CN107470632A - 一种减震器导向器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减震器导向器，属于粉末冶金技术领域。所述的减震器导向器包括如下重量份数的组分：石墨粉：1‑3份、铜粉：20‑40份、硫化锰粉：3‑8份、镍粉：1‑5份、Bi2(SO4)3粉：0.01‑0.08份，碳化硼：1‑5份、硬脂酸锌：1‑5份、铁粉：40‑80份。本发明减震器导向器通过合理配伍其原料，通过二次压制成型、二次压制时涂覆保护剂，以及大压力下的整形使其具有极好的强度、硬度、耐磨性，使制得的导向器密度大于6.7g/cm3，表面硬度大于90HB，强度大于700MPa，清洁度达8级，从而大大提高减震器导向器的使用寿命。

Description

一种减震器导向器
技术领域
本发明涉及一种减震器导向器，属于粉末冶金技术领域。
技术背景
减震器(Vibration Damper)，减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。在关于悬挂系统的改装过程中，硬的减震器要与硬的弹簧相搭配，而弹簧的硬度又与车重息息相关，因此较重的车一般采用较硬的减震器。导向器是减震器中的一个部件，确切来说，是汽车中的减震器里的导向装置，为了加速车架与车身的衰减，对减震器的活塞杆上下运动进行导向，以改善汽车驾驶时的平顺性。目前国内导向器常用的方法是采用粉末冶金，粉末冶金是以金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过模压成形和烧结，制造金属材料、符合材料以及各种类型制品的工艺技术，尤其在汽车零部件领域得到大量的应用。公开号为CN101386073公开了一种粉末冶金导向器的制造方法，其通过在配方中增加还原铁粉来提高产品密度，此种方式不仅增加了产品的成本并且对常规的粉末冶金工艺未做改进。然而本领域的技术人员还在致力于研究性能更佳的导向器。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种高强度、高耐磨的减震器导向器。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：一种减震器导向器，所述的减震器导向器包括如下重量份数的组分：石墨粉：1-3份、铜粉：20-40份、硫化锰粉末：3-8份、镍粉：1-5份、Bi2(SO4)3粉：0.01-0.08份，碳化硼：1-5份、硬脂酸锌：1-5份、铁粉：40-80份。
铁粉、铜粉、碳粉、镍粉是粉末冶金过程中常用的元素。铜粉比铁粉柔软，具有更好的塑性，铜粉和铁粉在压制过程中能具有较好的压制性，并且铜粉在铁粉中有一定的溶解度，添加铜粉后具有固溶强化作用。而石墨粉主要是因为其和铁粉能形成渗碳体这一高硬度相，对提高最终工件的力学综合性能具有很好的作用，因此碳粉在各类粉末冶金工件的制备过程中是必不可少的组分。铜粉的含量还会影响产品的密度，这是因为铜与铁的扩散性质不同，铜在铁中的扩散比铁在铜中的扩散快，铜溶解于铁形成置换固溶体，置换固溶体的体积较大。现有技术中导向器的粉末冶金中会综合考虑铜粉与石墨粉的配比，一般讲铜粉与石墨粉的质量比控制在1-5:1中，而本发明大幅度提高铜粉的含量(优选铜粉与碳粉的质量比7-11:1)，用以提高导向器的摩擦性能和耐蚀性，然而在本发明导向器中若铜粉的含量过高则又会影响导向器的密度，进而影响导向器的强度和硬度。加入适量的镍粉在保证基体铁素体的延伸率和韧性的前提下产生固溶强化作用，促进烧结致密化，减少孔隙，提高密度，进而提高导向器的强度和硬度。本发明导向器中添加适量的硫化锰，在材料中形成的硫化物等具有一定的自润滑作用，可降低润滑剂的加入量，降低导向器的磨损率。一般碳化硼是用于陶瓷增强相中，在本发明导向器中还添加了适量的碳化硼后，大幅度提高了导向器的耐磨性和强度。同样地，尽管Bi2(SO4)3粉体是无机粉体，但是经不断试验发现，在本发明中加入少量的Bi2(SO4)3粉体，可大幅度提高导向器的强度、硬度、耐磨性以及清洁度，然而若在本发明导向器中加入过量的Bi2(SO4)3粉体则会大大影响导向器的性能，尤其是影响导向器的强度、硬度和耐磨性。
在上述减震器导向器中，所述的减震器导向器包括如下重量份数的组分：石墨粉：1-3份、铜粉：25-35份、硫化锰粉末：4-6份、镍粉：1-3份、Bi2(SO4)3粉：0.02-0.05份，碳化硼：3-5份、硬脂酸锌：2-3份、铁粉：50-60份。
在上述减震器导向器中，所述的石墨粉、铜粉、硫化锰粉末、镍粉的粒径均为10-30μm。合适的粒径可以充分减少材料间的空隙，提高产品密度。
在上述减震器导向器中，所述的碳化硼的粒径为1-10μm，所述的Bi2(SO4)3粉的粒径为30-50μm，所述的硬脂酸锌的粒径为30-70μm。
Bi2(SO4)3粉体的粒度过小会导致在分散在原料过程中发生团聚，不利于分散，不利于发挥Bi2(SO4)3的作用，而如果粒度过大，由于无机粉体与金属粉末之间硬度相差较大，无机粉体金属粉末的力学性能，如果粒度过大则会降低导向器强度、硬度等力学性能，也会影响导向器的清洁度、精度和耐磨性。
Bi2(SO4)3粉体可通过如下方法制得：将等量的Na2SO4和Bi(CH3COO)3分别溶解于PEG200溶液中，制成Na2SO4溶液与Bi(CH3COO)3溶液；在Na2SO4溶液依次加入甲基丙烯酸(MAA)和柠檬酸，搅拌均匀得到前驱体溶液；在前驱体溶液中加入Bi(CH3COO)3溶液，搅拌反应得到沉淀，将所述沉淀室温干燥后得到Bi2(SO4)3粉体。
在上述减震器导向器中，所述的铁粉为占铁粉总质量20-40％水雾化铁粉与60-80％还原铁粉的混合物。普通的粉末冶金工艺通常采用纯铁粉或雾化铁粉，铁粉在粉末冶金过程中需要先进行粉末还原步骤，本发明采用水雾化铁粉与还原铁粉的混合物，进一步提高导向器的综合性能。
进一步优选，所述的水雾化铁粉的粒径为10-50μm的水雾化铁粉，还原铁粉的粒径为80-120μm。本发明所采用的铁粉是两种不同粒径的水雾化铁粉与还原铁粉的混合物，不同种类的铁粉以及不同粒径的混合物铁粉可使铁基粉末冶金的粉末颗粒在成型过程中更加均匀地分布，进而提高导向器的综合性能。
本发明还提供一种上述减震器导向器的加工方法，所述的加工方法包括如下步骤：
压制成型：按减震器导向器的组分称取原料，将混料压制成型得导向器毛坯；
烧结：将导向器毛坯放入网带式烧结炉内，在气体保护下在1120-1220℃下进行烧结，得导向器坯件，烧结过程中，网速为90-120mm/s；
二次压制：在导向器坯件表面涂覆一层保护剂后，进行二次压制，得导向器半成品；
后处理：将导向器半成品依次经喷砂、整形得减震器导向器成品。
粉末冶金采用一次压制一次烧结后获得的产品，其表面及其内部会存在大量的孔隙，会使其抗疲劳性能大大降低，也是粉末冶金成品耐磨性、强度和硬度降低的主要原因。本发明在烧结后又进行了二次压制，且压制前在生坯件表面涂覆保护剂，该保护剂能填充生坯件表面孔隙，二次压制需要升高温度，使保护剂向生坯件内部扩散，从而获得致密的导向器。再者，本发明导向器在压制成型时并没有孔径R，导向器的小外径处R2和内孔口处R都是靠整形来保证，而本发明整形的压力非常大，一般材质的导向器在整形上冲很容易崩裂，而本发明减震器导向器配方的优异，导向器组分中不仅加入了Bi2(SO4)3粉，还提高了铜粉的含量，打破了现有粉末冶金中铜粉、碳粉质量含量比相似的比例，因此，本发明在非常大的压力下整形可进一步提高导向器的密度，进而提高导向器的强度和硬度。
在上述减震器导向器的加工方法，所述的烧结在氢气与氮气的保护下进行，氢气与氮气的体积比为2-4:1。
在上述减震器导向器的加工方法，压制成型以及二次压制的压力均为520-560MPa。二次压制克服了烧结后生坯件孔隙过多，结构疏松的问题，大幅度提高粉末冶金后产品硬度和密度。
在上述减震器导向器的加工方法，在二次压制后后处理前还包括将导向器坯件升温至750-850℃保温30-60min。
在上述减震器导向器的加工方法，所述的保护剂包括以下重量份数的组分：氟素油：30-50份、羟丙基甲基纤维素：10-20份、甘油醇：10-15份、氧化镁：2-5份、氧化硅：2-5份、碳化钨：2-5份。
本发明中保护剂包括氟素油、羟丙基甲基纤维素、甘油醇、氧化镁、氧化硅、碳化钨，氟素油是一种很好的金属润滑剂，能极大改善金属的抗疲劳性能，羟丙基甲基纤维素通过甘油醇在氟素油中快速扩散，加热后能使溶液变得粘稠方便涂覆，且羟丙基甲基纤维素是一种有效的韧性填充剂，能够起到填充和封闭生坯件孔隙的作用，再次压制也能避免开裂等现象，增加粉末合金的抗冲击韧性和耐磨性能。氧化镁、氧化硅添加能改善金属的耐磨、韧性、抗冲击强度，碳化钨硬度极高，高温下三者能附着在生坯件表面，改善生坯件表面硬度和强度。
在上述高精度减震器导向器的加工方法中，所述整形的压力为100-130KN。本发明导向器的加工方法中，整形的压力大于压制成型的压力，进一步提高减震器导向器的密度、强度及精度。
与现有技术相比，本发明减震器导向器通过合理配伍其原料，通过二次压制成型、二次压制时涂覆保护剂，以及大压力下的整形使其具有极好的强度、硬度、耐磨性，使制得的导向器密度大于6.7g/cm3，表面硬度大于90HB，强度大于700MPa，清洁度达8级，从而大大提高减震器导向器的使用寿命。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
表1：实施例1-实施例5中减震器导向器的组分及其重量份
在实验中原料的粒径并不可能直接限定到某一特定值，只能是粉碎研磨至一定范围，因此表1中石墨粉、铜粉、硫化锰粉末、镍粉的粒径均为10-30μm；碳化硼的粒径为1-10μm，Bi2(SO4)3粉的粒径为30-50μm，硬脂酸锌的粒径为30-70μm；水雾化铁粉的粒径为10-50μm，还原铁粉的粒径为80-120μm。
实施例6
压制成型：按表1实施例1中所述减震器导向器的组分及其重量份数称取原料并混合均匀，将混合后的原料在540MPa下压制成型得导向器毛坯；
烧结：将导向器毛坯放入网带式烧结炉内，在气体保护下在1180℃下进行烧结，得导向器坯件；烧结过程中，烧结在氢气与氮气的保护下进行，氢气与氮气的体积比为3:1，网速为100mm/s；
二次压制：在导向器坯件表面涂覆一层保护剂后，在540MPa下进行二次压制，得导向器半成品；保护剂包括以下重量份数的组分：氟素油：40份、羟丙基甲基纤维素：15份、甘油醇：12份、氧化镁：3份、氧化硅：4份、碳化钨：3份；
后处理：将导向器半成品先升温至800℃保温50min，然后喷砂，并在115KN下整形得减震器导向器成品。
实施例7
压制成型：按表1实施例2中所述减震器导向器的组分及其重量份数称取原料并混合均匀，将混合后的原料在530MPa下压制成型得导向器毛坯；
烧结：将导向器毛坯放入网带式烧结炉内，在气体保护下在1150℃下进行烧结，得导向器坯件；烧结过程中，烧结在氢气与氮气的保护下进行，氢气与氮气的体积比为3:1，网速为110mm/s；
二次压制：在导向器坯件表面涂覆一层保护剂后，在550MPa下进行二次压制，得导向器半成品；保护剂包括以下重量份数的组分：氟素油：35份、羟丙基甲基纤维素：18份、甘油醇：11份、氧化镁：4份、氧化硅：2份、碳化钨：3份；
后处理：将导向器半成品先升温至780℃保温55min，然后喷砂，并在110KN下整形得减震器导向器成品。
实施例8
压制成型：按表1实施例3中所述减震器导向器的组分及其重量份数称取原料并混合均匀，将混合后的原料在550MPa下压制成型得导向器毛坯；
烧结：将导向器毛坯放入网带式烧结炉内，在气体保护下在1200℃下进行烧结，得导向器坯件；烧结过程中，烧结在氢气与氮气的保护下进行，氢气与氮气的体积比为2:1，网速为105mm/s；
二次压制：在导向器坯件表面涂覆一层保护剂后，在530MPa下进行二次压制，得导向器半成品；保护剂包括以下重量份数的组分：氟素油：45份、羟丙基甲基纤维素：12份、甘油醇：14份、氧化镁：2份、氧化硅：4份、碳化钨2份；
后处理：将导向器半成品先升温至830℃保温40min，然后喷砂，并在120KN下整形得减震器导向器成品。
实施例9
压制成型：按表1实施例4中所述减震器导向器的组分及其重量份数称取原料并混合均匀，将混合后的原料在520MPa下压制成型得导向器毛坯；
烧结：将导向器毛坯放入网带式烧结炉内，在气体保护下在1220℃下进行烧结，得导向器坯件；烧结过程中，烧结在氢气与氮气的保护下进行，氢气与氮气的体积比为2:1，网速为120mm/s；
二次压制：在导向器坯件表面涂覆一层保护剂后，在520-560MPa下进行二次压制，得导向器半成品；保护剂包括以下重量份数的组分：氟素油：30份、羟丙基甲基纤维素：20份、甘油醇：10份、氧化镁：5份、氧化硅：2份、碳化钨：5份；
后处理：将导向器半成品先升温至750℃保温60min，然后喷砂，并在100KN下整形得减震器导向器成品。
实施例10
压制成型：按表1实施例5中所述减震器导向器的组分及其重量份数称取原料并混合均匀，将混合后的原料在560MPa下压制成型得导向器毛坯；
烧结：将导向器毛坯放入网带式烧结炉内，在气体保护下在1120℃下进行烧结，得导向器坯件；烧结过程中，烧结在氢气与氮气的保护下进行，氢气与氮气的体积比为4:1，网速为90mm/s；
二次压制：在导向器坯件表面涂覆一层保护剂后，在520-560MPa下进行二次压制，得导向器半成品；保护剂包括以下重量份数的组分：氟素油：50份、羟丙基甲基纤维素：10份、甘油醇：15份、氧化镁：2份、氧化硅：5份、碳化钨：2份；
后处理：将导向器半成品先升温至850℃保温30min，然后喷砂，并在130KN下整形得减震器导向器成品。
对比例1
与实施例6的区别仅在于，对比例1中不含有Bi2(SO4)3粉。
对比例2
与实施例6的区别仅在于，对比例2中不含有碳化硼。
对比例3
与实施例6的区别仅在于，对比例3中的铜粉为15份。
对比例4
与实施例6的区别仅在于，对比例4中的整形压力为80KN。
对比例5
与实施例6的区别仅在于，对比例5中的导向器采用现有技术中的原料通过如实施例1所述的加工方法制得。
对比例6
与实施例6的区别仅在于，对比例6未经过二次压制处理。
对比例7
与实施例6的区别仅在于，对比例7中在二次压制中未在导向器坯件表面涂覆保护剂。
将实施例6-10及对比例1-7中减震器导向器进行性能测试，测试结果如表2所示：
表2：实施例6-10及对比例1-7中减震器导向器的性能
综上所述，本发明减震器导向器通过合理配伍其原料，通过二次压制成型、二次压制时涂覆保护剂，以及大压力下的整形使其具有极好的强度、硬度、耐磨性，使制得的导向器密度大于6.7g/cm3，表面硬度大于90HB，强度大于700MPa，清洁度达8级，从而大大提高减震器导向器的使用寿命。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种减震器导向器，其特征在于，所述的减震器导向器包括如下重量份数的组分：石墨粉：1-3份、铜粉：20-40份、硫化锰粉：3-8份、镍粉：1-5份、Bi2(SO4)3粉：0.01-0.08份，碳化硼：1-5份、硬脂酸锌：1-5份、铁粉：40-80份。
2.根据权利要求1所述的减震器导向器，其特征在于，所述的减震器导向器包括如下重量份数的组分：石墨粉：1-3份、铜粉：25-35份、硫化锰粉：4-6份、镍粉：1-3份、Bi2(SO4)3粉：0.02-0.05份，碳化硼：3-5份、硬脂酸锌：2-3份、铁粉：50-60份。
3.根据权利要求1或2所述的高精度减震器导向器，其特征在于，所述的石墨粉、铜粉、硫化锰粉末、镍粉的粒径均为10-30μm。
4.根据权利要求1或2所述的高精度减震器导向器，其特征在于，所述的碳化硼的粒径为1-10μm，所述的Bi2(SO4)3粉的粒径为30-50μm，所述的硬脂酸锌的粒径为30-70μm。
5.根据权利要求1或2所述的高精度减震器导向器，其特征在于，所述的铁粉为占铁粉总质量20-40％水雾化铁粉与60-80％还原铁粉的混合物。
6.根据权利要求5所述的高精度减震器导向器，其特征在于，所述的水雾化铁粉的粒径为10-50μm的水雾化铁粉，还原铁粉的粒径为80-120μm。
7.一种减震器导向器的加工方法，其特征在于，所述的加工方法包括如下步骤：
压制成型：按减震器导向器的组分称取原料，将混料压制成型得导向器毛坯；
烧结：将导向器毛坯放入网带式烧结炉内，在气体保护下在1120-1220℃下进行烧结，得导向器坯件，烧结过程中，网速为90-120mm/s；
二次压制：在导向器坯件表面涂覆一层保护剂后，进行二次压制，得导向器半成品；
后处理：将导向器半成品依次经喷砂、整形得减震器导向器成品。
8.根据权利要求7所述的减震器导向器的加工方法，其特征在于，压制成型以及二次压制的压力均为520-560MPa。
9.根据权利要求7所述的减震器导向器的加工方法，其特征在于，在二次压制后后处理前还包括将导向器坯件升温至750-850℃保温30-60min。
10.根据权利要求7所述的减震器导向器的加工方法，其特征在于，所述的保护剂包括以下重量份数的组分：氟素油：30-50份、羟丙基甲基纤维素：10-20份、甘油醇：10-15份、氧化镁：2-5份、氧化硅：2-5份、碳化钨：2-5份。
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