[發(fā)明專利]一種提高鐵粉壓制性的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310004620.8
• 申請日: 2013-01-07
• 公開（公告）號: CN103042206A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭志猛;楊芳;王瑞欣;羅驥;葉青;郝俊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

?

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，利用二硫化鉬低的摩擦因數(shù)和良好潤滑性，改善鐵粉壓制性，獲得高密度（7.2-7.6g/cm³）的鐵基粉末材料。

?

背景技術(shù)

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，價格低廉，產(chǎn)品質(zhì)量均一及具有最終精度零件的特點，在機械、航空、航天，特別是汽車工業(yè)有廣泛應(yīng)用，常見的有帶輪、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)用于汽車行業(yè)。據(jù)報道，鐵基粉末冶金零件在汽車工業(yè)上的用量不斷增加，單輛汽車上鐵基粉末冶金零件的用量已成為衡量一個國家粉末冶金發(fā)展水平的標(biāo)志之一，因此開發(fā)粉末冶金汽車零件具有廣闊的市場前景。但是，我國粉末冶金零件中汽車零件所占的比例仍然偏低，目前制約我國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粉末冶金零件主要依賴進口。因此，發(fā)展高密度、高強度和高精度粉末冶金零件的低成本制備技術(shù)對促進我國汽車以及高端裝備行業(yè)發(fā)展具有重要意義，也是粉末冶金工業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢。同時開發(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。

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)的重要問題。

常用的方法是添加硬質(zhì)酸鋅等有機物潤滑劑，受限于混料的均勻性及潤滑性能的有限性，有機物殘留會對零件的力學(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高鐵粉壓制性的新工藝，提高鐵基粉末冶金零件的壓坯密度。

本發(fā)明利用二硫化鉬特殊的層狀結(jié)構(gòu)，低的摩擦因素和良好的潤滑性能，改善鐵粉的壓制性，提高鐵粉壓坯密度。將鐵粉與二硫化鉬粉末混合，混勻后進行退火處理，使二硫化鉬均勻分布在鐵粉表面。在壓制過程中，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，在球磨機中混合1-24小時；

(2)?將球磨混合后的粉末在氫氣爐中退火，退火溫度為600-900℃，時間為1-6h；????

(3)?將退火后的粉末進行壓制，在600MPa-900MPa的壓力下可獲得7.2-7.6?g/cm³的壓坯；??

(4)將壓坯在保護氣氛，1000℃-1250℃的溫度下燒結(jié)0.5h-3h，獲得7.2-7.6g/cm³的粉末材料。

步驟（1）中所述鐵粉的粒度為50-500μm，MoS₂粉末的粒度為50-500μm。

步驟（3）中所述壓制工藝為模壓成型。

步驟（4）中所述保護氣氛為H₂或N₂或分解氨。

本發(fā)明的優(yōu)點：

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，壓制過程中原來相對滑移的兩金屬表面的直接接觸轉(zhuǎn)化為MoS₂分子層的相對滑移，降低了摩擦因素，減小了磨具的損耗。

3、??硫?qū)﹁F基零件的性能沒有不利影響；同時，燒結(jié)過程中MoS₂發(fā)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。