全预合金化粉末及其制备方法_2

文档序号:9703318阅读:来源:国知局
料;在中频熔炼炉内熔炼原料, 以熔清温度为基准,继续升温100~150°C,即过热度100~150°C,漏眼直径优选为4~6mm, 高压水压优选为50~70MPa;在雾化过程中雾化筒中通入氮气保护;雾化后的水粉混合物经 压滤脱水,90~110°C真空干燥后,筛除粒径大于270目的粗颗粒,得到粒度小于270目、氧含 量小于0.6 %母体芯核粉末。
[0045] C、将步骤A中的包覆层原料以氧化铜粉末的形式与步骤B中制备的母体芯核粉末 置于混合设备中混合至颜色均匀,得到混合粉末。
[0046] 具体地,氧化铜粉末的粒度小于325目,混合设备为球磨机,球磨机的装料量为容 积的1/2~2/3,球径为6~10mm,球料比2:1~5:1,干混,混合时间1~2h,混合至颜色均勾一 致。
[0047] D、将步骤C中的混合粉末置于还原炉中进行还原扩散,得到结块料。
[0048]具体地,还原炉中进行还原扩散的保护气氛为液氨制氢分解气或氢气,液氨制氢 分解气的成分为3/4体积分数的氢气和1/4体积分数的氮气。还原炉中进行还原扩散的温度 为600~750°C,还原扩散的时间为2~6h,还原扩散后,物料在保护气氛中冷却至50°C以下 出炉。
[0049]E、对步骤D中的结块料进行破碎、筛分制得全预合金化粉末。
[0050] 具体地,全预合金化粉末的粒度小于200目,氧含量小于0.4%。
[0051]本发明方法制备的全预合金化粉末的冷压成型压力为350~450MPa,生坯强度为 15.0~25.OMPa,无压烧结温度为830~900°C,烧结致密度达到98%以上。
[0052]为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明作进一步详述,该实施例 仅用于解释本发明,并不构成对本发明的保护范围的限定。
[0053]实施例1
[0054]本实施例制备的全预合金化粉末的成分及重量百分含量预定为:Fe62%,Cu20%, 3114%,附8%,(:〇6%。即本实施例制备1001^全预合金化粉末,卩6占621^,〇1占201^,311占 4kg,Ni占 8kg,Co占 6kg。
[0055]本实施例全预合金化粉末的制备方法包括以下工艺步骤,
[0056]A、将全预合金化粉末的原料分出一部分Cu作为包覆层原料,剩余部分为母体芯核 原料。
[0057]本实施例中分出的作为包覆层原料的Cu占全预合金化粉末的重量百分含量为 15%。即本实施例中包覆层原料含有15kg的Cu,母体芯核原料由62kg的Fe,5kg的Cu,4kg的 Sn,8kg的Ni,6kg的Co组成。
[0058]B、将步骤A中的母体芯核原料采用高压水雾化制粉方法制成母体芯核粉末。高压 水雾化制粉方法的具体过程及工艺条件为:根据母体芯核原料中各组分的重量百分含量进 行配料,选择阴极铜板、纯铁棒、锡锭、电解镍板、电解钴片;在中频熔炼炉内熔炼上述原料, 熔清温度为1480°C,熔炼温度为1590°C,漏眼直径为5.5mm,高压水压为65MPa;在雾化过程 中雾化筒中通入氮气保护;雾化后的水粉混合物经压滤脱水,90~110°C真空干燥后,筛除 粒径大于270目的粗颗粒,得到粒度小于270目、氧含量小于0.6%的母体芯核粉末。
[0059]C、将步骤A中的包覆层原料以氧化铜粉末的形式加入,折合后的氧化铜粉末的质 量为18.75kg,与步骤B中制备的母体芯核粉末置于混合设备中混合至颜色均匀,得到混合 粉末。氧化铜粉末的粒度小于325目,混合设备为球磨机,球磨机的装料量为容积的1/2,球 径为6_,球料比2:1,干混,混合时间2h,混合至颜色均匀一致。
[0060] D、将步骤C中的混合粉末置于还原炉中进行还原扩散,得到结块料。还原炉中进行 还原扩散的保护气氛为氢气。还原炉中进行还原扩散的温度为700±10°C,还原扩散的时间 为2h,还原扩散后,物料在保护气氛中冷却至50°C以下出炉。
[0061 ]E、对步骤D中的结块料进行破碎、筛分制得全预合金化粉末。
[0062]本实施例的全预合金化粉末的粒度小于200目,氧含量小于0.4%。对筛分后的粉 末进行合批、检验、计量和包装入库。
[0063] 对比例1
[0064]本对比例制备的预合金化粉末的成分及重量百分含量预定为:Fe62%,Cu20%, Sn4%,Ni8%,Co6%。即本对比例制备100kg预合金化粉末,Fe占62kg,Cu占20kg,Sn占4kg, Ni占8kg,Co占6kg。
[0065]本实施例预合金化粉末的制备方法为全雾化法,包括以下工艺步骤,
[0066] 1)根据预合金化粉末原料中各组分的重量百分含量进行配料。
[0067] 2)在中频熔炼炉内熔炼上述原料,熔清温度为1470°C,熔炼温度为1580°C。
[0068] 3)在漏眼直径为5.5mm,高压水压为65MPa的条件下进行雾化;在雾化过程中雾化 筒中通入氮气保护。
[0069] 4)雾化后的水粉混合物经压滤脱水,90~110°C真空干燥后,筛除粒径大于270目 的粗颗粒,得到粒度小于270目、氧含量小于0.6%的母体芯核粉末。
[0070]以下是实施例1与对比例1的性能试验数据。
[0071] 1)冷压成形性
[0073] 注:生坯强度的测试方法按照GB/T5160-2002《金属粉末生坯强度的测定矩形压 坯横向断裂法》。
[0074] 2)无压烧结性能
[0075] 将400MPa成形压力下得到的压还(30mmX12mmX6mm)置于井式烧结炉内,按设定 温度、时间进行无压烧结,然后测试烧结后试样的密度、硬度和抗弯强度。
[0077]实施例2
[0078]本实施例制备的全预合金化粉末的成分及重量百分含量预定为:Fe38%,Cu40%,SnlO%,Ni8%,Co4%。即本实施例制备100kg全预合金化粉末,Fe占38kg,Cu占40kg,Sn占 10kg,Ni占8kg,Co占4kg。
[0079]本实施例全预合金化粉末的制备方法包括以下工艺步骤,
[0080]A、将全预合金化粉末的原料分出一部分Cu作为包覆层原料,剩余部分为母体芯核 原料。
[0081]本实施例中分出的作为包覆层原料的Cu占全预合金化粉末的重量百分含量为 25%。即本实施例中包覆层原料含有25kg的Cu,母体芯核原料由38kg的Fe,15kg的Cu,10kg 的Sn,8kg的Ni,4kg的Co组成。
[0082]B、将步骤A中的母体芯核原料采用高压水雾化制粉方法制成母体芯核粉末。高压 水雾化制粉方法的具体过程及工艺条件为:根据母体芯核原料中各组分的重量百分含量进 行配料,选择阴极铜板、纯铁棒、锡锭、电解镍板、电解钴片;在中频熔炼炉内熔炼上述原料, 熔清温度为1460°C,熔炼温度1580°C,漏眼直径为4.5mm,高压水压为60MPa;在雾化过程中 雾化筒中通入氮气保护;雾化后的水粉混合物经压滤脱水,90~110°C真空干燥后,筛除粒 径大于270目的粗颗粒,得到粒度小于270目、氧含量小于0.5%的母体芯核粉末。
[0083] C、将步骤A中的包覆层原料以氧化铜粉末的形式加入,折合后的氧化铜粉末的质 量为31.25kg,与步骤B中制备的母体芯核粉末置于混合设备中混合至颜色均匀,得到混合 粉末。氧化铜粉末的粒度小于325目,混合设备为球磨机,球磨机的装料量为容积的1/2,球 径为8mm,球料比5:1,干混,混合时间lh,混合至颜色均勾一致。
[0084] D、将步骤C中的混合粉末置于还原炉中进行还原扩散,得到结块料。还原炉中进行 还原扩散的保护气氛为氢气。还原炉中进行还原扩散的温度为620±10°C,还原扩散的时间 为4h,还原扩散后,物料在保护气氛中冷却至50°C以下出炉。
[0085]E、对步骤D中的结块料进行破碎、筛分制得全预合金化粉末。
[0086] 本实施例的全预合金化粉末的粒度小于200目,氧含量小于0.3%。对筛分后的粉 末进行合批、检验、计量和包装入库。
[0087] 对比例2
[0088] 本对比例制备的预合金化粉末的成分及重量百分含量预定为:Fe38%,Cu40%, SnlO%,Ni8%,Co4%。即本对比例制备100kg预合金化粉末,Fe占38kg,Cu占40kg,Sn占 10kg,Ni占8kg,Co占4kg。
[0089] 本对比例预合金化粉末的制备方法为全雾化法,具体工艺步骤与对比例1相同。
[0090] 以下是实施例2与对比例2的性能试验数据。
[0091] 1)冷压成形性
[0093] 注:生坯强度的测试方法按照GB/T5160-2002《金属粉末生坯强度的测定矩形压 坯横向断裂法》。
[0094] 2)无压烧结性能
[0095] 将400MPa成形压力下得到的压还(30mmX12mmX6mm)置于井式烧结炉内,按设定 温度、时间进行无压烧结,然后测试烧结后试样的密度、硬度和抗弯强度。
[0097]实施例3
[0098]本实施例制备的全预合金化粉末的成分及重量百分含量预定为:Fe45%,Cu30%,Sn5
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