专利名称：一种轴承外圈粉末冶金的制备方法
技术领域：
本发明主要涉及一种轴承外圈粉末冶金的制备方法，属于铸造领域。
背景技术：
随着我国经济不断发展，粉末冶金结构用途越来越广。粉末冶金作为一种近净成型技术，在生产结构件等批量大、尺寸精度高、加工费高昂的零件时有很大的经济优势。但粉末冶金结构件存在一个弱点:产品在未烧结前压坯强度很低，导致成型与搬运过程中容易出现裂纹，且无法在制造过程中探知。这在某些应用上如汽车关键部位零件是致命的缺陷，导致了粉末冶金结构件只能应用在中低风险受力件上，使用范围受到了很大的限制。粉末冶金结构件强度主要受三方面因数影响:一是材料成分，二是产品密度，三是产品在成型与搬运过程中是否出现裂纹。材料成分影响制造成本，产品密度对成型机台与模具损耗影响很大，而裂纹主要受压坯强度影响，且很难探知。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种轴承外圈粉末冶金的制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的:
一种轴承外圈粉末冶金的制备方法，它包括以下步骤:
(O配料:所述的轴承外圈是由下述重量百分比的原料制成:
0.6-0.7% 的镍、0.2-0.4% 的铈、0.2-0.4% 的铬、0.4-0.6% 的钥、0.2-0.6% 的刚玉粉、
0.3-0.4%的硬脂酸锌、1-2%的改性助剂、30-45%的碳酸钙、其余为铁；
所述的改性助剂是由下述重量份的原料制成:
纳米铁粉90-100、氧氧化韩30_40、硬脂酸30_40、过氧化二异丙苯6_8、铁粉8_10、失水山梨醇单油酸酯2-4、脂肪醇聚氧乙烯醚2-3、液体石蜡3-4、乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷0.8-1、水适量；
所述的改性助剂的制备方法包括以下步骤:
Α、将上述重量份的氢氧化钙加入到等质量的水中，在90-110°C下搅拌加热20-30分钟，得氢氧化钙水溶液；
B、将上述重量份的硬脂酸加热到60-70°C，加入上述重量份的失水山梨醇单油酸酯、月旨肪醇聚氧乙烯醚，升高温度至于80-85°C，恒温搅拌1-2小时，在搅拌条件下缓慢添加入上述氢氧化钙水溶液，添加完毕后继续搅拌1-2小时，得混合液；
C、将上述重量份的纳米铁粉颗粒分散到水中，得到含纳米铁粉的悬浮液；
D、在上述含纳米铁粉 的悬浮液中加入上述重量份的过氧化二异丙苯、铁粉、液体石蜡在500-600转/分的速度下搅拌40-50分钟，再加入上述重量份的乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷与步骤B得到的混合液，高速1800-2000转/分搅拌20-30分钟，烘干，研碎成超细粉末，即得所述改性助剂。
(2)压制:将上述重量份的碳酸钙、铁、改性助剂预先混合，再加入剩余各原料，在600-1000 MPa的压力下压制3_4分钟，制成冷压毛坯；
(3)烧结:在烧结气氛为真空、还原性气氛或惰性气氛的条件下，将上述冷压毛坯在l-5MPa的压力下进行烧结，温度制度为:先在300-500°C下预烧5_10分钟，然后以5_7°C /分的速度升高温度，当温度达到700-800°C时，恒温15-25分钟，再以3_5°C /分的速度升高温度，当温度达到900-1050°C时，恒温1-2小时，然后再以4-6°C /分的速度降低温度至常温冷却，得到轴承外圈的半成品；
(4)热处理:将上述半成品在860-880°C下保温1-3小时，然后进入油槽淬火，油温为45-55°C，淬火后送入回火炉回火1-2小时，回火温度200-250°C，保温1_2小时，进行硫化处理；
(5)硫化处理:将重量比为100:1-2的硫和氧化锌的混合物放入坩埚中，在120-140°C下加热30-40分钟，至硫完全熔化，将上述热处理后的轴承外圈浸入硫液中，浸溃15-25分钟，将浸溃过的制品放入炉内，通氢保护，加热到700-720°C保温0.5-1小时；
(6)真空浸油:将硫化处理后的轴承外圈放入含有润滑油的真空箱内，加热温度至75-90°C，保持时间为25-40分钟，即得所述轴承外圈。本发明的优点是:
本发明通过加入的改性助剂，在混合原料中提供了超细粉末，这种超细粉末能够填充在大颗粒的缝隙间，从而提高了混合料的松装密度，且该超细粉末的主要成分为纳米铁粉和硬脂酸钙，通过硅烷偶联剂、过氧化二异丙苯等助剂得到的新型改性助剂，进一步提高了制品的耐磨性等各项物理特性，其中铁粉和液体石蜡作为润滑剂添加到改性助剂中，增强了该改性助剂在混合压制的效果，在同等压制压力下大幅提高粉末冶金结构件压坯强度，改变了原材料颗粒结合形态与孔隙形状，从根源上解决了裂纹的产生。
具体实施例方式实施例1
一种轴承外圈粉末冶金的制备方法，它包括以下步骤:
(O配料:所述的轴承外圈是由下述重量百分比的原料制成:
0.7%的镍、0.4%的铈、0.4%的铬、0.6%的钥、0.6%的刚玉粉、0.4%的硬脂酸锌、2%的改
性助剂、35%的碳酸钙、其余为铁；
所述的改性助剂是由下述重量份的原料制成:
纳米铁粉100、氢氧化钙40、硬脂酸40、过氧化二异丙苯8、铁粉10、失水山梨醇单油酸酯4、脂肪醇聚氧乙烯醚3、液体石蜡4、乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷0.8、水适量；所述的改性助剂的制备方法包括以下步骤:
Α、将上述重量份的氢氧化钙加入到等质量的水中，在110°C下搅拌加热30分钟，得氢氧化钙水溶液； B、将上述重量份的硬脂酸加热到70°C，加入上述重量份的失水山梨醇单油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚，升高温度至于85°C，恒温搅拌2小时，在搅拌条件下缓慢添加入上述氢氧化钙水溶液，添加完毕后继续搅拌2小时，得混合液；
C、将上述重量份的纳米铁粉颗粒分散到水中，得到含纳米铁粉的悬浮液；D、在上述含纳米铁粉的悬浮液中加入上述重量份的过氧化二异丙苯、铁粉、液体石蜡在600转/分的速度下搅拌50分钟，再加入上述重量份的乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷与步骤B得到的混合液，高速2000转/分搅拌30分钟，烘干，研碎成超细粉末，即得所述改性助剂。(2)压制:将上述重量份的碳酸钙、铁、改性助剂预先混合，再加入剩余各原料混合，在800 MPa的压力下压制3分钟，制成冷压毛坯；
(3)烧结:在烧结气氛为真空、还原性气氛或惰性气氛的条件下，将上述冷压毛坯在5MPa的压力下进行烧结，温度制度为:先在500°C下预烧10分钟，然后以7 V /分的速度升高温度，当温度达到800°C时，恒温25分钟，再以35°C /分的速度升高温度，当温度达到1050°C时，恒温2小时，然后再以6°C/分的速度降低温度至常温冷却，得到轴承外圈的半成品;
(4)热处理:将上述半成品在880°C下保温3小时，然后进入油槽淬火，油温为45-550C，淬火后送入回火炉回火2小时，回火温度250°C，保温2小时，进行硫化处理；
(5)硫化处理:将重量比为100:2的硫和氧化锌的混合物放入坩埚中，在140°C下加热40分钟，至硫完全熔化，将上述热处理后的轴承外圈浸入硫液中，浸溃25分钟，将浸溃过的制品放入炉内，通氢保护，加热到720°C保温0.5小时；
(6)真空浸油:将硫化处理后的轴承外圈放入含有润滑油的真空箱内，加热温度至90°C，保持时间为40分钟，即得所述轴承外圈。性能测试:极限拉伸强度强度σ b (MPa): 812 屈服强度σ s (MPa): 511 伸长率 δ 5 (%): 16.4 断面收缩率Ψ (%): 41。
权利要求
1.一种轴承外圈粉末冶金的制备方法，其特征在于它包括以下步骤: (1)配料:所述的轴承外圈是由下述重量百分比的原料制成: ` 0.6-0.7% 的镍、0.2-0.4% 的铈、0.2-0.4% 的铬、0.4-0.6% 的钥、0.2-0.6% 的刚玉粉、`0.3-0.4%的硬脂酸锌、1-2%的改性助剂、30-45%的碳酸钙、其余为铁； 所述的改性助剂是由下述重量份的原料制成: 纳米铁粉90-100、氧氧化韩30_40、硬脂酸30_40、过氧化二异丙苯6_8、铁粉8_10、失水山梨醇单油酸酯2-4、脂肪醇聚氧乙烯醚2-3、液体石蜡3-4、乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷0.8-1、水适量； 所述的改性助剂的制备方法包括以下步骤: Α、将上述重量份的氢氧化钙加入到等质量的水中，在90-110°C下搅拌加热20-30分钟，得氢氧化钙水溶液； B、将上述重量份的硬脂酸加热到60-70°C，加入上述重量份的失水山梨醇单油酸酯、月旨肪醇聚氧乙烯醚，升高温度至于80-85°C，恒温搅拌1-2小时，在搅拌条件下缓慢添加入上述氢氧化钙水溶液，添加完毕后继续搅拌1-2小时，得混合液； C、将上述重量份的纳米铁粉颗粒分散到水中，得到含纳米铁粉的悬浮液； D、在上述含纳米铁粉的悬浮液中加入上述重量份的过氧化二异丙苯、铁粉、液体石蜡在500-600转/分的速度下搅拌40-50分钟，再加入上述重量份的乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷与步骤B得到的混合液，高速1800-2000转/`分搅拌20-30分钟，烘干，研碎成超细粉末，即得所述改性助剂；` (2)压制:将上述重量份的碳酸钙、铁、改性助剂预先混合，再加入剩余各原料，在600-1000 MPa的压力下压制3_4分钟，制成冷压毛坯； (3)烧结:在烧结气氛为真空、还原性气氛或惰性气氛的条件下，将上述冷压毛坯在l-5MPa的压力下进行烧结，温度制度为:先在300-500°C下预烧5_10分钟，然后以5_7°C /分的速度升高温度，当温度达到700-800°C时，恒温15-25分钟，再以3_5°C /分的速度升高温度，当温度达到900-1050°C时，恒温1-2小时，然后再以4-6°C /分的速度降低温度至常温冷却，得到轴承外圈的半成品； (4)热处理:将上述半成品在860-880°C下保温1-3小时，然后进入油槽淬火，油温为45-55°C，淬火后送入回火炉回火1-2小时，回火温度200-250°C，保温1_2小时，进行硫化处理； (5)硫化处理:将重量比为100:1-2的硫和氧化锌的混合物放入坩埚中，在120-140°C下加热30-40分钟，至硫完全熔化，将上述热处理后的轴承外圈浸入硫液中，浸溃15-25分钟，将浸溃过的制品放入炉内，通氢保护，加热到700-720°C保温0.5-1小时； (6)真空浸油:将硫化处理后的轴承外圈放入含有润滑油的真空箱内，加热温度至75-90°C，保持时间为25-40分钟，即得所述轴承外圈。
全文摘要
本发明公开了一种轴承外圈粉末冶金的制备方法，它包括以下步骤所述的轴承外圈是由下述重量百分比的原料制成0.6-0.7%的镍、0.2-0.4%的铈、0.2-0.4%的铬、0.4-0.6%的钼、0.2-0.6%的刚玉粉、0.3-0.4%的硬脂酸锌、1-2%的改性助剂、30-45%的碳酸钙、其余为铁；本发明通过加入的改性助剂，在混合原料中提供了超细粉末，这种超细粉末能够填充在大颗粒的缝隙间，从而提高了混合料的松装密度，且该超细粉末的主要成分为纳米铁粉和硬脂酸钙，通过硅烷偶联剂等助剂得到的新型改性助剂，进一步提高了制品的耐磨性等各项物理特性，其中铁粉和液体石蜡作为润滑剂添加到改性助剂中，增强了该改性助剂在混合压制的效果，在同等压制压力下大幅提高粉末冶金结构件压坯强度，改变了原材料颗粒结合形态与孔隙形状，从根源上解决了裂纹的产生。
文档编号B22F1/00GK103223491SQ20131012129
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者吴建平 申请人:吴建平