[發明專利]一種鐵基粉末冶金閥門材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410819045.1
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104550921A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 吳壽濤
• 申請（專利權）人: 銅陵市經緯流體科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C22C33/02;C22C32/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，尤其涉及一種鐵基粉末冶金閥門材料及其制備方法。

背景技術

閥門是在流體系統中，用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置，是使配管和設備內的介質（液體、氣體、粉末）流動或停止并能控制其流量的裝置。當閥門通過的介質和工況不一樣時對閥門材質有著不同的要求，對材料的耐溫性、耐腐蝕性、強度等性能有不同的要求。閥門的工作壓力可從0.0013MPa到1000MPa?的超高壓，工作溫度從-270℃的超低溫到1430℃的高溫。

閥門材料可以用粉末冶金材料制作，但是普通鐵粉末冶金材料耐熱、耐腐蝕性較差，承重性差，強度、硬度、耐沖擊性等力學性能不夠高。在鐵基粉末冶金材料中加入瓷粉等非金屬相，可以改善材料的耐熱性、耐腐蝕性，提高硬度，提高抗氧化性，提高抗蠕變性能。但是由于非金屬相和金屬相相容性差，易使成分出現偏析，組織均勻性差，強度不均勻，出現花斑，磨合性差，耐磨性差，不能承受較大的壓力，熱衰嚴重，抗裂紋性能差，抗冷熱疲勞性能差，使用壽命短。

可以通過改變原料來改善鐵基粉末冶金材料的性能，還可以通過改善非金屬相和金屬相的相容性來改善材料的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鐵基粉末冶金閥門材料及其制備方法，該閥門材料耐熱性好，熱膨脹系數低，耐腐蝕性好，硬度高。

本發明的技術方案如下：

一種鐵基粉末冶金閥門材料，其特征在于由下列重量份的原料制成硬脂酸硼0.2-0.3、三氧化二鑭1.1-1.5、TiC6.4-7.3、Ni粉14.6-15.8、Zr粉?1.1-1.8、Nb粉3.1-3.9、鋯英石粉2.8-3.2、納米三氧化二鎢5.8-6.3、硅烷偶聯劑kh-550?0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉3.5-4.5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液40-55、潤濕助劑2-3、鐵粉62-66；

所述潤濕助劑由下列重量份的原料制成：K2ZrF6?1-2、V2O52-3、納米銀0.8-1.4、TiN0.4-0.6、MoO3?3-4、納米云母粉0.6-0.9、水8-10、聚乙二醇0.1-0.2；制備方法為：將聚乙二醇加入水中，攪拌均勻后加入納米銀，攪拌20-30分鐘，超聲分散3-4分鐘，再加入其它剩余成分，在7000-8000轉/分下攪拌10-15分鐘，超聲分散4-5分鐘，在120-130℃油浴中攪拌至絕干，粉碎，過80目篩，即得。

所述鐵基粉末冶金閥門材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將三氧化二鑭、鋯英石粉、TiC、納米三氧化二鎢混合，加入3-4倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至40-50℃，攪拌10-15分鐘，過濾，加入3-4倍重量份的水洗滌，重復洗滌2-3次，過濾，得到濾餅；

（2）將濾餅與潤濕助劑混合，研磨30-40分鐘，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶聯劑kh-550，攪拌10-15分鐘，加熱至60-70℃，再加入Nb粉，攪拌30-40分鐘，過濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過130目篩，得到粉末；

（3）將第（2）步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至60-70℃，攪拌反應1-2個小時，過濾，用水洗滌至中性，通入氫氣干燥，粉碎，得到粉末；

（4）將第（3）步得到的粉末與其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結、精整加工，即得。

本發明的有益效果

本發明閥門材料的制作工藝使得金屬相與非金屬相相互穿插，緊密結合，增加了非金屬相與金屬相的潤濕性和粘結性，能夠防止成分偏析，使得材料組織均勻，增加了強度和韌性；通過添加鋯英石粉、納米三氧化二鎢，增加了閥門的耐熱性，降低了熱膨脹系數，提高了耐腐蝕性和硬度；通過使用本發明的潤濕助劑，能夠增加金屬對非金屬相的潤濕性能，增加閥門的疲勞強度和韌性。

具體實施方式

一種鐵基粉末冶金閥門材料，由下列重量份（公斤）的原料制成硬脂酸硼0.2、三氧化二鑭1.3、TiC6.8、Ni粉15.2、Zr粉?1.3、Nb粉3.5、鋯英石粉3、納米三氧化二鎢6.1、硅烷偶聯劑kh-550?0.3、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉4、聚乙二醇0.5、2Mol/L硫酸銅溶液48、潤濕助劑2.5、鐵粉64；