專利名稱：溫壓鐵粉的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種用于溫壓技術(shù)的溫壓鐵粉的制造方法。
普通室溫模壓制造的鐵基粉末冶金零部件由于密度較低，限制了鐵基粉末冶金零部件的應(yīng)用范圍。溫壓技術(shù)的出現(xiàn)使得鐵基粉末冶金零部件的密度和綜合力學(xué)性能大幅度提高，擴(kuò)大了鐵基粉末冶金零部件的應(yīng)用范圍，提高了這些部件服役的可靠性。到目前為止，世界上已有三十余條溫壓零部件生產(chǎn)線，但因制造成本較高而僅局限于二十多種鐵基粉末冶金零部件的制造，不及普通粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)的零部件的10％。雖然還原鐵粉的成本較低，但因其粒形為不規(guī)則形而不可能用作溫壓粉末的制造原料，為充分利用溫壓技術(shù)在制造高性能鐵基粉末冶金零部件的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必須開(kāi)發(fā)一種低價(jià)格的溫壓鐵粉原料以制造大量質(zhì)優(yōu)價(jià)廉鐵基粉末冶金零部件。目前，溫壓粉末一般采用霧化鐵粉為原料，經(jīng)過(guò)部分預(yù)合金化處理制得部分預(yù)合金化鐵粉，加入合適的聚合物潤(rùn)滑劑，一般為重量比的0.6％，便構(gòu)成溫壓用粉末原料，所得溫壓粉末的售價(jià)一般在2-3萬(wàn)元/噸之間，為普通鐵基粉末的三到四倍。
本發(fā)明的目的是利用轉(zhuǎn)爐煙塵鐵粒為原料，提供一種低成本的溫壓鐵粉的制造方法。
本發(fā)明采用從轉(zhuǎn)爐煙塵中分離出的-80至100目的鐵粒作為基粉原料。轉(zhuǎn)爐在吹煉過(guò)程中，氧槍的氧壓和氧與鋼液中的雜質(zhì)元素間劇烈的化學(xué)反應(yīng)所造成的擾動(dòng)，導(dǎo)致鋼液飛濺，形成鐵粒，這種鐵粒不論從外形，還是在成粉機(jī)理方面都與霧化鐵粉極其相似。再根據(jù)材質(zhì)成分的要求，添加相應(yīng)數(shù)量的難以擴(kuò)散合金化的合金元素如鎳、鉬等粉末并混合均勻?；旌戏墼谝詺渥鞅Ｗo(hù)氣氛的環(huán)境中于850-900℃退火1小時(shí)，形成部分預(yù)合金化鐵粉。由于鐵粉顆粒之間及與合金元素粉末顆粒之間產(chǎn)生部分?jǐn)U散粘結(jié)，并具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度，故需將退火產(chǎn)物進(jìn)行適度的破碎，破碎產(chǎn)物過(guò)80目篩。
按照燒結(jié)鐵基合金成分對(duì)合金元素含量要求，在預(yù)合金化鐵粉中加入相關(guān)數(shù)量的合金元素如銅、碳(石墨)等并混合均勻。將混合均勻的粉末進(jìn)行粘結(jié)處理，以防止產(chǎn)生比重偏析。粘結(jié)處理所用粘結(jié)劑為PVP，加入量為0.2％，攪拌混合均勻。隨后加入聚合物潤(rùn)滑劑，如PEG等，添加量為0.4％。為了將PEG均勻地涂覆在粉末顆粒表面上，需以溶液形式加入，采用100毫升的無(wú)水乙醇中溶解10克PEG的溶液，以噴霧方式向每公斤混合粉末加入5毫升溶液進(jìn)行涂覆。在添加過(guò)程中邊攪拌邊噴入。最后，將混合粉末在45℃干燥20分鐘并過(guò)-80目篩，得到溫壓用粉末原料。為了防止聚合物吸水導(dǎo)致潤(rùn)滑劑變性，最好采用密封或真空包裝。
由于本發(fā)明所利用的轉(zhuǎn)爐煙塵鐵粒是鋼液精煉過(guò)程的輔助產(chǎn)物，不需要為得到這種產(chǎn)物而輸入額外的能量，與霧化鐵粉的能耗過(guò)程比較，既不需要將鋼熔化成鋼水，也不必從外界輸入能量將鋼液粉碎成液滴。因而，轉(zhuǎn)爐煙塵鐵粒的制造成本比霧化鐵粉降低60％左右，相應(yīng)溫壓粉末原料成本降低40％以上。與采用霧化鐵粉為原料相比，本發(fā)明的溫壓粉末成本僅為現(xiàn)有技術(shù)制造的溫壓粉末的50％左右，同時(shí)提高了轉(zhuǎn)爐煙塵鐵粒附加值，并消除轉(zhuǎn)爐煙塵這種鐵粒對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的二次污染。采用本發(fā)明制造溫壓鐵粉，成本大大降低，可提高溫壓零部件的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。
實(shí)施例以Fe-1.5Ni-0.5Mo-0.5Cu-0.5C溫壓粉末制造為例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程。
稱取從轉(zhuǎn)爐煙塵中分離的-80至100目鐵粉50千克，根據(jù)合金成分要求，加入-200目的鎳粉、鉬粉各0.78千克和0.26千克，在混料器中混合1小時(shí)。將混合料裝入鐵舟中在以氫作保護(hù)的氣氛中于900℃保溫1小時(shí)，形成部分預(yù)合金化鐵粉。刷去舟表面上的氧化薄層，經(jīng)破碎后過(guò)80目篩。
取-200目的電解銅粉和石墨粉各0.226千克加入到45千克溫壓預(yù)合金化鐵粉中，并加入0.091千克PVP粉末在攪拌混合器中混合均勻，約30分鐘。再向攪拌器中噴入227毫升含PEG的乙醇溶液，混合15分鐘。干燥混合料，過(guò)-80目篩，得溫壓粉末原料。將粉末進(jìn)行真空包裝，一般為30千克/袋。當(dāng)粉末與模具的加熱溫度分別為110、130℃時(shí)，該粉末經(jīng)686Mpa壓制，可獲得7.34g/cm3的壓坯密度的溫壓粉末制品，與加拿大Quebec金屬粉末公司以水霧化鐵粉為原料制造的同類溫壓粉末制品相比，性能相當(dāng)，制造成本降低。
權(quán)利要求
1．一種溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于采用從轉(zhuǎn)爐煙塵中分離出的一80至100目的鐵粒作為基粉原料，在基粉原料中添加相應(yīng)數(shù)量的難以擴(kuò)散合金化的鎳、鉬合金元素粉末并混合均勻，混合粉在以氫作保護(hù)氣氛的環(huán)境中退火，形成部分預(yù)合金化鐵粉，將退火產(chǎn)物進(jìn)行適度的破碎后過(guò)80目篩，同時(shí)按照燒結(jié)鐵基合金牌號(hào)對(duì)合金元素含量要求，加入相關(guān)數(shù)量的合金元素如銅、碳等并混合均勻，將混合均勻的粉末進(jìn)行粘結(jié)處理，攪拌混合均勻，隨后加入聚合物潤(rùn)滑劑，最后將混合粉末在45℃干燥20分鐘并過(guò)-80目篩，得到溫壓用粉末原料。
2．根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于在以氫作保護(hù)氣氛的環(huán)境中退火時(shí)退火溫度為850-900℃，退火時(shí)間為1小時(shí)。
3．根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于所用粘結(jié)劑為PVP，加入量為重量的0.2％。
4．根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的溫壓鐵粉的制造方法其特征在于所加入的聚合物潤(rùn)滑劑為PEG，添加量為總重量的0.4％。
5．根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于將PEG以溶液形式加入，采用100毫升的無(wú)水乙醇中溶解10克PEG的溶液，以噴霧方式向每公斤混合粉末加入5毫升溶液，在添加過(guò)程中邊攪拌邊噴入。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于所制得的溫壓粉末采用密封或真空包裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低成本溫壓用粉末原料的制造方法。溫壓是鐵基粉末冶金技術(shù)的發(fā)展前沿,本發(fā)明針對(duì)一般溫壓技術(shù)中所用粉末原料的高成本阻礙溫壓技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用這一技術(shù)障礙,設(shè)計(jì)了一類低成本溫壓用粉末原料。本發(fā)明設(shè)計(jì)制造的溫壓粉末原料采用了從轉(zhuǎn)爐煙塵回收的鐵粉作原料,可廣泛用作密度低于7.35g/cm
文檔編號(hào)B22F1/00GK1319468SQ0110681
公開(kāi)日2001年10月31日 申請(qǐng)日期2001年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月4日
發(fā)明者曹順華, 方民憲, 易建宏, 曲選輝 申請(qǐng)人:中南大學(xué)