本发明涉及金属材料领域,具体涉及一种耐腐蚀紧固件材料及其制备方法。
背景技术:
1、紧固件,是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件。紧固件,使用行业广泛,包括能源、电子、电器、机械、化工、冶金、模具、液压等等行业,在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表和用品等上面,都可以看到各式各样的紧固件,是应用最广泛的机械基础件。它的特点是品种规格繁多,性能用途各异,而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。因此,也有人把已有国家标准的一类紧固件称为标准紧固件,或简称为标准件。
2、粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。目前,汽车紧固件材料的高强度螺栓最常用的钢材型号为35crmo,然而经过粉末冶金制备该型号的紧固件耐腐蚀性欠佳,且在使用的过程中往往会出现装配拉长、疲劳断裂和延迟断裂的缺陷。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种耐腐蚀紧固件材料及其制备方法。
2、本发明的目的采用以下技术方案来实现:
3、本发明第一个目的是提供一种耐腐蚀紧固件材料,按照重量份数计算,包括:
4、97.2-98.5份35crmo钢材粉末、1.5-2.8份cesi2/srb6共掺杂微球和0.3-0.6份粘合剂。
5、优选地,所述35crmo钢材粉末按照质量百分数比例,包括:
6、c:0.32%-0.40%、cr:0.80%-1.10%、mo:0.15%-0.25%、mn:0.40%-0.70%、si:0.17%-0.37%、s≤0.035%、p≤0.035%;余量为fe以及不可避免的杂质。
7、更优选地,所述35crmo钢材粉末按照质量百分数比例,包括:
8、c:0.35%、cr:0.96%、mo:0.18%、mn:0.54%、si:0.23%、s: 0.011%、p: 0.013%;余量为fe以及不可避免的杂质。
9、优选地,所述35crmo钢材粉末的粒径是10-20μm;所述cesi2/srb6共掺杂微球的粒径是500-600nm;所述粘合剂的粒径为5-8μm。
10、优选地,所述粘合剂为酰胺蜡微粉、石蜡粉、硬脂酸锌中的一种或多种。
11、优选地,所述cesi2/srb6共掺杂微球的制备方法为:
12、s1、在室温条件和氩气的保护下,将氧化铈粉末、纯硅粉和六硼化锶粉末混合成共混粉料,然后将共混粉料转移至球磨设备内,加入聚丙稀酰胺和去离子水,研磨均匀之后,形成共混基料;
13、s2、在冰水浴条件和氩气的保护下,将共混基料逐滴地加入至甲基硅油内,期间不断搅拌,直至共混基料全部滴加之后,滤出下层固体,经过一次洗涤、固化、二次洗涤和干燥后,得到微球前驱体;
14、s3、将微球前驱体置于气氛炉内,通入氩气作为保护气,焙烧,然后随炉冷却至常温,得到srsi2/srb6共掺杂微球。
15、优选地,所述s1内,纯硅粉、氧化铈粉末和六硼化锶粉末的摩尔比例是4-5:1:2-6;聚丙稀酰胺的分子量是20-30万,共混粉料、聚丙稀酰胺和去离子水的质量比例是1:0.1-0.3:4-6。
16、优选地,所述s2内,共混基料和甲基硅油的质量比例是1:100-200;搅拌速度是200-300rpm,滴加速度是2-3秒/滴。
17、优选地,所述s2内,一次洗涤是使用丙酮洗涤三次,固化是使用2.5%的戊二醛溶液浸泡2h,二次洗涤是使用乙醇洗涤至少三次,干燥是真空干燥。
18、优选地,所述s3内,焙烧升温的条件是:从室温至900℃时,升温速率为20-30℃/min,保温1h;从900-1350℃时,升温速率为10-20℃/min;升温至1350℃后焙烧时间是3-5h。
19、本发明第二个目的是提供一种耐腐蚀紧固件材料的制备方法,包括以下步骤:
20、(1)将35crmo钢材粉末、cesi2/srb6共掺杂微球和粘合剂分别干燥处理后,按照重量份数称取,混合在球磨设备内,经过球磨形成均匀的混合原料;
21、(2)将混合原料置于成型模具内压结成型,得到混合坯料;
22、(3)将混合坯料置于真空炉内先脱脂后,再升温烧结,待冷却后,即得到紧固件材料。
23、优选地,步骤(1)的干燥处理是在真空箱内干燥,球磨是在氩气的保护下球磨,球磨速度是200-300rpm,球磨时间是6-8h。
24、优选地,步骤(2)的成型的压力为500-800mpa,保压时间是5-10min。
25、优选地,步骤(3)的脱脂是在真空度高于10pa的条件下升温至500℃,升温速率为1-2℃/min,保温1-2h。
26、优选地,步骤(3)的烧结是在真空度高于10pa的条件下先升温至1050℃,升温速率为10-20℃/min,保温1-2h;再升温至1150℃,升温速率为5-10℃/min,保温1-2h;然后再升温至1250℃,升温速率为2-5℃/min,保温1-2h;冷却时的降温速度是5-10℃/min。
27、本发明的有益效果为:
28、1、本发明通过粉末冶金的方式,在35crmo钢材粉末的基础上添加了cesi2/srb6共掺杂微球,从而制备得到了耐腐蚀紧固件材料。cesi2/srb6共掺杂微球是在通过在srb6(六硼化锶)的表面原位生成cesi2(二硅化锶),从而得到cesi2包覆srb6的复合微球,然后利用该共掺杂微球作为钢材合成过程的改性剂,从而得到一种强度高、韧性好并且耐腐蚀的钢材。
29、2、稀土铈的添加能够增加钢材的抗氧能力,但是稀土铈过于活泼导致很容易过早地与钢材中的氧结合,而降低了钢材长期的抗氧性。基于此,本发明通过制备并添加了二硅化铈(cesi2)化合物作为钢材的改性剂,不仅一定程度上降低了稀土铈的活性,延长了钢材抗氧和抗腐蚀的时间,而且还引入了硅元素,使硅元素适量增加的同时还不会破坏钢材的塑形和韧性,从而取得一举两得的效果。
30、3、硼能增强钢材的淬透性,锶可作为炼钢的脱硫磷剂,但是基于传统硼受碳含量的影响过大,以及锶使用过程中容易损失的缺陷。本发明通过六硼化锶化合物(srb6)的方式引入了硼和锶元素,六硼化锶具有较高的熔沸点,本发明的独特之处还在于,六硼化锶作为核体被制备的二硅化铈包覆,不仅减弱了硼元素和锶元素的缺陷影响,而且还增加了二硅化铈的比表面积,从而增强了钢材的性能表现。
31、
1.一种耐腐蚀紧固件材料,其特征在于,按照重量份数计算,包括:
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀紧固件材料,其特征在于,所述35crmo钢材粉末按照质量百分数比例,包括:
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀紧固件材料,其特征在于,所述35crmo钢材粉末的粒径是10-20μm;所述cesi2/srb6共掺杂微球的粒径是500-600nm;所述粘合剂的粒径为5-8μm。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀紧固件材料,其特征在于,所述粘合剂为酰胺蜡微粉、石蜡粉、硬脂酸锌中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀紧固件材料,其特征在于,所述cesi2/srb6共掺杂微球的制备方法为:
6.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀紧固件材料,其特征在于,所述s1内,纯硅粉、氧化铈粉末和六硼化锶粉末的摩尔比例是4-5:1:2-6;聚丙稀酰胺的分子量是20-30万,共混粉料、聚丙稀酰胺和去离子水的质量比例是1:0.1-0.3:4-6。
7.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀紧固件材料,其特征在于,所述s2内,共混基料和甲基硅油的质量比例是1:100-200;搅拌速度是200-300rpm,滴加速度是2-3秒/滴;
8.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀紧固件材料,其特征在于,所述s3内,焙烧升温的条件是:从室温至900℃时,升温速率为20-30℃/min,保温1h;从900-1350℃时,升温速率为10-20℃/min;升温至1350℃后焙烧时间是3-5h。
9.一种权利要求1-8任意之一所述的耐腐蚀紧固件材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
10.根据权利要求9所述的耐腐蚀紧固件材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)的干燥处理是在真空箱内干燥,球磨是在氩气的保护下球磨,球磨速度是200-300rpm,球磨时间是6-8h;步骤(2)的成型的压力为500-800mpa,保压时间是5-10min;步骤(3)的脱脂是在真空度高于10pa的条件下升温至500℃,升温速率为1-2℃/min,保温1-2h;步骤(3)的烧结是在真空度高于10pa的条件下先升温至1050℃,升温速率为10-20℃/min,保温1-2h;再升温至1150℃,升温速率为5-10℃/min,保温1-2h;然后再升温至1250℃,升温速率为2-5℃/min,保温1-2h;冷却时的降温速度是5-10℃/min。