RU2690127C1 - Способ получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей - Google Patents

Способ получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей Download PDF

Info

Publication number
RU2690127C1
RU2690127C1 RU2018145119A RU2018145119A RU2690127C1 RU 2690127 C1 RU2690127 C1 RU 2690127C1 RU 2018145119 A RU2018145119 A RU 2018145119A RU 2018145119 A RU2018145119 A RU 2018145119A RU 2690127 C1 RU2690127 C1 RU 2690127C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
mixture
nickel
copper
powder
Prior art date
Application number
RU2018145119A
Other languages
English (en)
Inventor
Жанна Викторовна Еремеева
Валентина Константиновна Нарва
Владимир Юрьевич Лопатин
Олег Владимирович Корзников
Татьяна Владимировна Федина
Галина Сергеевна Водовозова
Сергей Витальевич Барышков
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Северсталь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Северсталь" filed Critical Публичное акционерное общество "Северсталь"
Priority to RU2018145119A priority Critical patent/RU2690127C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2690127C1 publication Critical patent/RU2690127C1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошковой смеси на основе железа, предназначенной для прессования металлургических деталей. Предварительно смешивают углеродсодержащую добавку и смазку на основе стератов меди, никеля, железа или марганца в соотношении (1÷2):1. Полученную смесь просеивают до получения частиц с размером от 10 до 80 мкм и вводят ее в диффузионно-легированный порошок на основе железа, содержащий в мас. %: 0,5-5 никеля, 0,5-4 меди, 0,5-1,5 молибдена, остальное железо, производя их смешивание при температуре 120-170°C. Проводят грануляцию полученной смеси, в которую предварительно вводят одну или несколько добавок, активирующих процесс спекания, в количестве 0,05-5,0 мас. %, выбранных из группы: нанооксид железа, нанооксид меди, нанооксид никеля. В качестве углеродсодержащей используют добавку из группы: графит, сажа, измельченный специальный искусственный малозольный графит. Обеспечивается уменьшение сегрегации и пылеобразования смеси, повышение спекаемости, повышение качества получаемых из смеси изделий. 4 табл., 1 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковой смеси и способу ее получения, а именно, к порошковой смеси на основе железа, предназначенной для прессования металлургических деталей.
Известна порошковая металлургическая композиция, содержащая порошок А на основе железа, по существу состоящий из базовых частиц железа, предварительно легированного молибденом, при этом 6-15 мас. % порошка А составляет медь, введенная посредством диффузионного легирования в базовые частицы; порошок В на основе железа, по существу состоящий из базовых частиц железа, предварительно легированных молибденом, при этом 4,5-8 мас. % никеля введены посредством диффузионного легирования в базовые частицы; и порошок С на основе железа, по существу состоящий из частиц железа, предварительно легированного молибденом, которую смешивание определенных количеств порошков А, В и С с графитом и другими необязательными добавками, выбранными из группы, включающей смазывающие вещества, связующие, другие легирующие элементы, твердофазные материалы, улучшающие обрабатываемость агенты, прессование смеси для получения порошковой прессовки, спекание порошковой прессовки (Патент РФ №2366537, МПК B22F 1/00, С22С 33/02, B22F 3/12, опубл. 10.09.2009 г.).
Недостатком является то, что смешивание с графитом приводит к пылению, а также то, что порошок железа сплавленный с молибденом может иметь нестабильный химический состав, что приводит к снижению механических свойств получаемого из порошковой смеси изделия.
Наиболее близким к предложенному является порошковый состав, включающий в себя железосодержащий порошок, добавки, смазки и повышающие текучесть вещества, который состоит, по существу, из железосодержащих частиц, связанных с частицами добавок с помощью расплавленной и затем затвердевшей смазки для образования агрегатных частиц, а также из повышающего текучесть вещества с размером частиц менее чем 200 нм, в количестве от около 0,005 до около 2 мас. %, а также способ получения порошковых составов для изготовления порошковых металлургических деталей, заключающийся в том, что перемешивают и нагревают железосодержащий порошок, порошкообразную добавку и порошкообразную смазку до температуры выше температуры плавления смазки, охлаждают полученную смесь до температуры ниже температуры плавления смазки на период времени, достаточный для затвердевания смазки и связывания частиц добавки с железосодержащими частицами, для образования агрегатных частиц, и смешивают с полученной смесью порошкообразное повышающее текучесть вещество, имеющее частицы размером менее чем 200 нм, в количестве от 0,005 до около 2 мас. % состава (Патент РФ №2245218, МПК B22F 1/00, С22С 33/02, опубл. 27.01.2005 г.).
Недостатком является зольный остаток, образующийся после выгорания смазки, который является источником неметаллических включений, приводящий к разупрочнению материала изделия, получаемого из порошковой смеси.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение порошковой смеси с меньшей сегрегацией и пылеобразованием, обладающей заданной текучестью и улучшенной спекаемостью, позволяющей производить качественные металлургические детали методом прессования.
Технический результат достигается тем, что в способе получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей, предварительно смешивают углеродсодержащую добавку и смазку на основе стеаратов в соотношении (1÷2):1, полученную смесь просеивают до получения частиц с размером от 10 до 80 мкм и вводят ее в диффузионно-легированный порошок на основе железа, содержащий в мас. %: 0,5-5 никеля, 0,5-4 меди, 0,5-1,5 молибдена, остальное железо, производя их смешивание при температуре 120-170°C, затем проводят грануляцию полученной смеси, в которую вводят одну или несколько добавок, активирующих процесс спекания, в количестве 0,05-5,0 мас. %, выбранных из группы: нано-оксид железа, нано-оксид меди, нано-оксид никеля, при этом в качестве углеродсодержащей используют добавку из группы: графит, сажа, измельченный специальный искусственный малозольный графит, а в качестве смазки на основе стеаратов применяют добавку из группы: медь, никель, железо, марганец.
Способ осуществляется следующим образом.
Предварительно проводят смешивание углеродсодержащей добавки и смазки в соотношении (1÷2):1 в течение 45-60 минут, полученную смесь просеивают до размера от 10 до 80 мкм, такой размер комбинированной связки обеспечивает наилучшую текучесть и насыпную плотность готовой порошковой смеси и вводят комбинированную связку в диффузионно-легированный порошок на основе железа, содержащий в мас. %: 0,5-5 никеля, 0,5-4 меди, 0,5-1,5 молибдена, остальное железо, производят их смешивание при температуре 120-170°C в течение 45-75 минут, связка при этом расплавляется и покрывает частицы железа, при этом углеродсодержащий компонент также равномерно наносится на частицы диффузионно-легированного порошка на основе железа, затем производят грануляцию порошковой смеси и вводят добавку, активирующую процесс спекания в количестве 0,05-5,0 мас. %, выбранных из группы: нано-оксид железа, нано-оксид меди, нано-оксид никеля, при этом в качестве углеродсодержащей используют добавку из группы: графит, сажа, измельченный специальный искусственный малозольный графит, а в качестве смазки на основе стеаратов применяют добавку из группы: медь, никель, железо, марганец.
Углеродсодержащая добавка и смазка на основе стеарата имеют близкую насыпную плотность, поэтому было экспериментально подобрано их оптимальное соотношение от 1:1 до 2:1. В таблице 1 приведены результаты получаемых технологических свойств порошковой смеси от соотношения вводимых углеродсодержащей добавки к смазке на основе стеарата (медь, никнль, железо, марганец). Данная связка (металлическое мыло) после разложения дает оксид соответствующего металла - оксид меди, оксид никеля, оксид железа, оксид марганца, которые при спекании в защитной атмосфере восстанавливаются и дают частицу металла, которая также активирует процесс спекания. Углеродсодержащая добавка (графит, сажа, измельченный специальный искусственный малозольный графит) позволяет выйти на требуемый состав порошковой стали, поэтому в состав порошковой смеси ее вводят в количестве от 0,1 до 1,0 мас. %.
К порошковой смеси, предъявляются следующие требования: текучесть - не более 38 с; насыпная плотность - не менее 3,4 г/см3; плотность при давлении прессования 700 МПа - не менее 7,05 г/см3.
Figure 00000001
Размер частиц полученной смеси при рассеивании в 10-80 мкм выбран из условия лучшего распределения комбинированной связки между частицами железа и улучшения технологических свойств порошковой смеси. В таблице 2 приведены результаты получаемых технологических свойств порошковой смеси от размера частиц комбинированной связки.
Figure 00000002
Диффузионно-легированный порошок на основе железа содержит в мас. %: 0,5-5 никеля, 0,5-4 меди, 0,5-1,5 молибдена, остальное железо. Указанное количество легирующих элементов получают в исходном порошке марки ПР (ПЛ) Н4Д2М, на основе которого получают порошковую смесь, готовую для прессования металлургических деталей.
Смесь, полученную от смешения углеродсодержащей добавки и смазки, смешивают с диффузионно-легированным порошком при температуре 120-170°C. При температуре смешивания менее 120°C стеарат железа, никеля, марганца или меди может полностью не расплавиться, что приведет к неравномерному его распределению по объему порошковой смеси, а при температуре смешивания более 170°C стеарат железа, никеля, марганца или меди будет быстро выгорать, что приведет к неравномерному распределению углеродсодержащей добавки по объему порошковой смеси. В таблице 3 приведены результаты получаемых технологических свойств порошковой смеси от температуры смешивания смеси (углеродсодержащей добавки и смазки) с диффузионно-легированным порошком.
Figure 00000003
После грануляции в смесь вводят одну или несколько добавок, активирующую процесс спекания, в количестве 0,05-5,0 мас. %, выбираемых из группы: нано-оксид (железа, меди, никеля). При спекании в восстанавливающей среде при температуре 800°C идет восстановление этих частиц. При дальнейшем повышении температуры возникают точечные жидкофазные контакты, что значительно повышает плотность изделий (металлургических деталей) и их механические свойства. В таблице 4 показана зависимость технологических свойств порошковой смеси и механических свойств металлургических деталей, получаемых из нее путем прессования, в зависимости от количества активирующей добавки.
Figure 00000004
При содержании активирующей добавки менее 0,05 мас. % процесса активации в процессе спекания не происходит и свойства остаются неизменными, а при содержании более 5 мас. % нано-добавка вносит в порошковую шихту кислород, что может привести к появлению оксидов, а это негативно сказывается на механических свойствах готовых изделий.
Пример конкретного выполнения предлагаемого способа. В лопастном смесителе проводят смешивание смазки стеарата никеля и сажи в количестве 1:1 (на 1000 г готовой порошковой смеси берется 5 г стеарата никеля и 5 г сажи, в конечном изделии будет содержаться 0,5 мас. % углерода). Смешивание проводят в течение 60 минут, затем полученную смесь просеивают через сито с размером ячейки 90 мкм и получают комбинированную связку. Размер комбинированной связки составляет 50 мкм, что обеспечивает наилучшую текучесть и насыпную плотность готовой порошковой смеси. В диффузионно-легированный порошок на основе железа, который содержит в своем составе мас. %: 4 никеля, 2 меди, 0,5 молибдена, остальное железо, который находится в чаше лопастного смесителя, через систему дозаторов вводят полученную комбинированную связку и производят смешивание порошка и комбинированной связки при температуре 120°C в течение 45 минут. Связка при этом расплавляется и покрывает частицы железа, при этом углеродсодержащий компонент также равномерно наносится на частицы диффузионно-легированного порошка на основе железа. После остывания смеси вводят добавку нано-оксид никеля в количестве 0,5 мас. % (5 г), смешивая в лопастном смесителе в течение 30 минут и производят грануляцию. Нано-оксид никеля улучшает текучесть порошковой смеси, активирует процесс спекания и повышает плотность готовой металлургической детали. Предлагаемый способ получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей, позволяет уменьшить сегрегацию и пылеобразование. Так как идет расплавление стеаратов, то они выполняют функцию связки, а также связывают частицы графита и металлические частицы, поэтому идет уменьшение пыления и практически не наблюдается сегрегации. Расплавленные стеараты сглаживают поверхность частиц и тем самым снижают коэффициент трения между частицами, что обеспечивает заданную текучесть порошковой смеси.

Claims (1)

  1. Способ получения порошковой смеси для прессования металлургических деталей, характеризующийся тем, что предварительно смешивают углеродсодержащую добавку и смазку на основе стеаратов в соотношении (1÷2):1, полученную смесь просеивают до получения частиц с размером от 10 до 80 мкм и вводят ее в диффузионно-легированный порошок на основе железа, содержащий в мас. %: 0,5-5 никеля, 0,5-4 меди, 0,5-1,5 молибдена, остальное железо, производят их смешивание при температуре 120-170°C, затем проводят грануляцию полученной смеси, в которую предварительно вводят по меньшей мере одну добавку, активирующую процесс спекания, в количестве 0,05-5,0 мас. %, выбранную из группы, включающей нанооксид железа, нанооксид меди, нанооксид никеля, при этом в качестве углеродсодержащей используют добавку в виде графита, сажи, измельченного специального искусственного малозольного графита, а в качестве смазки на основе стеаратов применяют добавку из группы стеаратов меди, никеля, железа или марганца.
RU2018145119A 2018-12-18 2018-12-18 Способ получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей RU2690127C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145119A RU2690127C1 (ru) 2018-12-18 2018-12-18 Способ получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145119A RU2690127C1 (ru) 2018-12-18 2018-12-18 Способ получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690127C1 true RU2690127C1 (ru) 2019-05-30

Family

ID=67037289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018145119A RU2690127C1 (ru) 2018-12-18 2018-12-18 Способ получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690127C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115125429A (zh) * 2021-03-25 2022-09-30 华南理工大学 活化烧结的高锰无磁钢及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1503998A1 (ru) * 1987-08-19 1989-08-30 Предприятие П/Я Р-6543 Шихта на основе порошка железа дл получени спеченного материала
US5135566A (en) * 1987-09-30 1992-08-04 Kawasaki Steel Corporation Iron base powder mixture and method
WO1998025720A1 (en) * 1996-12-10 1998-06-18 Höganäs Ab Agglomerated iron-based powders
WO1999059753A1 (en) * 1998-05-15 1999-11-25 Höganäs Ab Iron-based metallurgical compositions containing flow agents and methods for using same
RU2163270C2 (ru) * 1999-02-23 2001-02-20 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий Способ изготовления деталей из псевдосплава бронза-сталь
RU2245218C2 (ru) * 1999-09-09 2005-01-27 Хёганес АБ Порошковый состав, содержащий агрегаты из железного порошка, добавки и повышающее текучесть вещество, и способ его получения
EP2101940B1 (en) * 2006-12-29 2017-11-22 Höganäs Ab (publ) Iron based powder, component made of it and methods of manufacturing them

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1503998A1 (ru) * 1987-08-19 1989-08-30 Предприятие П/Я Р-6543 Шихта на основе порошка железа дл получени спеченного материала
US5135566A (en) * 1987-09-30 1992-08-04 Kawasaki Steel Corporation Iron base powder mixture and method
WO1998025720A1 (en) * 1996-12-10 1998-06-18 Höganäs Ab Agglomerated iron-based powders
WO1999059753A1 (en) * 1998-05-15 1999-11-25 Höganäs Ab Iron-based metallurgical compositions containing flow agents and methods for using same
RU2163270C2 (ru) * 1999-02-23 2001-02-20 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий Способ изготовления деталей из псевдосплава бронза-сталь
RU2245218C2 (ru) * 1999-09-09 2005-01-27 Хёганес АБ Порошковый состав, содержащий агрегаты из железного порошка, добавки и повышающее текучесть вещество, и способ его получения
EP2101940B1 (en) * 2006-12-29 2017-11-22 Höganäs Ab (publ) Iron based powder, component made of it and methods of manufacturing them

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115125429A (zh) * 2021-03-25 2022-09-30 华南理工大学 活化烧结的高锰无磁钢及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3315982B2 (ja) 粉末混合物及びその製造方法
RU2245218C2 (ru) Порошковый состав, содержащий агрегаты из железного порошка, добавки и повышающее текучесть вещество, и способ его получения
JP4412133B2 (ja) 粉末冶金用鉄基混合粉
JP2010265454A (ja) 潤滑剤複合物及びその製造方法
JPH01219101A (ja) 粉末冶金用鉄粉およびその製造方法
CA2563906C (en) Method for making compacted products and iron-based powder comprising lubricant
RU2690127C1 (ru) Способ получения порошковой смеси, готовой для прессования металлургических деталей
JPH05148505A (ja) 粉末冶金用鉄基粉末混合物及びその製造方法
TW513484B (en) Lubricant composite and process for the preparation thereof
RU2692002C1 (ru) Способ получения комплексно-легированной порошковой смеси, готовой для формования
CA1331526C (en) Iron base powder mixture and method
RU2701232C1 (ru) Способ получения легированной порошковой смеси для изготовления порошковых конструкционных деталей ответственного назначения
JP5403707B2 (ja) Cu系溶浸用粉末
JP6874905B2 (ja) 粉末冶金用混合粉
WO2022259547A1 (ja) 潤滑剤、潤滑剤の組み合わせ、粉末混合物、粉末混合物用原料の組み合わせ及び焼結体の製造方法
JP6760495B2 (ja) 粉末冶金用混合粉
JP2014025109A (ja) 粉末冶金用混合粉
US5951737A (en) Lubricated aluminum powder compositions
JP2004292861A (ja) 粉末冶金用鉄基混合粉およびその製造方法
CA2277556C (en) Lubricated aluminum powder agglomerates having improved flowability
KR101202371B1 (ko) 유동 강화제로서 탄소 블랙을 포함하는 분말 야금학적 조성물
JP6680422B1 (ja) 粉末冶金用混合粉および粉末冶金用潤滑剤
KR100222161B1 (ko) 분말혼합물과 이를 생산하기 위한 방법
JPH0649503A (ja) 粉末冶金用偏析防止混合粉末
KR960006047B1 (ko) 분말야금용 철기 분말 혼합물 및 그 제조방법