[發明專利]一種鐵基粉末冶金用滲銅劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201610276037.6
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105750552A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 李華清;陳忠平;張曦
• 申請（專利權）人: 南京子牙湖合金材料有限公司
• 主分類號: B22F3/26
• 分類號: B22F3/26;C22C9/00;C22C9/05;C22C9/04;C22C9/02;C22C1/03;C22F1/08
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技術領域

本發明涉及一種粉末冶金用新型滲銅劑及其制備方法，屬于粉末冶金領域。

背景技術

目前，鐵基粉末冶金機械零件的應用非常廣泛，但粉末冶金產品的孔隙率較大，使產品的斷裂韌性、抗拉強度、硬度等力學性能，尤其是動態力學性能如沖擊韌性、疲勞強度等較差。而滲銅是解決上述問題的有效途徑。滲銅是指通過加熱鐵基粉末冶金材料及滲銅劑，使滲銅材料熔化，液相銅通過毛細管填充到鐵基體孔隙中的過程。滲銅劑的選擇需考慮以下三個方面因素：熔點比基體低兩三百度，對基體有良好的潤濕性，與基體之間有適宜的互溶度。

滲銅劑經歷了以下幾種形式：純銅片、純銅絲、純銅粉、銅-X混合粉、銅-X合金粉(X代表一種或幾種合金元素)，目前國內外使用較多的為銅-X合金粉。國外已有專門的制造商進行批量化生產，比較有代表性的有SCM公司的IP-96、IP-147、IP-190、IP-204，以及USBronze公司的CL128-L、XF-1、XF-4等。上述滲銅劑以Cu-Fe(1～3％wt％)粉為主體，輔以少量Mn、Ni、Al、潤滑劑等，混合壓制而成。滲銅劑中部分主要合金元素及其影響如下：

1)Fe：是滲銅劑的主要添加元素，其主要作用在于溶于Cu中，以減少基體中鐵在銅中的溶解。若滲銅劑中Fe含量過低，則基體中的Fe會熔于Cu中，導致基體產生孔隙，而若過高，則多余的Fe由于熔點高，而殘留于基體表面，影響表面質量。

2)Mn：可降低Fe在Cu中的溶解度。Mn可形成骨架，使液態Cu無法自由移動，而只能通過毛細管力進入基體孔隙，從而使熔滲更加均勻。Mn必須控制于適宜的成分范圍，太低起不到作用，而太高則降低熔滲效率。

3)Zn：的作用是降低滲銅劑熔體的熔點及黏度，增加熔體的流動性，有利于熔滲的均勻進行。Zn含量過高，會加劇熔體揮發，導致熔滲效率降低。

4)Sn：能改善熔滲銅的流動性，對開口孔隙的熔滲具有明顯的促進作用。Sn還能起潤滑作用，改善熔滲填充效果，增加韌性，降低材料的磨損。

國內在滲銅劑方面起步較晚，一般為純銅粉或常規混合方式制備的混合粉。ZL2008102267721公布了一種滲銅劑，組分為Fe、Zn、Mn、Sn、P和Cr中的一種或幾種，質量分數為0.5～10wt％，余量為Cu，質量分數90～99.5wt％。將上述原料粉末在混料機中混合均勻后，在氫氣還原爐中進行擴散，冷卻后出爐破碎、篩分收集，加入潤滑劑合批。專利CN104550905A公布了一種高熔滲銅粉及其制備方式，將Cu粉(97～98.5wt％)、Fe粉(1～2wt％)、Si粉(0.5～1wt％)混合后熔化，用高壓水沖擊熔體使之冷卻為銅基合金粉末。將該金屬粉末(97.2～98.8wt％)與Mn粉(0.5～1wt％)、Zn粉(0.2～1wt％)、硬脂酸鋅粉(0.5～0.8wt％)混合，可到高熔滲銅粉，滲銅率達到99.5～99.8％。專利CN104439251A公布了一種粉末冶金用滲銅劑，以銅為主體成分，包含Fe、C、Mn、Cr、Si、Mo、P、Co、Bi、B、Sn、Zn等，均為粉體，在雙錐混合器中混合得到。專利CN103668044A公布了一種滲銅膏及其制備方法。滲銅膏由78～95wt％滲銅劑與15～22wt％成膏體混合而成，其中，滲銅劑含Cu、Fe、Mn、Sn、Ni、Si、Zn中的幾種，采用霧化法或擴散法制取上述元素的粉末后，充分混合得到滲銅劑，加入由有機物配制的成膏體攪拌均勻后可得到滲銅膏。

以上采用傳統工藝生產的滲銅劑，普遍存在腐蝕基體、表面殘留物、滲銅率不高等問題，導致產品合格率低，因此需對滲銅劑的成分進行優化。另一方面，國內外對滲銅劑的制備普遍采用金屬粉體混合方式，需要分別制取粉末、混合、燒結，流程較長，而且受粉末混合設備制約，難以大量制取，生產效率受到限制，成本高，效率低。

針對上述滲銅劑的不足，本發明致力于提供一種性能優良的新型滲銅劑配方及其制備方法，不但大幅度提高熔滲合金生產效率，降低生產成本，而且能夠優化熔滲效果，使用方便。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型滲銅劑及其制備方法，以改善現有滲銅劑性能，克服制備方法存在的不足。

一種應用于鋼鐵粉末冶金制品熔滲過程的滲銅劑，產品形式為直徑Φ1mm～Φ8mm的絲材，其特征在于：熔滲劑各成分的質量百分比如下：

Fe1.0～3.5wt％，

Mn0.3～3.0wt％，

Zn0.5～5.5wt％，

Sn0.01～1.5wt％，

Cu余量。