CN1132711C - 温压铁基粉末的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低成本温压用粉末原料的制造方法。温压是铁基粉末冶金技术的发展前沿，本发明针对一般温压技术中所用粉末原料的高成本阻碍温压技术的大规模应用这一技术障碍，设计了一类低成本温压用粉末原料。本发明设计制造的温压粉末原料采用了从转炉烟尘回收的铁粉作原料，可广泛用作密度低于7.35g/cm3中高强度铁基粉末冶金零部件的制造原料。本发明设计制造的温压粉末原料较以普通水雾化铁粉为原料时降低成本40%，可大幅度提高利用温压技术制造铁基粉末冶金零部件的范围和高强度零部件的应用水平。

Description

温压铁基粉末的制造方法
[技术领域]本发明为一种用于温压技术的温压铁基粉末的制造方法。
[背景技术]普通室温模压制造的铁基粉末冶金零部件由于密度较低，限制了铁基粉末冶金零部件的应用范围。温压技术的出现使得铁基粉末冶金零部件的密度和综合力学性能大幅度提高，扩大了铁基粉末冶金零部件的应用范围，提高了这些部件服役的可靠性。到目前为止，世界上已有三十余条温压零部件生产线，但因制造成本较高而仅局限于二十多种铁基粉末冶金零部件的制造，不及普通粉末冶金技术生产的零部件的10％。虽然还原铁粉的成本较低，但因其粒形为不规则形而不可能用作温压粉末的制造原料，为充分利用温压技术在制造高性能铁基粉末冶金零部件的技术优势，必须开发一种低价格的温压铁粉原料以制造大量质优价廉铁基粉末冶金零部件。目前，温压粉末一般采用雾化铁粉为原料，经过部分预合金化处理制得部分预合金化铁粉，加入合适的聚合物润滑剂，一般为重量比的0.6％，便构成温压用粉末原料，所得温压粉末的售价一般在2-3万元/吨之间，为普通铁基粉末的三到四倍。
[发明内容]本发明的目的是利用转炉烟尘铁粒为原料，提供一种低成本的温压铁基粉末的制造方法。
本发明采用从转炉烟尘中分离出的-80至100目的铁粒作为基粉原料。转炉在吹炼过程中，氧枪的氧压和氧与钢液中的杂质元素间剧烈的化学反应所造成的扰动，导致钢液飞溅，形成铁粒，这种铁粒不论从外形，还是在成粉机理方面都与雾化铁粉极其相似。再根据材质成分的要求，添加相应数量的难以扩散合金化的合金元素如镍、钼等粉末并混合均匀。混合粉在以氢作保护气氛的环境中于850-900℃退火1小时，形成部分预合金化铁粉。由于铁粉颗粒之间及与合金元素粉末颗粒之间产生部分扩散粘结，并具有一定的粘结强度，故需将退火产物进行适度的破碎，破碎产物过80目筛。
按照烧结铁基合金成分对合金元素含量要求，在预合金化铁粉中加入相关数量的合金元素如铜、碳(石墨)等并混合均匀形成混合粉末。混合粉末采用粘结剂进行粘结处理，以防止产生比重偏析。粘结处理所用粘结剂为PVP，加入的重量为混合粉末的0.2％，搅拌混合均匀。随后加入聚合物润滑剂，如PEG等，添加量为混合粉末的0.4％。为了将PEG均匀地涂覆在粉末颗粒表面上，需以溶液形式加入，采用100毫升的无水乙醇中溶解10克PEG的溶液，以喷雾方式向每公斤混合粉末加入5毫升溶液进行涂覆。在添加过程中边搅拌边喷入。最后，将混合粉末在45℃干燥20分钟并过-80目筛，得到温压用粉末原料。为了防止聚合物吸水导致润滑剂变性，最好采用密封或真空包装。
由于本发明所利用的转炉烟尘铁粒是钢液精炼过程的辅助产物，不需要为得到这种产物而输入额外的能量，与雾化铁粉的能耗过程比较，既不需要将钢熔化成钢水，也不必从外界输入能量将钢液粉碎成液滴。因而，转炉烟尘铁粒的制造成本比雾化铁粉降低60％左右，相应温压粉末原料成本降低40％以上。与采用雾化铁粉为原料相比，本发明的温压粉末成本仅为现有技术制造的温压粉末的50％左右，同时提高了转炉烟尘铁粒附加值，并消除转炉烟尘这种铁粒对环境产生的二次污染。采用本发明制造温压铁粉，成本大大降低，可提高温压零部件的大规模工业应用。
[具体实施方式]
1.以Fe-1.5Ni-0.5Mo-0.5Cu-0.5C温压粉末制造为例说明本发明的实施过程。
称取从转炉烟尘中分离的-80至100目铁粉50千克，根据合金成分要求，加入-200目的镍粉、钼粉各0.78千克和0.26千克，在混料器中混合1小时。将混合料装入铁舟中在以氢作保护的气氛中于900℃保温1小时，形成部分预合金化铁粉。刷去舟表面上的氧化薄层，经破碎后过80目筛。
取-200目的电解铜粉和石墨粉各0.226千克加入到45千克温压预合金化铁粉中，并加入0.091千克PVP粉末在搅拌混合器中混合均匀，约30分钟。再向搅拌器中喷入227毫升含PEG的乙醇溶液，混合15分钟。干燥混合料，过-80目筛，得温压粉末原料。将粉末进行真空包装，一般为30千克/袋。当粉末与模具的加热温度分别为110、130℃时，该粉末经686Mpa压制，可获得7.34g/cm3的压坯密度的温压粉末制品，与加拿大Quebec金属粉末公司以水雾化铁粉为原料制造的同类温压粉末制品相比，性能相当，制造成本降低。

Claims (6)

1.一种温压铁基粉末的制造方法，其特征在于：采用从转炉烟尘中分离出的-80至100目的铁粒作为基粉原料，在基粉原料中添加相应数量的难以扩散合金化的镍、钼合金元素粉末并混合均匀，在以氢作保护气氛的环境中退火，形成部分预合金化铁粉，将退火产物进行适度的破碎后过80目筛，同时按照烧结铁基合金牌号对合金元素含量要求，加入相关数量的合金元素并混合均匀形成混合粉末，将混合粉末采用粘结剂进行粘结处理，搅拌混合均匀，随后加入聚合物润滑剂，最后将混合粉末在45℃干燥20分钟并过-80目筛，得到温压用粉末原料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在以氢作保护气氛的环境中退火时退火温度为850-900℃，退火时间为1小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所用粘结剂为PVP，加入量为混合粉末重量的0.2％。
4.根据权利要求1所述的方法：其特征在于：所加入的聚合物润滑剂为PEG，添加量为混合粉末重量的0.4％。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：将PEG以溶液形式加入，采用100毫升的无水乙醇中溶解10克PEG的溶液，以喷雾方式向每公斤混合粉末加入5毫升溶液，在添加过程中边搅拌边喷入。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所制得的温压粉末采用密封或真空包装。
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