[發明專利]一種高密度無磁平衡塊及其粉末冶金制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410062172.1
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103834847A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 肖志瑜;陸宇衡;劉瀟;溫利平
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22C33/02
• 分類號: C22C33/02;C22C38/12;F04B39/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲;裘暉

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，特別涉及一種高密度無磁平衡塊及其粉末冶金制備方法和應用。

背景技術

壓縮機中的平衡塊作用重大，其維持了曲軸在高速旋轉時的平穩狀態。物體各部位質量本身有差異，在靜態和低速旋轉下，質量的不均勻就會影響物體旋轉的穩定性，轉速越高，震動就會越大，平衡塊保護了電機的平穩運行。目前，有的曲軸平衡塊是鍛造或鑄造時與曲軸連成一體的。有的用螺栓擰在曲軸上，在安裝空間不夠時，多采用螺栓緊固方式。平衡塊在使用時，在交變電流的環境下不能發生磁化或磁場作用，必須保持材料的無磁性。

壓縮機中的平衡塊材料一般有銅、鋅和無磁鋼等，因為銅和鋅的價格不斷上升，無磁鋼是目前應用的熱點。由于電機的尺寸不斷變小，平衡塊的尺寸也在降低，這對材料的尺寸提出了新的要求，一般精密鑄造生產的無磁鋼產品材料的均勻性不佳、鑄件表面質量較差且生產效率低，很難滿足大批量低成本無污染的生產需求。國內外針對壓縮機無磁平衡塊進行了一定程度的研究，其中，發明專利ZL102517520A-一種無磁壓縮機電機平衡塊雖然利用粉末冶金的方法制作，但材料的成分過于復雜，合金組元多；發明專利ZL102528040A-壓縮機平衡塊粉末冶金制作工藝方法，雖然也是利用粉末冶金的方法制作，但合金元素或含碳量過高，難于采用傳統壓制方法獲得高的密度及全致密，特別是高達7.6～7.8g/cm³的密度。所述的前面兩種無磁鋼平衡塊雖然利用粉末冶金的方法制作，但仍然有一些不足。為此，開發一種高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法是很有必要的。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法。

本發明另一目的在于提供上述方法制備的高密度無磁平衡塊。

本發明再一目的在于提供上述高密度無磁平衡塊在壓縮機中的應用。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，通過將Fe-Mn-C預合金與WC經高速壓制、高溫燒結實現。

具體包括以下步驟：

把Fe-Mn-C預合金與WC混合，機械球磨混合均勻，經高速壓制成形，高溫燒結，得到高密度無磁平衡塊。

優選地，所述Fe-Mn-C預合金中，Mn的含量為12～16wt%、C的含量為0.1～0.5wt%，余量為Fe。

所用Fe-Mn-C預合金與WC的質量比為92:8～97:3。

所述的高速壓制（HVC）指在速率為3.0～8.0m/s下壓制成形。

優選地，所述的高溫燒結指在1120～1250℃燒結1小時。

所述WC優選為粒度5～20μm的粉末。

優選地，所述Fe-Mn-C預合金的粒度小于147μm，粉末流動性為25～30s/50g。

所述Fe-Mn-C預合金由Fe、Mn、C經預合金化得到。

所述預合金化可采用常規的N₂氣氣霧化的方法制備。

優選地，所述預合金化具體包括以下步驟：將Mn、C、Fe粉末在真空條件下熔煉，采用N₂氣氣霧化制備得到Fe-Mn-C預合金。

優選地，所述高速壓制前添加硬脂酸鋰潤滑劑并再次混合均勻。

所用硬脂酸鋰潤滑劑的量為Fe-Mn-C預合金和WC總質量的0.3～0.5%。

所述再次混合均勻優選為在V型混料機中混合30～90min。

優選地，所述球磨均勻指利用機械球磨20～60min至均勻。

優選地，所述高溫燒結在分解氨保護氛圍下進行。

所述制備得到的高密度無磁平衡塊可進行去毛刺等后處理。

上述方法制備得到的高密度無磁平衡塊的密度可高達7.6～7.8g/cm³，適用于壓縮機中。

本發明的機理為：

本發明通過利用WC對Fe-Mn-C增強，及高速壓制成形技術解決增強顆粒加入后的壓縮性差的問題，得到密度高、性能優異的合金材料，在較少組分的前提下實現高性能，所得無磁平衡塊密度高達7.6～7.8g/cm³。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及有益效果：

（1）本發明的高密度無磁平衡塊由WC增強的Fe-Mn-C粉末冶金制備得到，具有密度高、性能優異、成形快、生產效率高等優異特性。