[發(fā)明專利]一種高壓閥門用鐵基粉末冶金材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410819258.4
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN104550934A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳壽濤
• 申請（專利權(quán)）人: 銅陵市經(jīng)緯流體科技有限公司
• 主分類號(hào): B22F1/00
• 分類號(hào): B22F1/00;C22C38/10
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓閥門用鐵基粉末冶金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

閥門是在流體系統(tǒng)中，用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置，是使配管和設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)（液體、氣體、粉末）流動(dòng)或停止并能控制其流量的裝置。當(dāng)閥門通過的介質(zhì)和工況不一樣時(shí)對閥門材質(zhì)有著不同的要求，對材料的耐溫性、耐腐蝕性、強(qiáng)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(qiáng)度、硬度、耐沖擊性等力學(xué)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(xiàn)偏析，組織均勻性差，強(qiáng)度不均勻，出現(xiàn)花斑，磨合性差，耐磨性差，不能承受較大的壓力，熱衰嚴(yán)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高壓閥門用鐵基粉末冶金材料及其制備方法，該閥門材料適用于公稱壓力≤32MPa的閥門，耐熱性、耐腐蝕性好，可以輸送-30～425℃的水、蒸汽、氫、氨、氮、石油等介質(zhì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高壓閥門用鐵基粉末冶金材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：納米羰基鐵粉4-5、脂肪酸二酰胺1.0-1.3、Co10-20、Ni4-5、Sn2-3、Nb2O5?1-1.6、Bi2O3?2-3、WC8-12、Al2O3?5-7、TaC4-6、LaB6?3-4、硅烷偶聯(lián)劑kh-550?0.5-0.6、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉4-4.5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液50-55、潤濕助劑2-3、鐵粉56-59；

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(zhuǎn)/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。

所述高壓閥門用鐵基粉末冶金材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將納米羰基鐵粉、Bi2O3、WC、Al2O3、TaC、LaB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(fù)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(lián)劑kh-550，攪拌10-15分鐘，加熱至60-70℃，再加入Ni?、1.4-1.8重量份的鐵粉，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(yīng)1-2個(gè)小時(shí)，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(jié)、精整加工，即得。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)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(jié)合，增加了非金屬相與金屬相的潤濕性和粘結(jié)性，能夠防止成分偏析，使得材料組織均勻，增加了強(qiáng)度和韌性，適用于公稱壓力≤32MPa的閥門；通過添加WC、Al2O3、TaC、LaB，增加了閥門的耐熱性、耐腐蝕性，可以輸送-30～425℃的水、蒸汽、氫、氨、氮、石油等介質(zhì)；通過使用本發(fā)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(qiáng)度和韌性。

具體實(shí)施方式