CN112853227A - 一种耐腐蚀粉末冶金复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，属于粉末冶金技术领域，由如下对应重量份的成分制成：90～100份铁粉、3～6份铜粉、1～2份钼粉、0.1～0.4份钒粉、0.5～1.5份镍粉、0.3～0.8份稀土氧化物、2～5份改性添加料、0.1～0.2份乙撑双硬脂酸酰胺。本发明复合材料具有耐磨、硬度高、耐腐蚀性好等特点，且方法整体工艺简单，易于推广应用。

Description

一种耐腐蚀粉末冶金复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，特别是一种耐腐蚀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，有必要开发一种耐腐蚀粉末冶金复合材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐腐蚀粉末冶金复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，由如下对应重量份的成分制成：90～100份铁粉、3～6份铜粉、1～2份钼粉、0.1～0.4份钒粉、0.5～1.5份镍粉、0.3～0.8份稀土氧化物、2～5份改性添加料、0.1～0.2份乙撑双硬脂酸酰胺。
优选的，由如下对应重量份的成分制成：95份铁粉、5份铜粉、1.5份钼粉、0.3份钒粉、1份镍粉、0.5份稀土氧化物、3份改性添加料、0.15份乙撑双硬脂酸酰胺。
进一步的，所述稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈组成。
进一步的，所述稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈对应按照重量比5～8：1～3：2～4混合而成。
进一步的，所述改性添加料的制备方法包括如下步骤：
1)将纳米陶瓷粉末与硅藻土共混，球磨处理1～1.5h后取出得复合料备用；
2)将步骤1)所得的复合料投入到改性处理液中，不断搅拌处理2～3h后过滤，接着用温水冲洗一遍，最后再经干燥处理即可。
进一步的，步骤1)中所述的纳米陶瓷粉末与硅藻土共混时对应的重量比为2～3：6～7。
进一步的，步骤2)中所述的改性处理液的制备方法为：
先将棕榈酸甲酯和甘油共同投入到反应釜内，然后加入氢氧化钠搅拌处理35～40min，最后再加入脂肪醇聚氧乙烯醚和焦磷酸钠，磁力搅拌处理1.5～2h后取出得改性处理液。
进一步的，所述的棕榈酸甲酯和甘油混合时对应的摩尔比为2.3～2.5:1；所述的氢氧化钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的2～4％；所述的脂肪醇聚氧乙烯醚的加入量是棕榈酸甲酯总质量的15～18％；所述的焦磷酸钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的3～5％；所述反应釜内的温度始终保持为72～78℃、压力保持为0.35～0.38MPa。
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按对应重量份称取下列成分：90～100份铁粉、3～6份铜粉、1～2份钼粉、0.1～0.4份钒粉、0.5～1.5份镍粉、0.3～0.8份稀土氧化物、2～5份改性添加料、0.1～0.2份乙撑双硬脂酸酰胺；
(2)将步骤(1)称取的所有成分共同混合投入到球磨机内，球磨处理3～4h后取出得球磨料备用；
(3)将步骤(2)所得的球磨料投入到模具中进行压制成型，完成后取出，再经过烧结处理后冷却至室温即可。
进一步的，步骤(3)中所述的压制成型时控制压力为600～630MPa；所述的烧结处理时控制烧结的温度为900～950℃、时长为3～5h。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种耐腐蚀粉末冶金复合材料及其制备方法，先对其原料成分进行了合理的优化调配，以铁粉、铜粉、钼粉等为基体成分进行混合加工，通过多种合理配比的金属粉末，保证了复合材料整体的强度、耐腐蚀性等，为了提高使用的品质，又制备添加了改性添加料成分，此成分是以纳米陶瓷粉末与硅藻土共混改性而成，经过改性加工而成的改性添加料成分，能够提升复合材料的自润滑性能，同时还能增强各组织间的结合强力，提升材料的耐磨、硬度、耐腐蚀性等，改善了材料的综合使用品质。此外，本发明方法整体工艺简单，易于推广应用，制得的复合材料耐腐蚀性能高，市场竞争力强，生产经济效益好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，由如下对应重量份的成分制成：90份铁粉、3份铜粉、1份钼粉、0.1份钒粉、0.5份镍粉、0.3份稀土氧化物、2份改性添加料、0.1份乙撑双硬脂酸酰胺。
稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈对应按照重量比5：1：2混合而成。
改性添加料的制备方法包括如下步骤：
1)将纳米陶瓷粉末与硅藻土共混，球磨处理1h后取出得复合料备用；
2)将步骤1)所得的复合料投入到改性处理液中，不断搅拌处理2h后过滤，接着用温水冲洗一遍，最后再经干燥处理即可。
步骤1)中的纳米陶瓷粉末与硅藻土共混时对应的重量比为2：6。
步骤2)中的改性处理液的制备方法为：
先将棕榈酸甲酯和甘油共同投入到反应釜内，然后加入氢氧化钠搅拌处理35min，最后再加入脂肪醇聚氧乙烯醚和焦磷酸钠，磁力搅拌处理1.5h后取出得改性处理液。
棕榈酸甲酯和甘油混合时对应的摩尔比为2.3:1；氢氧化钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的2％；脂肪醇聚氧乙烯醚的加入量是棕榈酸甲酯总质量的15％；焦磷酸钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的3％；反应釜内的温度始终保持为72℃、压力保持为0.35MPa。
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按对应重量份称取下列成分：90份铁粉、3份铜粉、1份钼粉、0.1份钒粉、0.5份镍粉、0.3份稀土氧化物、2份改性添加料、0.1份乙撑双硬脂酸酰胺；
(2)将步骤(1)称取的所有成分共同混合投入到球磨机内，球磨处理3h后取出得球磨料备用；
(3)将步骤(2)所得的球磨料投入到模具中进行压制成型，完成后取出，再经过烧结处理后冷却至室温即可，压制成型时控制压力为600MPa；烧结处理时控制烧结的温度为900℃、时长为3h。
实施例2
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，由如下对应重量份的成分制成：95份铁粉、5份铜粉、1.5份钼粉、0.3份钒粉、1份镍粉、0.5份稀土氧化物、3份改性添加料、0.15份乙撑双硬脂酸酰胺。
稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈对应按照重量比7：2：3混合而成。
改性添加料的制备方法包括如下步骤：
1)将纳米陶瓷粉末与硅藻土共混，球磨处理1.3h后取出得复合料备用；
2)将步骤1)所得的复合料投入到改性处理液中，不断搅拌处理2.5h后过滤，接着用温水冲洗一遍，最后再经干燥处理即可。
步骤1)中的纳米陶瓷粉末与硅藻土共混时对应的重量比为2.6：6.5。
步骤2)中的改性处理液的制备方法为：
先将棕榈酸甲酯和甘油共同投入到反应釜内，然后加入氢氧化钠搅拌处理38min，最后再加入脂肪醇聚氧乙烯醚和焦磷酸钠，磁力搅拌处理1.7h后取出得改性处理液。
棕榈酸甲酯和甘油混合时对应的摩尔比为2.4:1；氢氧化钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的3％；脂肪醇聚氧乙烯醚的加入量是棕榈酸甲酯总质量的17％；焦磷酸钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的4％；反应釜内的温度始终保持为75℃、压力保持为0.37MPa。
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按对应重量份称取下列成分：95份铁粉、5份铜粉、1.5份钼粉、0.3份钒粉、1份镍粉、0.5份稀土氧化物、3份改性添加料、0.15份乙撑双硬脂酸酰胺；
(2)将步骤(1)称取的所有成分共同混合投入到球磨机内，球磨处理3.5h后取出得球磨料备用；
(3)将步骤(2)所得的球磨料投入到模具中进行压制成型，完成后取出，再经过烧结处理后冷却至室温即可，压制成型时控制压力为620MPa；烧结处理时控制烧结的温度为930℃、时长为4h。
实施例3
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，由如下对应重量份的成分制成：100份铁粉、6份铜粉、2份钼粉、0.4份钒粉、1.5份镍粉、0.8份稀土氧化物、5份改性添加料、0.2份乙撑双硬脂酸酰胺。
稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈对应按照重量比8：3：4混合而成。
改性添加料的制备方法包括如下步骤：
1)将纳米陶瓷粉末与硅藻土共混，球磨处理1.5h后取出得复合料备用；
2)将步骤1)所得的复合料投入到改性处理液中，不断搅拌处理3h后过滤，接着用温水冲洗一遍，最后再经干燥处理即可。
步骤1)中的纳米陶瓷粉末与硅藻土共混时对应的重量比为3：7。
步骤2)中的改性处理液的制备方法为：
先将棕榈酸甲酯和甘油共同投入到反应釜内，然后加入氢氧化钠搅拌处理40min，最后再加入脂肪醇聚氧乙烯醚和焦磷酸钠，磁力搅拌处理2h后取出得改性处理液。
棕榈酸甲酯和甘油混合时对应的摩尔比为2.5:1；氢氧化钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的4％；脂肪醇聚氧乙烯醚的加入量是棕榈酸甲酯总质量的18％；焦磷酸钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的5％；反应釜内的温度始终保持为78℃、压力保持为0.38MPa。
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按对应重量份称取下列成分：100份铁粉、6份铜粉、2份钼粉、0.4份钒粉、1.5份镍粉、0.8份稀土氧化物、5份改性添加料、0.2份乙撑双硬脂酸酰胺；
(2)将步骤(1)称取的所有成分共同混合投入到球磨机内，球磨处理4h后取出得球磨料备用；
(3)将步骤(2)所得的球磨料投入到模具中进行压制成型，完成后取出，再经过烧结处理后冷却至室温即可，压制成型时控制压力为630MPa；烧结处理时控制烧结的温度为950℃、时长为5h。
对比实施例1
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，由如下对应重量份的成分制成：100份铁粉、6份铜粉、2份钼粉、0.4份钒粉、1.5份镍粉、0.8份稀土氧化物、5份改性添加料、0.2份乙撑双硬脂酸酰胺。
稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈对应按照重量比8：3：4混合而成。
本对比实施例1与实施例3相比，区别仅在于，在改性添加料的制备中，省去了硅藻土成分的添加和使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，由如下对应重量份的成分制成：100份铁粉、6份铜粉、2份钼粉、0.4份钒粉、1.5份镍粉、0.8份稀土氧化物、5份改性添加料、0.2份乙撑双硬脂酸酰胺。
稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈对应按照重量比8：3：4混合而成。
本对比实施例2与实施例3相比，区别仅在于，在改性添加料的制备中，省去了纳米陶瓷粉末成分的添加和使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，由如下对应重量份的成分制成：100份铁粉、6份铜粉、2份钼粉、0.4份钒粉、1.5份镍粉、0.8份稀土氧化物、5份改性添加料、0.2份乙撑双硬脂酸酰胺。
稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈对应按照重量比8：3：4混合而成。
本对比实施例3与实施例3相比，区别仅在于，在改性添加料的制备中，省去了改性处理液的制备和使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例4
一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，由如下对应重量份的成分制成：100份铁粉、6份铜粉、2份钼粉、0.4份钒粉、1.5份镍粉、0.8份稀土氧化物、0.2份乙撑双硬脂酸酰胺。
稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈对应按照重量比8：3：4混合而成。
本对比实施例4与实施例3相比，区别仅在于，省去了改性添加料成分的制备和使用，除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果，对上述实施例3、对比实施例1～4对应制得的复合材料进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
拉伸强度(MPa) 抗压强度(MPa)
实施例3 584 388
对比实施例1 538 346
对比实施例2 526 334
对比实施例3 490 312
对比实施例4 448 285
由上表1可以看出，本发明冶金复合材料在强度性能上有着显著的改善和提升，保证了其使用的稳定性和寿命，极具推广和应用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，其特征在于，由如下对应重量份的成分制成：90～100份铁粉、3～6份铜粉、1～2份钼粉、0.1～0.4份钒粉、0.5～1.5份镍粉、0.3～0.8份稀土氧化物、2～5份改性添加料、0.1～0.2份乙撑双硬脂酸酰胺。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，其特征在于，由如下对应重量份的成分制成：95份铁粉、5份铜粉、1.5份钼粉、0.3份钒粉、1份镍粉、0.5份稀土氧化物、3份改性添加料、0.15份乙撑双硬脂酸酰胺。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，其特征在于，所述稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈组成。
4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，其特征在于，所述稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇和氧化铈对应按照重量比5～8：1～3：2～4混合而成。
5.根据权利要求1或2所述的一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，其特征在于，所述改性添加料的制备方法包括如下步骤：
1)将纳米陶瓷粉末与硅藻土共混，球磨处理1～1.5h后取出得复合料备用；
2)将步骤1)所得的复合料投入到改性处理液中，不断搅拌处理2～3h后过滤，接着用温水冲洗一遍，最后再经干燥处理即可。
6.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，其特征在于，步骤1)中所述的纳米陶瓷粉末与硅藻土共混时对应的重量比为2～3：6～7。
7.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，其特征在于，步骤2)中所述的改性处理液的制备方法为：
先将棕榈酸甲酯和甘油共同投入到反应釜内，然后加入氢氧化钠搅拌处理35～40min，最后再加入脂肪醇聚氧乙烯醚和焦磷酸钠，磁力搅拌处理1.5～2h后取出得改性处理液。
8.根据权利要求7所述的一种耐腐蚀粉末冶金复合材料，其特征在于，所述的棕榈酸甲酯和甘油混合时对应的摩尔比为2.3～2.5:1；所述的氢氧化钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的2～4％；所述的脂肪醇聚氧乙烯醚的加入量是棕榈酸甲酯总质量的15～18％；所述的焦磷酸钠的加入量是棕榈酸甲酯总质量的3～5％；所述反应釜内的温度始终保持为72～78℃、压力保持为0.35～0.38MPa。
9.一种耐腐蚀粉末冶金复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按对应重量份称取下列成分：90～100份铁粉、3～6份铜粉、1～2份钼粉、0.1～0.4份钒粉、0.5～1.5份镍粉、0.3～0.8份稀土氧化物、2～5份改性添加料、0.1～0.2份乙撑双硬脂酸酰胺；
(2)将步骤(1)称取的所有成分共同混合投入到球磨机内，球磨处理3～4h后取出得球磨料备用；
(3)将步骤(2)所得的球磨料投入到模具中进行压制成型，完成后取出，再经过烧结处理后冷却至室温即可。
10.根据权利要求9所述的一种耐腐蚀粉末冶金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的压制成型时控制压力为600～630MPa；所述的烧结处理时控制烧结的温度为900～950℃、时长为3～5h。
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