CN1868637B

CN1868637B - 铜合金包覆粉及制取方法

Info

Publication number: CN1868637B
Application number: CN2005100209501A
Authority: CN
Inventors: 杨倩
Original assignee: CHENGDU TONGXINYUAN NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: CHENGDU TONGXINYUAN NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: CN1868637A

Abstract

一种铜合金包覆粉及制取方法，它是在铁粉颗粒的表面上包覆相对铜合金包覆粉重量的18～25％的铜合金包覆层，铁粉颗粒粒径百分百小于200μm，其中45μm以下的粉末小于25％。包覆后的粉末化学成分：铜17.0～20.4％、锌1.20～1.45％、锡1.20～1.45％、铁75～80％、其它：0.2～1.0％。采用高温合金化包覆法与化学直换法相结合的工艺方法，制备的铜合金包覆粉抗氧化能力强，制造粉末冶金零件烧结活性好，收缩系数小，尺寸精度易于控制，特别适于高精度尺寸要求的微小制品。

Description

铜合金包覆粉及制取方法

技术领域：

本发明属复合金属粉末制备技术领域，特别是涉及一种铜合金包覆粉及制取方法。

背景技术

金属粉末是制造粉末冶金机械零件及含油轴承的主要原料，现已由用单值纯金属粉末向合金粉末、包覆粉末方向发展。目前国内外含油轴承的制造一般均采用青铜粉为原料进行制造，出于生产成本降低的需要和含油轴承性能要求的提高，一些含油轴承生产企业已开始使用纯铜包覆铁粉为主要原料替代青铜粉。

日本保来得株式会社的CN1241250A专利公开了一种烧结轴承用复合金属粉末及含油烧结轴承的制取方法。用粉末总重量的10-30％纯铜包覆铁的复合粉制备含油轴承，在成型前的纯铜包铁粉末中加入0.1-2％的锡或铅等低熔点金属粉末，混合均匀后，成型压制烧结成含油轴承。特公昭55-38019专利提出用30-60％的纯铜包铁粉制取含油轴承。

此专利用纯铜包铁粉混合加入低熔点金属，压制烧结制取含油轴承，不足之处在于低熔点金属粉末与铜包铁粉混合时，由于各自密度相差大，混合时易出现偏析，影响含油轴承制品的力学性能，并且低熔点金属在含油轴承压制品烧结时，出现液相，加大含油轴承压制品的收缩率和变形，使得高精度的微细轴承尺寸精度难于控制。

CN1548261A专利提出了一种纯铜包铁复合粉的制造方法。该方法是搅拌状态下，把还原铁粉迅速加入掺有稳定剂并且PH值为0.5-4.8的硫酸铜溶液中，继续搅拌2-10分钟，沉降3-20分钟后，去掉上清液，加水洗净烘干，进行防氧化处理，包装成产品。

此专利的不足之处在于此方法只能制取纯铜包覆铁粉的复合粉。采取铁粉加入硫酸铜溶液中通过置换反应的方法获得纯铜包覆铁粉，此方法采取铁粉加入硫酸铜溶液中，置换反应时硫酸铜溶液很快溶解消耗掉铁粉中的细粒级铁粉，使包覆后的复合粉粒度分布欠佳，影响压制微细轴承制品的成形性，置换反应沉积在铁粉表面的铜层疏层，易氧化，成型后制品的尺寸烧结收缩率大等缺点，并且不能生产铜合金包覆粉。

发明内容：

为解决以上技术之不足，本发明的目的在于提供一种铜合金包覆粉及制备方法，其特征是在铁粉颗粒表面包覆18～25％重量的铜合金层，铁粉颗粒粒径百分百小于200μm，其中45μm以下的粉末小于25％，其包覆后的粉末化学成分：铜17.0-20.4％、锌1.20～1.45％、锡1.20～1.45％、铁75～80％、其它：0.2～1.0％。采用先把铁粉加入水溶液中，在搅拌下缓慢加入硫酸铜溶液的方法，既有效的避免了置换反应时大量溶解细铁粉的问题，又使包覆铜层均匀致密。然后在获得的纯铜包覆铁粉中加入锌、锡、铅等低熔点金属粉末、低熔点金属氧化物或低熔点金属盐，将粉末混匀后经高温合金化包覆处理，以获得性能优异的铜合金包覆铁的复合粉末。

本发明的技术方案是这样实现的，其步骤如下：

(1)水溶液中加入需包铜的铁粉，搅拌2至5分钟。

(2)在搅拌中加入硫酸铜溶液，再加入0.03‰的缓蚀剂搅匀。慢慢搅拌至溶液中的铜置换完后停止。

(3)沉淀并排除溶液，将包铜的铁粉洗涤干净后烘干，得到纯铜包覆粉。

(4)在纯铜包铁粉末中加入低熔点金属粉末或其氧化物粉末或其盐粉末，充分混合均匀，装入冶金炉中高温合金化包覆处理。

(5)在气氛保护下，混合粉末在冶金炉中进行高温合金化包覆反应，处理温度350-810℃，保温时间为30-120分钟，炉内压力高于炉外20-100Pa，然后在保护气氛下冷却至100℃以下出炉。

(6)出炉料块粉碎过筛后包装为产品。

高温合金化包覆处理设备可用工业上普通使用的可通保护气氛的还原炉、碳管炉、真空炉等，连续式炉子的料粉运动方向与保护气体的流运动方向相反，真空炉可以不用保护气氛，保护气氛根据铜包铁粉中加入低熔点金属粉末的类型选择、单质金属可用氮气等惰性气体。加入氧化物及盐粉末时用还原性气体分解氨、氢气、一氧化碳气、煤气，气氛露点低于-40度。

本发明的技术方案也可这样实现：

在铁粉中加入氧化铜粉、氧化锌粉、氧化锡粉。混合均匀装舟放入通分解氨气的还原炉中直接一次进行合金包覆处理。分解氨气露点-40℃，炉内压力高于炉外20-100Pa，处理温度350-810℃，处理时间180分钟。处理后的物料在氢气保护冷却至100℃以下出炉，出炉物料经粉碎过筛后得到产品。

在上述工艺条件下制备：

黄铜包覆粉的化学成分为：铜12.80-15.35％、锌7.20-8.65％、铁75-81％、其它：0.2-1.0％

青铜合金包覆粉的化学成分为：铜17.0-20.4％、锌1.20-1.45％、锡1.20-1.45％、铁75-80％、其它：0.2-1.0％

优点：本发明的特别意义在于：用置换法制备纯铜包铁粉后结合高温合金化包覆处理，制备的铜合金包覆铁粉的各项性能优异，铜合金在铁粉表面包覆层均匀致密，包覆后的粉末粒度分布合理、易控，粉末体的流动性好，抗氧化性强，烧结制品收缩系数小，是制含油轴承及其它粉末冶金制品理想原料。

具体实施方式

现结合实施例说明本发明的具体技术。

实施例1.

(1)在5000ml水中加入铁粉800克。

(2)搅拌加入500克硫酸铜制成的溶液并加入若丁0.6克待反应完成后停止搅拌。

(3)沉淀5-30分钟后去掉清液洗涤干净粉末并烘干得到纯铜包覆粉。

(4)然后在纯铜包覆粉加入氧化锌粉105克混匀。

(5)混匀后的物料放入管式电炉中在分解氨保护下于350-810℃保温120分钟.分解氨的露点控制在-40℃以下.处理后的物料在分解氨保护下冷却至100℃以下出炉，出炉物料经粉碎过筛后得到产品。

黄铜合金包覆粉的化学成分为：铜：12.14％、锌：8.05％、铁：79.23％

实施例2.

在800克纯铜包铁粉中加入氧化锌粉15克、氧化锡粉14克，其它氧化物粉0.8克，混匀后送到通氢气的还原炉中进行合金包覆处理。氢气露点-40℃，炉内压力高于炉外20-100Pa，处理温度350-810℃，处理时间150分钟。处理后的物料氢气保护冷却至100℃以下出炉，出炉物料经粉碎过筛后得到产品。

青铜合金包覆粉的化学成分为：

铜：18.03％、锌：1.30％、锡：1.35％、铁：78.23％、其它：：0.65％

实施例3.

取-100目铁粉800克加入氧化铜粉213克、氧化锌粉15克、氧化锡粉14克。混合均匀装舟放入通分解氨气的还原炉中直接一次进行合金包覆处理。分解氨气露点-40℃炉内压力高于炉外20-100Pa，处理温度350-810℃，处理时间180分钟。处理后的物料氢气保护冷却至100℃以下出炉，出炉物料经粉碎过筛后得到产品。

青铜合金包覆粉的化学成分为：

铜：18.24％、锌：1.29％、锡：132％、铁：78.23％。

Claims

1.一种铜合金包覆粉，其特征是在铁粉颗粒表面包覆18～25％重量的铜合金层，铁粉颗粒粒径百分百小于200μm，其中45μm以下的粉末小于25％；包覆后的粉末化学成分：铜17.0～20.4％、锌1.20～1.45％、锡1.20～1.45％、铁75～80％、其它：0.2～1.0％。

2.一种制造权利要求1所述铜合金包覆粉的制取方法，其中：

A.将铁粉加入水溶液中搅拌，然后缓慢加入铜盐溶液及缓蚀剂，铜盐溶液的加入量按置换铜的包覆量计算；

B.置换反应完成后沉淀去掉溶液，洗净烘干；

C.按包覆粉化学成分要求在已包纯铜的粉末中加入锌、锡金属粉末或锌、锡的氧化物粉末，混匀后料粉装舟放入冶金炉中进行合金化包覆处理。

3.根据权利要求2所述的铜合金包铁粉的制造方法，其特征在于所述的冶金炉为可通气氛保护的管式电炉，马弗炉、带式炉、推舟式还原炉，炉中反应温度为350℃～810℃，物料保温时间为0.5～4小时。

4.根据权利要求2所述的铜合金包覆铁粉的制造方法，其特征在于所述的冶金炉中通入还原性气体或惰性气体，如分解氨气、氢气、一氧化碳气体、氮气，其露点低于-40℃，气体的流动方向与物料在炉中的运动方向相反。

5.根据权利要求2所述的铜合金包覆铁粉的制造方法，其特征在于所述的缓蚀剂为硫脲、尿素、二邻甲本硫脲、六亚甲基四胺、BTA。