一种粉末冶金用渗铜剂的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种粉末冶金用渗铜剂，所述渗铜剂以重量份计包括：铜93.6～94.4份，铁2.1～3.5份，碳1.4～2.7份，锰0.7～1.8份，铬0.4～1.5份，硅0.2～0.9份，钼0.3～1.2份，磷0.1～0.8份，钴0.2～0.9份，铋0.5～1.9份。本发明渗铜剂具有成形性好、熔渗效率高、无侵蚀、低残留、显著提高材料密度和力学性能的特点。
【专利说明】_种粉末冶金用)穸铜剂
【技术领域】
[0001] 本发明属于粉末冶金材料【技术领域】，具体涉及一种粉末冶金用渗铜剂。
【背景技术】
[0002] 目前，粉末冶金烧结钢零部件由于其低成本、易加工的特点在工业生产尤其是汽 车机械工业中的应用越来越广泛，常用的有烧结钢齿轮、凸轮、阀座、排气门座等，这些零部 件在某些恶劣的环境下服役时，要求具有良好的耐磨性、耐冲击性，又要保持较高的强度和 硬度。但是采用常规压制_烧结工艺制造的粉末冶金烧结钢零部件，压制过程中不可能达 到完全的致密状态，其中残留的孔隙作为一种缺陷影响了它的抗拉强度、冲击韧性、疲劳强 度和硬度等性能，致使其不能满足使用要求。因此，消除或减少其残留孔隙是获得高致密 性、高性能烧结钢的最有效途径，而渗铜就是一种常用的方法。研宄表明，用铜或铜合金粉 末对烧结钢进行熔渗能明显减少或消除烧结钢中的孔隙、提高密度、改善其力学性能和动 力学性能（如冲击韧性、疲劳）等。渗铜较传统的复压复烧、粉末锻造、温压等致密化工艺 具有成本低、工序简单、易调整等优点，因此这种方法自上世纪四十年代在美国问世以来， 应用范围日益扩大，目前已成为生产高性能铁基粉末冶金零部件不可或缺的致密化工艺。
[0003] 粉末冶金渗铜工艺是一种在普通压制压力（500?600MPa)下获得高密度乃至致 密的粉末冶金零件的工艺。用此工艺生产的零件的冲击力、密封性、耐磨性以及可加工性等 性能远高于温压、复压复烧等工艺，因此它在高端粉末冶金产品中占有相当的份额。但由于 粉末冶金的渗铜是在1090?1150°C的温度区间进行，通常取1120°C，而在此温度区间铁在 铜中溶解度约为3. 8?4%，导致了直接用Cu块与粉末冶金零件渗铜，渗铜效率约为85%， 零件的表面与内部会形成腐蚀裂纹，影响产品的外观和冲击强度，这导致了大批量（25? 35%)的次品出现。通常采用机加工的方法去除次品，这增加了加工成本。因此有必要开 发一种不腐蚀产品、不影响产品强度的渗铜剂。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种粉末冶金用渗铜剂，该渗铜剂成 形性好、熔渗效率高、无侵蚀、低残留，能显著提高材料密度和力学性能。
[0005] 一种粉末冶金用渗铜剂，以重量份计包括：铜93. 6?94. 4份，铁2. 1?3. 5份， 碳1. 4?2. 7份，锰0. 7?1. 8份，铬0. 4?1. 5份，硅0. 2?0. 9份，钼0. 3?1. 2份，磷 0? 1?0? 8份，钴0? 2?0? 9份，铋0? 5?1. 9份。
[0006] 作为上述发明的进一步改进，所述粉末冶金用渗铜剂以重量份计还包括硼0. 3? 0. 8 份。
[0007] 作为上述发明的进一步改进，所述粉末冶金用渗铜剂以重量份计还包括锡0. 2? 1. 1 份。
[0008] 作为上述发明的进一步改进，所述粉末冶金用渗铜剂以重量份计还包括锌0. 1? 0? 5 份。
[0009] 作为上述发明的进一步改进，粉末冶金用渗铜剂，以重量份计包括：铜94. 1份，铁 2. 9份，碳1. 8份，锰1. 4份，铬0. 9份，硅0. 6份，钼0. 8份，磷0. 4份，钴0. 6份，铋1. 5份， 硼0.7份，锡0.6份，锌0.2份。
[0010] 作为上述发明的进一步改进，所述铜、铁、碳、锰、铬、硅、钼、磷、钴、铋、硼、锡和锌 的粒度小于200目。
[0011] 由铁铜相图可知，在1120°C时，铁在铜中的溶解度为3. 8 %，如果渗铜剂中不含 铁，则渗铜时，部分铜会跟烧结钢基体中的铁发生固溶，从而对基体骨架造成侵蚀，产生裂 纹或小孔，使得渗铜烧结钢的冲击韧性明显下降。为了减少铜的侵蚀，在渗铜剂中添加一 定量的铁粉，使铜液在熔渗之前被铁饱和，从而减少铜液对基体中铁的溶解，可在一定程度 上减少侵蚀。碳粉通过扩散可以和铁合金形成钢基体，从而增加材料硬度，易于去除残渣。 锰一方面可以和铜合金化，可降低液体表面张力，另一方面易于出去渗铜后的残渣，减小侵 蚀，提高渗铜烧结钢的力学性能。适量的硼粉可以提高铁-碳烧结材料的密度、强度、压溃 强度、韧性。铬可与碳形成碳化物和合金渗碳体，从而提高材料硬度。硅可与锰形成高强度 材料，在渗铜时，硅与钴、铬、钼等形成强化颗粒，从而提高材料硬度。磷能提高铜在铁中的 润湿性，有助熔作用。锡不仅能改善熔渗铜的流动性，对开口孔隙的熔渗作用具有明显促进 作用，还能起润滑作用，增加韧性，降低材料的磨损。
[0012] 本发明的渗铜剂在整个渗铜温度范围（1090?1150°C)内，渗铜效率> 98%，生 产的粉末冶金渗铜零件表面无腐蚀，无残留铁渣。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1
[0014] -种粉末冶金用渗铜剂，以重量份计包括：铜93. 6份，铁2. 1份，碳1. 4份，锰0. 7 份，铬0. 4份，硅0. 2份，钼0. 3份，磷0. 1份，钴0. 2份，铋0. 5份。
[0015] 所述原料的粒度小于200目。
[0016] 将上述原料在双锥混合器内以19?21tpm的转速混合30?35min即得。
[0017] 实施例2
[0018] -种粉末冶金用渗铜剂，以重量份计包括：铜94. 1份，铁2. 8份，碳1. 9份，猛1. 2 份，铬0. 9份，硅0. 5份，钼0. 8份，磷0. 4份，钴0. 7份，铋1. 4份。
[0019] 所述原料的粒度小于200目。
[0020] 将上述原料在双锥混合器内以19?21tpm的转速混合30?35min即得。
[0021] 实施例3
[0022] -种粉末冶金用渗铜剂，以重量份计包括：铜94. 4份，铁3. 5份，碳2. 7份，锰1. 8 份，铬1. 5份，硅0. 9份，钼1. 2份，磷0. 8份，钴0. 9份，铋1. 9份。
[0023] 所述原料的粒度小于200目。
[0024] 将上述原料在双锥混合器内以19?21tpm的转速混合30?35min即得。
[0025] 实施例4
[0026] -种粉末冶金用渗铜剂，以重量份计包括：铜94. 4份，铁3. 5份，碳2. 7份，锰1. 8 份，铬1. 5份，硅0. 9份，钼1. 2份，磷0. 8份，钴0. 9份，铋1. 9份，硼0. 7份。
[0027] 所述原料的粒度小于200目。
[0028] 将上述原料在双锥混合器内以19?21tpm的转速混合30?35min即得。
[0029] 实施例5
[0030] 一种粉末冶金用渗铜剂，以重量份计包括：铜94. 1份，铁2. 8份，碳1. 9份，锰1. 2 份，铬0. 9份，硅0. 5份，钼0. 8份，磷0. 4份，钴0. 7份，铋1. 4份，锡0. 6份。
[0031] 所述原料的粒度小于200目。
[0032] 将上述原料在双锥混合器内以19?21tpm的转速混合30?35min即得。
[0033] 实施例6
[0034] -种粉末冶金用渗铜剂，以重量份计包括：铜94. 1份，铁2. 8份，碳1. 9份，猛1. 2 份，铬0. 9份，硅0. 5份，钼0. 8份，磷0. 4份，钴0. 7份，铋1. 4份，锌0. 3份。
[0035] 所述原料的粒度小于200目。
[0036] 将上述原料在双锥混合器内以19?21tpm的转速混合30?35min即得。
[0037] 实施例7
[0038] -种粉末冶金用渗铜剂，以重量份计包括：铜94. 1份，铁2. 9份，碳1. 8份，猛1. 4 份，铬0. 9份，硅0. 6份，钼0. 8份，磷0. 4份，钴0. 6份，铋1. 5份，硼0. 7份，锡0. 6份，锌 0? 2 份。
[0039] 所述原料的粒度小于200目。
[0040] 将上述原料在双锥混合器内以19?21tpm的转速混合30?35min即得。
[0041] 将实施例1至7所得渗铜剂与市售产品进行性能测试，结果如下：
[0042]
【权利要求】
1. 一种粉末冶金用渗铜剂，其特征在于：以重量份计包括：铜93. 6?94. 4份，铁2. 1? 3. 5份，碳1. 4?2. 7份，锰0. 7?1. 8份，铬0. 4?1. 5份，硅0. 2?0. 9份，钼0. 3?1. 2 份，磷0. 1?0. 8份，钴0. 2?0. 9份，铋0. 5?1. 9份。
2. 根据权利要求1所述的粉末冶金用渗铜剂，其特征在于：以重量份计还包括硼 0? 3 ?0? 8 份。
3. 根据权利要求1所述的粉末冶金用渗铜剂，其特征在于：以重量份计还包括锡 0? 2 ?1. 1 份。
4. 根据权利要求1所述的粉末冶金用渗铜剂，其特征在于：以重量份计还包括锌 0? 1 ?0? 5 份。
5. 根据权利要求1所述的粉末冶金用渗铜剂，其特征在于：以重量份计包括：铜94. 1 份，铁2. 9份，碳1. 8份，锰1. 4份，铬0. 9份，硅0. 6份，钼0. 8份，磷0. 4份，钴0. 6份，铋 1. 5份，硼0. 7份，锡0. 6份，锌0. 2份。
6. 根据权利要求5所述的粉末冶金用渗铜剂，其特征在于：所述铜、铁、碳、锰、铬、硅、 钼、磷、钴、铋、硼、锡和锌的粒度小于200目。
【文档编号】B22F3/26GK104439251SQ201410577691
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】刘莉, 王爽, 刘晓东 申请人:苏州莱特复合材料有限公司