CN107824781A - 一种高耐磨性的粉末冶金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高耐磨性的粉末冶金材料及其制备方法，粉末冶金材料包括如下重量份的原料：63‑74份铁粉、7‑10份铜粉、2‑5份钼粉、1份‑2份磷、1‑4份硫化锰、2‑6份碳粉、1‑3份二氧化锰、2份‑4份氧化铅粉、0.5份‑0.9份碳化钛粉、0.2‑0.5份石墨烯粉、0.6‑1份钇粉、1‑3份石蜡、3‑4份氮化硅、3‑7份邻苯二甲酸二丁酯、4‑7份硬脂酸、1‑3份聚碳酸酯、5‑10份聚戊四醇、1‑2份碳化硅、1‑4份分散剂、2‑4份润滑剂。本发明的粉末冶金材料，通过添加物质磷，并将各个组分经过合理的配比，可使得材料的耐磨性能得到了有效提高，可有效改善材料的耐磨性能，具有很好的强度。

Description

一种高耐磨性的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，具体涉及一种高耐磨性的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。用于轴承的粉末冶金材料为了满足汽车、家电、音响设备、办公设备、农业机械等需要，需要具有优良的抗压强度和耐磨性能。
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，提供一种高耐磨性的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：一种高耐磨性的粉末冶金材料，包括如下重量份的原料：63-74份铁粉、7-10份铜粉、2-5份钼粉、1份-2份磷、1-4份硫化锰、2-6份碳粉、1-3份二氧化锰、2份-4份氧化铅粉、0.5份-0.9份碳化钛粉、0.2-0.5份石墨烯粉、0.6-1份钇粉、1-3份石蜡、3-4份氮化硅、3-7份邻苯二甲酸二丁酯、4-7份硬脂酸、1-3份聚碳酸酯、5-10份聚戊四醇、1-2份碳化硅、1-4份分散剂、2-4份润滑剂。
本发明的有益效果是：本发明的粉末冶金材料，通过添加物质磷，并将各个组分经过合理的配比，可使得材料的耐磨性能得到了有效提高，可有效改善材料的耐磨性能，具有很好的强度。
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：70份铁粉、8份铜粉、3份钼粉、1.5份磷、2份硫化锰、4份碳粉、2份二氧化锰、3份氧化铅粉、0.7份碳化钛粉、0.3份石墨烯粉、0.8份钇粉、2份石蜡、3.5份氮化硅、4份邻苯二甲酸二丁酯、5份硬脂酸、2份聚碳酸酯、7份聚戊四醇、1.5份碳化硅、2份分散剂、3份润滑剂。
进一步，所述分散剂由聚乙二醇、碳化铝和硫酸镁以任意比混合而成。
进一步，所述铁粉的粒径为70-100μm，所述铜粉的粒径为50-70μm。
一种高耐磨性的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、磷、硫化锰、碳粉、二氧化锰、氧化铅粉、碳化钛粉、石墨烯粉、钇粉加入到混合搅拌机中搅拌均匀，搅拌速率为200-400r/min，搅拌时间为20-30min，得到混合物A；
(2)将石蜡、氮化硅、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸、聚碳酸酯、聚戊四醇、碳化硅、分散剂、润滑剂加入到搅拌机中常温搅拌均匀，搅拌塑料为300-500r/min，搅拌时间为15-20min，得到混合物B；
(3)将所述混合物B加入到混合物A中，并在250-310℃温度条件下搅拌均匀，搅拌速率为400-600r/min，搅拌时间为2-3h，得到混合物C；
(4)将所述混合物C在模具中压制成型，模具的单位面积压力为412-550kgf/cm2，压制时间为5-7h，得到成型坯料；
(5)将压制成型后的成型坯料取出，进行高温烧结；
(6)将经过高温烧结得到的成型坯料进行自然冷却，得到高耐磨性产品。
进一步，步骤(5)中，所述高温烧结的温度分为两个阶段，第一阶段温度为700-800℃，第二阶段温度为900-1000℃。
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
本实施例的一种高耐磨性的粉末冶金材料，包括如下重量份的原料：63份铁粉、7份铜粉、2份钼粉、1份磷、1份硫化锰、2份碳粉、1份二氧化锰、2份氧化铅粉、0.5份碳化钛粉、0.2份石墨烯粉、0.6份钇粉、1份石蜡、3份氮化硅、3份邻苯二甲酸二丁酯、4份硬脂酸、1份聚碳酸酯、5份聚戊四醇、1份碳化硅、1份分散剂、2份润滑剂。
本实施例的粉末冶金材料，通过添加物质磷，并将各个组分经过合理的配比，可使得材料的耐磨性能得到了有效提高，可有效改善材料的耐磨性能，具有很好的强度。
具体的，所述分散剂由聚乙二醇、碳化铝和硫酸镁以任意比混合而成。
具体的，所述铁粉的粒径为70μm，所述铜粉的粒径为50μm。
本实施例的高耐磨性的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、磷、硫化锰、碳粉、二氧化锰、氧化铅粉、碳化钛粉、石墨烯粉、钇粉加入到混合搅拌机中搅拌均匀，搅拌速率为200r/min，搅拌时间为20min，得到混合物A；
(2)将石蜡、氮化硅、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸、聚碳酸酯、聚戊四醇、碳化硅、分散剂、润滑剂加入到搅拌机中常温搅拌均匀，搅拌塑料为300r/min，搅拌时间为15min，得到混合物B；
(3)将所述混合物B加入到混合物A中，并在250℃温度条件下搅拌均匀，搅拌速率为400r/min，搅拌时间为2h，得到混合物C；
(4)将所述混合物C在模具中压制成型，模具的单位面积压力为412kgf/cm2，压制时间为5h，得到成型坯料；
(5)将压制成型后的成型坯料取出，进行高温烧结；
(6)将经过高温烧结得到的成型坯料进行自然冷却，得到高耐磨性产品。
具体的，步骤(5)中，所述高温烧结的温度分为两个阶段，第一阶段温度为700℃，第二阶段温度为900℃。
实施例2
本实施例的一种高耐磨性的粉末冶金材料，包括如下重量份的原料：70份铁粉、8份铜粉、3份钼粉、1.5份磷、2份硫化锰、4份碳粉、2份二氧化锰、3份氧化铅粉、0.7份碳化钛粉、0.3份石墨烯粉、0.8份钇粉、2份石蜡、3.5份氮化硅、4份邻苯二甲酸二丁酯、5份硬脂酸、2份聚碳酸酯、7份聚戊四醇、1.5份碳化硅、2份分散剂、3份润滑剂。
本实施例的粉末冶金材料，通过添加物质磷，并将各个组分经过合理的配比，可使得材料的耐磨性能得到了有效提高，可有效改善材料的耐磨性能，具有很好的强度。
具体的，所述分散剂由聚乙二醇、碳化铝和硫酸镁以任意比混合而成。
具体的，所述铁粉的粒径为85μm，所述铜粉的粒径为60μm。
本实施例的高耐磨性的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、磷、硫化锰、碳粉、二氧化锰、氧化铅粉、碳化钛粉、石墨烯粉、钇粉加入到混合搅拌机中搅拌均匀，搅拌速率为300r/min，搅拌时间为25min，得到混合物A；
(2)将石蜡、氮化硅、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸、聚碳酸酯、聚戊四醇、碳化硅、分散剂、润滑剂加入到搅拌机中常温搅拌均匀，搅拌塑料为400r/min，搅拌时间为18min，得到混合物B；
(3)将所述混合物B加入到混合物A中，并在280℃温度条件下搅拌均匀，搅拌速率为500r/min，搅拌时间为2.5h，得到混合物C；
(4)将所述混合物C在模具中压制成型，模具的单位面积压力为470kgf/cm2，压制时间为6h，得到成型坯料；
(5)将压制成型后的成型坯料取出，进行高温烧结；
(6)将经过高温烧结得到的成型坯料进行自然冷却，得到高耐磨性产品。
具体的，步骤(5)中，所述高温烧结的温度分为两个阶段，第一阶段温度为750℃，第二阶段温度为950℃。
实施例3
本实施例的一种高耐磨性的粉末冶金材料，包括如下重量份的原料：74份铁粉、10份铜粉、5份钼粉、2份磷、4份硫化锰、6份碳粉、3份二氧化锰、4份氧化铅粉、0.9份碳化钛粉、0.5份石墨烯粉、1份钇粉、3份石蜡、4份氮化硅、7份邻苯二甲酸二丁酯、7份硬脂酸、3份聚碳酸酯、10份聚戊四醇、2份碳化硅、4份分散剂、4份润滑剂。
本实施例的粉末冶金材料，通过添加物质磷，并将各个组分经过合理的配比，可使得材料的耐磨性能得到了有效提高，可有效改善材料的耐磨性能，具有很好的强度。
具体的，所述分散剂由聚乙二醇、碳化铝和硫酸镁以任意比混合而成。
具体的，所述铁粉的粒径为100μm，所述铜粉的粒径为70μm。
本实施例的高耐磨性的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、磷、硫化锰、碳粉、二氧化锰、氧化铅粉、碳化钛粉、石墨烯粉、钇粉加入到混合搅拌机中搅拌均匀，搅拌速率为400r/min，搅拌时间为30min，得到混合物A；
(2)将石蜡、氮化硅、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸、聚碳酸酯、聚戊四醇、碳化硅、分散剂、润滑剂加入到搅拌机中常温搅拌均匀，搅拌塑料为500r/min，搅拌时间为20min，得到混合物B；
(3)将所述混合物B加入到混合物A中，并在310℃温度条件下搅拌均匀，搅拌速率为600r/min，搅拌时间为3h，得到混合物C；
(4)将所述混合物C在模具中压制成型，模具的单位面积压力为550kgf/cm2，压制时间为7h，得到成型坯料；
(5)将压制成型后的成型坯料取出，进行高温烧结；
(6)将经过高温烧结得到的成型坯料进行自然冷却，得到高耐磨性产品。
具体的，步骤(5)中，所述高温烧结的温度分为两个阶段，第一阶段温度为800℃，第二阶段温度为1000℃。
本发明的磷可以采用磷酸酯或二氧化磷。
对比例1：去除掉实施例1中的钼粉和磷，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中的钇粉和磷，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
硬度HRB 98.2 97.8 98.7 92.1 91.8
磨损量g 0.0423 0.0501 0.0517 0.0689 0.0728
摩擦系数 0.41 0.43 0.47 0.50 0.52
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，具有良好的硬度和耐磨性能，在相同条件下的磨损量和摩擦系数均较小。对比例1和对比例2不添加磷得到的粉末冶金制品，与实施例1-3相比，其金相组织发生了较大改变，耐磨性能得到了有效提高。
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)

1.一种高耐磨性的粉末冶金材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：63-74份铁粉、7-10份铜粉、2-5份钼粉、1份-2份磷、1-4份硫化锰、2-6份碳粉、1-3份二氧化锰、2份-4份氧化铅粉、0.5份-0.9份碳化钛粉、0.2-0.5份石墨烯粉、0.6-1份钇粉、1-3份石蜡、3-4份氮化硅、3-7份邻苯二甲酸二丁酯、4-7份硬脂酸、1-3份聚碳酸酯、5-10份聚戊四醇、1-2份碳化硅、1-4份分散剂、2-4份润滑剂。
2.根据权利要求1所述一种高耐磨性的粉末冶金材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：70份铁粉、8份铜粉、3份钼粉、1.5份磷、2份硫化锰、4份碳粉、2份二氧化锰、3份氧化铅粉、0.7份碳化钛粉、0.3份石墨烯粉、0.8份钇粉、2份石蜡、3.5份氮化硅、4份邻苯二甲酸二丁酯、5份硬脂酸、2份聚碳酸酯、7份聚戊四醇、1.5份碳化硅、2份分散剂、3份润滑剂。
3.根据权利要求1或2所述一种高耐磨性的粉末冶金材料，其特征在于，所述分散剂由聚乙二醇、碳化铝和硫酸镁以任意比混合而成。
4.根据权利要求1或2所述一种高耐磨性的粉末冶金材料，其特征在于，所述铁粉的粒径为70-100μm，所述铜粉的粒径为50-70μm。
5.一种高耐磨性的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任一项所述重量份的原料，并将铁粉、铜粉、钼粉、磷、硫化锰、碳粉、二氧化锰、氧化铅粉、碳化钛粉、石墨烯粉、钇粉加入到混合搅拌机中搅拌均匀，搅拌速率为200-400r/min，搅拌时间为20-30min，得到混合物A；
(2)将石蜡、氮化硅、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸、聚碳酸酯、聚戊四醇、碳化硅、分散剂、润滑剂加入到搅拌机中常温搅拌均匀，搅拌塑料为300-500r/min，搅拌时间为15-20min，得到混合物B；
(3)将所述混合物B加入到混合物A中，并在250-310℃温度条件下搅拌均匀，搅拌速率为400-600r/min，搅拌时间为2-3h，得到混合物C；
(4)将所述混合物C在模具中压制成型，模具的单位面积压力为412-550kgf/cm2，压制时间为5-7h，得到成型坯料；
(5)将压制成型后的成型坯料取出，进行高温烧结；
(6)将经过高温烧结得到的成型坯料进行自然冷却，得到高耐磨性产品。
6.根据权利要求5所述一种高耐磨性的粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述高温烧结的温度分为两个阶段，第一阶段温度为700-800℃，第二阶段温度为900-1000℃。
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