一种耐腐蚀铁基粉末冶金阀门及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀铁基粉末冶金阀门及其制备方法。
【背景技术】
[0002]阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置，是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止并能控制其流量的装置。
[0003]阀门所用材料很多，其中粉末冶金材料制作工艺简单，制作精度高，节约了成本，但是粉末冶金存在很多问题。例如普通铁基粉末冶金材料耐热、耐腐蚀性较差，承重性差，强度、硬度、耐冲击性等力学性能不够高。
[0004]金属具有抗热震性，韧性好的特点，但是金属容易氧化，而且高温强度不高。陶瓷材料具有高硬度、耐热性好、耐腐蚀等特点。将金属和陶瓷结合，可以得到硬度大、高温强度高、高温蠕变性好、抗热震性好、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损等诸多优异性能的材料，使得阀门更适合环境的变化，使用寿命更长。但是由于非金属相和金属相相容性差，易使成分出现偏析，组织均匀性差，强度不均匀，出现花斑，磨合性差，耐磨性差，不能承受较大的压力，热衰严重，抗裂纹性能差，抗冷热疲劳性能差，降低了使用性能，缩短了使用寿命。
[0005]可以通过改变原料来改善铁基粉末冶金材料的性能，还可以通过改善非金属相和金属相的相容性来改善材料的性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种耐腐蚀铁基粉末冶金阀门及其制备方法，该阀门材料组织均匀，强度高，韧性好，耐热性、耐磨性和耐腐蚀性好。
[0007]本发明的技术方案如下:
一种耐腐蚀铁基粉末冶金阀门，其特征在于由下列重量份的原料制成:硼化铪3-5、氮化钽4-6、聚合磷铁粉1-2、铜粉2-3、硬脂酸硼0.4-0.8、石墨0.5-0.7、聚碳硅烷6_9、钛粉10-15、硅钙钡合金粉3-5、硅烷偶联剂kh-550 0.3-0.5、锆铁2-2.5、1%碳酸钠溶液适量、水适量、硬脂酸锌0.4-0.6、次亚磷酸钠2-3、聚乙二醇0.3-0.4、2Mol/L硫酸铜溶液20-25、润湿助剂2-3、铁粉81-83 ；
所述润湿助剂由下列重量份的原料制成:Gal-2、Pl-l.3、氧化硼0.8-1.4、钛1.4-1.6、Mn 1.3-1.6、氧化钒 0.6-0.9、SnO0.3-0.5、Β?203 0.2-0.4、镁粉 0.6-0.9、NaF0.1-0.2、水8-10、聚乙二醇0.1-0.2 ;制备方法为:将聚乙二醇加入水中，搅拌均匀后加入镁粉，加热至70-80°C，搅拌20-30分钟，超声分散3-4分钟，再加入P、氧化钒、氧化硼、钛、SnO, Bi203、Mn，在7000-8000转/分下搅拌10-15分钟，超声分散4_5分钟，喷雾干燥，与其他剩余成分混合，研磨至粒度小于5 μ m，即得。
[0008]所述耐腐蚀铁基粉末冶金阀门的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
(I)将硼化铪、氮化钽、聚合磷铁粉混合，加入3-4倍重量份的1%碳酸钠溶液中，加热至40-50°C，搅拌10-15分钟，过滤，加入3-4倍重量份的水洗涤，重复洗涤2_3次，过滤，得到滤饼；
(2)将滤饼与润湿助剂混合，研磨30-40分钟，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶联剂kh-550，搅拌10-15分钟，加热至60-70°C，再加入铜粉、硬脂酸硼、0.8-1.2重量份的铁粉，搅拌30-40分钟，过滤，在氢气氛围下喷雾干燥，粉碎，过130目筛，得到粉末；
(3)将第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸铜溶液中，加入聚乙二醇、次亚磷酸钠，加热至60-70°C，搅拌反应1-2个小时，过滤，用水洗涤至中性，通入热氢气干燥，粉碎，得到粉末；
(4)将第(3)步得到的粉末与其他剩余成分混合、球磨、成形、烧结、精整加工，即得。
[0009]本发明的有益效果
本发明阀门材料的制作工艺使得金属相包裹在非金属相外层，增加非金属相与金属相的润湿性和粘结性，能够防止成分偏析，使得材料组织均匀，增加了强度和韧性；通过添加硼化铪、氮化钽、聚合磷铁粉，增加了阀门的耐热性、耐磨性和耐腐蚀性；通过使用本发明的润湿助剂，能够增加金属对非金属相的润湿性能，增加阀门的疲劳强度和韧性。
【具体实施方式】
[0010]一种耐腐蚀铁基粉末冶金阀门，由下列重量份(公斤)的原料制成:硼化铪4、氮化钽5、聚合磷铁粉1.5、铜粉2.5、硬脂酸硼0.6、石墨0.6、聚碳硅烷7、钛粉13、硅钙钡合金粉4、硅烷偶联剂kh-550 0.4、锆铁2.3、1%碳酸钠溶液适量、水适量、硬脂酸锌0.5、次亚磷酸钠2.5、聚乙二醇0.3、2Mol/L硫酸铜溶液23、润湿助剂2.5、铁粉82 ；
所述润湿助剂由下列重量份(公斤)的原料制成:Gal.5、Pl.2、氧化硼1、钛1.5、Mn
1.5、氧化钒0.7、SnO0.4、Bi203 0.3、镁粉0.7、NaF0.1、水9、聚乙二醇0.1 ;制备方法为:将聚乙二醇加入水中，搅拌均匀后加入镁粉，加热至75°C，搅拌25分钟，超声分散3.5分钟，再加入P、氧化钒、氧化硼、钛、Sn0、Bi203、Mn，在7500转/分下搅拌13分钟，超声分散4.5分钟，喷雾干燥，与其他剩余成分混合，研磨至粒度小于5 μ m，即得。
[0011]所述耐腐蚀铁基粉末冶金阀门的制备方法，包括以下步骤:
(1)将硼化铪、氮化钽、聚合磷铁粉混合，加入3.5倍重量份的1%碳酸钠溶液中，加热至450C，搅拌13分钟，过滤，加入3.5倍重量份的水洗涤，重复洗涤2次，过滤，得到滤饼；
(2)将滤饼与润湿助剂混合，研磨35分钟，加入4.5倍重量份的水，加入硅烷偶联剂kh-550，搅拌13分钟，加热至65°C，再加入铜粉、硬脂酸硼、I重量份的铁粉，搅拌35分钟，过滤，在氢气氛围下喷雾干燥，粉碎，过130目筛，得到粉末；
(3)将第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸铜溶液中，加入聚乙二醇、次亚磷酸钠，加热至65°C，搅拌反应1.5个小时，过滤，用水洗涤至中性，通入热氢气干燥，粉碎，得到粉末；
(4)将第(3)步得到的粉末与其他剩余成分混合、球磨、成形、烧结、精整加工，即得。
[0012]实验数据:
经测试该实施例阀门材料的硬度HB为66，致密度为95.25%，空隙率9.42%，断裂韧性为
15.7MPa.m1/2,抗压强度为157MPa，抗弯强度为503MPa。
【主权项】
1.一种耐腐蚀铁基粉末冶金阀门，其特征在于由下列重量份的原料制成:硼化铪3-5、氮化钽4-6、聚合磷铁粉1-2、铜粉2-3、硬脂酸硼0.4-0.8、石墨0.5-0.7、聚碳硅烷6_9、钛粉10-15、硅钙钡合金粉3-5、硅烷偶联剂kh-550 0.3-0.5、锆铁2-2.5、1%碳酸钠溶液适量、水适量、硬脂酸锌0.4-0.6、次亚磷酸钠2-3、聚乙二醇0.3-0.4、2Mol/L硫酸铜溶液20-25、润湿助剂2-3、铁粉81-83 ； 所述润湿助剂由下列重量份的原料制成:Gal-2、Pl-l.3、氧化硼0.8-1.4、钛1.4-1.6、Mn 1.3-1.6、氧化钒 0.6-0.9、SnO0.3-0.5、Β?203 0.2-0.4、镁粉 0.6-0.9、NaF0.1-0.2、水8-10、聚乙二醇0.1-0.2 ;制备方法为:将聚乙二醇加入水中，搅拌均匀后加入镁粉，加热至70-80°C，搅拌20-30分钟，超声分散3-4分钟，再加入P、氧化钒、氧化硼、钛、SnO, Bi203、Mn，在7000-8000转/分下搅拌10-15分钟，超声分散4_5分钟，喷雾干燥，与其他剩余成分混合，研磨至粒度小于5 μ m，即得。
2.根据权利要求1所述耐腐蚀铁基粉末冶金阀门的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将硼化铪、氮化钽、聚合磷铁粉混合，加入3-4倍重量份的1%碳酸钠溶液中，加热至40-50°C，搅拌10-15分钟，过滤，加入3-4倍重量份的水洗涤，重复洗涤2_3次，过滤，得到滤饼； (2)将滤饼与润湿助剂混合，研磨30-40分钟，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶联剂kh-550，搅拌10-15分钟，加热至60-70°C，再加入铜粉、硬脂酸硼、0.8-1.2重量份的铁粉，搅拌30-40分钟，过滤，在氢气氛围下喷雾干燥，粉碎，过130目筛，得到粉末； (3)将第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸铜溶液中，加入聚乙二醇、次亚磷酸钠，加热至60-70°C，搅拌反应1-2个小时，过滤，用水洗涤至中性，通入热氢气干燥，粉碎，得到粉末； (4)将第(3)步得到的粉末与其他剩余成分混合、球磨、成形、烧结、精整加工，即得。
【专利摘要】一种耐腐蚀铁基粉末冶金阀门，由下列重量份的原料制成：硼化铪3-5、氮化钽4-6、聚合磷铁粉1-2、铜粉2-3、硬脂酸硼0.4-0.8、石墨0.5-0.7、聚碳硅烷6-9、钛粉10-15、硅钙钡合金粉3-5、硅烷偶联剂kh-550？0.3-0.5、锆铁2-2.5、1%碳酸钠溶液适量、水适量、硬脂酸锌0.4-0.6、次亚磷酸钠2-3、聚乙二醇0.3-0.4、2Mol/L硫酸铜溶液20-25、润湿助剂2-3、铁粉81-83；本发明阀门材料组织均匀，强度高，韧性好；通过添加硼化铪、氮化钽、聚合磷铁粉，增加了阀门的耐热性、耐磨性和耐腐蚀性。
【IPC分类】B22F1-00, C22C38-16, B22F9-02, B22F5-10
【公开号】CN104550913
【申请号】CN201410818945
【发明人】吴寿涛
【申请人】铜陵市经纬流体科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月25日