[發明專利]一種含鎢鐵基粉末冶金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610149099.0
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105772704A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 劉莉;王爽;邱晶;劉曉東;黃明明
• 申請（專利權）人: 蘇州萊特復合材料有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C22C33/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發明涉及粉末冶金領域，具體涉及一種含鎢鐵基粉末冶金材料及其制備方法。

背景技術

粉末冶金用鐵基合金粉包含：混合粉、擴散合金粉和預合金粉三種?；旌戏凼且澡F粉作為基體的粉末，混合一定的合金粉末如：石墨粉，銅粉，鎳粉，鎢粉等。擴散合金粉是將合金粉末與鐵粉混合然后經過加熱處理，使不同粉末發生一定的擴散粘接，能夠減少混合粉末中不同成分的偏析。預合金粉是在熔煉鐵時加入合金元素，然后再通過霧化還原等步驟制備。合金元素在鐵基材料當中起到固溶強化、第二相粒子強化等作用，從而增加鐵基零件硬度、拉伸強度等力學性能。鐵基合金粉末在使用前都需要添加有機潤滑劑，如硬脂酸鋅或者KenolubeP11等，潤滑劑有助于提高鐵基混合粉末的壓制密度，減少壓制過程中金屬粉末對模具的損傷。鐵基粉末冶金零件具有近凈成形、節能和廉價等優點，廣泛應用于機械航空等領域，具有巨大的應用潛力。

市場上銷售的含鎢合金粉，幾乎都是通過預合金的方式制得，即在鐵水熔煉時加入鎢鐵合金再經過霧化還原處理，使用時再混合有機潤滑劑或者其他合金粉末。而本發明中是將鎢以二硫化鎢的形式加入到純鐵粉當中進行混合，再加入少量的有機潤滑劑和一定的合金粉末，制備出含二硫化鎢的鐵基混合粉。

鐵基混合粉末所制備的生坯在燒結過程中，其中的有機潤滑劑發生分解揮發后在鐵基零件內部留下空隙，如果有機物分解過快還會導致零件產生裂紋等缺陷，從而影響鐵基零件的力學性能和表觀質量。二硫化鎢為密排六方晶體結構的無機材料，具有優異的潤滑性能，添加入鐵基混合粉末中可以減少有機潤滑劑的使用量，在粉末壓制時促進生坯密度的提高，同時在燒結階段可以減少有機物揮發產生的空隙和裂痕等缺陷。在鐵基零件的燒結溫度下，由于二硫化鎢的吉布斯自由能高于硫化亞鐵的吉布斯自由能，所以二硫化鎢與鐵反應產生硫化亞鐵；同時鎢元素擴散固溶到鐵基體當中。硫化亞鐵與鐵形成低熔點共晶相，在鐵基零件內部產生較多液相有助于提高燒結體密度。硫化亞鐵的存在有助于提高鐵基零件的切削性能和潤滑性能。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種含鎢鐵基粉末冶金材料及其制備方法，所制備的冶金材料具有良好機械性能。

本發明采取如下技術方案：

一種含鎢鐵基粉末冶金材料，由以下組分按質量百分數組成：二硫化鎢，0.5%~6%；硬脂酸鋅，0.1%~0.8%；石墨，0%~5%；銅粉，0%~5%；鎳粉，0%~5%；余量為鐵粉。

優選的，鐵粉粒徑為100目。

優選的，二硫化鎢的質量分數為5%；硬脂酸鋅的質量分數0.2%；余量為鐵粉。

優選的，二硫化鎢的質量分數為2%；硬脂酸鋅的質量分數0.6%；余量為鐵粉。

本發明所述的含鎢鐵基粉末冶金材料的制備方法為：

（1）混料：將各組分按質量百分數均勻混合；

（2）壓制：將混合的粉末填充入模具中冷壓成型。

（3）燒結：將壓制生坯燒結使粉末顆粒實現冶金結合。

步驟(3)中燒結條件為真空燒結、分解氨氣氛燒結或氮氣氣氛燒結的一種，燒結溫度為1000℃~1200℃。

本發明的有益效果如下：

（1）以二硫化鎢的形式向原料中添加鎢元素，由于二硫化鎢具有優異的潤滑性能，有助于壓制過程中壓坯密度的提高，減少混合粉末中有機潤滑劑的加入量，降低有機物揮發所產生的空隙和裂紋等缺陷。

（2）混合粉末制成的壓坯在高溫燒結階段，二硫化鎢會與鐵基體反應形成液相，促進燒結體密度的增加。

（3）二硫化鎢中的硫與鐵反應生成硫化亞鐵，硫化亞鐵的存在有助于提高鐵基零件的切削性能和潤滑性能。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳細介紹，但不局限于此。

實施例1

一種含鎢鐵基粉末冶金材料，由以下組分按質量百分數組成：二硫化鎢，5%；硬脂酸鋅，0.2%；余量為鐵粉，100目。

其制備方法為：

（1）混料：將各組分按質量百分數均勻混合；

（2）壓制：將混合的粉末填充入模具中冷壓成型；

（3）燒結：將壓制生坯在分解氨氣氛下燒結，燒結溫度位1000℃。

實施例2

一種含鎢鐵基粉末冶金材料，由以下組分按質量百分數組成：二硫化鎢，2%；硬脂酸鋅，0.6%；余量為鐵粉，100目。

其制備方法為：