黄铜包铁复合粉及其制造方法

文档序号:3384831来源:国知局
专利名称:黄铜包铁复合粉及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种金属粉末及其制造方法,特别是一种复合金属粉末及其制造方法。
(二)、背景技术目前,用于含油轴承、金刚石刀头、摩擦材料等方面的金属粉末主要采用的是铜粉、黄铜粉或铁粉,也有用前三个粉末中的两种或全部混合在一起的混合金属粉末,这些金属粉末存在着如下不足1、铜粉、铁粉是单质金属粉末,在使用过程中,极容易被氧化。
2、由铜粉、锌粉、黄铜粉与铁粉构成的混合金属粉末松装密度不一样,混合时易出现偏析,偏析的结果必将严重影响产品的质量。
3、铜粉、黄铜粉的原材料成本非常高,其价格一般每吨在7.5万元人民币左右。
由于上述的原因,致使用这些金属粉末生产出来的产品价格很高,而且非常容易被氧化,氧化后的产品质量很差,易损坏,使用寿命短。
为了解决上述问题,有关技术人员研制出来了铜包铁复合粉,该复合粉具有成本低的优点,但却存在粉末自身抗氧化性能差,虽然技术人员对其进行了防氧化处理,但用该粉末在生产产品的过程中,其抗氧化性能又被破坏,使产品仍然容易被氧化。
因此,生产一种成本低廉、自身抗氧化性能好的金属粉末具有广阔的市场前景。铜合金具有自身抗氧化性能好的优点,有关技术人员试图用铜合金直接包覆在铁粉颗粒的表面上,如在CN1180904C中公开一种名称为“粉末冶金用复合金属粉末”的发明专利,它是在铁粉上形成5重量%-75重量%的铜或者铜合金包覆层的粉末冶金用复合金属粉末,其中作为原料粉的铁粉中所含有的钙含量≤0.06重量%,该复合金属粉末中的钙含量≤0.02重量%。该专利公开了一种铜合金包铁复合粉末,事实上,由于铁与铜或铜合金彼此不互溶,铁与铜或铜合金之间彼此不可能发生扩散,因此,用物理的方式,直接把铜合金直接包覆于铁粉颗粒上是根本行不通的。
(三)、发明内容本发明的第一个目的就是提供一种黄铜包铁复合粉,它不仅成本低廉,而且具有很强的自身抗氧化性能,属无公害产品。
本发明的第二、三个目的就是提供一种生产上述目的的黄铜包铁复合粉的制造方法,该方法生产工艺简单、生产成本低,无污染环境的废物排放,属无公害的生产方法。
本发明的第一个目的是通过这样的技术方案实现的,它是在铜包铁复合粉上形成铜锌合金包覆层的复合金属粉末,其中,铜占所述复合金属粉末总重量的5%-40%,锌占所述复合金属粉末总重量的0.05%-40%,余量为铁。
黄铜就是铜锌合金。本发明所述的黄铜包铁复合粉是以铁为核心、中间层为铜、外层为铜锌合金的三层结构的复合金属粉末。按照现有的技术,直接将铜锌合金包覆在铁粉颗粒上是行不通的,其原因在于铜、锌、铜锌合金均与铁之间互不相溶,铜、锌、铜锌合金以物理方式既难于粘附在铁粉颗粒上,也难于与铁粉之间彼此扩散,形成铁铜合金、铁锌合金或铁铜锌合金。为了解决让铁粉被包覆于铜锌合金内的技术难题,只能以化学方式在铁粉表面上包覆一层铜膜,形成铜包铁复合粉,铜包铁复合粉的生产方法属于现有的成熟技术,由于铜与锌、铜锌合金之间彼此互溶,因此,就可以采用物理方式将铜锌合金粉粘附于铜包铁复合粉表面上,也可以将锌从外至内地扩散于铜包铁复合粉的铜膜中,使铜膜外层形成铜锌合金,内层仍然是铜层,从而得到黄铜包铁复合粉。
由于铜锌合金自身具有较强的抗氧化性能,因此,所得到的黄铜包铁复合粉不需要再进行抗氧化处理,就具有很好的抗氧化性能,用它生产的产品,抗氧化性能也得到显著地提高。与黄铜粉相比,由于黄铜包铁复合粉中主要以铁为主要原料,不仅能够保持黄铜粉的物理性能,还具有铁的强度好的性能,并且显著降低了制造成本。
本发明的第二个目的是通过如下的步骤实现的(1)、在铜包铁复合粉中加入所述比例的铜锌合金粉,充分混匀,然后送入带还原、保护气氛的还原炉内进行还原粘附,还原炉的炉内温度控制在450℃-800℃范围内,还原粘附的时间不少于30分钟,使铜锌合金粉粘附于铜包铁复合粉的表面上,形成铜锌合金包覆层,即黄铜包铁复合粉;含锌低于20%的铜锌合金的熔点在900℃-1083℃范围内,因此,在450℃-800℃范围内,还原炉内的铜锌合金仍处于固态,铜锌合金与铜包铁复合粉表面的铜的接触面彼此互相扩散,使铜锌合金粘附在铜包铁复合粉的表面上。由于金属粉末在生产或运输过程中,表面都会有不同程度的氧化,生成氧化物,带有氧化物的金属彼此很难粘附在一起,只有纯净的金属表面在高温作用下才能很好地粘附在一起。因此,将铜包铁复合粉、铜锌合金粉混合后一起送入还原炉中的目的就是使金属表面的氧化物发生化学反应,夺去氧化物中的氧,使金属粉末的表面是纯净的,在相应高温作用下,使铜锌合金粉牢固地粘附在铜包铁复合粉的表面上。
(2)、对还原粘附后生成的黄铜包铁复合粉进行破碎、筛分;(3)、对筛分后的黄铜包铁复合粉进行混粉、检验、计量、包装入库。
本发明的第三个目的是通过如下的步骤实现的(1)、在铜包铁复合粉中加入所述比例的锌粉,充分混匀,然后送入带还原、保护气氛的还原炉内进行还原扩散,还原炉的炉内温度控制在450℃-800℃范围内,还原扩散的时间在30分钟-120分钟,使锌粉扩散到铜包铁复合粉的铜层中,使铜层形成外侧是铜锌合金、内侧是铜的复合层,即黄铜包铁复合粉;由于锌的熔点419℃,因此,在450℃-800℃温度作用下,还原炉内的锌处于液态,液态的锌从铜包铁复合粉的铜膜表面由外向内进行扩散,在30分钟-120分钟的时间内,使铜膜外层形成铜锌合金,内层仍然是铜,从而得到黄铜包铁复合粉。将铜包铁复合粉、锌金粉混合后一起送入还原炉中的另一个作用就是使金属表面的氧化物发生化学反应,夺去氧化物中的氧,使金属粉末的表面是纯净的,在相应高温作用下,使锌粉更好地扩散到铜包铁复合粉的铜膜中。
(2)、对还原扩散后生成的黄铜包铁复合粉进行破碎、筛分;(3)、对筛分后的黄铜包铁复合粉进行混粉、检验、计量、包装入库。
由于采用了上述技术方案,本发明的黄铜包铁复合粉具有成本低廉和很强的自身抗氧化性能,属无公害产品,每吨生产成本在2.2万元人民币,原料成本是黄铜粉的三分之一。本发明生产黄铜包铁复合粉的方法具有工艺简单、生产成本低,无污染环境的废物排放,属无公害的生产方法。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明本发明是在铜包铁复合粉上形成铜锌合金包覆层的复合金属粉末,其中,铜占所述复合金属粉末总重量的5%-40%,锌占所述复合金属粉末总重量的0.05%-40%,余量为铁。
黄铜就是铜锌合金。本发明所述的黄铜包铁复合粉是以铁为核心、中间层为铜、外层为铜锌合金的三层结构的复合金属粉末。按照现有的技术,直接将铜锌合金包覆在铁粉颗粒上是行不通的,其原因在于铜、锌、铜锌合金均与铁之间互不相溶,铜、锌、铜锌合金以物理方式既难于粘附在铁粉颗粒上,也难于与铁粉之间彼此扩散,形成铁铜合金、铁锌合金或铁铜锌合金。为了解决让铁粉被包覆于铜锌合金内的技术难题,只能以化学方式在铁粉表面上包覆一层铜膜,形成铜包铁复合粉,铜包铁复合粉的生产方法属于现有的成熟技术,由于铜与锌、铜锌合金之间彼此互溶,因此,就可以采用物理方式将铜锌合金粉粘附于铜包铁复合粉表面上,也可以将锌从外至内地扩散于铜包铁复合粉的铜膜中,使铜膜外层形成铜锌合金,内层仍然是铜层,从而得到黄铜包铁复合粉。
由于铜锌合金自身具有较强的抗氧化性能,因此,所得到的黄铜包铁复合粉不需要再进行抗氧化处理,就具有很好的抗氧化性能,用它生产的产品,抗氧化性能也得到显著地提高。与黄铜粉相比,由于黄铜包铁复合粉中主要以铁为主要原料,不仅能够保持黄铜粉的物理性能,还具有铁的强度好的性能,并且显著降低了制造成本。
本发明所述的黄铜包铁复合粉是以铁为核心、中间层为铜、外层为铜锌合金的三层结构的复合金属粉末。铜与锌的比例可根据市场的需要进行调配所述的复合金属粉中,铜占总重量的5%,锌占总重量的0.05%-5%,其中,锌可以占复合金属粉末总重量的0.05%,也可以占复合金属粉末总重量的2.5%,还可以占复合金属粉末总重量的5%。
所述的复合金属粉中,铜占总重量的20%,锌占总重量的0.2%-20%,其中,锌可以占复合金属粉末总重量的0.2%,也可以占复合金属粉末总重量的10%,还可以占复合金属粉末总重量的20%。铜占总重量的18%-22%、锌占总重量的8%-10%、余量为铁的组合是优选方案,最佳方案是铜占总重的21%、锌占总重量的9%、余量为铁,即是30黄铜包铁复合粉。
所述的复合金属粉中,铜占总重量的40%,锌占总重量的0.4%-40%,其中,锌可以占复合金属粉末总重量的0.4%,也可以占复合金属粉末总重量的20%,还可以占复合金属粉末总重量的40%。
本发明的黄铜包铁复合粉的第一种制造方法是按如下步骤进行的(1)、在铜包铁复合粉中加入所述比例的铜锌合金粉,充分混匀,然后送入带还原、保护气氛的还原炉内进行还原粘附,还原炉的炉内温度控制在450℃-800℃范围内,还原粘附的时间不少于30分钟,使铜锌合金粉粘附于铜包铁复合粉的表面上,形成铜锌合金包覆层,即黄铜包铁复合粉;含锌低于20%的铜锌合金的熔点在900℃-1083℃范围内,因此,在450℃-800℃范围内,还原炉内的铜锌合金仍处于固态,铜锌合金与铜包铁复合粉表面的铜的接触面彼此互相扩散,使铜锌合金粘附在铜包铁复合粉的表面上。由于金属粉末在生产或运输过程中,表面都会有不同程度的氧化,生成氧化物,带有氧化物的金属彼此很难粘附在一起,只有纯净的金属表面在高温作用下才能很好地粘附在一起。因此,将铜包铁复合粉、铜锌合金粉混合后一起送入还原炉中的目的就是使金属表面的氧化物发生化学反应,夺去氧化物中的氧,使金属粉末的表面是纯净的,在相应高温作用下,使铜锌合金粉牢固地粘附在铜包铁复合粉的表面上。
(2)、对还原粘附后生成的黄铜包铁复合粉进行破碎、筛分;
(3)、对筛分后的黄铜包铁复合粉进行混粉、检验、计量、包装入库。
上述方法中,为了提高生产产品的效果,使铜锌合金粉更好地包覆于铜包铁复合粉上,铜锌合金粉的粒度小于铜包铁覆合粉的粒度,至少使铜锌合金粉能够包覆于铜包铁复合粉的表面上。铜包铁复合粉的粒度可以在80目以下,铜锌合金粉的粒度比铜包铁复合粉的粒度小100目。铜包铁复合粉的粒度最好小于100目,铜锌合金粉的粒度最好小于300目。
本发明的黄铜包铁复合粉的第二种制造方法是按如下步骤进行的(1)、在铜包铁复合粉中加入所述比例的锌粉,充分混匀,然后送入带还原、保护气氛的还原炉内进行还原扩散,还原炉的炉内温度控制在450℃-800℃范围内,还原扩散的时间在30分钟-120分钟,使锌粉扩散到铜包铁复合粉的铜层中,使铜层形成外侧是铜锌合金、内侧是铜的复合层,即黄铜包铁复合粉;由于锌的熔点419℃,因此,在450℃-800℃温度作用下,还原炉内的锌处于液态,液态的锌从铜包铁复合粉的铜膜表面由外向内进行扩散,在30分钟-120分钟的时间内,使铜膜外层形成铜锌合金,内层仍然是铜,从而得到黄铜包铁复合粉。将铜包铁复合粉、锌金粉混合后一起送入还原炉中的另一个作用就是使金属表面的氧化物发生化学反应,夺去氧化物中的氧,使金属粉末的表面是纯净的,在相应高温作用下,使锌粉更好地扩散到铜包铁复合粉的铜膜中。
(2)、对还原扩散后生成的黄铜包铁复合粉进行破碎、筛分;(3)、对筛分后的黄铜包铁复合粉进行混粉、检验、计量、包装入库。
为了延长黄铜包铁复合粉的存放期,进一步增强其抗氧化性能,可以对生产出来的黄铜包铁复合粉进行防氧化处理。防氧化处理的方法是在黄铜包铁复合粉中加入少量的缓蚀剂。缓蚀剂可以是苯骈三氮唑,也可以硬脂酸锌,还可以是其它起相同作用的任何一种缓蚀剂。
权利要求
1.一种黄铜包铁复合粉,其特征在于它是在铜包铁复合粉上形成铜锌合金包覆层的复合金属粉末,其中,铜占所述复合金属粉末总重量的5%-40%,锌占所述复合金属粉末总重量的0.05%-40%,余量为铁。
2.如权利要求1所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,铜占总重量的5%,锌占总重量的0.05%-5%。
3.如权利要求2所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,锌占复合金属粉末总重量的0.05%。
4.如权利要求2所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,锌占复合金属粉末总重量的2.5%。
5.如权利要求2所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,锌占复合金属粉末总重量的5%。
6.如权利要求1所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,铜占总重量的20%,锌占总重量的0.2%-20%。
7.如权利要求6所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,锌占复合金属粉末总重量的0.2%。
8.如权利要求6所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,锌占复合金属粉末总重量的10%。
9.如权利要求6所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,锌占复合金属粉末总重量的20%。
10.如权利要求1所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,铜占总重量的40%,锌占总重量的0.4%-40%。
11.如权利要求10所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,锌占复合金属粉末总重量的0.4%。
12.如权利要求10所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,锌占复合金属粉末总重量的20%。
13.如权利要求10所述的黄铜包铁复合粉,其特征在于所述的复合金属粉中,锌占复合金属粉末总重量的40%。
14.一种如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的黄铜包铁复合粉的制造方法,其步骤如下(1)、在铜包铁复合粉中加入所述比例的铜锌合金粉,充分混匀,然后送入带还原、保护气氛的还原炉内进行还原粘附,还原炉的炉内温度控制在450℃-800℃范围内,还原粘附的时间不少于30分钟,使铜锌合金粉粘附于铜包铁复合粉的表面上,形成铜锌合金包覆层,即黄铜包铁复合粉;(2)、对还原粘附后生成的黄铜包铁复合粉进行破碎、筛分;(3)、对筛分后的黄铜包铁复合粉进行混粉、检验、计量、包装入库。
15.如权利要求14所述的黄铜包铁复合粉的制造方法,其特征在于铜锌合金粉的粒度小于铜包铁覆合粉的粒度,至少使铜锌合金粉能够包覆于铜包铁复合粉的表面上。
16.如权利要求15所述的黄铜包铁复合粉的制造方法,其特征在于铜包铁复合粉的粒度在80目以下,铜锌合金粉的粒度比铜包铁复合粉的粒度小100目。
17.如权利要求16所述的黄铜包铁复合粉的制造方法,其特征在于铜包铁复合粉的粒度小于100目,铜锌合金粉的粒度小于300目。
18.一种如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的黄铜包铁复合粉的制造方法,其步骤如下(1)、在铜包铁复合粉中加入所述比例的锌粉,充分混匀,然后送入带还原、保护气氛的还原炉内进行还原扩散,还原炉的炉内温度控制在450℃-800℃范围内,还原扩散的时间在30分钟-120分钟,使锌粉扩散到铜包铁复合粉的铜层中,使铜层形成外侧是铜锌合金、内侧是铜的复合层,即黄铜包铁复合粉;(2)、对还原扩散后生成的黄铜包铁复合粉进行破碎、筛分;(3)、对筛分后的黄铜包铁复合粉进行混粉、检验、计量、包装入库。
全文摘要
一种黄铜包铁复合粉,其特征在于它是在铜包铁复合粉上形成铜锌合金包覆层的复合金属粉末,其中,铜占所述复合金属粉末总重量的5%-40%,锌占所述复合金属粉末总重量的0.05%-40%,余量为铁。黄铜包铁复合粉的制造方法是在铜包铁复合粉中均匀混入铜锌合金粉或锌粉,在还原炉内进行还原粘附或还原扩散,炉内温度450℃-800℃,时间不少于30分钟,使铜包铁复合粉的表面形成铜锌合金包覆层,即黄铜包铁复合粉;对黄铜包铁复合粉进行破碎、筛分、混粉、检验、计量、包装入库。本发明具有成本低廉、工艺简单、无污染和很强的自身抗氧化性能等优点,属无公害产品。
文档编号B22F1/02GK101088671SQ20071009244
公开日2007年12月19日 申请日期2007年7月18日 优先权日2007年7月18日
发明者杨发荣, 杨树 申请人:重庆扬子粉末冶金有限责任公司
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