含Mn 26~30%，含C 0.1~0.5%，余量为Fe；所述Fe-Mn-C预合金粉末采用水雾法制得，无磁性，呈不规则状，粒度小于60μm，优选为10~60μm，含氧量为1~2wt%，流动性为25-30s/50g。
进一步地，所述高密度无磁钢平衡块零件的密度为7.7~7.9g/cm3。
所述一种高密度无磁刚平衡块零件的制备方法，包括如下步骤：
（1）按所述质量百分比称取各组分于混料机中混合均匀；
（2）将混合均匀的混合粉末料在压机上压制成型，得到平衡块零件压坯；
（3）将平衡块零件压坯在烧结炉中烧结，降温，去毛刺，精整，得到所述高密度无磁钢平衡块零件。
进一步地，步骤（1）中，各组分在混料机中混合的时间为60-90min。
进一步地，步骤（2）中，压制成型的压力为700-850MPa。
进一步地，步骤（3）中，所述烧结是在分解氨气氛下1120~1170℃烧结1-1.5小时。
进一步地，步骤（3）中，所述降温是采用循环水冷的降温方法。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明提出了一种添加WC粉末、磷铜、铜的Fe-Mn-C预合金粉末冶金复合材料制备压缩机用高密度无磁钢平衡块的方法；通过添加WC粉末，增强平衡块零件的强度、耐磨性；通过添加铜，解决了预合金粉末压缩性差的问题；通过添加铜和磷铜，加强烧结时液相的比例，增强致密化效果，并且尺寸可控。
（2）本发明最终获得的无磁钢平衡块零件密度为7.7~7.9g/cm3。
（3）本发明的制备方法流程短，工艺简单，近净成形，成本低，高密度，实用性好，具有良好的工业化生产前景。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不限于以下实施例。
实施例1
（1）按质量百分比，称取8%WC粉末（粒度50～100μm，C质量分数为7%）、10%磷铜粉末（粒度为5-20μm，P的质量分数为8%）、20%电解纯铜粉末（5～10μm）、1%硬脂酸锂润滑剂、其余为Fe-26Mn-0.5C预合金化粉末（粒度10～60μm），并于V型混料机中混合60分钟，得到混合均匀的混合粉末；
Fe-26Mn-0.5C预合金化粉末中，按质量百分比，锰为30%，碳0.5%，余下为铁，熔炼后经水雾化制成预合金化的Fe-26Mn-0.5C，为不规则形状粉末，粉末粒度小于60μm，含氧量为1.5wt%，粉末流动性为25s/50g；
（2）将得到的混合粉末在100t的液压机上采用700Mpa的压力成形，得到密度为6.46 g/cm3的平衡块零件压坯；
（3）将平衡块零件压坯在分解氨气氛保护下，经过网带炉，1120℃烧结1.5小时，最后经过网带炉循环水冷降温过程后出炉，去毛刺，精整，得到密度为7.85g/cm3的高密度无磁钢平衡块。
实施例2
（1）按质量百分比，称取10%WC粉末（粒度50～100μm，C质量分数为7%）、10%磷铜粉末（粒度5-20μm，P的质量分数为8%）、25%电解纯铜粉末（5～10μm）、1%的硬脂酸锂润滑剂、其余为Fe-24Mn-0.3C预合金化粉末（粒度10～60μm），并在V型混料机中混合85分钟，得到混合均匀的混合粉末；
Fe-24Mn-0.3C预合金化粉末中，按质量百分比，锰为28%，碳0.3%，余下为铁，熔炼后经水雾化制成预合金化的Fe-24Mn-0.3C，为不规则形状粉末，粉末粒度小于60μm，含氧量为1wt%，粉末流动性为30s/50g；
（2）将得到的混合粉末在100t的液压机上采用800Mpa的压力成形，得到密度为6.66 g/cm3的平衡块零件压坯；
（3）将平衡块零件压坯在分解氨气氛保护下，经过网带炉， 1170℃烧结1.45小时，最后经过网带炉循环水冷降温过程后出炉，去毛刺，精整，得到密度为7.97g/cm3的高密度无磁钢平衡块。
实施例3
（1）按质量百分比，称取6%WC粉末（粒度50～100μm，C质量分数为7%）、10%磷铜粉末（粒度5-20μm，P的质量分数为8%）、15%电解纯铜粉末（5～10μm）、1%硬脂酸锂润滑剂、其余为Fe-20Mn-0.1C预合金化粉末（粒度10～60μm），并在V型混料机中混合90分钟，得到混合均匀的混合粉末；
Fe-20Mn-0.1C预合金化粉末中，按质量百分比计，锰为26%，碳0.1%，余下为铁，熔炼后经水雾化制成预合金化的Fe-20Mn-0.1C不规则形状粉末，粉末粒度小于60μm，含氧量为2wt%，粉末流动性为28s/50g；
（2）将得到的混合粉末在100t的液压机上采用850Mpa的压力成形，得到密度为6.7g/cm3的平衡零件压坯；
（3）将平衡块零件压坯在分解氨气氛保护下，经过网带炉， 1150℃烧结1小时，最后经过网带炉循环水冷降温过程后出炉，去毛刺，精整，得到密度为7.74g/cm3的高密度无磁钢平衡块。
Claims (10)
1.一种高密度无磁钢平衡块零件，其特征在于，按质量百分比计，该高密度无磁钢平衡块零件的原料包含如下组分：
所述WC粉末中，C的质量分数为7.0％，其余为W；
所述磷铜粉末中，P的质量分数为8％，其余为Cu；
所述Fe-Mn-C预合金粉末中，按质量百分比计，含Mn 26-30％，含C 0.1～0.5％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种高密度无磁钢平衡块零件，其特征在于，所述WC粉末的粒径为50～100μm；所述电解纯铜粉末的粒径为5～10μm。
3.根据权利要求1所述的一种高密度无磁钢平衡块零件，其特征在于，所述磷铜粉末的粒度小于30μm。
4.根据权利要求1所述的一种高密度无磁钢平衡块零件，其特征在于，所述Fe-Mn-C预合金粉末采用水雾法制得，无磁性，呈不规则形状，粒度小于60μm，含氧量为1～2wt％，流动性为25-30s/50g。
5.根据权利要求1所述的一种高密度无磁钢平衡块零件，其特征在于，所述高密度无磁钢平衡块零件的密度为7.7～7.9g/cm3。
6.制备权利要求1～5任一项所述的一种高密度无磁钢平衡块零件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按所述质量百分比称取各组分于混料机中混合均匀；
(2)将混合均匀的混合粉末在压机上压制成型，得到平衡块零件压坯；
(3)将平衡块零件压坯在烧结炉中烧结，降温，去毛刺，精整，得到所述高密度无磁钢平衡块零件。
7.根据权利要求6所述的一种高密度无磁钢平衡块零件的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，各组分在混料机中混合的时间为60-90min。
8.根据权利要求6所述的一种高密度无磁钢平衡块零件的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，压制成型的压力为700-850MPa。
9.根据权利要求6所述的一种高密度无磁钢平衡块零件的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述烧结是在分解氨气氛下1120～1170℃烧结1-1.5小时。
10.根据权利要求6所述的一种高密度无磁钢平衡块零件的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述降温是采用循环水冷的降温方法。
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