CN113500198A - 一种高锌合金粉末的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高锌合金粉末的制备方法，具体按照如下步骤进行：步骤1：按照质量百分数称取铁20～80%，铜10～60%，稀土0～8%,硅0～6%，钛0～6%，钴0～10%，锰0～3%，锡0～5%，镍0～10%中的两种或两种以上的金属与锌3～40%进行配比；步骤2：将配比后的材料进行高温熔炼合金化，并进行雾化沉淀，制得合金粉，控制合金粉含水量在5wt～15wt%；步骤3：将合金粉末通过烘干，氢氮混合气体还原（氢气与氮气体积比为3:1～6:1），退火；步骤4：通过筛分、抗氧化处理及混合后，得到高锌合金粉末。本发明的合金粉末，粒度均匀稳定，烧结工艺窗口宽，合金化程度高，组织细腻，解决高锌合金成分偏析问题。

Description

一种高锌合金粉末的制备方法
技术领域
本发明属于金属材料粉末冶金技术领域，具体地说是涉及一种高锌合金粉末的制备方法。
背景技术
近年来，金属预合金粉末已广泛应用于金刚石工具制作的各个领域，应用量逐步扩大并呈迅猛发展的势头。目前预合金粉末消费量较大的应用领域集中于石材及陶瓷加工工具，消费量约占市场总量的80%以上。在石材加工工具中，预合金粉末的消费主体是大刀头、中小径石材锯片的大中型生产厂家。
金属基金刚石工具中，单质粉末的性能稳定性较差，预合金粉以其具有的成本低、均匀性好、烧结温度低、胎体性能好等优点，在金刚石工具胎体中的使用量越来越大，其使用已经成为行业发展的趋势。锌在金刚石刀头胎体中的作用是可以降低合金的熔点，在各类金属之间可以比较容易形成合金化，但存在单质锌粉末烧结过程中易流料的问题, 本发明的高锌合金粉末，粒度均匀稳定，烧结工艺窗口宽，合金化程度高，组织细腻，有效阻止了烧结过程中锌元素的流失，解决了高锌合金元素成分偏析问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述缺点，提供一种具有高锌合金粉末粒度分布均匀，流动性好，合金化程度高，组织细腻，烧结性能稳定，有效阻止了烧结过程中锌元素的流失，解决了高锌合金成分偏析问题的新的高锌合金粉末的制备方法。
本发明所采用的技术方案是：一种新的高锌合金粉末的制备方法，包括以下步骤。
步骤1按照质量百分数称取铁20～80%，铜10～60%，稀土0～8%,硅0～6%，钛0～6%，钴0～10%，锰0～3%，锡0～5%，镍0～10%中的两种或两种以上与锌质量分数为3～40%，，进行配比。
步骤2进行高温熔炼、雾化、沉淀，按照铁→钴→镍→钛→锰→硅→稀土→铜→锌→锡的顺序依次加入熔炼炉中进行加热至高温熔融状态后，保温静置1～2分钟后，加入除渣剂进行除渣处理，再进行升温至过热温度100～200℃时，倾斜倒入预处理后的中间包中，熔液通过包底φ6～φ8mm导流管流出，在有氮气保护的条件下被压力为80～120MPa的高压水击碎成粉末，然后通过沉淀、真空负压抽滤得到含水量在5wt～15wt%的高锌合金粉末。
步骤3将高锌合金粉末烘干，氢氮混合气体还原，退火；将含水量在5wt～15wt%的合金粉末通过松散处理后，采用氮气氢气体积比为4:1～3:1的保护气体，温度为200～400℃条件下进行烘干，然后采用钢带式还原炉进行还原，其中合金粉末的厚度为10～40mm，还原温度为400～500℃，还原时间为3～4小时，还原气氛是体积比为3:1～6:1的氢氮混合气体，在温度为200～400℃的条件下随炉冷却进行退火,退火是为了去除粉末内应力，改善粉末性能，增强粉末的可压制性。
步骤4通过筛分、抗氧化处理及混合后，得到高锌合金粉末。所述筛分为使用带有超声波装置的筛分机进行筛网筛选分离，超声波发生器电流控制在200～400mA，筛网使用200～400目进行筛分，所述抗氧化处理是进行粉末表面进行的抗氧化处理，所述混合处理是将筛下物装入带有反向旋转螺旋装置的混料桶内进行充分混合，混合时间控制在60～90分钟，以保证混料的均匀性。
优选地：所述的配料：称取铁50%，铜15%，锌25%，钴5%，稀土0.5%，锡3.5%，硅1%；熔炼雾化：按照铁→钴→硅→稀土→铜→锌→锡的顺序依次加入熔炼炉中进行加热至高温熔融状态后，保温静置2分钟，加入除渣剂进行除渣，升温至1500～1600℃进行浇注，把合金液倾倒入预处理后温度为750～850℃的中间包中，熔液通过包底φ8mm陶瓷导流管流出，在保护氮气流量为60L/min的条件下,通过压力为90MPa的高压水焦点，击碎成粉末，自然下落至冷却水中进行冷却，然后通过沉淀，在真空负压作用下抽滤得到含水量在8wt%的高锌合金粉末；将含水量在8wt%的高锌合金粉末通过松散处理后，采用氮气氢气体积比为4:1的保护气体，温度为350℃条件下进行烘干，然后采用钢带式还原炉进行还原，其中合金粉末的厚度为20mm，还原温度为450℃，还原时间为3.6小时，还原气氛是体积比为5:2的氢氮混合气体，在温度为230℃的条件下随炉冷却进行退火；使用带有超声波装置的筛分机进行筛网筛选分离，超声波发生器电流控制在230mA，筛网使用325目进行筛分，将所得筛下物装入带有反向旋转螺旋装置的混料桶内,同时按3.5‰加入抗氧化剂进行充分混合，混合时间70分钟,检测合格后按4㎏/包进行真空包装。
优选地：所述的配料：称取铁45%，铜15%，锌29%，镍6%，稀土1%，钛2%，锰2%；熔炼雾化：按照铁→镍→钛→锰→稀土→铜→锌的顺序依次加入熔炼炉中进行加热至高温熔融状态后，保温静置2分钟，加入除渣剂进行除渣，升温至1550～1650℃进行浇注，把合金液倾倒入预处理后温度为750～850℃的中间包中，熔液通过包底φ8mm陶瓷导流管流出，在保护氮气流量为60L/min的条件下,通过压力为95MPa的高压水焦点，击碎成粉末，自然下落至冷却水中进行冷却，然后通过沉淀，在真空负压作用下抽滤得到含水量在11wt%的高锌合金粉末；将含水量在11wt%的高锌合金粉末通过松散处理后，采用氮气氢气体积比为4:1的保护气体，温度为380℃条件下进行烘干，然后采用钢带式还原炉进行还原，其中合金粉末的厚度为20mm，还原温度为480℃，还原时间为3.8小时，还原气氛是体积比为5:1的氢氮混合气体，在温度为230℃的条件下随炉冷却进行退火；使用带有超声波装置的筛分机进行筛网筛选分离，超声波发生器电流控制在300mA，筛网使用325目进行筛分，将所得筛下物装入带有反向旋转螺旋装置的混料桶内,同时按3‰加入抗氧化剂进行充分混合，混合时间70分钟,检测合格后按4㎏/包进行真空包装。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种高锌合金粉末的制备方法，采用该方法制作的高锌合金粉末粒度分布均匀，流动性好，合金化程度高，组织细腻，烧结性能稳定，有效阻止了烧结过程中锌元素的流失，解决了高锌合金成分偏析问题。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明实施例1的微观形貌X500的示意图。
图3是本发明实施例1的微观形貌X1000的示意图。
图4是本发明实施例2的微观形貌X500的示意图。
图5是本发明实施例2的微观形貌X1000的示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明一种高锌合金粉末的制备方法作进一步的详细说明。
实施例1 配料：称取铁50%，铜15%，锌25%，钴5%，稀土0.5%，锡3.5%，硅1%。
熔炼雾化：按照铁→钴→硅→稀土→铜→锌→锡的顺序依次加入熔炼炉中进行加热至高温熔融状态后，保温静置2分钟，加入除渣剂进行除渣，升温至1500～1600℃进行浇注，把合金液倾倒入预处理后温度为750～850℃的中间包中，熔液通过包底φ8mm陶瓷导流管流出，在保护氮气流量为60L/min的条件下,通过压力为90MPa的高压水焦点，击碎成粉末，自然下落至冷却水中进行冷却，然后通过沉淀，在真空负压作用下抽滤得到含水量在8wt%的高锌合金粉末。
将含水量在8wt%的高锌合金粉末通过松散处理后，采用氮气氢气体积比为4:1的保护气体，温度为350℃条件下进行烘干，然后采用钢带式还原炉进行还原，其中合金粉末的厚度为20mm，还原温度为450℃，还原时间为3.6小时，还原气氛是体积比为5:2的氢氮混合气体，在温度为230℃的条件下随炉冷却进行退火。
使用带有超声波装置的筛分机进行筛网筛选分离，超声波发生器电流控制在230mA，筛网使用325目进行筛分，将所得筛下物装入带有反向旋转螺旋装置的混料桶内,同时按3.5‰加入抗氧化剂进行充分混合，混合时间70分钟,检测合格后按4㎏/包进行真空包装。
实施例2 配料：称取铁45%，铜15%，锌29%，镍6%，稀土1%，钛2%，锰2%。
熔炼雾化：按照铁→镍→钛→锰→稀土→铜→锌的顺序依次加入熔炼炉中进行加热至高温熔融状态后，保温静置2分钟，加入除渣剂进行除渣，升温至1550～1650℃进行浇注，把合金液倾倒入预处理后温度为750～850℃的中间包中，熔液通过包底φ8mm陶瓷导流管流出，在保护氮气流量为60L/min的条件下,通过压力为95MPa的高压水焦点，击碎成粉末，自然下落至冷却水中进行冷却，然后通过沉淀，在真空负压作用下抽滤得到含水量在11wt%的高锌合金粉末。
将含水量在11wt%的高锌合金粉末通过松散处理后，采用氮气氢气体积比为4:1的保护气体，温度为380℃条件下进行烘干，然后采用钢带式还原炉进行还原，其中合金粉末的厚度为20mm，还原温度为480℃，还原时间为3.8小时，还原气氛是体积比为5:1的氢氮混合气体，在温度为230℃的条件下随炉冷却进行退火。
使用带有超声波装置的筛分机进行筛网筛选分离，超声波发生器电流控制在300mA，筛网使用325目进行筛分，将所得筛下物装入带有反向旋转螺旋装置的混料桶内,同时按3‰加入抗氧化剂进行充分混合，混合时间70分钟,检测合格后按4㎏/包进行真空包装。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、组合、简化、替代、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高锌合金粉末的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤1：按照质量百分数称取铁20～80%，铜10～60%，稀土0～8%,硅0～6%，钛0～6%，钴0～10%，锰0～3%，锡0～5%，镍0～10%中的两种或两种以上的金属与锌3～40%进行配比；
步骤2：将配比后的材料进行高温熔炼合金化，并进行雾化沉淀，制得合金粉，控制合金粉含水量在5wt～15wt%；
步骤3：将合金粉末通过烘干，氢氮混合气体还原，退火；
步骤4：通过筛分、抗氧化处理及混合后，得到高锌合金粉末。
2.根据权利要求1所述的一种高锌合金粉末的制备方法，其特征在于：步骤1中的锌的比例在3～40%之间。
3.根据权利要求1所述的一种高锌合金粉末的制备方法，其特征在于：步骤2中将配比后的材料进行高温熔炼合金化，并进行雾化沉淀，制得合金粉，控制合金粉含水量在5wt～15wt%；其具体操作为：将按照比例配好的原料加入到熔炼炉中，通过熔化精炼，用加入碳粉或碳化稻壳的方式进行脱氧，调整熔液过热度为100～200℃时，倾斜倒入中间包中，熔液通过包底的导流管流出，被高压水击碎，在有氮气保护的条件下被击碎成粉末，然后通过沉淀真空负压抽滤得到含水量在5wt～15wt%的合金粉末。
4.根据权利要求1所述的一种高锌合金粉末的制备方法，其特征在于：步骤3中将合金粉末通过烘干，氢氮混合气体还原，退火；其中采用的烘干温度为200～400℃，所述氢氮混合气体其体积比为3:1～6:1，所述的退火温度为200～400℃。
5.根据权利要求1所述的一种高锌合金粉末的制备方法，其特征在于：步骤4：通过筛分，混合处理后，得到高锌合金粉末。
6.根据权利要求5所述的一种高锌合金粉末的制备方法，其特征在于：所述筛分为通过筛网筛选分离，采用200～400目的筛网，所述混合处理是将筛下物装入混料桶内进行充分混合。
7.根据权利要求1所述的一种高锌合金粉末的制备方法，其特征在于：所述的配料：称取铁50%，铜15%，锌25%，钴5%，稀土0.5%，锡3.5%，硅1%；熔炼雾化：按照铁→钴→硅→稀土→铜→锌→锡的顺序依次加入熔炼炉中进行加热至高温熔融状态后，保温静置2分钟，加入除渣剂进行除渣，升温至1500～1600℃进行浇注，把合金液倾倒入预处理后温度为750～850℃的中间包中，熔液通过包底φ8mm陶瓷导流管流出，在保护氮气流量为60L/min的条件下,通过压力为90MPa的高压水焦点，击碎成粉末，自然下落至冷却水中进行冷却，然后通过沉淀，在真空负压作用下抽滤得到含水量在8wt%的高锌合金粉末；将含水量在8wt%的高锌合金粉末通过松散处理后，采用氮气氢气体积比为4:1的保护气体，温度为350℃条件下进行烘干，然后采用钢带式还原炉进行还原，其中合金粉末的厚度为20mm，还原温度为450℃，还原时间为3.6小时，还原气氛是体积比为5:2的氢氮混合气体，在温度为230℃的条件下随炉冷却进行退火；使用带有超声波装置的筛分机进行筛网筛选分离，超声波发生器电流控制在230mA，筛网使用325目进行筛分，将所得筛下物装入带有反向旋转螺旋装置的混料桶内,同时按3.5‰加入抗氧化剂进行充分混合，混合时间70分钟,检测合格后按4㎏/包进行真空包装。
8.根据权利要求1所述的一种高锌合金粉末的制备方法，其特征在于：所述的配料：称取铁45%，铜15%，锌29%，镍6%，稀土1%，钛2%，锰2%；熔炼雾化：按照铁→镍→钛→锰→稀土→铜→锌的顺序依次加入熔炼炉中进行加热至高温熔融状态后，保温静置2分钟，加入除渣剂进行除渣，升温至1550～1650℃进行浇注，把合金液倾倒入预处理后温度为750～850℃的中间包中，熔液通过包底φ8mm陶瓷导流管流出，在保护氮气流量为60L/min的条件下,通过压力为95MPa的高压水焦点，击碎成粉末，自然下落至冷却水中进行冷却，然后通过沉淀，在真空负压作用下抽滤得到含水量在11wt%的高锌合金粉末；将含水量在11wt%的高锌合金粉末通过松散处理后，采用氮气氢气体积比为4:1的保护气体，温度为380℃条件下进行烘干，然后采用钢带式还原炉进行还原，其中合金粉末的厚度为20mm，还原温度为480℃，还原时间为3.8小时，还原气氛是体积比为5:1的氢氮混合气体，在温度为230℃的条件下随炉冷却进行退火；使用带有超声波装置的筛分机进行筛网筛选分离，超声波发生器电流控制在300mA，筛网使用325目进行筛分，将所得筛下物装入带有反向旋转螺旋装置的混料桶内,同时按3‰加入抗氧化剂进行充分混合，混合时间70分钟,检测合格后按4㎏/包进行真空包装。
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