CN107824779A - 一种高强度粉末冶金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强度粉末冶金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强度粉末冶金材料及其制备方法，高强度粉末冶金材料包括如下重量份的原料：90‑120份铁粉、3‑5份铜粉、3‑7份钼粉、5‑7份钒粉、4‑6份镍粉、2‑4份钇粉、2‑4份锡粉、0.8份‑1.2份钛粉、0.7‑1.2份石墨粉、1‑2份陶瓷粉末、0.3‑1.4份氨基树脂、0.5‑1份硼氮六环、0.5‑1份聚乙二醇、0.7‑1.2份二氧化硅、0.5‑1.5份聚乙烯基异丁醚、0.6‑1.2份润滑剂、0.5‑1.2份粘结剂、0.5‑1.5份偶联剂。本发明的粉末冶金材料，一方面可为制备的合金获得均匀的性能提供基础，另一方面使得粉粒之间结合紧密，大大提高了金属材料的整体强度。

Description

一种高强度粉末冶金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种高强度粉末冶金材料及其制备方法。
背景技术
粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。粉末冶金的原材料为金属粉末，金属粉末主要是由各种金属原料分解成细小颗粒而混合组成的粉末。粉末冶金制品有很多种类，包括粉末冶金齿轮，现有的粉末冶金材料制造的硬度和强度不够，严重影响材料的使用性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高强度粉末冶金材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高强度粉末冶金材料，包括如下重量份的原料：90-120份铁粉、3-5份铜粉、3-7份钼粉、5-7份钒粉、4-6份镍粉、2-4份钇粉、2-4份锡粉、0.8份-1.2份钛粉、0.7-1.2份石墨粉、1-2份陶瓷粉末、0.3-1.4份氨基树脂、0.5-1份硼氮六环、0.5-1份聚乙二醇、0.7-1.2份二氧化硅、0.5-1.5份聚乙烯基异丁醚、0.6-1.2份润滑剂、0.5-1.2份粘结剂、0.5-1.5份偶联剂。
本发明的有益效果是：本发明的粉末冶金材料，将铁粉、铜粉和锡粉等金属粉体粉碎混合均匀后通过热压烧结，一方面可为制备的合金获得均匀的性能提供基础，另一方面使得粉粒之间结合紧密，大大提高了金属材料的整体强度。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，包括如下重量份的原料：100份铁粉、4份铜粉、5份钼粉、6份钒粉、5份镍粉、3份钇粉、3份锡粉、1份钛粉、1份石墨粉、1.5份陶瓷粉末、0.8份氨基树脂、0.8份硼氮六环、0.8份聚乙二醇、0.9份二氧化硅、0.9份聚乙烯基异丁醚、0.8份润滑剂、0.8份粘结剂、0.8份偶联剂。
进一步，所述润滑剂为硬脂酸锌。
进一步，所述粘结剂由铝化镍和三氯化钛以任意比混合而成。
一种高强度粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取上述重量份的原料，并将铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、镍粉、钇粉、锡粉、钛粉、石墨粉、陶瓷粉末、二氧化硅加入到混合搅拌机中搅拌均匀，并利用过滤网进行过滤，得到固体混合物；
(2)再向所述固定混合物种加入氨基树脂、硼氮六环、聚乙二醇、聚乙烯基异丁醚、润滑剂、粘结剂、偶联剂，并与固定混合物混合均匀；
(3)将固体混合物倒入到模具中并在无氧环境中压制成型，压制压力为1000-1200Mpa；
(4)将压制成型后的金属材料取出，进行高温烧结；
(5)将经过高温烧结得到的金属材料进行浸油冷却，油温为20-25℃，冷却后的齿轮产品进行控油处理和整形加工后，即得到冶金齿轮。
进一步，步骤(3)中，所述高温烧结时，先以280-350℃的温度烧结30-40s，然后再以400-500℃的温度烧结60-80s，再以700-800℃的温度烧结30-50s。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例的一种高强度粉末冶金材料，包括如下重量份的原料：90份铁粉、3份铜粉、3份钼粉、5份钒粉、4份镍粉、2份钇粉、2份锡粉、0.8份钛粉、0.7份石墨粉、1份陶瓷粉末、0.3份氨基树脂、0.5份硼氮六环、0.5份聚乙二醇、0.7份二氧化硅、0.5份聚乙烯基异丁醚、0.6份润滑剂、0.5份粘结剂、0.5份偶联剂。
本实施例的粉末冶金材料，将铁粉、铜粉和锡粉等金属粉体粉碎混合均匀后通过热压烧结，一方面可为制备的合金获得均匀的性能提供基础，另一方面使得粉粒之间结合紧密，大大提高了金属材料的整体强度。
具体的，所述润滑剂为硬脂酸锌。
具体的，所述粘结剂由铝化镍和三氯化钛以任意比混合而成。
本实施例的高强度粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取上述重量份的原料，并将铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、镍粉、钇粉、锡粉、钛粉、石墨粉、陶瓷粉末、二氧化硅加入到混合搅拌机中搅拌均匀，并利用过滤网进行过滤，得到固体混合物；
(2)再向所述固定混合物种加入氨基树脂、硼氮六环、聚乙二醇、聚乙烯基异丁醚、润滑剂、粘结剂、偶联剂，并与固定混合物混合均匀；
(3)将固体混合物倒入到模具中并在无氧环境中压制成型，压制压力为1000Mpa；
(4)将压制成型后的金属材料取出，进行高温烧结；
(5)将经过高温烧结得到的金属材料进行浸油冷却，油温为20℃，冷却后的齿轮产品进行控油处理和整形加工后，即得到冶金齿轮。
具体的，步骤(3)中，所述高温烧结时，先以280℃的温度烧结30s，然后再以400℃的温度烧结60s，再以700℃的温度烧结30s。
实施例2
本实施例的一种高强度粉末冶金材料，包括如下重量份的原料：100份铁粉、4份铜粉、5份钼粉、6份钒粉、5份镍粉、3份钇粉、3份锡粉、1份钛粉、1份石墨粉、1.5份陶瓷粉末、0.8份氨基树脂、0.8份硼氮六环、0.8份聚乙二醇、0.9份二氧化硅、0.9份聚乙烯基异丁醚、0.8份润滑剂、0.8份粘结剂、0.8份偶联剂。
本实施例的粉末冶金材料，将铁粉、铜粉和锡粉等金属粉体粉碎混合均匀后通过热压烧结，一方面可为制备的合金获得均匀的性能提供基础，另一方面使得粉粒之间结合紧密，大大提高了金属材料的整体强度。
具体的，所述润滑剂为硬脂酸锌。
具体的，所述粘结剂由铝化镍和三氯化钛以任意比混合而成。
本实施例的高强度粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取上述重量份的原料，并将铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、镍粉、钇粉、锡粉、钛粉、石墨粉、陶瓷粉末、二氧化硅加入到混合搅拌机中搅拌均匀，并利用过滤网进行过滤，得到固体混合物；
(2)再向所述固定混合物种加入氨基树脂、硼氮六环、聚乙二醇、聚乙烯基异丁醚、润滑剂、粘结剂、偶联剂，并与固定混合物混合均匀；
(3)将固体混合物倒入到模具中并在无氧环境中压制成型，压制压力为1100Mpa；
(4)将压制成型后的金属材料取出，进行高温烧结；
(5)将经过高温烧结得到的金属材料进行浸油冷却，油温为22℃，冷却后的齿轮产品进行控油处理和整形加工后，即得到冶金齿轮。
具体的，步骤(3)中，所述高温烧结时，先以300℃的温度烧结35s，然后再以450℃的温度烧结70s，再以750℃的温度烧结40s。
实施例3
本实施例的一种高强度粉末冶金材料，包括如下重量份的原料：120份铁粉、5份铜粉、7份钼粉、7份钒粉、6份镍粉、4份钇粉、4份锡粉、1.2份钛粉、1.2份石墨粉、2份陶瓷粉末、1.4份氨基树脂、1份硼氮六环、1份聚乙二醇、1.2份二氧化硅、1.5份聚乙烯基异丁醚、1.2份润滑剂、1.2份粘结剂、1.5份偶联剂。
本实施例的粉末冶金材料，将铁粉、铜粉和锡粉等金属粉体粉碎混合均匀后通过热压烧结，一方面可为制备的合金获得均匀的性能提供基础，另一方面使得粉粒之间结合紧密，大大提高了金属材料的整体强度。
具体的，所述润滑剂为硬脂酸锌。
具体的，所述粘结剂由铝化镍和三氯化钛以任意比混合而成。
本实施例的高强度粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取上述重量份的原料，并将铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、镍粉、钇粉、锡粉、钛粉、石墨粉、陶瓷粉末、二氧化硅加入到混合搅拌机中搅拌均匀，并利用过滤网进行过滤，得到固体混合物；
(2)再向所述固定混合物种加入氨基树脂、硼氮六环、聚乙二醇、聚乙烯基异丁醚、润滑剂、粘结剂、偶联剂，并与固定混合物混合均匀；
(3)将固体混合物倒入到模具中并在无氧环境中压制成型，压制压力为1200Mpa；
(4)将压制成型后的金属材料取出，进行高温烧结；
(5)将经过高温烧结得到的金属材料进行浸油冷却，油温为25℃，冷却后的齿轮产品进行控油处理和整形加工后，即得到冶金齿轮。
具体的，步骤(3)中，所述高温烧结时，先以350℃的温度烧结40s，然后再以500℃的温度烧结80s，再以800℃的温度烧结50s。
对比例1：去除掉实施例1中的钼粉和石墨粉，并采用与实施例1相同的制备方法制备得到对比例1的粉末冶金材料。
对比例2：去除掉实施例2中的钇粉和锡粉，并采用与实施例2相同的制备方法制备得到对比例2的粉末冶金材料。
对本发明实施例和对比例制备的粉末冶金材料的性能进行测试。本发明实施例和对比例制备的产品的性能如下表所示：
表1产品性能测试数据
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
抗拉强度Mpa 815 821 823 604 585
伸长率％ 19.3 18.7 18.5 13.1 12.4
硬度HRC 122.4 117.4 112.7 82.4 87.3
表1中，本发明实施例粉末冶金材料制备的产品相比对比例，具有良好的抗拉强度、伸长率和硬度。本发明的粉末冶金材料制备的齿轮整体密度均匀，致密度高，伸长率和硬度均较好，材料利用率高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度粉末冶金材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：90-120份铁粉、3-5份铜粉、3-7份钼粉、5-7份钒粉、4-6份镍粉、2-4份钇粉、2-4份锡粉、0.8份-1.2份钛粉、0.7-1.2份石墨粉、1-2份陶瓷粉末、0.3-1.4份氨基树脂、0.5-1份硼氮六环、0.5-1份聚乙二醇、0.7-1.2份二氧化硅、0.5-1.5份聚乙烯基异丁醚、0.6-1.2份润滑剂、0.5-1.2份粘结剂、0.5-1.5份偶联剂。
2.根据权利要求1所述一种高强度粉末冶金材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：100份铁粉、4份铜粉、5份钼粉、6份钒粉、5份镍粉、3份钇粉、3份锡粉、1份钛粉、1份石墨粉、1.5份陶瓷粉末、0.8份氨基树脂、0.8份硼氮六环、0.8份聚乙二醇、0.9份二氧化硅、0.9份聚乙烯基异丁醚、0.8份润滑剂、0.8份粘结剂、0.8份偶联剂。
3.根据权利要求1或2所述一种高强度粉末冶金材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌。
4.根据权利要求1或2所述一种高强度粉末冶金材料，其特征在于，所述粘结剂由铝化镍和三氯化钛以任意比混合而成。
5.一种高强度粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取权利要求1至4任一项重量份的原料，并将铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、镍粉、钇粉、锡粉、钛粉、石墨粉、陶瓷粉末、二氧化硅加入到混合搅拌机中搅拌均匀，并利用过滤网进行过滤，得到固体混合物；
(2)再向所述固定混合物种加入氨基树脂、硼氮六环、聚乙二醇、聚乙烯基异丁醚、润滑剂、粘结剂、偶联剂，并与固定混合物混合均匀；
(3)将固体混合物倒入到模具中并在无氧环境中压制成型，压制压力为1000-1200Mpa；
(4)将压制成型后的金属材料取出，进行高温烧结；
(5)将经过高温烧结得到的金属材料进行浸油冷却，油温为20-25℃，冷却后的齿轮产品进行控油处理和整形加工后，即得到冶金齿轮。
6.根据权利要求5所述一种高强度粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述高温烧结时，先以280-350℃的温度烧结30-40s，然后再以400-500℃的温度烧结60-80s，再以700-800℃的温度烧结30-50s。
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