本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种减震器活塞杆及其制备方法。
背景技术：
减震器(absorber)，是用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。广泛用于汽车，为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。其中底阀座总成是其中的重要零部件之一。减震器的减震原理是当车架或车轮与车身之间受振动出现相对运动时，减震器内的活塞上下移动，活塞杆在运动的过程中，减震器油通过底阀座总成与活塞总成在工作缸与储油筒间不断的循环，从而把动能转化为热能散发到空气中。在活塞杆拉起的过程中，底阀座总成上的补偿阀片打开，减震器油从储油筒进入工作缸内，在活塞杆压缩的过程中，工作缸内的减震器油通过阀座体上的压缩阀片被顶开进入储油筒内。
减震器活塞杆是减震器中重要的部件，对其硬度、强度和耐磨性及精密程度有很高的要求。传统的通常采用铸造加工方式制的，尺寸精度比较低，需要进行后续工艺加工，加工出来的部件废品率较高，另外从零件的质量方面考虑，铸造加工出来的质量也无法满足要求。与铸造方法相比，粉末冶金方法在精密度和成本这两方面非常有竞争力，铸造中的一些问题，如偏析、机加工量大等，用粉末冶金方法则可以减少或避免。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种减震器活塞杆及其制备方法，通过组分和工艺的结合，使得减震器活塞杆性能大大提升满足工作需要。
本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种减震器活塞杆，所述减震器活塞杆的原料包括如下重量份数的组分：
fe粉：65-80份；铜复合粉：2-8份；镍粉：0.5-1.2份；锑粉：0.3-0.8份；稀土氧化物：0.2-0.8份；润滑剂：0.3-0.8份；
所述铜复合粉为铜粉表面包覆锰层。
铁粉和铜粉是粉末冶金过程中的常用金属元素，因铜粉的熔点低，在烧结过程中，铜粉先溶解形成液相，由于铜液相对于铁的润湿性好，可以浸透铁粉的边缘，将铁粉与铁粉之间的结合隔断，导致烧结体的强度下降，烧结体膨胀，烧结体的尺寸精度也下降。在本发明中，使用锰包覆的铜复合粉，在烧结过程中，铜最先熔化，因铜表面包裹的锰层，使得铜无法接触铁基体，避免了铜液浸透铁粉带来的不利影响，随着烧结温度的提高，锰、铁先后熔化，锰的熔化促进铁熔化，此时各元素之间相互接触，形成均匀的烧结体。在本发明中，还添加了锑粉和稀土氧化物，二者在烧结过程中相互作用，可以在基体富锑的一侧，生成低熔点的玻璃相复合氧化物resb5o14，此复合氧化物在烧结初期先变为液相，所生成的液相向铁颗粒浸透，再一次降低了铜液与铁粉接触的机会，由于表面张力把周围的铁颗粒吸引到一起，从而导致急速致密化，烧结后期，复合氧化物在晶界分布，对晶粒长大起到钉扎阻止作用，进一步提高晶粒细化度。
作为优选，所述fe粉的粒径为100-950nm，所述铜粉的粒径为3-5μm，所述镍粉的粒径为1-2.8μm。物质的熔点为一个范围值，粒径越小，其熔点越接近范围的最低值。在本发明中，选用不同粒径的金属元素，一方面可以提高压制成型的紧实度，提高烧结质量，另一方面，熔点越高的金属元素选用的粒径越小，使三种元素的熔点趋近平衡，提高烧结质量。
作为优选，所述铜复合粉的制备方法包括：将锰盐溶解于丙酮、乙醇或水中，然后加入铜粉，搅拌均匀得到浆液，浆液经离心、喷雾干燥后得到粉末，粉末加热处理后得铜复合粉。
作为优选，所述锰盐和铜粉的质量比为(0.3-0.6)：1。
作为优选，所述锰盐为碳酸锰、硫酸锰和硝酸锰的一种或多种。
作为优选，所述加热处理为在惰性气氛中，于800-1000℃下，加热30-50min。
作为优选，所述稀土氧化物为氧化钇、氧化镧、氧化钐、氧化钆、氧化钬的一种或多种。进一步优选，所述稀土氧化物为氧化镧。氧化镧相对其他稀土氧化物，能够更好地与锑粉作用。
作为优选，所述润滑剂为石蜡、硬脂肪酸锌、硬脂酸锂或聚乙烯蜡的一种或多种。进一步优选，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
本发明的另一个目的通过如下技术方案实现：一种减震器活塞杆的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，干压成型，成型产品升温至450-550℃，保温超声处理20-30min，随后以20-50℃/s冷却，复压，随后置于真空炉中升温至1500-1700℃，保温烧结1-2h。
作为优选，所述干压成型在150-200mpa压力下进行；所述复压在350-450mpa压力下进行。
成型后的产品先在450-550℃下，保温超声处理，超声除去粉末内部的气体，减少后续烧结孔隙的产生，除气之后的冷却需要快速进行，以免在缓慢冷却过程中，气体重新逸入。气体除去后，压坯变得松散，需要进一步复压使之压实。成型的压力不宜太高，会影响后期的超声除气效果，复压再采用较高压力，压实已经除气后的压坯。
与现有技术相比，本发明通过在常规烧结粉末中添加表面包覆锰的铜复合粉，再结合本发明特殊的制备工艺，使得元素之间在烧结过程中的相互促进作用，提高产品的硬度、耐磨性，提高产品密度和缩小产品尺寸公差。且本发明所提供的制备工艺简单易行，适合工业化生产。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
所述减震器活塞杆的原料包括如下重量份数的组分：
fe粉：70份；铜复合粉：5份；镍粉：1份；锑粉：0.5份；氧化钇：0.5份；硬脂肪酸锌：0.5份；所述铜复合粉为铜粉表面包覆锰层。fe粉的粒径为1μm，所述铜粉的粒径为1μm，所述镍粉的粒径为1μm。
所述铜复合粉的制备方法包括：将硫酸锰溶解于丙酮中，然后加入铜粉，硫酸锰和铜粉的质量比为0.5：1。搅拌均匀得到浆液，浆液经4000r/min离心、喷雾干燥后得到粉末，粉末在n2中，于900℃下，加热40min处理得表面包覆锰的铜复合粉。
所述活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在150mpa压力下干压成型，成型产品升温至500℃，保温超声处理30min，随后以30℃/s的速率进行冷却，在400mpa下复压，随后置于真空炉中升温至1700℃，保温烧结1.5h。
实施例2
所述减震器活塞杆的原料包括如下重量份数的组分：
fe粉：70份；铜复合粉：5份；镍粉：1份；锑粉：0.5份；氧化钇：0.5份；硬脂肪酸锌：0.5份；所述铜复合粉为铜粉表面包覆锰层。fe粉的粒径为500nm，所述铜粉的粒径为4μm，所述镍粉的粒径为1μm。
所述铜复合粉的制备方法包括：将硫酸锰溶解于丙酮中，然后加入铜粉，硫酸锰和铜粉的质量比为0.5：1。搅拌均匀得到浆液，浆液经4000r/min离心、喷雾干燥后得到粉末，粉末在n2中，于900℃下，加热40min处理得表面包覆锰的铜复合粉。
所述活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在150mpa压力下干压成型，成型产品升温至500℃，保温超声处理30min，随后以30℃/s的速率进行冷却，在400mpa下复压，随后置于真空炉中升温至1700℃，保温烧结1.5h。
实施例3
所述减震器活塞杆的原料包括如下重量份数的组分：
fe粉：70份；铜复合粉：5份；镍粉：1份；锑粉：0.5份；氧化镧：0.5份；硬脂肪酸锌：0.5份；所述铜复合粉为铜粉表面包覆锰层。fe粉的粒径为500nm，所述铜粉的粒径为4μm，所述镍粉的粒径为1μm。
所述铜复合粉的制备方法包括：将硫酸锰溶解于丙酮中，然后加入铜粉，硫酸锰和铜粉的质量比为0.5：1。搅拌均匀得到浆液，浆液经4000r/min离心、喷雾干燥后得到粉末，粉末在n2中，于900℃下，加热40min处理得表面包覆锰的铜复合粉。
所述活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在150mpa压力下干压成型，成型产品升温至500℃，保温超声处理30min，随后以30℃/s的速率进行冷却，在400mpa下复压，随后置于真空炉中升温至1700℃，保温烧结1.5h。
实施例4
所述减震器活塞杆的原料包括如下重量份数的组分：
fe粉：70份；铜复合粉：5份；镍粉：1份；锑粉：0.5份；氧化镧：0.5份；聚乙烯蜡：0.5份；所述铜复合粉为铜粉表面包覆锰层。fe粉的粒径为500nm，所述铜粉的粒径为4μm，所述镍粉的粒径为1μm。
所述铜复合粉的制备方法包括：将硫酸锰溶解于丙酮中，然后加入铜粉，硫酸锰和铜粉的质量比为0.5：1。搅拌均匀得到浆液，浆液经4000r/min离心、喷雾干燥后得到粉末，粉末在n2中，于900℃下，加热40min处理得表面包覆锰的铜复合粉。
所述活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在150mpa压力下干压成型，成型产品升温至500℃，保温超声处理30min，随后以30℃/s的速率进行冷却，在400mpa下复压，随后置于真空炉中升温至1700℃，保温烧结1.5h。
实施例5
所述减震器活塞杆的原料包括如下重量份数的组分：
fe粉：65份；铜复合粉：2份；镍粉：0.5份；锑粉：0.3份；氧化镧：0.2份；聚乙烯蜡：0.3份；所述铜复合粉为铜粉表面包覆锰层。fe粉的粒径为200nm，所述铜粉的粒径为5μm，所述镍粉的粒径为2μm。
所述铜复合粉的制备方法包括：将硫酸锰溶解于丙酮中，然后加入铜粉，硫酸锰和铜粉的质量比为0.3：1。搅拌均匀得到浆液，浆液经5000r/min离心、喷雾干燥后得到粉末，粉末在n2中，于1000℃下，加热30min处理得表面包覆锰的铜复合粉。
所述活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在200mpa压力下干压成型，成型产品升温至450℃，保温超声处理25min，随后以40℃/s的速率进行冷却，在450mpa下复压，随后置于真空炉中升温至1600℃，保温烧结1.6h。
实施例6
所述减震器活塞杆的原料包括如下重量份数的组分：
fe粉：80份；铜复合粉：7份；镍粉：1.2份；锑粉：0.7份；氧化镧：0.6份；聚乙烯蜡：0.7份；所述铜复合粉为铜粉表面包覆锰层。fe粉的粒径为800nm，所述铜粉的粒径为5μm，所述镍粉的粒径为1.5μm。
所述铜复合粉的制备方法包括：将碳酸锰溶解于丙酮中，然后加入铜粉，碳酸锰和铜粉的质量比为0.6：1。搅拌均匀得到浆液，浆液经3000r/min离心、喷雾干燥后得到粉末，粉末在n2中，于900℃下，加热40min处理得表面包覆锰的铜复合粉。
所述活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在150mpa压力下干压成型，成型产品升温至550℃，保温超声处理20min，随后以20℃/s的速率进行冷却，在400mpa下复压，随后置于真空炉中升温至1650℃，保温烧结1.2h。
对比例1
对比例1与实施例4的区别在于，对比例1使用普通铜粉，其它与实施例4相同。
对比例2
对比例2与实施例4的区别在于，对比例2的原料不包括锑粉，其它与实施例4相同。
对比例3
对比例3与实施例4的区别在于，对比例3的原料为：fe粉：85份；铜复合粉：9份；镍粉：0.4份；锑粉：0.9份；氧化镧：0.9份；聚乙烯蜡：0.5份；所述铜复合粉为铜粉表面包覆锰层。其它与实施例4相同。
对比例4
对比例4与实施例4的区别在于，对比例4的活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在150mpa压力下干压成型，随后置于真空炉中升温至1700℃，保温烧结1.5h。其它与实施例4相同。
对比例5
对比例5与实施例4的区别在于，对比例5的活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在400mpa压力下干压成型，随后置于真空炉中升温至1700℃，保温烧结1.5h。其它与实施例4相同。
对比例6
对比例6与实施例4的区别在于，对比例6的活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在150mpa压力下干压成型，成型产品升温至500℃，保温30min，随后以30℃/s的速率进行冷却，在400mpa下复压，置于真空炉中升温至1700℃，保温烧结1.5h。其它与实施例4相同。
对比例7
对比例7与实施例4的区别在于，对比例7的活塞杆的制备方法包括以下步骤：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在150mpa压力下干压成型，成型产品升温至500℃，保温超声处理30min，随后以30℃/s的速率进行冷却，在150mpa下复压，随后置于真空炉中升温至1700℃，保温烧结1.5h。其它与实施例4相同。
对比例8
对比例8与实施例4的区别在于，对比例8的活塞杆的制备方法为：按配比称取所述原料进行球磨，喷雾干燥后，在400mpa压力下干压成型，成型产品升温至500℃，保温超声处理30min，随后以30℃/s的速率进行冷却，在400mpa下复压，随后置于真空炉中升温至1700℃，保温烧结1.5h。其它与实施例4相同。
对比例9
对比例9与实施例4的区别在于，对比例9在保温超声处理后以以10℃/s的速率进行冷却。其它与实施例4相同。
对实施例1-6和对比例1-9制备得到的活塞杆进行硬度、耐磨性、密度、尺寸公差的测量。结果如表1所示。
表1实施例1-6和对比例1-9制备的活塞杆性能测试结果
从表1中可以看出，本发明实施例1-3具有较好的性能参数，实施例4-6作为本发明的最优实施例，性能最佳，而对比例1-9因必须成分或步骤的缺失，其性能参数远低于实施例4。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。