[發明專利]制造擴散合金化的鐵或鐵基粉末的方法、擴散合金化粉末、包括該擴散合金化粉末的組合物以及由該組合物制成的壓實和燒結的部件

有效

• 申請號: 200980157254.1
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN102325915A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: M·拉松
• 申請（專利權）人: 霍加納斯股份有限公司
• 主分類號: C22C33/02
• 分類號: C22C33/02;B22F1/00;B22F3/12;C22C38/16
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 彭飛;林柏楠

技術領域

概括而言，本發明涉及適合用于制備燒結粉末冶金部件的新型擴散合金化鐵或鐵基粉末、以及制造該新型粉末的方法。

更具體地，本發明涉及制造擴散合金化粉末的新方法，該擴散合金化粉末由鐵或鐵基芯粉構成，該鐵或鐵基芯粉具有結合到芯粒表面上的含銅和鎳的成合金粉末的粒子。

本發明還涉及擴散合金化鐵或鐵基芯粉，其具有結合到芯粒表面上的成合金粉末的粒子。

本發明還涉及擴散合金化的鐵或鐵基粉末組合物。

本發明還涉及由所述擴散合金化的鐵基粉末組合物制成的壓實和燒結的部件。

背景技術

粉末冶金法優于常規技術(例如鍛造或鑄造)的主要優點在于，通過壓制和燒結成最終形狀，可以制造復雜程度不等的部件，而不需要相對受限的機械加工。因此，最重要的是，燒結過程中的尺寸變化是可預測的，且部件間的尺寸變化差異盡可能小。這在是高強度鋼(它在燒結后難以機械加工)的情況下尤其重要。

因此，在燒結過程中幾乎不產生尺寸變化的材料和方法是優選的，因為接近零的壓實和燒結部件之間的尺寸變化固有地造成部件間尺寸變化差異降低。

為了實現足夠高的機械性質值，例如拉伸強度、韌度、硬度和疲勞強度，使用了各種成合金元素和成合金體系。

常用的成合金元素是碳，其有效提高了燒結部件的強度和硬度。碳幾乎始終以石墨粉形式添加并在壓實前與鐵基粉末混合，因為如果該元素與鐵基粉末預合金，則由于碳的硬化作用，會破壞該鐵基粉末的可壓縮性。

另一常用元素是銅，其還改進燒結部件的可淬硬性并另外促進燒結，因為在燒結溫度下形成增強擴散的液相。使用微粒銅時的問題在于，其在燒結過程中造成膨脹。

鎳是因其淬硬性提高作用和因其對韌度和伸長的正面作用而常用的另一元素。鎳在燒結過程中造成收縮，以微粒材料形式添加以及在預合金狀態下添加到鐵基粉末中。

銅和鎳可以以預合金元素形式和以微粒材料形式添加。以微粒材料形式添加銅和鎳的優點在于，與成合金元素預合金時相比，較軟的鐵基粉末的可壓縮性不受影響。但是，缺點在于，在大多數情況下明顯比鐵基粉末細的成合金元素在該混合物中傾向于分離，從而造成燒結部件的化學組成和機械性質的變化。因此，已發明各種方法以防止分離但保持基礎粉末的可壓縮性。

擴散合金化是一種這樣的方法：其包括將金屬或氧化物狀態中的細粒成合金元素與鐵基粉末摻合，然后是在使成合金金屬擴散到鐵基粉末表面中的條件下的退火步驟。結果產生具有良好可壓縮性的部分合金化的粉末，并防止成合金元素分離。但是，由于碳的高擴散速率，碳是不可能擴散合金化的元素。

例如US?5,926,686(等人)中描述的另一成熟方法利用在基礎粉末與成合金元素之間產生“機械”粘合的有機粘合劑。該方法也適于粘合石墨，因此防止碳分離。

在該專利文獻中已提出利用銅和/或鎳的合金作用的多種擴散合金化鐵基粉末。其實例可見于下述文獻。

US?5567890(Lindberg等人)公開了用于制造具有小的局部尺寸變化差異的高耐受部件的鐵基粉末。該粉末含有0.5-4.5重量％的Ni、0.65-2.25重量％的Mo和0.35-0.65重量％的C。在一個優選實施方案中，使Ni擴散合金到與Mo預合金的鐵基粉末上，將該粉末與石墨混合。

US?2008/0089801(Larsson)描述了一種金屬粉末組合，其包含鐵基粉末A、鐵基粉末B和鐵基粉末C，鐵基粉末A基本由與Mo預合金并具有擴散結合到表面上的6-15％Cu的芯粒構成，粉末B基本由與Mo預合金并具有結合到其表面上的4.5-8％Ni的芯粒構成，鐵基粉末C基本由與Mo預合金的鐵粉構成。所述粉末組合能夠制造燒結部件，其中燒結過程中的尺寸變化與石墨添加量無關。

JP?6116601公開了一種粉末，其適合制造具有高靜態和動態機械強度和燒結過程中的尺寸變化差異低的燒結部件。該粉末由鐵基粉末構成，該鐵基粉末具有擴散粘合到鐵粒子表面上的組分0.1-2.5％Mo、0.5-5.0％Ni和0.5-3.0％Cu中的至少一種。

JP?2145702公開了一種高純鐵粉，其具有擴散結合到鐵粉表面上的組分0.5-1.0％Mo粉、6-8％Ni粉和最多2％Cu粉中的至少兩種。該粉末適于制造具有高機械強度的燒結體。