CN108580918A - 一种铜铁扩散粉的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于粉末冶金制造领域，公开了一种金属扩散粉的生产方法。该生产方法包括选用‑300目的氧化铜粉，选用工业机油作为粘结剂，或选用‑300目的还原铁粉与‑300目的镍粉混合粉；将氧化铜粉与工业机油混合，将还原铁粉或还原铁粉与镍粉的混合粉装入三维混料机，再将氧化铜粉末加入三维混料机；开始混料，将混合后的粉末加入铁粉还原炉，并加入还原气氛，还原完成后继续升温，开始高温扩散，利用打散机将出炉后的粉末打散，之后筛出‑200目的铁铜扩散粉或铜铁镍扩散粉，本发明生产的产品具有成分均匀，几乎无偏析，产品的松装密度低，成形性好等优点，具有广泛推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金制造领域，具体涉及一种金属扩散粉的生产方法。
背景技术
目前铜铁预合金粉主要靠雾化法生产，但雾化法生产的预合金粉存在松装密度高，成形性差的不足，不能大规模的用于金刚石工具制造行业；为了弥补不足，国内普遍采用将电解铜粉与铁粉混合，再进行高温扩散处理，但由于铜粉延展性好，混粉时间短，容易造成混合不均匀，混粉时间长铜粉容易成片状，导致扩散速度慢，扩散效率低；如果提高扩散温度，则粉容易烧结，粉碎后成形性变差。现有技术无法解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术预合金粉的生产过程中存在的问题，提供了一种松装密低、成形性优良的铜铁扩散粉的生产方法。
为了达到上述目的，本发明采用一席按技术方案，
一种金属扩散粉的生产方法，其特征是，包括以下步骤：
1）选用-300目的氧化铜粉及-300目还原铁粉；
2）将氧化铜粉与粘结剂混合，且氧化铜中铜含量与粘结剂的质量比为50:1；混合时间不小于1小时，混合后松散，无粉团；
3）将还原铁粉装入三维混料机，再将混有粘结剂的氧化铜粉末加入三维混料机，且装入还原铁粉与氧化铜粉中铜的质量比为7:3或19:1；
4) 三维混料机开始工作混料，混料时间不小于2小时，保证氧化铜粉颗粒充分镶嵌到铁粉中，将混合后的粉末的不同部位的混合粉进行取样分析，保证不同部位的每个样品中的铜品位相差小于0.1%；
5）将混合后的粉末加入铁粉还原炉，并加入还原气氛，铁粉还原炉的预热还原温度控制在400℃开始还原，还原完成后继续升温，保证铁粉还原炉的温度为740℃-790℃，之后开始高温扩散，扩散时间为4-5小时，扩散完成后出炉，且粉末出炉温度小于40℃；
6）利用打散机将出炉后的粉末打散，之后筛出-200目的铁铜扩散粉，其中-200目的铁铜扩散粉占还原前粉末总量的99.8%，大于-200目的筛上粉占还原前粉末总量的0.1%。
一种金属扩散粉的生产方法，其特征是，包括以下步骤：
1）选用-300目的氧化铜粉及-300目还原铁粉与-300目的镍粉混合粉；
2）将氧化铜粉与粘结剂混合，且氧化铜中铜含量与粘结剂的质量比为50:1；混合时间不小于1小时，混合后松散，无粉团；
3）将还原铁粉与镍粉的混合粉装入三维混料机，再将混有粘结剂的氧化铜粉末加入三维混料机，且装入的还原铁粉、镍粉与氧化铜中的铜的质量比为：60：10：30；
4) 三维混料机开始工作混料，混料时间不小于2小时，保证氧化铜粉颗粒及镍粉颗粒充分镶嵌到铁粉中，将混合后的粉末的不同部位的混合粉进行取样分析，保证不同部位的每个样品中的铜品位相差小于0.1%；
5）将混合后的粉末加入铁粉还原炉，并加入还原气氛，铁粉还原炉的预热还原温度控制在400℃开始还原，还原完成后继续升温，保证铁粉还原炉的温度为740℃-790℃，之后开始高温扩散，扩散时间为4-5小时，扩散完成后出炉，且粉末出炉温度小于40℃；
6）利用打散机将出炉后的粉末打散，之后筛出-200目的铜铁镍扩散粉，其中-200目的铜铁镍扩散粉占还原前粉末总量的99.8%，大于-200目的筛上粉占还原前粉末总量的0.1%。
进一步地，铁铜扩散粉的松装密度为2.25g/cm3-2.4g/cm3。
进一步地，铜铁镍扩散粉的松装密度为2.2g/cm3 。
进一步地，还原气氛为氨分解气体。
进一步地，粘结剂为工业机油。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：本发明的金属扩散粉的生产方法简单、快捷。使混合时，铜微细颗粒能镶嵌在海绵状铁粉空隙中，在还原气氛下，镶嵌的氧化铜被还原，初还原的氧化铜活性高，在高温时铜原子有利于扩散到铁粉晶格中，形成部分扩散法预合金化粉末。该合金粉末具有松装密度低、成形性优良特点，适应于粉末冶金零件、金刚石工具领域使用。该工艺的特点在于扩散的铜原子采用硬度大、脆性的氧化铜粉末，通过混粉，将氧化铜微细颗粒镶嵌在铁粉颗粒中，再高温还原与扩散相结合，达到快速扩散，实现部分合金化的目的，或将镍粉、氧化铜粉及还原铁粉混合扩散形成铜铁镍扩散粉，该工艺具有工艺流程短、扩散过程粉体不易烧结，一次成粉率高等优点，生产的产品具有成分均匀，几乎无偏析，产品的松装密度低，成形性好等优点，具有广泛推广价值。
具体实施方式
下面具体实施例对本发明作进一步说明。
一种金属扩散粉的生产方法，包括以下步骤：
实施例1：
1）选用-300目的氧化铜粉，选用-300目的还原铁粉。
2）将氧化铜粉与工业机油混合，且氧化铜中的铜含量为30Kg，即氧化铜为37.5Kg，选用工业机油作为粘结剂，且工业机油为0.6 Kg。混合时间1小时20分钟，混合后松散，无粉团现象。
3）将还原铁粉装入三维混料机，且还原铁粉的质量为70 Kg，再将混有工业机油的氧化铜粉加入三维混料机。
4) 三维混料机开始工作混料，混料时间2小时40分钟，保证微细的氧化铜粉颗粒充分镶嵌到铁粉中，混合后的粉末的不同部位取样分析，保证不同部位的每个样品中的铜品位相差小于0.1%。
5）将混合后的粉末加入铁粉还原炉，并加入还原气氛，还原气氛为氨分解气体，铁粉还原炉的预热还原温度控制在400℃，开始还原，还原完成后继续升温，保证铁粉还原炉的温度为780+10℃，之后开始高温扩散，扩散时间为4小时30分钟，扩散完成后出炉，且粉末出炉的温度小于40℃。
6）利用打散机将出炉后的粉末打散，之后筛出-200目的铁铜30扩散粉，-200目的铁铜30扩散粉为99.8 Kg，剩下的0.1 Kg为大于-200目的筛上粉，还原、筛分过程损耗0.1Kg ，-200目的铁铜30扩散粉占还原前粉末总量的99.8%，且铁铜30扩散粉的松装密度为2.25g/cm3。该铁铜30扩散粉主要用于金刚石工具行业。
表1 为实施例1的铁铜扩散粉实施结果。
表2 为实施例1的铁铜30扩散粉的成粉率。
说明；铜铁30扩散粉总量达不到100%的原因是还原、筛分过程损耗
实施例2：
1）选用-300目的氧化铜粉，选用工业机油作为粘结剂，选用-300目的还原铁粉。
2）将氧化铜粉与工业机油混合，且氧化铜中的铜含量为5Kg，即氧化铜的质量为6.25 Kg，工业机油为0.1 Kg。混合时间1小时20分钟，混合后松散，无粉团现象。
3）将还原铁粉装入三维混料机，且还原铁粉的质量为95Kg，再将混有工业机油的氧化铜粉加入三维混料机。
4) 三维混料机开始工作混料，混料时间2小时40分钟，保证微细的氧化铜粉颗粒充分镶嵌到铁粉中，混合后的粉末不同部位取样分析，保证不同部位的每个样品中的铜品位相差小于0.1%。
5）将混合后的粉末加入铁粉还原炉，并加入还原气氛，还原气氛为氨分解气体，铁粉还原炉的预热还原温度控制在400℃，开始还原，还原完成后继续升温，保证铁粉还原炉的温度为780+10℃，之后开始高温扩散，扩散时间为4小时10分钟，扩散完成后出炉，粉末出炉的温度小于40℃。
6）利用过打散机将出炉后的粉末打散，之后筛出-200目的铁铜5扩散粉，-200目的铁铜5扩散粉为99.8 Kg，大于-200目的筛上粉0.1，还原、筛分过程损耗0.1 Kg ，-200目的铁铜5扩散粉占还原前粉末总量的99.8%，且铁铜5扩散粉的松装密度为2.4g/cm3。该铁铜5扩散粉主要用于粉末冶金机械零部件--齿轮。
表3 为实施例2的铁铜扩散粉的实施结果。
表4为实施例2的铁铜扩散粉的成粉率。
说明：铜铁5扩算粉总量达不到100%的原因是还原、筛分过程损耗
实施例3：
1）选用-300目的氧化铜粉，选用工业机油作为粘结剂，选用-300目的还原铁粉及镍粉。
2）将氧化铜粉与工业机油混合，且氧化铜中的铜含量为30Kg，即氧化铜为37.5Kg，且工业机油为0.6 Kg，混合时间1小时20分钟，混合后松散，无粉团现象。
3）将还原铁粉及镍粉装入三维混料机，且还原铁粉的质量为60Kg，镍粉的质量为10 Kg，再将混有工业机油的氧化铜粉加入三维混料机。
4) 三维混料机开始工作混料，混料时间2小时40分钟，保证微细的氧化铜粉颗粒充分镶嵌到铁粉中，混合后的粉不同部位取样分析，保证每个样品中的铜品位相差小于0.1%。
5）将混合后的粉末加入铁粉还原炉，并加入还原气氛，还原气氛为氨分解气体，铁粉还原炉的预热还原温度控制在400℃，开始还原，还原完成后继续升温，保证铁粉还原炉的温度为750+10℃，之后开始高温扩散，扩散时间为4小时50分，扩散完成后粉末出炉的温度小于40℃。
6）利用过打散机将出炉后的粉末打散，之后筛出-200目的Fe60Cu30Ni10扩散粉，-200目的Fe60Cu30Ni10扩散粉为99.8 Kg，大于-200目的筛上粉0.1 Kg，损耗0.1 Kg ，-200目的Fe60Cu30Ni10扩散粉占还原前粉末总量的99.8%，且Fe60Cu30Ni10扩散粉的松装密度为2.2g/cm3。
表5 为实施例3的Fe60Cu30Ni10扩散粉实施结果。
表6为实施例3的Fe60Cu30Ni10扩散粉的成粉率。
说明；Fe60Cu30Ni10扩散粉总量达不到100%的原因是还原、筛分过程损耗。
Claims (6)
1.一种金属扩散粉的生产方法，其特征是，包括以下步骤：
1）选用-300目的氧化铜粉及-300目还原铁粉；
2）将氧化铜粉与粘结剂混合，且氧化铜中铜的质量与粘结剂的质量比为50:1；混合时间不小于1小时，混合后松散，无粉团；
3）将还原铁粉装入三维混料机，再将混有粘结剂的氧化铜粉末加入三维混料机，且装入还原铁粉与氧化铜粉中铜的质量比为7:3或19:1；
4) 三维混料机开始工作混料，混料时间不小于2小时，保证氧化铜粉颗粒充分镶嵌到铁粉中，将混合后粉末的不同部位进行取样分析，保证不同部位的每个样品中的铜品位相差小于0.1%；
5）将混合后的粉末加入铁粉还原炉，并加入还原气氛，铁粉还原炉的预热还原温度控制在400℃开始还原，还原完成后继续升温，保证铁粉还原炉的温度为740℃-790℃，之后开始高温扩散，扩散时间为4-5小时，扩散完成后出炉，且粉末出炉温度小于40℃；
6）利用打散机将出炉后的粉末打散，之后筛出-200目的铁铜扩散粉，其中-200目的铁铜扩散粉占还原前粉末总量的99.8%，大于-200目的筛上粉占还原前粉末总量的0.1%。
2.一种金属扩散粉的生产方法，其特征是，包括以下步骤：
1）选用-300目的氧化铜粉及-300目还原铁粉与-300目的镍粉混合粉；
2）将氧化铜粉与粘结剂混合，且氧化铜中铜含量与粘结剂的质量比为50:1；混合时间不小于1小时，混合后松散，无粉团；
3）将还原铁粉与镍粉的混合粉装入三维混料机，再将混有粘结剂的氧化铜粉末加入三维混料机，且装入的还原铁粉、镍粉与氧化铜粉中的铜的质量比为：60：10：30；
4) 三维混料机开始工作混料，混料时间不小于2小时，保证氧化铜粉颗粒及镍粉颗粒充分镶嵌到铁粉中，将混合后粉末的不同部位进行取样分析，保证不同部位的每个样品中的铜品位相差小于0.1%；
5）将混合后的粉末加入铁粉还原炉，并加入还原气氛，铁粉还原炉的预热还原温度控制在400℃开始还原，还原完成后继续升温，保证铁粉还原炉的温度为740℃-790℃，之后开始高温扩散，扩散时间为4-5小时，扩散完成后出炉，且粉末出炉温度小于40℃；
6）利用打散机将出炉后的粉末打散，之后筛出-200目的铜铁镍扩散粉，其中-200目的铜铁镍扩散粉占还原前粉末总量的99.8%，大于-200目的筛上粉占还原前粉末总量的0.1%。
3.根据权利要求1所述的一种金属扩散粉的生产方法，其特征是：所述铁铜扩散粉的松装密度为2.25g/cm3-2.4g/cm3。
4.根据权利要求2所述的一种金属扩散粉的生产方法，其特征是：所述铜铁镍扩散粉的松装密度为2.2g/cm3。
5.根据权利要求1或2所述的一种金属扩散粉的生产方法，其特征是：所述还原气氛为氨分解气体。
6.根据权利要求1或2所述的一种金属扩散粉的生产方法，其特征是：所述粘结剂为工业机油。
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