[發(fā)明專利]一種鐵基黃銅粉末冶金材料及制備工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810069575.3
• 申請日: 2008-04-22
• 公開（公告）號: CN101254543A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 朱朝志
• 申請（專利權）人: 重慶鑄信粉末冶金有限責任公司
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 重慶華科專利事務所
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發(fā)明屬粉末冶金技術領域，具體涉及一種鐵基黃銅粉末冶金材料及制造方法，它是一門重要的材料制造技術，是粉末冶金工業(yè)中燒結金屬含油軸承以及制造機械結構零件和硬質合金，金剛石制品所需的一種特殊的，替代銅粉的鐵基黃銅粉末的制造方法。

背景技術

在現(xiàn)代機械制造工業(yè)中，軸承材料是一類重要的機械結構材料，機器與機構中的所有轉動零件都需要用軸承、軸瓦或軸套來支承。由于現(xiàn)代機器與機構的動轉速度和負荷在急劇增高，以及由于宇航、核能及低溫技術的發(fā)展，在現(xiàn)有的軸承材料中，按照使用壽命和在不同的條件下工作的可能性，燒結金屬軸承材料的應用都占第一位，現(xiàn)已成為汽車、家電、音響設備、辦公設備、食品機械、農業(yè)機械、微小型電機、精密機械等發(fā)展不可缺少的一類基礎零件。據有關資料顯示，在2006年日本燒結金屬含油軸承的產量約為9000噸，平均每個日本人身邊的機器中裝有10只含油軸承，而我國不足5只。這些微小型的金屬含油軸承用傳統(tǒng)的金屬滾珠軸承的加工方法是無法制造的，而是采用粉末冶金方法，用鐵粉與銅粉相混合或使用銅包鐵粉，青銅粉制造。用鐵粉與銅粉相混合時，由于鐵粉與銅粉的粒度和松裝密度相差較大，容易產生成分偏析，造成燒結軸承金相組織不均勻，強度不均勻，磨合性差，摩擦系數(shù)大，噪聲大等缺陷；用銅包鐵粉制造時，由于銅與鐵包復不完全，有的鐵粉未被銅包復，加之銅層與鐵粉顆粒的包復強度不夠，容易產生銅層脫落，制造金屬含油軸承時，易出現(xiàn)黑點，花斑，強度差，成型性差，露鐵的地方對轉動軸磨損較大，使用壽命短等缺陷，是較粗級的粉末；而用青銅粉制造含油軸承，由于銅價格的猛漲，導致生產成本劇增，產品價格過高，市場難接受。有關資料顯示，我國2006年鐵基粉末冶金零件的產量比2005年增長19％，而銅基零件卻下降29％。這是由于銅粉等有色金屬價格增長過高所致。另一方面，從含油軸承的產量來看，2006年與2005年相比，鐵基含油軸承的產量增長39％，而銅基含油軸承產量減低了31％，由于銅粉價格上漲，銅基含油軸承在大量改用鐵基含油軸承。

據粉末冶金有關資料顯示，我國2006年電動工具零件市場比2005年增長29.25％汽車零件市場增長28.3％，摩托車零件市場增長12.3％。這表明，在我國汽車產業(yè)超常速度發(fā)展帶動下，粉末冶金零件生產已進入汽車零件發(fā)展階段。日本2006年汽車產量約1200萬輛，共使用粉末冶金零件97690噸，燒結金屬含油軸承產量為7964噸，用于汽車等車輛為4371噸，平均每輛汽車用粉末冶金零件的重量，日本8.7kg、美國19.8kg、我國3.97kg。2006年我國生產的727.97萬輛汽車中，平均每輛使用粉末冶金零件重量只有3.97kg。而這些汽車都使用鐵基材料和青銅材料。由于鐵基材料耐蝕性差，易生銹，使用壽命短；青銅基材料耐蝕性好，但強度差，生產成本高。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出一種鐵基黃銅粉末冶金材料及其制備工藝，是粉末冶金工業(yè)中燒結金屬含油軸承以及制造機械零件和硬質合金、金剛石制品所需的一種特殊的，替代銅粉、銅包鐵粉、青銅粉的理想材料。

本發(fā)明所述的鐵基黃銅粉末是根據鐵與硫酸銅的反應，即把鐵片放入硫酸銅溶液中，在鐵片表面上就覆蓋了一層紅色的銅。鐵能置換硫酸銅溶液中的銅，這就是置換反應以及根據電化學理論在電鍍中的應用(基體金屬對鍍層的影響)，在電解液中，如果基體金屬的電位負于鍍層金屬，由于存在化學置換，不易獲得結合良好的鍍層，例如：鋼鐵件在酸性鍍銅液中，當沒有電流通過時。銅離子被置換而附在制件表面，該鍍層通常稱為“置換鍍層”或者“接觸鍍層”，首先制得表面包覆銅的鐵、銅粉，然后，在鐵銅粉中加入金屬鋅粉，經熱處理擴散制得紅色、黃色、金黃色、青黃色的鐵基黃銅包覆粉。

其原料中包含鐵、銅和鋅，它們的含量如下，以鐵粉的重量100份計，銅為鐵粉重量的3-25％，鋅為銅重量的3-40％，可通過調配銅、鋅之間的重量百分比，改變材料的顏色(可為黃色、金黃色、暗黃色以及紅色、暗紅色)。

上述鐵基黃銅粉材料的制備工藝為：

(1)銅鹽溶液的配制

稱取銅鹽15-55kg，用100kg自來水溶解并過濾備用；

(2)光亮劑的配制

按0.01-0.07g/L的促進劑TMTD，0.01-0.07g/L的硫脲溶于300-500mL甲醛水溶液中備用；

(3)將經過濾的銅鹽溶液抽入置換器內，攪拌混勻；

(4)向步驟(3)中的銅鹽溶液中加入活化劑5-9g/L，光亮劑0.01-0.018g/L，并加入自來水使溶液體積至400-450L；