CN109158593A - 一种办公桌连接支架的制备方法 - Google Patents

一种办公桌连接支架的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于连接件技术领域，涉及一种办公桌连接支架的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将Fe‑Cu‑C复合材料压制成型为基体，在基体顶面覆盖磷粉，加热熔渗，然后再退火处理，将退火后的制品在300‑500MPa下复压1‑3min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗。

Description

一种办公桌连接支架的制备方法
技术领域
本发明属于连接件技术领域，涉及一种办公桌连接支架的制备方法。
背景技术
连接支架用于可拆卸的组合办公桌上，将拆卸的办公桌的几块板组装成成品，方便办公桌的运输和拆卸。传统的连接支架采用Q235材料产品通过拉丝成型后再进行铣切削加工、钻孔、攻丝、去毛刺、表面处理等工序，虽然产品强度能够达到技术要求的大于17N/M，但是产品的一致性比较差，报废率高，生产成本大，原料利用率低，工序复杂，不适合大批量生产。目前，也逐渐采用粉末冶金的工艺来制备连接支架，来降低生产成本，保产品的一致性。但是采用常规的压制烧结工艺制造的粉末冶金零件，一般含有10％以上的孔隙，残留的孔隙作为一种缺陷，影响粉末冶金连接压板的抗拉强度、冲击韧性、疲劳强度、硬度、以及零部件气密性等，致使连接压板不能满足使用要求。零件所有的力学性能都主要受控于材料的密度，因此，消除或减少粉末冶金连接压板的残留孔隙是获得高致密性、高强度、高冲击韧性、高硬度的有效途径。
熔渗是采用熔点比压坯或烧结坯组分低的金属或合金作熔渗剂，在熔渗剂熔点或者共晶点以上的温度，让坯体内孔隙被金属液填充，冷却下来得到致密材料或零件的烧结工艺。与普通液相烧结相比较，熔渗靠液相从外部直接填充孔隙而实现致密化，而不依靠本身的体积收缩，是提高铁基粉末冶金零件密度、强度、表面封孔的有效方法。但是，粉末冶金过程中形成的孔隙有一大部分为封闭孔隙，即使采用熔渗工艺，熔渗合金液也很难渗进封闭孔隙，因此，单独使用熔渗工艺还是难以大幅度提高材料的密度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述缺点，提供一种办公桌连接支架的制备方法，获得的连接支架组织孔隙低，密度高，力学性能优异。
本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种办公桌连接支架的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将Fe-Cu-C复合材料压制成型为基体，在基体顶面覆盖磷粉，加热熔渗，然后再退火处理，将退火后的制品在300-500MPa下复压1-3min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗。
作为优选，所述Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为4-6％，C的质量百分比为0.2-0.8％，其余为Fe。
作为优选，所述熔渗剂块由以下成分组成：Fe 2-5％，Zn 1-3％，Mn 0-3％，Si 0-2％，Al 0-1％，余量为Cu。
作为优选，所述磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为(0.5-3)：(8-15)：100。
作为优选，所述加热熔渗为在保护气氛下，以300-500℃的温度处理10-30min。
作为优选，所述退火处理为在保护气氛下，于700-1000℃下退火20-50min。
作为优选，所述烧结熔渗在保护气氛中进行，温度为1100-1300℃，熔渗时间为1-3h。
作为优选，所述保护气氛为二氧化碳、氮气、氢气中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明通过在基体顶面覆盖磷，进行加热熔渗，退火，复压及后续烧结熔渗，有效提高渗铜剂的熔渗效果，降低材料的孔隙率，提高材料密度，从而获得力学性能优异的办公桌连接支架。
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。
本发明的一个实施例中，办公桌连接支架的制备方法包括以下步骤：将Fe-Cu-C复合材料压制成型为基体，在基体顶面覆盖磷粉，加热熔渗，然后再退火处理，将退火后的制品在300-500MPa下复压1-3min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗。
本实施例先在压制成型的基体顶面覆盖一层磷粉，磷粉粒径为10-100μm，然后以高于磷粉熔点的温度加热，磷熔化渗入基体孔隙中。在高温退火过程中，渗入基体孔隙中的P与孔隙边沿的Fe可以形成Fe3P、Fe2P等化合物，产生润滑效果，在后续的复压过程中，有利于减小压制过程中粉末之间及粉末与模具壁之间的摩擦力，复压形成均匀统一的孔隙，减小封闭孔隙的产生，从而提高材料压坯密度；渗入基体孔隙中的P还对Cu具有很强的亲和能力，可以渗入基体Cu组织中，与Cu形成较宽的固溶体带，在烧结熔渗过程中，因P对Cu良好的亲和力，使渗铜剂中的Cu不断向孔隙界面处的P扩散，从而提高渗铜剂的熔渗效率。
进一步而言，本实施例的基体由以下步骤获得：先按照Fe-Cu-C复合材料中的各成分进行配料，混合，然后在普通机械式压力机或液压机上使用吨位为500-3000kN进行压制成型。本实施例的熔渗剂块，先将熔渗剂各成分按比例称重配料，混料，在400-800℃扩散温度下保温30-60min，冷却，破碎，压坯而得。可根据零件的几何形状来灵活调整渗铜剂压坯，利用压制成型模具压制成相应的形状，使渗铜剂较大面积和基体接触，防止点侵蚀。
所述Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为4-6％，C的质量百分比为0.2-0.8％，其余为Fe。基体中的C提供铁粉转变成钢所需要的碳含量，Cu则一方面起诱导作用，加快烧结熔渗过程中渗铜剂向基体渗入，另一方面，基体中Cu与P形成固溶体带，提高材料力学性能。在优选实施例中，Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为5％，C的质量百分比为0.5％，其余为Fe。
所述熔渗剂块由以下成分组成：Fe 2-5％，Zn 1-3％，Mn 0-3％，Si 0-2％，Al 0-1％，余量为Cu。
熔渗剂各成分具有不同的作用，相互之间的作用提高熔渗效果：Fe是渗铜剂的主要添加组分，对铜具有较好的润湿性；Zn降低渗铜剂的熔点和粘性，增加渗铜活性；Mn易于去除渗铜后的残渣，提高渗铜烧结钢的力学性能；Al用于减少难去除残留物的形成以及对基体的粘附力；Si可以与基体中的C生成SiC，形成基体中的硬质相，提高基体力学性能。
熔渗剂块优选由以下成分组成：Fe 3％，Zn 2％，Mn 1％，Si0.5％，Al 0.8％，余量为Cu。
所述磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为(0.5-3)：(8-15)：100。磷粉的质量需要严格控制，质量太低，则不能发挥效果，而质量太高，基体中存在的高质量磷会降低材料的力学性能。
所述加热熔渗为在保护气氛下，以300-500℃的温度处理10-30min。加热熔渗的温度要大于磷的熔点，使磷完全地渗入基体中。
所述退火处理为在保护气氛下，于700-1000℃下退火20-50min。
所述烧结熔渗在保护气氛中进行，温度为1100-1300℃，熔渗时间为1-3h。
所述保护气氛为二氧化碳、氮气、氢气中的一种或多种。优选为氮氢混合气。
实施例1
本实施例基体由Fe-Cu-C复合材料各成分经配料、混合、然后在机械式压力机使用吨位为1000kN进行压制成型而得。Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为5％，C的质量百分比为0.5％，其余为Fe。
本实施例的熔渗剂块由以下成分组成：Fe 4％，Zn 2％，Mn2％，Si 1％，余量为Cu。先将熔渗剂各成分按比例称重配料，混料，在600℃扩散温度下保温50min，冷却，破碎，压坯获得熔渗剂块。
磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为1：10：100。
先在基体顶面覆盖一层磷粉，磷粉粒径为30μm，然后在氮气混合气体中，以400℃的温度加热熔渗20min，冷却后置于还原炉中，在氮气混合气氛下，于900℃下退火30min，冷却后，将退火后的制品在300MPa下复压2min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗，温度为1200℃，熔渗时间为1.5h。再经后续铣切削加工、钻孔、攻丝、去毛刺、表面处理等得连接支架。
实施例2
本实施例基体由Fe-Cu-C复合材料各成分经配料、混合、然后在机械式压力机使用吨位为1000kN进行压制成型而得。Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为4％，C的质量百分比为0.5％，其余为Fe。
本实施例的熔渗剂块由以下成分组成：Fe 4％，Zn 2％，Mn2％，Si 1％，余量为Cu。先将熔渗剂各成分按比例称重配料，混料，在600℃扩散温度下保温50min，冷却，破碎，压坯获得熔渗剂块。
磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为1：10：100。
先在基体顶面覆盖一层磷粉，磷粉粒径为30μm，然后在氮气混合气体中，以400℃的温度加热熔渗20min，冷却后置于还原炉中，在氮气混合气氛下，于900℃下退火30min，冷却后，将退火后的制品在300MPa下复压2min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗，温度为1200℃，熔渗时间为1.5h。再经后续铣切削加工、钻孔、攻丝、去毛刺、表面处理等得连接支架。
实施例3
本实施例基体由Fe-Cu-C复合材料各成分经配料、混合、然后在机械式压力机使用吨位为1000kN进行压制成型而得。Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为5％，C的质量百分比为0.5％，其余为Fe。
本实施例的熔渗剂块由以下成分组成：Fe 4％，Zn 2％，Mn2％，Si 1％，余量为Cu。先将熔渗剂各成分按比例称重配料，混料，在600℃扩散温度下保温50min，冷却，破碎，压坯获得熔渗剂块。
磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为5：10：100。
先在基体顶面覆盖一层磷粉，磷粉粒径为30μm，然后在氮气混合气体中，以400℃的温度加热熔渗20min，冷却后置于还原炉中，在氮气混合气氛下，于900℃下退火30min，冷却后，将退火后的制品在300MPa下复压2min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗，温度为1200℃，熔渗时间为1.5h。再经后续铣切削加工、钻孔、攻丝、去毛刺、表面处理等得连接支架。
实施例4
本实施例基体由Fe-Cu-C复合材料各成分经配料、混合、然后在机械式压力机使用吨位为1000kN进行压制成型而得。Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为5％，C的质量百分比为0.5％，其余为Fe。
本实施例的熔渗剂块由以下成分组成：Fe 4％，Zn 2％，Mn2％，Si 1％，余量为Cu。先将熔渗剂各成分按比例称重配料，混料，在600℃扩散温度下保温50min，冷却，破碎，压坯获得熔渗剂块。
磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为1：10：100。
先在基体顶面覆盖一层磷粉，磷粉粒径为30μm，然后在氮气混合气体中，以400℃的温度加热熔渗20min，冷却后置于还原炉中，在氮气混合气氛下，于1200℃下退火30min，冷却后，将退火后的制品在300MPa下复压2min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗，温度为1200℃，熔渗时间为1.5h。再经后续铣切削加工、钻孔、攻丝、去毛刺、表面处理等得连接支架。
实施例5
本实施例基体由Fe-Cu-C复合材料各成分经配料、混合、然后在机械式压力机使用吨位为1000kN进行压制成型而得。Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为5％，C的质量百分比为0.5％，其余为Fe。
本实施例的熔渗剂块由以下成分组成：Fe 4％，Zn 2％，Mn2％，Si 1％，余量为Cu。先将熔渗剂各成分按比例称重配料，混料，在600℃扩散温度下保温50min，冷却，破碎，压坯获得熔渗剂块。
磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为1：10：100。
先在基体顶面覆盖一层磷粉，磷粉粒径为30μm，然后在氮气混合气体中，以400℃的温度加热熔渗20min，冷却后置于还原炉中，在氮气混合气氛下，于900℃下退火60min，冷却后，将退火后的制品在300MPa下复压2min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗，温度为1200℃，熔渗时间为1.5h。再经后续铣切削加工、钻孔、攻丝、去毛刺、表面处理等得连接支架。
实施例6
本实施例基体由Fe-Cu-C复合材料各成分经配料、混合、然后在机械式压力机使用吨位为1000kN进行压制成型而得。Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为5％，C的质量百分比为0.5％，其余为Fe。
本实施例的熔渗剂块由以下成分组成：Fe 4％，Zn 2％，Mn2％，Si 1％，余量为Cu。先将熔渗剂各成分按比例称重配料，混料，在600℃扩散温度下保温50min，冷却，破碎，压坯获得熔渗剂块。
磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为1：10：100。
先在基体顶面覆盖一层磷粉，磷粉粒径为30μm，然后在氮气混合气体中，以400℃的温度加热熔渗20min，冷却后置于还原炉中，在氮气混合气氛下，于900℃下退火30min，冷却后，将退火后的制品在300MPa下复压5min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗，温度为1200℃，熔渗时间为1.5h。再经后续铣切削加工、钻孔、攻丝、去毛刺、表面处理等得连接支架。
实施例7
本实施例基体由Fe-Cu-C复合材料各成分经配料、混合、然后在机械式压力机使用吨位为1000kN进行压制成型而得。Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为5％，C的质量百分比为0.5％，其余为Fe。
本实施例的熔渗剂块由以下成分组成：Fe 3％，Zn 2％，Mn1％，Si 0.5％，Al0.8％，余量为Cu。先将熔渗剂各成分按比例称重配料，混料，在600℃扩散温度下保温50min，冷却，破碎，压坯获得熔渗剂块。
磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为1：10：100。
先在基体顶面覆盖一层磷粉，磷粉粒径为30μm，然后在氮气混合气体中，以400℃的温度加热熔渗20min，冷却后置于还原炉中，在氮气混合气氛下，于900℃下退火30min，冷却后，将退火后的制品在300MPa下复压2min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗，温度为1200℃，熔渗时间为1.5h。再经后续铣切削加工、钻孔、攻丝、去毛刺、表面处理等得连接支架。
实施例8
本实施例基体由Fe-Cu-C复合材料各成分经配料、混合、然后在机械式压力机使用吨位为1000kN进行压制成型而得。Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为5％，C的质量百分比为0.5％，其余为Fe。
本实施例的熔渗剂块由以下成分组成：Fe 3％，Zn 2％，Mn1％，Si 0.5％，Al0.8％，余量为Cu。先将熔渗剂各成分按比例称重配料，混料，在700℃扩散温度下保温40min，冷却，破碎，压坯获得熔渗剂块。
磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为2：11：100。
先在基体顶面覆盖一层磷粉，磷粉粒径为50μm，然后在氮气混合气体中，以450℃的温度加热熔渗25min，冷却后置于还原炉中，在氮气混合气氛下，于1000℃下退火20min，冷却后，将退火后的制品在400MPa下复压1.5min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗，温度为1250℃，熔渗时间为2h。再经后续铣切削加工、钻孔、攻丝、去毛刺、表面处理等得连接支架。
对比例1
对比例1与实施例7的区别在于，对比例1基体顶面没有覆盖磷粉，其它与实施例7相同。
对比例2
对比例2与实施例7的区别在于，对比例2没有进行退火处理，其它与实施例7相同。
对比例3
对比例3与实施例7的区别在于，对比例3退火处理后的制品没有复压，其它与实施例7相同。
对实施例1-8以及对比例1-3的连接支架进行综合性能的测量。结果如表1所示。
表1实施例1-8及对比例1-3连接支架的性能参数
从表1中可以看出，对比例1没有覆盖磷粉加热熔渗，对比文件2没有经过退火处理，对比文件3退火后没有经过复压，因此对比文件1-3所制备的连接支架密度以及力学性能都要差于本发明实施例。
本发明中所描述的具体实施例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 (8)

1.一种办公桌连接支架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将Fe-Cu-C复合材料压制成型为基体，在基体顶面覆盖磷粉，加热熔渗，然后再退火处理，将退火后的制品在300-500MPa下复压1-3min，然后在复压制品顶面摆放熔渗剂块进行烧结熔渗。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Fe-Cu-C复合材料中Cu的质量百分比为4-6％，C的质量百分比为0.2-0.8％，其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述熔渗剂块由以下成分组成：Fe 2-5％，Zn 1-3％，Mn 0-3％，Si 0-2％，Al 0-1％，余量为Cu。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷粉、熔渗剂块和基体的质量比为(0.5-3)：(8-15)：100。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热熔渗为在保护气氛下，以300-500℃的温度处理10-30min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理为在保护气氛下，于700-1000℃下退火20-50min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结熔渗在保护气氛中进行，温度为1100-1300℃，熔渗时间为1-3h。
8.根据权利要求5-7任一所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛为二氧化碳、氮气、氢气中的一种或多种。
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