CN111074167A - 一种含锑高硬度粉末冶金复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含锑高硬度粉末冶金复合材料及其制备方法，其组成按照重量百分比包括：Cu 15～30%，Sn 3～7%，Sb 0.5～3%，MoS21～3%，石墨6～12%，Al2O31.5～6%，SiO21.5～6%，余者为Fe，其制备方法包括下述步骤：(1)：用球磨机对原料进行球磨，球料比为35:1～55:1，球磨时间为3.5h～4.5h；(2)：将粉末冶金材料放入模具中，对模具加压535～625MPa，压制至密度为5.5～7.8g/m3；(3)：把压制成型后的粉末冶金材料高温烧结，第一阶段温度为780～845℃，烧结3h，第二阶段温度为940～990℃，烧结3h，冷却后为所述的含锑高硬度粉末冶金复合材料。

Description

一种含锑高硬度粉末冶金复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种粉末冶金领域，具体涉及一种含锑高硬度粉末冶金复合材料及其制备方法。
背景技术
粉末冶金烧结是在低于基体金属的熔点下进行，因此目前绝大多数难熔金属及其化合物都只能用粉末冶金方法制造；粉末冶金压制的不致密性，有利于通过控制产品密度和孔隙率制备多孔材料、含有轴承、减摩材料等；粉末冶金压制产品的尺寸无限接近最终成品尺寸(不需要机械加工或少量加工)。材料利用率高，故能大大节约金属，降低产品成本；粉末冶金产品是同一模具压制生产，工件之间一致性好，适用于大批量零件的生产，特别是齿轮等加工费用高的产品；粉末冶金可以通过成分的配比保证材料的正确性和均匀性，此外烧结一般在真空或还原气氛中进行，不会污染或氧化材料，可以制备高纯度材料。
但是粉末冶金零件部分性能不如锻造和一些铸造零件，如延展性和抗冲击能力等；产品的尺寸精度虽然不错，但是还不如有些精加工产品所得的尺寸精度；零件的不致密特性会对后加工处理产生影响，特别在热处理、电镀等工艺必须考虑这一特性的影响。
因此，有必要开发一种高硬度粉末冶金复合材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨损、抗拉强度和冲击功高、成本低、可以制造高强、耐磨产品的粉末冶金材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是一种含锑高硬度粉末冶金复合材料，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的组成按照重量百分比包括：Cu 15～30%，Sn 3～7%，Sb 0.5～3%，MoS2 1～3%，石墨6～12%，Al2O3 1.5～6%，SiO2 1.5～6%，余者为Fe。
优选的，所述含锑高硬度粉末冶金齿轮材料的组成按照重量百分比包括：Cu 18～26%，Sn 4～6%，Sb 1.5～2.6%，MoS2 1.7～2.5%，石墨8～10%，Al2O3 2.5～5.3%，SiO2 2.4～5.2%，余者为Fe。
优选的，所述含锑高硬度粉末冶金齿轮材料的组成按照重量百分比包括：Cu 21%，Sn 5%，Sb 2.2%，MoS2 1.8%，石墨9%，Al2O3 3.7%，SiO2 4.6%，余者为Fe。
本发明的另一个目的在于提供一种含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法包括下述步骤：
步骤(1)：按重量百分比分别取下述原料：Cu 15～30%，Sn 3～7%，Sb 0.5～3%，MoS2 1～3%，石墨6～12%，Al2O3 1.5～6%，SiO2 1.5～6%，余者为Fe；将上述的原料进行高速混合，混合至上述材料均匀；用球磨机对原料进行球磨，球料比为 35:1～55:1，球磨时间为3.5h～4.5h；
步骤(2)：把球磨后的粉末冶金材料进行压制成型，将粉末冶金材料放入模具中，对模具加压，加至压力为535～625MPa，压制至上述材料的密度为5.5～7.8g/m3；
步骤(3)：把压制成型后的粉末冶金材料再进行高温烧结，高温烧结温度分为两个阶段，第一阶段温度为780～845℃，烧结3h，再升高第二阶段温度为940～990℃，烧结3h，冷却后为所述的含锑高硬度粉末冶金复合材料。
优选的，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法中对模具加压，加至压力为580MPa。
优选的，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法中压制至上述材料的密度为6.4g/m3。
优选的，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法中第一阶段温度为810℃。
优选的，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法中第二阶段温度为960℃。
本发明的优点和有益效果在于：本发明的粉末冶金复合材料，在原料配方中加入不同比例的金属粉末，使得制备出的传动齿轮达到高强度，高硬度和高扭矩的性能；在配方中添加适量的润滑剂，增加了产品的自润滑性能；添加了适量的钼，提高了产品的强度和硬度。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
步骤 (1)：按重量百分比分别取下述原料：Cu 15%，Sn 3%，Sb 0.5%，MoS2 1%，石墨6%，Al2O3 1.5%，SiO2 1.5%，余者为Fe；将上述的原料进行高速混合，混合至上述材料均匀；用球磨机对原料进行球磨，球料比为55:1，球磨时间为4.5h；步骤(2)：把球磨后的粉末冶金材料进行压制成型，将粉末冶金材料放入模具中，对模具加压，加至压力为625MPa，压制至上述材料的密度为7.8g/m3；步骤(3)：把压制成型后的粉末冶金材料再进行高温烧结，高温烧结温度分为两个阶段，第一阶段温度为 845℃，烧结3h，再升高第二阶段温度为940℃，烧结3h，冷却后为所述的含锑高硬度粉末冶金复合材料。
实施例2
步骤(1)：按重量百分比分别取下述原料：Cu 30%，Sn 7%，Sb 3%，MoS2 3%，石墨12%，Al2O3 6%，SiO2 6%，余者为Fe；将上述的原料进行高速混合，混合至上述材料均匀；用球磨机对原料进行球磨，球料比为35:1，球磨时间为3.5h；步骤(2)：把球磨后的粉末冶金材料进行压制成型，将粉末冶金材料放入模具中，对模具加压，加至压力为535MPa，压制至上述材料的密度为5.5g/m3；步骤(3)：把压制成型后的粉末冶金材料再进行高温烧结，高温烧结温度分为两个阶段，第一阶段温度为 780℃，烧结3h，再升高第二阶段温度为990℃，烧结3h，冷却后为所述的含锑高硬度粉末冶金复合材料。
实施例3
步骤(1)：按重量百分比分别取下述原料：Cu 18%，Sn 4%，Sb 1.5%，MoS2 1.7%，石墨8%，Al2O3 2.5%，SiO2 2.4%，余者为Fe；用球磨机对原料进行球磨，球料比为55:1，球磨时间为4.5h；步骤(2)：把球磨后的粉末冶金材料进行压制成型，将粉末冶金材料放入模具中，对模具加压，加至压力为625MPa，压制至上述材料的密度为7.8g/m3；步骤(3)：把压制成型后的粉末冶金材料再进行高温烧结，高温烧结温度分为两个阶段，第一阶段温度为 845℃，烧结3h，再升高第二阶段温度为940℃，烧结3h，冷却后为所述的含锑高硬度粉末冶金复合材料。
实施例4
步骤(1)：按重量百分比分别取下述原料：Cu 26%，Sn 6%，Sb 2.6%，MoS2 2.5%，石墨10%，Al2O3 5.3%，SiO2 5.2%，余者为Fe；将上述的原料进行高速混合，混合至上述材料均匀；用球磨机对原料进行球磨，球料比为35:1，球磨时间为3.5h；步骤(2)：把球磨后的粉末冶金材料进行压制成型，将粉末冶金材料放入模具中，对模具加压，加至压力为535MPa，压制至上述材料的密度为5.5g/m3；步骤(3)：把压制成型后的粉末冶金材料再进行高温烧结，高温烧结温度分为两个阶段，第一阶段温度为 780℃，烧结3h，再升高第二阶段温度为990℃，烧结3h，冷却后为所述的含锑高硬度粉末冶金复合材料。
实施例5
步骤(1)：按重量百分比分别取下述原料：Cu 21%，Sn 5%，Sb 2.2%，MoS2 1.8%，石墨9%，Al2O3 3.7%，SiO2 4.6%，余者为Fe；将上述的原料进行高速混合，混合至上述材料均匀；用球磨机对原料进行球磨，球料比为45:1，球磨时间为4h；步骤(2)：把球磨后的粉末冶金材料进行压制成型，将粉末冶金材料放入模具中，对模具加压，加至压力为580MPa，压制至上述材料的密度为6.4g/m3；步骤(3)：把压制成型后的粉末冶金材料再进行高温烧结，高温烧结温度分为两个阶段，第一阶段温度为 810℃，烧结3h，再升高第二阶段温度为960℃，烧结3h，冷却后为所述的含锑高硬度粉末冶金复合材料。
对比例
步骤(1)：按重量百分比分别取下述原料：硬脂酸硼0.08％、石墨粉0.6％、硼铜合金粉1.8％、铁粉余量，各组成的重量百分比之和为100％；将上述的原料进行高速混合，混合至上述材料均匀；用球磨机 对原料进行球磨，球料比为55:1，球磨时间为4.5h；步骤(2)：把球磨后的粉末冶金材料进行压制成型，将粉末冶金材料放入模具中，对模具加压，加至压力为625MPa，压制至上述材料的密度为7.8g/m3； 步骤(3)：把压制成型后的粉末冶金材料再进行高温烧结，高温烧结温度分为两个阶段，第一阶段温度为845℃，烧结3h，再升高第二阶段温度为940℃，烧结3h，冷却后为粉末冶金复合材料。
上述含锑高硬度粉末冶金复合材料的拉伸强度和抗压强度情况如下：
拉伸强度(MPa) 抗压强度(MPa)
实施例1 501 304
实施例2 506 312
实施例3 539 327
实施例4 532 331
实施例5 571 365
对比例 463 279
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种含锑高硬度粉末冶金复合材料，其特征在于，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的组成按照重量百分比包括：Cu 15～30%，Sn 3～7%，Sb 0.5～3%，MoS2 1～3%，石墨6～12%，Al2O3 1.5～6%，SiO2 1.5～6%，余者为Fe。
2.如权利要求1所述的一种含锑高硬度粉末冶金齿轮材料，其特征在于，所述含锑高硬度粉末冶金齿轮材料的组成按照重量百分比包括：Cu 18～26%，Sn 4～6%，Sb 1.5～2.6%，MoS2 1.5～2.6%，石墨8～10%，Al2O3 2.5～5.3%，SiO2 2.4～5.2%，余者为Fe。
3.如权利要求1所述的一种含锑高硬度粉末冶金齿轮材料，其特征在于，所述含锑高硬度粉末冶金齿轮材料的组成按照重量百分比包括：Cu 21%，Sn 5%，Sb 2.2%，MoS2 1.8%，石墨9%，Al2O3 3.7%，SiO2 4.6%，余者为Fe。
4.一种含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法，其特征在于，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法包括下述步骤：
步骤(1)：按重量百分比分别取下述原料：Cu 15～30%，Sn 3～7%，Sb 0.5～3%，MoS2 1～3%，石墨6～12%，Al2O3 1.5～6%，SiO2 1.5～6%；将上述的原料进行高速混合， 混合至上述材料均匀；用球磨机对原料进行球磨，球料比为 35:1～55:1，球磨时间为3.5h～4.5h；
步骤(2)：把球磨后的粉末冶金材料进行压制成型，将粉末冶金材料放入模具中，对模具加压，加至压力为535～625MPa，压制至上述材料的密度为5.5～7.8g/m3；
步骤(3)：把压制成型后的粉末冶金材料再进行高温烧结，高温烧结温度分为两个阶段，第一阶段温度为780～845℃，烧结3h，再升高第二阶段温度为940～990℃，烧结3h，冷却后为所述的含锑高硬度粉末冶金复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法，其特征在于，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法中对模具加压，加至压力为580MPa。
6.根据权利要求4所述的一种含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法，其特征在于，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法中压制至上述材料的密度为6.4g/m3。
7.根据权利要求4所述的一种含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法，其特征在于，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法中第一阶段温度为810℃。
8.根据权利要求4所述的一种含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法，其特征在于，所述含锑高硬度粉末冶金复合材料的制备方法中第二阶段温度为960℃。
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