CN1856379A - 用于制造具有致密化表面的烧结金属零件的方法 - Google Patents

用于制造具有致密化表面的烧结金属零件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造具有致密化表面的粉末金属零件的方法。该方法包括如下步骤：通过高速压制技术将铁基粉末压制成密度高于7.2g/cm3、烧结压制成的零件；对所述零件进行表面致密化处理。

Description

用于制造具有致密化表面的烧结金属零件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造烧结金属零件的方法。更具体地，本发明涉及一种用于制造具有致密化表面的烧结金属零件的方法。
背景技术
在粉末金属零件的应用中，将来会增长的一个领域是汽车工业。在该领域中让人特别关心的是需要在要求更高的应用—例如动力传递应用—中使用粉末金属零件如齿轮。由粉末金属工艺形成的齿轮所存在的问题是，粉末金属齿轮在齿轮的齿根区域中的弯曲疲劳强度会降低，而且与由棒材通过机加工或铸造形成的齿轮相比，齿面的接触疲劳强度降低。可以通过通常称作表面致密化的工艺对齿根表面和齿面区域进行塑性变形来减少或甚至消除这些问题。例如，在美国专利No.5711187和No.6171546中说明了具有致密化表面的产品。
根据US5711187，通过压制并且烧结的粉末金属坯件来形成齿轮，坯件的表面通过轧制而硬化。根据教导，在高达1350℃的高烧结温度下，即在高烧结温度下进行烧结。没有公开有关用于烧结的确切温度的具体例子，但是通常术语“高烧结温度”是指在约1250℃的温度下进行烧结。除了高能量消耗外，高烧结温度将对烧结零件的尺寸公差产生消极影响，这可能导致轧制件的公差问题。
US6171546也公开了—种用于获得致密化表面的方法。根据该专利，通过对铁基粉末的生坯进行轧制或优选地进行喷丸硬化处理来实现表面致密化。从该专利可以得出，如果在最终的致密化和烧结操作之前进行预烧步骤，则可以获得最有利的结果。根据该专利，可以在1120℃的温度下即在常规烧结温度下进行烧结，但是因为建议采用两个烧结步骤，所以能量消耗将相当大。
因此，一种要求在用于制备齿轮及类似产品的生坯和烧坯之间具有最小尺寸变化的简便并节省成本的方法将是具有吸引力的，本发明的主要目的就是提供这种方法。本发明的另一方面是可以实现低能量消耗以及相应的低能量成本。
发明内容
简言之，已经发现通过采用包括如下步骤的方法可以制造出具有致密化表面的产品：借助高速压制技术将铁或铁基粉末压制成密度为7.2g/cm3以上、低温烧结所形成的零件、并且随后对该零件进行表面致密化处理。
粉末类型
可以作为用于压制工艺的原始材料的适当的金属粉末是由金属如铁制备的粉末。可以将合金元素如碳、铬、锰、钼、铜、镍、磷、硫等作为预合金或扩散合金的颗粒加入，以便改变最终的烧结产品的特性。铁基粉末可以选自基本为纯铁的粉末、预合金铁基颗粒、扩散合金铁基铁颗粒以及铁颗粒或铁基颗粒与合金元素的混合物。由于预合金铁基粉末的高淬透性，所以该粉末最优选。
压制和烧结
根据本发明，采用高速压制即HVC以获得具有所希望的高密度和小尺寸公差的产品。用于HVC压制的设备的例子是公开于美国专利No.6207757的计算机控制的冲击机，该专利文献引用在此作为参考。具体地，这种冲击机的冲头可以用于冲击包括粉末的模具的上凸模，该粉末位于具有与最终的压制元件所希望的形状相对应的形状的腔中。当增设用于保持模具—例如通常使用的模具一的系统和用于装填粉末的装置(也可以具有常规类型)时，这种冲击机允许采用工业上适用的方法来制造高密度压坯。优选地，采用高于2m/s的冲击速度以达到高于7.2g/cm3的密度。
本发明的烧结采用低温烧结，即在低于1200℃，优选地低于1160℃，更优选地在1120℃和1160℃之间进行烧结。可以采用任何常规的烧结炉，并且烧结时间可以在约15分钟至60分钟之间变化。烧结炉的气氛可以是吸热气体气氛、氢和氮的混合物或真空。
由此，该发明方法为实现上述优点所具有的重要特征是，压制零件的密度为至少约7.2g/cm3，并且可以在低温下进行烧结。
先前已知的使烧结零件具有高密度的方法是高温烧结或者两次压制并且两次烧结。
与高温烧结所需要的能量消耗相比，能够采用低烧结温度将降低能量消耗。此外，与高温烧结后(零件)的尺寸散布相比，低温烧结—例如在1120℃-1160℃的温度范围内烧结—后的零件的尺寸散布显著变小。为获得高质量的表面致密化零件，烧结坯料具有小尺寸公差是必要的。
与包括双压制及双烧结的方法相比，本发明的方法具有这样的优点，即减少了一个压制步骤和一个烧结步骤。
此外，通过采用HVC技术来实现较高的生坯密度，不但可以提高最终的烧结零件的机械性能，而且可以增加表面致密化深度。
表面致密化
可以通过径向或轴向轧制、喷丸硬化处理及精压等进行表面致密化。一种优选的方法是径向轧制，原因是这种方法提供了较短的作业周期时间和较大的致密化深度。通过本发明的方法，可以在柱状零件上获得高达1.5mm、2mm和3mm或者甚至更高的有利的致密化深度。对于更复杂的零件例如齿轮，所形成的致密化深度为至少0.3mm，优选地为至少0.5mm。随着致密化深度的增加，粉末金属零件将获得更好的机械性能。
附图说明
图1是示出烧结密度和表面致密化深度的关系的图表；
图2a是常规的经过压制和表面致密化的样品的显微照片；
图2b是经过高速压制和表面致密化的样品的显微照片；
图3是示出生坯和烧坯之间的尺寸变化的标准偏差的图表。
具体实施方式
通过下文非限定示例进一步说明本发明。
示例1
由包含具有0.3％的石墨添加剂的预合金粉末Astaloy Mo以及酰胺基蜡(amide wax)润滑剂的粉末冶金组合物压制出柱状体。为获得密度高于7.2g/cm3的生坯，采用高速压制；为使密度最大为7.2g/cm3，采用常规的单轴压制。柱状体在90％的氮和10％的氢的气氛中在1120℃下烧结30分钟。通过径向轧制进行表面致密化，在轧制过程中直径减少0.3mm。采用图像分析评估致密化深度，并且致密化深度定义为从表面到密度已经降低到98％理论密度的位置的最短距离。
可以从图1中看到坯料的烧结密度和致密化零件所获得的致密化深度之间的关系。
示例2
在图2中示出了经过压制、烧结及表面致密化的柱状体的显微照片。图2a中的柱状体通过常规方式压制达到7.0g/cm3的密度并且所获得的致密化深度为1mm，而示于图2b中的柱状体通过高速压制达到7.5g/cm3的密度并且所获得的致密化深度为2mm。
示例3
高速压制的柱状体在90/10N2/H2的气氛中在1120℃下烧结30分钟，然后在二辊式辊光机中通过轧制进行表面致密化。在轧制过程中直径减少0.3mm。在轻型光学显微镜中检查轧制柱状体的经过抛光的横截面，并且采用图像分析评估致密化深度。表1中示出轧制柱状体获得的致密化深度。
表1
  样本#   密度(g/cm3)   致密化深度(mm)
  ABCD   7.497.487.427.42   2.52.52.32.0
示例4
采用两种不同的制造方法压制并且烧结具有表2所示的齿轮参数的齿轮：
1)高速压制到生坯密度为7.2，在1120℃下烧结30分钟；
2)单轴压制到生坯密度为7.1，在1300℃下烧结120分钟。
表2
  齿数   18
  模数(mn)节径(d)   1.5875mm28.575mm
由方法1制造的齿轮达到7.27的烧结密度，由方法2制造的齿轮达到7.36的烧结密度。
对由各制造方法制成的20个齿轮从生坯到烧结状态的尺寸变化进行测量。四种不同尺寸的尺寸变化的标准偏差示于图3中。

Claims (10)

1.用于制造具有致密化表面的粉末金属零件的方法，包括如下步骤：
通过高速压制技术将铁或铁基粉末压制成密度高于7.2g/cm3；
烧结压制成的零件；
对所述零件进行表面致密化处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在低温下进行烧结。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过轧制进行表面致密化。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，将所述零件压制成密度为至少7.3g/cm3，优选为至少7.4g/cm3。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在低于1160℃的温度下烧结所述零件。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在1120℃和1150℃之间的温度下烧结所压制的零件。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，烧结所压制的零件15至60分钟。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在吸热气体气氛、氢和氮的混合物或真空中对所压制的零件进行烧结。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，将表面致密化零件致密化到至少0.3mm的深度，优选为至少0.5mm的深度。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所制造的粉末金属零件是齿轮、轴承、滚轮、链轮等。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102179518A (zh) * 2009-12-21 2011-09-14 气体产品与化学公司 用于延长烧结炉中的带的寿命的方法和气氛
CN101386926B (zh) * 2007-09-14 2011-11-09 清华大学 镁基复合材料的制备方法及制备装置
CN102441670A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 日立粉末冶金株式会社 烧结部件的制备方法
CN102773481A (zh) * 2012-05-08 2012-11-14 北京科技大学 一种改善高速压制制备铁基粉末冶金零件性能的方法
CN107199341A (zh) * 2016-03-17 2017-09-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于表面致密化的方法和系统
CN109434099A (zh) * 2018-12-18 2019-03-08 宁波申禾轴承有限公司 一种高强度深沟球轴承的制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6292516B2 (ja) * 2014-04-11 2018-03-14 住友電工焼結合金株式会社 焼結歯車の製造方法とその方法で製造された焼結歯車

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5711187A (en) * 1990-10-08 1998-01-27 Formflo Ltd. Gear wheels rolled from powder metal blanks and method of manufacture
SE9602376D0 (sv) * 1996-06-14 1996-06-14 Hoeganaes Ab Compact body
US6013225A (en) * 1996-10-15 2000-01-11 Zenith Sintered Products, Inc. Surface densification of machine components made by powder metallurgy
SE511834C2 (sv) * 1998-01-13 1999-12-06 Valtubes Sa Heltäta produkter framställda genom enaxlig höghastighetspressning av metallpulver
SE0002448D0 (sv) * 2000-06-28 2000-06-28 Hoeganaes Ab method of producig powder metal components
SE0004122D0 (sv) * 2000-11-09 2000-11-09 Hoeganaes Ab High density compacts and method for the preparation thereof
SE0102102D0 (sv) * 2001-06-13 2001-06-13 Hoeganaes Ab High density stainless steel products and method for the preparation thereof

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101386926B (zh) * 2007-09-14 2011-11-09 清华大学 镁基复合材料的制备方法及制备装置
CN102179518A (zh) * 2009-12-21 2011-09-14 气体产品与化学公司 用于延长烧结炉中的带的寿命的方法和气氛
CN102179518B (zh) * 2009-12-21 2014-06-11 气体产品与化学公司 用于延长烧结炉中的带的寿命的方法和气氛
CN102441670A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 日立粉末冶金株式会社 烧结部件的制备方法
CN102441670B (zh) * 2010-09-30 2015-05-20 日立粉末冶金株式会社 烧结部件的制备方法
CN102773481A (zh) * 2012-05-08 2012-11-14 北京科技大学 一种改善高速压制制备铁基粉末冶金零件性能的方法
CN102773481B (zh) * 2012-05-08 2014-07-23 北京科技大学 一种改善高速压制制备铁基粉末冶金零件性能的方法
CN107199341A (zh) * 2016-03-17 2017-09-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于表面致密化的方法和系统
CN109434099A (zh) * 2018-12-18 2019-03-08 宁波申禾轴承有限公司 一种高强度深沟球轴承的制备方法

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Publication number Publication date
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