CN108160987B - 一种汽车用含磷混合铁粉及其制备方法 - Google Patents

一种汽车用含磷混合铁粉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车用含磷混合铁粉，化学成分按重量百分比：C：0.001～0.2％；Si：0～0.50％；Mn：0.1～1.0％；P：0.1～1.0％；S：0～0.050％，其余Fe及不可避免的杂质；松装密度：3.10～3.20g/cm3，600MPa下压缩性≥7.05g/cm3，流动性：32.0～33.8s/50g。所述含磷混合铁粉以高压缩性水雾化纯铁粉与磷铁粉通过扩散粘接而成，将高压缩性水雾化纯铁粉作为基础粉末，按成分要求加入磷铁粉混合均匀后经还原炉扩散，得到含磷铁粉粉末，将含磷铁粉粉末加入重量百分比为0.1～1.0％的润滑剂，混合20～40分钟得成品。本发明合金辅料种类使用少，减少合金使用成本；在运输和混合处理过程中不产生合金元素成分偏析，在制品烧结过程中能保持尺寸公差稳定，便于获得显微结构均匀的铁基合金产品。

Description

一种汽车用含磷混合铁粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，特别涉及一种汽车用含磷混合铁粉及其制备方法。
背景技术
汽车用制品零件中有部分粉末冶金件，使用过程中要求具有良好的磁感应性能，如：凸轮轴信号盘、ABS齿环，因此要求制品件具有低碳、较高的密度、良好的信号传输性能及延伸率。
目前，为实现上述技术指标，常常往钢铁粉末中添加石墨、铜粉、镍粉等，其存在：合金元素因添加种类多而成本较高；运输及混粉过程中，合金元素因其比重不同，会更容易产生偏析；压制密度偏低及良好的信号传输性能、硬度也偏低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车用含磷混合铁粉及其制备方法，改善产品强度、表观硬度、延伸率等综合性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种汽车用含磷混合铁粉，化学成分按重量百分比：C：0.001～0.2％；Si：0～0.50％；Mn：0.1～1.0％；P：0.1～1.0％；S：0～0.050％，其余Fe及不可避免的杂质；松装密度：3.10～3.20g/cm3，600MPa下压缩性≥7.05g/cm3，流动性：32.0～33.8s/50g。
一种汽车用含磷混合铁粉制备方法，所述含磷混合铁粉以高压缩性水雾化纯铁粉与磷铁粉通过扩散粘接而成，包括以下步骤：
(1)将高压缩性水雾化纯铁粉作为基础粉末，按成分要求加入磷铁粉混合均匀后经还原炉扩散，得到含磷铁粉粉末，还原炉扩散高温段温度750～850℃，氨气流量60～190m3/h运行速度：90～300mm/min，料层厚度：12～48mm；
(2)将含磷铁粉粉末加入重量百分比为0.1～1.0％的润滑剂，混合20～40分钟；
(3)取样检测松装密度、压缩性和流动性，合格即出成品，如不合格再混合15～20分钟。
所述的润滑剂为硬脂酸锌、微粉蜡中的一种或两者的混合物；
所述的高压缩性水雾化纯铁粉的松装密度：2.95～3.10g/cm3，600MPa下压缩性≥7.18g/cm3。
所述的磷铁粉中磷含量16.5～18.5％，粒度D50≤20μm。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1、合金辅料种类使用少，减少合金使用成本；
2、在运输和混合处理过程中不产生合金元素成分偏析，在制品烧结过程中能保持尺寸公差稳定，便于获得显微结构均匀的铁基合金产品；
3、细的合金元素粉颗粒粘结到铁粉颗粒表面上能减少隆起或团聚，更有效的改善烧结件的机械性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
实施例1
一种汽车用含磷混合铁粉，化学成分按重量百分比：C：0.008％；Si：0.028％；Mn：0.15％；P：0.55％；S：0.020％，其余Fe及不可避免的杂质。
上述汽车用含磷混合铁粉制备方法，包括以下步骤：
(1)制备压缩性水雾化纯铁粉
高压缩性水雾化纯铁粉的制备，包括：冶炼、雾化、还原、退火工序，叙述如下：
A.冶炼：以废钢、生铁等为主要原料，通过电炉的冶炼得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，出钢温度：1620～1800℃，其化学成分按重量百分比为：C≤0.60％、Si≤0.50％、Mn≤0.50％、P≤0.050％、S≤0.050％，余量为Fe；
B.雾化：雾化压力：10～15Mpa，雾化开始温度：1700℃、雾化结束温度：1630℃，雾化后经脱水、干燥得到毛粉，干燥排气温度150℃，氢损≤0.30％；
C.还原：将毛粉经过还原炉进行还原，还原炉还原高温段温度950℃，氨气流量130m3/h，运行速度：200mm/min，料层厚度：30mm；
D.退火：将还原后的水雾化纯铁粉经过破碎、筛分、合批，然后再均匀的经还原炉退火，还原炉退火高温段温度900℃，氨气流量150m3/h运行速度：200mm/min料层厚度：30mm，破碎、筛分后得到的高压缩性水雾化纯铁粉成品粉；
(2)将高压缩性水雾化纯铁粉作为基础粉末，按成分要求加入磷铁粉混合均匀后经还原炉扩散，得到含磷铁粉粉末，高压缩性水雾化纯铁粉的松装密度：3.05g/cm3，600MPa下压缩性7.21g/cm3。磷铁粉中磷含量17.5％，粒度D50≤20μm。
还原炉扩散高温段温度850℃，氨气流量150m3/h运行速度：200mm/min，料层厚度：28mm；
(3)将含磷铁粉粉末加入润滑剂，润滑剂为重量百分比0.6％的硬脂酸锌和0.4％的微粉蜡，混合30分钟；
(4)取样检测松装密度、压缩性和流动性，合格即出成品。
实施例2
一种汽车用含磷混合铁粉，化学成分按重量百分比：C：0.013％；Si：0.029％；Mn：0.13％；P：0.42％；S：0.013％，其余Fe及不可避免的杂质。
上述汽车用含磷混合铁粉制备方法，包括以下步骤：
(1)制备压缩性水雾化纯铁粉
高压缩性水雾化纯铁粉的制备，包括：冶炼、雾化、还原、退火工序，叙述如下：
A.冶炼：以废钢、生铁等为主要原料，通过电炉的冶炼得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，出钢温度：1620～1800℃，其化学成分按重量百分比为：C≤0.60％、Si≤0.50％、Mn≤0.50％、P≤0.050％、S≤0.050％，余量为Fe；
B.雾化：雾化压力：10～15Mpa，雾化开始温度：1700℃、雾化结束温度：1630℃，雾化后经脱水、干燥得到毛粉，干燥排气温度200℃，氢损≤0.30％；
C.还原：将毛粉经过还原炉进行还原，还原炉还原高温段温度920℃，氨气流量130m3/h，运行速度：200mm/min，料层厚度：28mm；
D.退火：将还原后的水雾化纯铁粉经过破碎、筛分、合批，然后再均匀的经还原炉退火，还原炉退火高温段温度750℃，氨气流量130m3/h，运行速度：200mm/min，料层厚度：28mm，破碎、筛分后得到的高压缩性水雾化纯铁粉成品粉；
(2)将高压缩性水雾化纯铁粉作为基础粉末，按成分要求加入磷铁粉混合均匀后得到含磷铁粉粉末，高压缩性水雾化纯铁粉的松装密度：3.10g/cm3，600MPa下压缩性7.2g/cm3。磷铁粉中磷含量17.5％，粒度D50≤20μm。
还原炉扩散高温段温度750℃，氨气流量160m3/h运行速度：260mm/min，料层厚度：13mm；
(3)将含磷铁粉粉末加入润滑剂，润滑剂为重量百分比0.5％的硬脂酸锌和0.3％的微粉蜡，混合30分钟；
(4)取样检测松装密度、压缩性和流动性，合格即出成品。
实施例检测结果见表1；
表1：
实施例 松装密度g/cm3 流动性s/50g 压缩性g/cm3
1 3.19 32.2 7.06
2 3.16 33.5 7.10
对比例
一种汽车用含磷混合铁粉，化学成分按重量百分比：C：0.013％；Si：0.029％；Mn：0.13％；P：0.42％；S：0.013％，其余Fe及不可避免的杂质。
上述汽车用含磷混合铁粉制备方法，包括以下步骤：
(1)制备压缩性水雾化纯铁粉
高压缩性水雾化纯铁粉的制备，包括：冶炼、雾化、还原、退火工序，叙述如下：
A.冶炼：以废钢、生铁等为主要原料，通过电炉的冶炼得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，出钢温度：1620～1800℃，其化学成分按重量百分比为：C≤0.60％、Si≤0.50％、Mn≤0.50％、P≤0.050％、S≤0.050％，余量为Fe；
B.雾化：雾化压力：10～15Mpa，雾化开始温度：1700℃、雾化结束温度：1630℃，雾化后经脱水、干燥得到毛粉，干燥排气温度200℃，氢损≤0.30％；
C.还原：将毛粉经过还原炉进行还原，还原炉还原高温段温度920℃，氨气流量130m3/h，运行速度：200mm/min，料层厚度：28mm；
D.退火：将还原后的水雾化纯铁粉经过破碎、筛分、合批，然后再均匀的经还原炉退火，还原炉退火高温段温度750℃，氨气流量130m3/h，运行速度：200mm/min，料层厚度：28mm，破碎、筛分后得到的高压缩性水雾化纯铁粉成品粉；
(2)将高压缩性水雾化纯铁粉作为基础粉末，按成分要求加入磷铁粉混合均匀后得到含磷铁粉粉末，高压缩性水雾化纯铁粉的松装密度：3.10g/cm3，600MPa下压缩性7.2g/cm3。磷铁粉中磷含量17.5％，粒度D50≤20μm。
(3)将含磷铁粉粉末加入润滑剂，润滑剂为重量百分比0.5％的硬脂酸锌和0.3％的微粉蜡，混合30分钟；
(4)取样检测松装密度、压缩性和流动性，合格即出成品。
对比例与实施例2的检测结果见表2；
表2：
松装密度g/cm3 流动性s/50g 压缩性g/cm3
对比例 3.08 31.2 6.95
实施例2 3.16 33.5 7.10
由表2可见，实施例2的压缩性明显高于对比例。
采用实施例1、2及对比例的含磷混合铁粉进行烧结试验，烧结条件：1120℃，烧结时间：1h，纯氢气气氛，压制密度：7.0g/cm3。试验结果见表3；
表3：
拉伸强度Mpa 烧结尺寸变化率％ 表观硬度HRB 延伸率％
实施例1 363.40 -0.2542 70.15 4.08
实施例2 371.35 -0.2021 72.09 4.19
对比例 331.40 -0.3766 63.63 3.88
结论：由表2可见，本发明汽车用含磷混合铁粉有效的改善烧结件的机械性能。

Claims (3)

1.一种汽车用含磷混合铁粉，其特征在于，化学成分按重量百分比：C：0.001～0.2％；Si：0～0.50％；Mn：0.1～1.0％；P：0.1～1.0％；S：0～0.050％，其余Fe及不可避免的杂质，松装密度：3.10～3.20g/cm3，600MPa下压缩性≥7.05g/cm3，流动性：32.0～33.8s/50g；
所述汽车用含磷混合铁粉以高压缩性水雾化纯铁粉与磷铁粉通过扩散粘接而成，所述高压缩性水雾化纯铁粉的松装密度：2.95～3.10g/cm3，600MPa下压缩性≥7.18g/cm3，所述磷铁粉中磷含量16.5～18.5％，磷铁粉粒度D50≤20μm。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用含磷混合铁粉制备方法，其特征在于，所述汽车用含磷混合铁粉以高压缩性水雾化纯铁粉与磷铁粉通过扩散粘接而成，包括以下步骤：
(1)将高压缩性水雾化纯铁粉作为基础粉末，按成分要求加入磷铁粉混合均匀后经还原炉扩散，得到含磷铁粉粉末，还原炉扩散高温段温度750～850℃，氨气流量60～190m3/h，运行速度：90～300㎜/min，料层厚度：12～48㎜；
(2)将含磷铁粉粉末加入重量百分比为0.1～1.0％的润滑剂，混合20～40分钟；
(3)取样检测松装密度、压缩性和流动性，合格即出成品，如不合格再混合15～20分钟。
3.根据权利要求2所述的一种汽车用含磷混合铁粉制备方法，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸锌、微粉蜡中的一种或两者的混合物。
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