一种高强度粉末冶金活塞环材料及其制备方法
【专利摘要】一种高强度粉末冶金活塞环材料及其制备方法，由下列重量百分比的原料制成：石墨3.4-3.6、硅3.2-3.5、钛0.7-0.9、锰5.7-5.9、铬1.2-1.6、B0.2-0.3、锌0.7-0.9、钼0.2-0.6、GeO0.1-0.16、SnO0.2-0.3、微晶蜡1.4-1.8、硬酯酸锌2.1-2.3、助剂1.4-1.5、铁余量；本发明材料不仅可获得细小均匀的显微组织，而且使烧结过程中碳化物和非金属夹杂物弥散分布。烧结后材料的硬度、抗弯强度高均较高，其硬度即可达到68HRC以上。
【专利说明】一种高强度粉末冶金活塞环材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种粉末冶金【技术领域】，具体是一种高强度粉末冶金活塞环材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]活塞环(Piston Ring)是用于崁入活塞槽沟内部的金属环，活塞环分为两种:压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。现有活塞环一般采用铸件加工，然后进行渗铬、渗氮等处理,生产工艺复杂,成本高,速度慢,不能满足现有企业的需要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种高强度粉末冶金活塞环材料及其制备方法，生产的粉末冶金活塞环具有耐磨性好，强度高，成本纸、速度快的特点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种高强度粉末冶金活塞环材料，其特征在于由下列重量百分比的原料制成:石墨 3.4-3.6、硅 3.2-3.5、钛 0.7-0.9、、锰 5.7-5.9、铬 1.2-1.6、B0.2-0.3、锌 0.7-0.9、钥
0.2-0.6、GeO0.1-0.16、SnO0.2-0.3、微晶蜡 1.4-1.8、硬酯酸锌 2.1-2.3、助剂 1.4-1.5、铁余量；
所述的助剂由下列重量份的原料制成:铁粉3-4、氧化锌2-3、二氧化钛1-2、高岭土粉
5-6、氮化铝粉1-2、硅烷偶联剂KH550 2_3、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1_2、硼化铬5_6、双十四碳醇酯1-2、顺丁烯二酸酐2-3、二甲基硅油1-2 ;制备方法是将铁粉、氧化锌、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉放入球磨罐中加水研磨4-5小时，喷雾干燥后，与其它剩余物料混合，研磨2-3小时，分散均匀即可。
[0005]所述的高强度粉末冶金活塞环的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)将各原料在75-80°C下混合研磨60-90分钟后，装入模具，580_590Mpa下压制成
坯；
(2)将压坯放在烧结炉中，以80-90°C/小时速率升温至450-550°C条件下烧结2_3小时；然后以120-130°C/小时速率升温至950-980°C条件下烧结1-2小时；再以以80_90°C/小时速率升温至1150-1180°C条件下烧结2-3小时；再以250-280°C /小时速率降温至250-280°C条件下，保温2-3小时；
(3)将压坯送入蒸汽处理炉中，在590-640°C下蒸汽处理40-50分钟；取出；
(4)在230-250°C下保温2-3小时，取出放入0°C冰水中，冷却至室温；
(5)经过磨削加工即得。
[0006]本发明助剂能大大提高各原料成分的分散性，使得各原料分散更均匀，提高了粉末冶金组织的均匀性，同时改善了粉末组织的力学性能，提高了其强度与耐磨性能。
[0007]本发明材料不仅可获得细小均匀的显微组织，而且使烧结过程中碳化物和非金属夹杂物弥散分布。烧结后材料的硬度、抗弯强度高均较高，其硬度即可达到68HRC以上。
【具体实施方式】
[0008]一种高强度粉末冶金活塞环材料，由下列重量百分比的原料制成:
石墨 3.4、硅 3.2、钛 0.9、、锰 5.7、铬 1.2,B0.2、锌 0.7、钥 0.2,GeO0.USnO0.2、微晶蜡
1.4、硬酯酸锌2.3、助剂1.4、铁余量；
所述的助剂由下列重量份(公斤)的原料制成:铁粉4、氧化锌2、二氧化钛1、高岭土粉
6、氮化铝粉2、硅烷偶联剂KH550 3、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯2、硼化铬6、双十四碳醇酯
1、顺丁烯二酸酐2、二甲基硅油2 ;制备方法是将铁粉、氧化锌、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉放入球磨罐中加水研磨4-5小时，喷雾干燥后，与其它剩余物料混合，研磨2-3小时，分散均匀即可。
[0009]所述的高强度粉末冶金活塞环的制备方法，包括以下步骤:
(1)将各原料在75-80°C下混合研磨60-90分钟后，装入模具，580_590Mpa下压制成
坯；
(2)将压坯放在烧结炉中，以80-90°C/小时速率升温至450`-550°C条件下烧结2_3小时；然后以120-130°C/小时速率升温至950-980°C条件下烧结1-2小时；再以以80_90°C/小时速率升温至1150-1180°C条件下烧结2-3小时；再以250-280°C /小时速率降温至250-280°C条件下，保温2-3小时；
(3)将压坯送入蒸汽处理炉中，在590-640°C下蒸汽处理40-50分钟；取出；
(4)在230-250°C下保温2-3小时，取出放入0°C冰水中，冷却至室温；
(5)经过磨削加工即得。
[0010]本发明样品经过检测，活塞环硬度(HRC)达68-72，抗弯强度达1300-1420MPa，冲击韧性达7.4-9J ? cm-2。
【权利要求】
1.一种高强度粉末冶金活塞环材料，其特征在于由下列重量百分比的原料制成:
石墨 3.4-3.6、硅 3.2-3.5、钛 0.7-0.9、、锰 5.7-5.9、铬 1.2-1.6、B0.2-0.3、锌0.7-0.9、钥 0.2-0.6、GeO0.1-0.16、SnO0.2-0.3、微晶蜡 1.4-1.8、硬酯酸锌 2.1-2.3、助剂1.4-1.5、铁余量; 所述的助剂由下列重量份的原料制成:铁粉3-4、氧化锌2-3、二氧化钛1-2、高岭土粉5-6、氮化铝粉1-2、硅烷偶联剂KH550 2_3、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1_2、硼化铬5_6、双十四碳醇酯1-2、顺丁烯二酸酐2-3、二甲基硅油1-2 ;制备方法是将铁粉、氧化锌、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉放入球磨罐中加水研磨4-5小时，喷雾干燥后，与其它剩余物料混合，研磨2-3小时，分散均匀即可。
2.根据利要求I所述的高强度粉末冶金活塞环的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将各原料在75-80°C下混合研磨60-90分钟后，装入模具，580_590Mpa下压制成坯； (2)将压坯放在烧结炉中，以80-90°C/小时速率升温至450-550°C条件下烧结2_3小时；然后以120-130°C/小时速率升温至950-980°C条件下烧结1-2小时；再以以80_90°C/小时速率升温至1150-1180°C条件下烧结2-3小时；再以250-280°C /小时速率降温至250-280°C条件下，保温2-3小时； (3)将压坯送入蒸汽处理炉中，在590-640°C下蒸汽处理40-50分钟；取出； (4)在230-250°C下保温2-3小时，取出放入0°C冰水中，冷却至室温； (5)经过磨削加工即得。
【文档编号】B22F5/02GK103451547SQ201310317506
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】周革华 申请人:安庆市德奥特汽车零部件制造有限公司