專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高鐵粉壓制性的方法
一種提高鐵粉壓制性的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于粉末冶金成形技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種提高鐵粉壓制性的新工藝。提供 了一種利用傳統(tǒng)粉末冶金工藝，利用二硫化鑰低的摩擦因數(shù)和良好潤(rùn)滑性，改善鐵粉壓制 性，獲得高密度(7. 2-7. 6g/cm3)的鐵基粉末材料。
技術(shù)背景
鐵基粉末冶金零件是發(fā)展迅速和具有巨大應(yīng)用潛力的工程材料，因其具有省材、 節(jié)能，價(jià)格低廉，產(chǎn)品質(zhì)量均一及具有最終精度零件的特點(diǎn)，在機(jī)械、航空、航天，特別是汽 車(chē)工業(yè)有廣泛應(yīng)用，常見(jiàn)的有帶輪、鏈輪、齒轂、凸輪、連桿、閥座等。
鐵基粉末冶金零件約占粉末冶金產(chǎn)品總量的90%，其中70%_80%的粉末冶金產(chǎn)品 應(yīng)用于汽車(chē)行業(yè)。據(jù)報(bào)道，鐵基粉末冶金零件在汽車(chē)工業(yè)上的用量不斷增加，單輛汽車(chē)上鐵 基粉末冶金零件的用量已成為衡量一個(gè)國(guó)家粉末冶金發(fā)展水平的標(biāo)志之一，因此開(kāi)發(fā)粉末 冶金汽車(chē)零件具有廣闊的市場(chǎng)前景。但是，我國(guó)粉末冶金零件中汽車(chē)零件所占的比例仍然 偏低，目前制約我國(guó)鐵基粉末冶金制品應(yīng)用和發(fā)展的主要原因之一就是我國(guó)粉末冶金工業(yè) 基礎(chǔ)薄弱，鐵基粉末冶金制品的水平仍較低(密度6. 8-7. 2g/cm3),高密度和高性能汽車(chē)粉 末冶金零件主要依賴(lài)進(jìn)口。因此，發(fā)展高密度、高強(qiáng)度和高精度粉末冶金零件的低成本制備 技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)以及高端裝備行業(yè)發(fā)展具有重要意義，也是粉末冶金工業(yè)發(fā)展的一個(gè) 重要趨勢(shì)。同時(shí)開(kāi)發(fā)高性能鐵基粉末冶金零件是粉末冶金的發(fā)展方向和研究重點(diǎn)。
采用傳統(tǒng)粉末冶金工藝，鐵基粉末冶金部件中都含有10%或更多的孔隙，降低了 材料的密度，大大影響了材料的力學(xué)性能。目前，鐵基粉末冶金零件的成形工藝為壓制，壓 坯的密度對(duì)零件的最終性能很大，高的壓坯密度能夠獲得更優(yōu)的力學(xué)性能，因此如何提高 壓坯密度成了鐵基粉末冶金零件行業(yè)的重要問(wèn)題。
常用的方法是添加硬質(zhì)酸鋅等有機(jī)物潤(rùn)滑劑，受限于混料的均勻性及潤(rùn)滑性能的 有限性，有機(jī)物殘留會(huì)對(duì)零件的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，壓坯密度較低約密度6. 8-7. 2g/cm3,因 此進(jìn)一步提高其壓坯密度一直是難題，直接影響到工業(yè)化應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提聞鐵粉壓制性的新工藝，提聞鐵基粉末冶金零件的 壓坯密度。
本發(fā)明利用二硫化鑰特殊的層狀結(jié)構(gòu)，低的摩擦因素和良好的潤(rùn)滑性能，改善鐵 粉的壓制性，提高鐵粉壓坯密度。將鐵粉與二硫化鑰粉末混合，混勻后進(jìn)行退火處理，使二 硫化鑰均勻分布在鐵粉表面。在壓制過(guò)程中，由于MoS2為密排六方結(jié)構(gòu)，層與層的S原子 結(jié)合力較弱，極易從層間滑移，表現(xiàn)出良好的潤(rùn)滑性能，改善了粉末顆粒間的摩擦狀況，降低了粉末顆粒間的摩擦力，提高壓制性，能將壓坯密度提高到7. 2g/cm3-7. 6g/cm3，燒結(jié)獲得高密度的鐵基試樣。
其具體工藝步驟如下(1)在鐵粉中加入MoS2粉末，MoS2粉末與混合粉末(鐵粉與MoS2粉)的質(zhì)量比為 1:100-1:10000，在球磨機(jī)中混合1-24小時(shí)；(2)將球磨混合后的粉末在氫氣爐中退火，退火溫度為600-900°C，時(shí)間為l_6h；(3)將退火后的粉末進(jìn)行壓制，在600MPa-900MPa的壓力下可獲得7.2-7. 6 g/cm3的壓坯；(4)將壓坯在保護(hù)氣氛，IOOO0C_1250°C的溫度下燒結(jié)O. 5h_3h，獲得7. 2-7. 6g/cm3的粉末材料。
步驟(I)中所述鐵粉的粒度為50-500 μ m，MoS2粉末的粒度為50-500 μ m。
步驟(3)中所述壓制工藝為模壓成型。
步驟(4)中所述保護(hù)氣氛為H2或N2或分解氨。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、改善了鐵粉的壓制性，能在較低的壓制壓力下獲得密度更高(7. 2-7. 6 g/cm3)的坯體。
2、由于的MoS2添加,壓制過(guò)程中原來(lái)相對(duì)滑移的兩金屬表面的直接接觸轉(zhuǎn)化為 MoS2分子層的相對(duì)滑移，降低了摩擦因素，減小了磨具的損耗。
3、硫?qū)﹁F基零件的性能沒(méi)有不利影響；同時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中MoS2*生分解，分解后的Mo與材料中的基體組元發(fā)生反應(yīng)，有助于材料的致密化。
4、工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約成本，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 :步驟1:稱(chēng)取平均粒度為100 μ m的鐵粉2kg，100 μ m的二硫化鑰粉lg，在球磨機(jī)中混合 8小時(shí)；步驟2 :將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為700°C、3h ；步驟3 :將退火后的粉末進(jìn)行壓制，在750MPa的壓力下可得到密度為7. 3g/cm3的壓坯。
步驟4 :將壓坯在H2保護(hù)氣氛下1100°C燒結(jié)lh，得到密度為7. 32 g/cm3的試樣。
實(shí)施例2:步驟1:稱(chēng)取平均粒度為200 μ m的鐵粉4kg，100 μ m的二硫化鑰粉16g，在球磨機(jī)中混合20小時(shí)；步驟2 :將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為800°C、2h ；步驟3 :將退火后的粉末進(jìn)行壓制，在700MPa的壓力下可得到密度為7. 5g/cm3的壓坯。
步驟4 :將壓坯在H2保護(hù)氣氛下1200°C燒結(jié)O. 5h，得到密度為7. 51 g/cm3的試樣。
實(shí)施例3 步驟1:稱(chēng)取平均粒度為300 μ m的鐵粉2kg，300 μ m的二硫化鑰粉O. 5g，在球磨機(jī)中混合24小時(shí)；步驟2 :將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為900°C、lh ；步驟3 :將退火后的粉末進(jìn)行壓制，在600MPa的壓力下可得到密度為7. 25g/cm3的壓坯。
步驟4 :將壓坯在N2保護(hù)氣氛下1000°C燒結(jié)3h，得到密度為7. 46g/cm3的試樣。
實(shí)施例4 步驟1:稱(chēng)取平均粒度為500 μ m的鐵粉1kg，500 μ m的二硫化鑰粉10g，在球磨機(jī)中混合12小時(shí)；步驟2 :將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為600°C、5h ；步驟3 :將退火后的粉末進(jìn)行壓制，在900MPa的壓力下可得到密度為7. 45g/cm3的壓坯。
步驟4 :將壓 坯在分解氨保護(hù)氣氛下1200°C燒結(jié)2h，得到密度為7. 46g/cm3的試樣。
權(quán)利要求
1.一種提高鐵粉壓制性的方法，其特征在于采用如下步驟 (1)在鐵粉中加入MoS2粉末，組成混合粉末，MoS2粉末與混合粉末的質(zhì)量比為1:100-1:10000，在球磨機(jī)中混合1-24小時(shí)；(2)將球磨混合后的粉末在氫氣爐中退火，退火溫度為600-900°C，時(shí)間為l_6h； (3)將退火后的粉末進(jìn)行壓制，在60010^-90010^的壓力下可獲得7.2-7.6g/cm3的壓坯； (4)將壓坯在保護(hù)氣氛，IOOO0C-1250°C的溫度下燒結(jié)O. 5h_3h，獲得7. 2-7. 6g/cm3的粉末材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鐵粉壓制性的方法，其特征在于步驟(I)中所述鐵粉的粒 度為50-500 μ m, MoS2粉末的粒度為50-500 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鐵粉壓制性的方法，其特征在于步驟(3)中所述壓制工藝為模壓成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鐵粉壓制性的方法，其特征在于步驟(4)中所述保護(hù)氣氛為H2或N2或分解氨。
全文摘要
一種提高鐵粉壓制性的方法，屬于粉末冶金成形技術(shù)領(lǐng)域。利用MoS2特殊的層狀結(jié)構(gòu)，低的摩擦因素和良好的潤(rùn)滑性能提高鐵粉壓坯密度。將鐵粉和MoS2粉末混合，混勻后進(jìn)行退火處理，使MoS2均勻分布在鐵粉表面。在壓制過(guò)程中，由于MoS2為密排六方結(jié)構(gòu)，層與層的S原子結(jié)合力較弱，極易從層間滑移，表現(xiàn)出良好的潤(rùn)滑性能，改善了粉末顆粒間的摩擦狀況，提高了壓制性，能夠獲得密度達(dá)7.2g/cm3~7.6g/cm3的坯體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于改善了鐵粉的壓制性，能在較低的壓制壓力下獲得密度更高的坯體，降低了摩擦因素，減小了磨具的損耗，同時(shí)硫?qū)﹁F基零件的性能沒(méi)有影響，并且工藝簡(jiǎn)單，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22F1/00GK103042206SQ201310004620
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者郭志猛, 楊芳, 王瑞欣, 羅驥, 葉青, 郝俊杰 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)