一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，屬于粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的其步驟為：步驟一：混合攪拌；步驟二：壓制成形，將粉末冶金混合料放入壓機(jī)，由壓機(jī)將混合料壓制成生坯件；步驟三：燒結(jié)，將生坯件放在燒結(jié)爐中燒結(jié)；步驟四：熱處理，將上步得到的工件先淬火，再回火，回火后在滲碳爐中碳氮共滲；冷卻至室溫后，精加工，即得成品。本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，通過特定的成分配比，使得生產(chǎn)的齒輪齒面硬度、強(qiáng)度得到提高，耐磨性得到增強(qiáng)，且將粉煤灰和瓦斯灰作為粉末冶金齒輪的特定組分使用，資源化利用了冶金廢棄物。
【專利說明】一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪 的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 齒輪是依靠齒的嚙合可靠且無噪聲地傳輸轉(zhuǎn)矩的輪狀機(jī)械零件，齒輪通過與其它 齒狀機(jī)械零件傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)改變轉(zhuǎn)速與扭矩、改變運(yùn)動(dòng)方向和改變運(yùn)動(dòng)形式等功能。目前齒 輪傳動(dòng)已成為應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)方式。
[0003] 粉末冶金技術(shù)，能夠以與制品形狀極其相近的形狀生產(chǎn)要求高尺寸精度、復(fù)雜的 形狀的部件，能夠大幅度地減少切削成本。尤其在齒輪制造領(lǐng)域，粉末冶金法制造齒輪是一 種高效、精密、靈活的金屬加工工藝，適于大批量低成本生產(chǎn)高強(qiáng)度、高精度公差的齒輪。大 大減少了傳統(tǒng)鋼材機(jī)加工所導(dǎo)致的質(zhì)量、性能差的不足。
[0004] 但是，現(xiàn)有的粉末冶金零件，由于配方不夠完善、混料不均勻，導(dǎo)致壓制成的生坯 的不均勻，通過熱處理所得的零件的整體密度不均勻，耐磨性、強(qiáng)度和硬度較差。
[0005] 經(jīng)專利檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201210493191.0,申請(qǐng)公布日為:2013年3月27 日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為：一種粉末冶金齒輪，其組成按重量百分比包括，0. 5-1.0%的碳、 1. 0-1. 2%的銅、0. 3-0. 5%的錳、0. 3-0. 5%的鉻、0. 1-0. 3%的硼、0. 5-1. 0%的硬脂酸鋅，余量 為鐵；該申請(qǐng)案雖然提高了生產(chǎn)效率、節(jié)省材料，但其生產(chǎn)的齒輪的強(qiáng)度和硬度有待提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的粉末冶金零件的整體密度不均勻，耐磨性、 強(qiáng)度和硬度較差的不足，提供了一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，該粉末冶金齒 輪，不但將冶金行業(yè)的廢棄物重新利用，而且通過特定的成分配比和處理，使得生產(chǎn)得到的 粉末冶金齒輪的性能得到了改善。
[0007] 2.技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為： 本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)按質(zhì)量份數(shù)，將酚醛樹脂1-2份、硬脂酸甲酯2-3份、羥丙基甲基纖維素 1-2份、粉 煤灰3-5份、食鹽1份和淀粉1-3份，加入到攪拌機(jī)中混合均勻，得混合物A ； (2)按質(zhì)量份數(shù)，將硬脂酸鋅2-4份、合金粉230-250份、碳粉2份、釩鈦磁鐵精礦4_6 份和聚乙二醇3-4份加入攪拌機(jī)中混合均勻，得混合物B，其中：所述的合金粉的成分的 質(zhì)量百分含量為：鐵粉：95. 6%，銅粉：1. 38%，鎳粉：0. 87%，鑰粉：0. 73%，鋁粉：0. 77%，鉻粉： 0. 1%，雜質(zhì)含量：0. 55% ； (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機(jī)內(nèi)充分混合 得混合物C，并在混合物C中加入瓦斯灰6-8份和NaC03l-2份，再次混合均勻后即得到粉末 冶金混合料； 步驟二 ：壓制成形 將步驟一混合好的粉末冶金混合料放入壓機(jī)，由壓機(jī)完成將所述混合料末送入預(yù)設(shè)的 產(chǎn)品模具，并在450MPa壓力下壓制成生坯件； 步驟三：燒結(jié) 將步驟二壓制成形的生坯件放在燒結(jié)爐中，在氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的保護(hù)氣氛中， 先在700-720°C下，預(yù)燒結(jié)40分鐘；然后升高溫度到1200-1250°C，并在此溫度下燒結(jié) 120-135 分鐘； 步驟四：熱處理 將上步得到的工件進(jìn)行淬火，淬火溫度為835°C，淬火時(shí)間35分鐘，而后升溫至910°C， 保溫80分鐘，再進(jìn)行回火，回火溫度為210°C，回火保溫時(shí)間90分鐘，回火后在滲碳爐中碳 氮共滲；冷卻至室溫后，精加工，即得成品。
[0008] 更進(jìn)一步地，所述的釩鈦磁鐵精礦、粉煤灰和瓦斯灰的平均粒徑為30-40微米。
[0009] 更進(jìn)一步地，所述的釩鈦磁鐵精礦來源于基性-超基性巖含釩鈦磁鐵礦巖體。
[0010] 3.有益效果 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果： (1)本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，該方法通過多步混料，使得混 合后的混合料密度和成分更均勻，并通過合理的燒結(jié)、熱處理，使得粉末冶金齒輪的強(qiáng)度和 硬度都得到了提高； (2)本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單方便，并將冶 金廢棄的粉煤灰和瓦斯灰作為粉末冶金齒輪的特定組分使用，資源化利用了冶金廢棄物； (3)本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，通過特定的成分配比，使得生 產(chǎn)的齒輪齒面硬度高、強(qiáng)度大，耐磨性得到提高，且適于大批量快速生產(chǎn)高性能齒輪。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0012] 實(shí)施例1 本實(shí)施例的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，各組分按如下質(zhì)量份組成：酚醛樹脂1kg， 硬脂酸甲酯2kg，羥丙基甲基纖維素 1kg，粉煤灰4kg，食鹽1kg，淀粉2kg，硬脂酸鋅3kg，合 金粉240kg,碳粉2kg, f凡鈦磁鐵精礦5kg,聚乙二醇3kg,瓦斯灰7kg, NaC03l kg。
[0013] 值得說明的是，上述的酚醛樹脂也叫電木，本實(shí)施例的硬脂酸甲酯又稱十八碳酸 甲酯，熔點(diǎn)37-41°C，且其純度大于95%;上述的羥丙基甲基纖維素又稱為羥丙甲纖維素，是 非離子型纖維素醚，常溫時(shí)為白色的粉末狀，采用高度純凈的棉纖維素作為原料，在堿性條 件下醚化而制得，且羥丙基甲基纖維素加入到200目篩的通過率為75%。
[0014] 上述的粉煤灰是引風(fēng)機(jī)將燃煤煙氣排入大氣之前，急冷呈玻璃體狀態(tài)的細(xì)粒，經(jīng) 過除塵器，被分離、收集得到的細(xì)粒，該粉煤灰成分的質(zhì)量百分含量為：Si02 :44. 5%，A1203 ： 29. 2%, Fe203 ：9. 6%, CaO ：6. 5 %, MgO ：4. 6 %，Na20+K20 :2. 5%，其余雜質(zhì)：3. 1 %。
[0015]另外，本實(shí)施例的淀粉為馬鈴薯淀粉、酯化淀粉和小麥淀粉的混合物，其中各組分 的質(zhì)量百分含量為：馬鈴薯淀粉：28. 7%，酯化淀粉：33. 4%，小麥淀粉：37. 9%，且馬鈴薯淀 粉、酯化淀粉和小麥淀粉加入到200目篩的通過率為75%。
[0016] 本實(shí)施例的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的所采用的合金粉成分的質(zhì)量百分含 量為：鐵粉：95. 6%，銅粉：1. 38%，鎳粉：0. 87%，鑰粉：0. 73%，鋁粉：0. 77%，鉻粉：0. 1%，雜質(zhì) 含量：0. 55% ;上述的釩鈦磁鐵精礦來源于基性-超基性巖含釩鈦磁鐵礦巖體。
[0017] 本實(shí)施例所采用的聚乙二醇為PEG-3000，分子量在2700至3300之間，熔點(diǎn)為 51-53°C，常溫下為乳白色固體粉末。另外，煉鐵高爐的煤氣除塵系統(tǒng)由重力除塵和精細(xì)除 塵兩段組成，本實(shí)施例所采用的瓦斯灰是第二段精細(xì)除塵器中，干式除塵得到的干式細(xì)粒 粉塵。
[0018] 本實(shí)施例的釩鈦磁鐵精礦、粉煤灰和瓦斯灰分別在研磨機(jī)中研磨成平均粒徑為 30-40微米的粉末。
[0019] 本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)將上述的酚醛樹脂lkg、硬脂酸甲酯2kg、羥丙基甲基纖維素 lkg、粉煤灰4kg、食鹽 lkg和淀粉2kg,加入到攪拌機(jī)中混合均勻,得混合物A ； (2)將上述的硬脂酸鋅3kg、合金粉240kg、碳粉2kg、釩鈦磁鐵精礦5kg和聚乙二醇3kg 加入攪拌機(jī)中混合均勻，得混合物B ; (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機(jī)內(nèi)充分混合 得混合物C，并在混合物C中加入瓦斯灰7kg和NaC03lkg，再次混合均勻后即得到粉末冶金 混合料； 步驟二 ：壓制成形 將步驟一混合好的粉末冶金混合料放入壓機(jī)，由壓機(jī)完成將所述混合料末送入預(yù)設(shè)的 產(chǎn)品模具，并在450MPa壓力下壓制成生坯件； 步驟三：燒結(jié) 將步驟二壓制成形的生坯件放在燒結(jié)爐中，在氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的保護(hù)氣氛中，其 中氫氣占混合氣體的3%，氮?dú)庹蓟旌蠚怏w的97% ;先在710°C下，預(yù)燒結(jié)40分鐘；而后： 1)以升溫速率20°C /分鐘，從710°C升溫至910°C，并保溫10分鐘； 2)以升溫速率25°C /分鐘，從910°C升溫至1060°C，并保溫15分鐘； 3)以升溫速率15°C /分鐘，從1060°C升溫至1240°C，并在此溫度下燒結(jié)130分鐘； 步驟四：熱處理 將上步得到的工件進(jìn)行淬火，淬火溫度為835°C，淬火時(shí)間35分鐘，而后以升溫速率 10°C /分鐘升溫至910°C，保溫80分鐘，再進(jìn)行回火，回火溫度為210°C，回火保溫時(shí)間90 分鐘，回火后在滲碳爐中820°C碳氮?dú)夥障鹿矟B60分鐘，而后冷卻至120°C，保溫150分鐘； 再冷卻至室溫后，精加工，即得成品。
[0020] 實(shí)施例2 本實(shí)施例的基本內(nèi)容同實(shí)施例1，其不同之處在于：各組分按如下質(zhì)量份組成：酚醛樹 脂2kg，硬脂酸甲酯3kg，羥丙基甲基纖維素 2kg，粉煤灰5kg，食鹽1kg，淀粉3kg，硬脂酸鋅 4kg,合金粉250kg,碳粉2kg, f凡鈦磁鐵精礦6kg,聚乙二醇4kg,瓦斯灰8kg, NaC032kg。
[0021] 本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)將上述的酚醛樹脂2kg、硬脂酸甲酯3kg、羥丙基甲基纖維素 2kg、粉煤灰5kg、食鹽 lkg和淀粉3kg,加入到攪拌機(jī)中混合均勻,得混合物A ； (2)將上述的硬脂酸鋅4kg、合金粉250kg、碳粉2kg、釩鈦磁鐵精礦6kg和聚乙二醇4kg 加入攪拌機(jī)中混合均勻，得混合物B ; (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機(jī)內(nèi)充分混合 得混合物C，并在混合物C中加入瓦斯灰8kg和NaC032kg，再次混合均勻后即得到粉末冶金 混合料； 步驟二 ：壓制成形 將步驟一混合好的粉末冶金混合料放入壓機(jī)，由壓機(jī)完成將所述混合料末送入預(yù)設(shè)的 產(chǎn)品模具，并在450MPa壓力下壓制成生坯件； 步驟三：燒結(jié) 將步驟二壓制成形的生坯件放在燒結(jié)爐中，在氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的保護(hù)氣氛中，其 中氫氣占混合氣體的3%，氮?dú)庹蓟旌蠚怏w的97% ;先在720°C下，預(yù)燒結(jié)40分鐘；而后： 1)以升溫速率20°C /分鐘，從720°C升溫至920°C，并保溫10分鐘； 2)以升溫速率25°C /分鐘，從920°C升溫至1070°C，并保溫15分鐘； 3)以升溫速率15°C /分鐘，從1070°C升溫至1250°C，并在此溫度下燒結(jié)135分鐘； 步驟四：熱處理 將上步得到的工件進(jìn)行淬火，淬火溫度為835°C，淬火時(shí)間35分鐘，而后以升溫速率 10°C /分鐘升溫至910°C，保溫80分鐘，再進(jìn)行回火，回火溫度為210°C，回火保溫時(shí)間90 分鐘，回火后在滲碳爐中820°C碳氮?dú)夥障鹿矟B60分鐘，而后冷卻至120°C，保溫150分鐘； 再冷卻至室溫后，精加工，即得成品。
[0022] 實(shí)施例3 本實(shí)施例的基本內(nèi)容同實(shí)施例1，其不同之處在于：各組分按如下質(zhì)量份組成：酚醛樹 脂1kg，硬脂酸甲酯2kg，羥丙基甲基纖維素 1kg，粉煤灰3kg，食鹽1kg，淀粉1kg，硬脂酸鋅 2kg,合金粉230kg,碳粉2kg, f凡鈦磁鐵精礦4kg,聚乙二醇3kg,瓦斯灰6kg, NaC03lkg。
[0023] 本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)將上述的酚醛樹脂lkg、硬脂酸甲酯2kg、羥丙基甲基纖維素 lkg、粉煤灰3kg、食鹽 lkg和淀粉lkg,加入到攪拌機(jī)中混合均勻,得混合物A ； (2)將上述的硬脂酸鋅2kg、合金粉230kg、碳粉2kg、釩鈦磁鐵精礦4kg和聚乙二醇3kg 加入攪拌機(jī)中混合均勻，得混合物B ; (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機(jī)內(nèi)充分混合 得混合物C，并在混合物C中加入瓦斯灰6kg和NaC03lkg，再次混合均勻后即得到粉末冶金 混合料； 步驟二 ：壓制成形 將步驟一混合好的粉末冶金混合料放入壓機(jī)，由壓機(jī)完成將所述混合料末送入預(yù)設(shè)的 產(chǎn)品模具，并在450MPa壓力下壓制成生坯件； 步驟三：燒結(jié)
【權(quán)利要求】
1. 一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)按質(zhì)量份數(shù)，將酚醛樹脂1-2份、硬脂酸甲酯2-3份、羥丙基甲基纖維素 1-2份、粉 煤灰3-5份、食鹽1份和淀粉1-3份，加入到攪拌機(jī)中混合均勻，得混合物A ； (2)按質(zhì)量份數(shù)，將硬脂酸鋅2-4份、合金粉230-250份、碳粉2份、釩鈦磁鐵精礦4_6 份和聚乙二醇3-4份加入攪拌機(jī)中混合均勻，得混合物B，其中：所述的合金粉的含量為： 鐵粉：95. 6%，銅粉：1. 38%，鎳粉：0. 87%，鑰粉：0. 73%，鋁粉：0. 77%，鉻粉：0. 1%，雜質(zhì)含量： 0. 55% ； (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機(jī)內(nèi)充分混合 得混合物C，并在混合物C中加入瓦斯灰6-8份和NaC03l-2份，再次混合均勻后即得到粉末 冶金混合料； 步驟二 ：壓制成形 將步驟一混合好的粉末冶金混合料放入壓機(jī)，由壓機(jī)完成將所述混合料末送入預(yù)設(shè)的 產(chǎn)品模具，并在450MPa壓力下壓制成生坯件； 步驟三：燒結(jié) 將步驟二壓制成形的生坯件放在燒結(jié)爐中，在氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的保護(hù)氣氛中， 先在700-720°C下，預(yù)燒結(jié)40分鐘；然后升高溫度到1200-1250°C，并在此溫度下燒結(jié) 120-135 分鐘； 步驟四：熱處理 將上步得到的工件進(jìn)行淬火，淬火溫度為835°C，淬火時(shí)間35分鐘，而后升溫至910°C， 保溫80分鐘，再進(jìn)行回火，回火溫度為210°C，回火保溫時(shí)間90分鐘，回火后在滲碳爐中碳 氮共滲；冷卻至室溫后，精加工，即得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其特征在于：所 述的釩鈦磁鐵礦、粉煤灰和瓦斯灰的平均粒徑為30-40微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其特征在于： 所述的釩鈦磁鐵精礦來源于基性-超基性巖含釩鈦磁鐵礦巖體。
【文檔編號(hào)】B22F1/00GK104043836SQ201410241442
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】唐愛軍 申請(qǐng)人:蕪湖水泵制造有限公司