[發(fā)明專利]一種粉末冶金用滲銅劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410577691.1
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104439251A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉莉;王爽;劉曉東
• 申請（專利權）人: 蘇州萊特復合材料有限公司
• 主分類號: B22F3/26
• 分類號: B22F3/26
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發(fā)明屬于粉末冶金材料技術領域，具體涉及一種粉末冶金用滲銅劑。

背景技術

目前，粉末冶金燒結鋼零部件由于其低成本、易加工的特點在工業(yè)生產(chǎn)尤其是汽車機械工業(yè)中的應用越來越廣泛，常用的有燒結鋼齒輪、凸輪、閥座、排氣門座等，這些零部件在某些惡劣的環(huán)境下服役時，要求具有良好的耐磨性、耐沖擊性，又要保持較高的強度和硬度。但是采用常規(guī)壓制-燒結工藝制造的粉末冶金燒結鋼零部件，壓制過程中不可能達到完全的致密狀態(tài)，其中殘留的孔隙作為一種缺陷影響了它的抗拉強度、沖擊韌性、疲勞強度和硬度等性能，致使其不能滿足使用要求。因此，消除或減少其殘留孔隙是獲得高致密性、高性能燒結鋼的最有效途徑，而滲銅就是一種常用的方法。研究表明，用銅或銅合金粉末對燒結鋼進行熔滲能明顯減少或消除燒結鋼中的孔隙、提高密度、改善其力學性能和動力學性能(如沖擊韌性、疲勞)等。滲銅較傳統(tǒng)的復壓復燒、粉末鍛造、溫壓等致密化工藝具有成本低、工序簡單、易調(diào)整等優(yōu)點，因此這種方法自上世紀四十年代在美國問世以來，應用范圍日益擴大，目前已成為生產(chǎn)高性能鐵基粉末冶金零部件不可或缺的致密化工藝。

粉末冶金滲銅工藝是一種在普通壓制壓力(500～600MPa)下獲得高密度乃至致密的粉末冶金零件的工藝。用此工藝生產(chǎn)的零件的沖擊力、密封性、耐磨性以及可加工性等性能遠高于溫壓、復壓復燒等工藝，因此它在高端粉末冶金產(chǎn)品中占有相當?shù)姆蓊~。但由于粉末冶金的滲銅是在1090～1150℃的溫度區(qū)間進行，通常取1120℃，而在此溫度區(qū)間鐵在銅中溶解度約為3.8～4％，導致了直接用Cu塊與粉末冶金零件滲銅，滲銅效率約為85％，零件的表面與內(nèi)部會形成腐蝕裂紋，影響產(chǎn)品的外觀和沖擊強度，這導致了大批量(25～35％)的次品出現(xiàn)。通常采用機加工的方法去除次品，這增加了加工成本。因此有必要開發(fā)一種不腐蝕產(chǎn)品、不影響產(chǎn)品強度的滲銅劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種粉末冶金用滲銅劑，該滲銅劑成形性好、熔滲效率高、無侵蝕、低殘留，能顯著提高材料密度和力學性能。

一種粉末冶金用滲銅劑，以重量份計包括：銅93.6～94.4份，鐵2.1～3.5份，碳1.4～2.7份，錳0.7～1.8份，鉻0.4～1.5份，硅0.2～0.9份，鉬0.3～1.2份，磷0.1～0.8份，鈷0.2～0.9份，鉍0.5～1.9份。

作為上述發(fā)明的進一步改進，所述粉末冶金用滲銅劑以重量份計還包括硼0.3～0.8份。

作為上述發(fā)明的進一步改進，所述粉末冶金用滲銅劑以重量份計還包括錫0.2～1.1份。

作為上述發(fā)明的進一步改進，所述粉末冶金用滲銅劑以重量份計還包括鋅0.1～0.5份。

作為上述發(fā)明的進一步改進，粉末冶金用滲銅劑，以重量份計包括：銅94.1份，鐵2.9份，碳1.8份，錳1.4份，鉻0.9份，硅0.6份，鉬0.8份，磷0.4份，鈷0.6份，鉍1.5份，硼0.7份，錫0.6份，鋅0.2份。

作為上述發(fā)明的進一步改進，所述銅、鐵、碳、錳、鉻、硅、鉬、磷、鈷、鉍、硼、錫和鋅的粒度小于200目。

由鐵銅相圖可知，在1120℃時，鐵在銅中的溶解度為3.8％，如果滲銅劑中不含鐵，則滲銅時，部分銅會跟燒結鋼基體中的鐵發(fā)生固溶，從而對基體骨架造成侵蝕，產(chǎn)生裂紋或小孔，使得滲銅燒結鋼的沖擊韌性明顯下降。為了減少銅的侵蝕，在滲銅劑中添加一定量的鐵粉，使銅液在熔滲之前被鐵飽和，從而減少銅液對基體中鐵的溶解，可在一定程度上減少侵蝕。碳粉通過擴散可以和鐵合金形成鋼基體，從而增加材料硬度，易于去除殘渣。錳一方面可以和銅合金化，可降低液體表面張力，另一方面易于出去滲銅后的殘渣，減小侵蝕，提高滲銅燒結鋼的力學性能。適量的硼粉可以提高鐵-碳燒結材料的密度、強度、壓潰強度、韌性。鉻可與碳形成碳化物和合金滲碳體，從而提高材料硬度。硅可與錳形成高強度材料，在滲銅時，硅與鈷、鉻、鉬等形成強化顆粒，從而提高材料硬度。磷能提高銅在鐵中的潤濕性，有助熔作用。錫不僅能改善熔滲銅的流動性，對開口孔隙的熔滲作用具有明顯促進作用，還能起潤滑作用，增加韌性，降低材料的磨損。

本發(fā)明的滲銅劑在整個滲銅溫度范圍(1090～1150℃)內(nèi)，滲銅效率＞98％，生產(chǎn)的粉末冶金滲銅零件表面無腐蝕，無殘留鐵渣。

具體實施方式

實施例1

一種粉末冶金用滲銅劑，以重量份計包括：銅93.6份，鐵2.1份，碳1.4份，錳0.7份，鉻0.4份，硅0.2份，鉬0.3份，磷0.1份，鈷0.2份，鉍0.5份。

所述原料的粒度小于200目。