[發明專利]高性能汽車機油泵精密齒輪用冶金粉末及齒輪制備方法

有效

• 申請號: 201610374891.6
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN105937013B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 嚴彪;嚴鵬飛;黃家聲;楊百元
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;C22C33/02;B22F5/08;B22F1/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 褚明偉

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，尤其是涉及一種高性能汽車機油泵精密粉末冶金齒輪及其制備方法。

背景技術

粉末冶金技術是將材料科學和金屬成形技術完善的結合起來的一種新型技術，因為高效、無切削加工、節材、節能、環保而被廣泛使用于各種行業。

粉末冶金結構件制品材料成分不受熔煉限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它結構組分，并且在相當大的范圍內根據要求進行調整，進而在力學性能上能達到與鋼件匹配的效果。

粉末冶金機械化程度高，既能減少人員，又能提高效率，進而節約成本。粉末冶金技術能取代傳統的制造工藝，為廣大傳統企業節約成本。

所以研究各種機械零部件的粉末冶金的配方，適應不同的需要，具有重要的意義。

目前，國內粉末冶金工藝生產齒輪接觸疲勞強度及齒潰強度不佳，由于齒輪強度不能滿足工藝要求，因此，對于一些精密機械零件的齒輪主要通過進口來滿足需求。

中國專利CN103741030B公布了一種高性能的粉末冶金齒輪，各組分按如下質量份組成：氨基樹脂1-2份、聚醚改性硅油2-3份、羥丙基甲基纖維素1-2份、粉煤灰3-5份、食鹽1份、淀粉1-3份、硬脂酸鋅2-4份、合金粉230-250份、碳粉2份、釩鈦磁鐵精礦4-6份、聚乙二醇3-4份、瓦斯灰6-8份和NaCO₃1-2份，且合金粉由鐵粉、銅粉、鎳粉、鉬粉、鋁粉和釔粉等成分組成。通過特定的成分配比，使得生產的齒輪齒面硬度高、強度大，耐磨性得到提高，且將粉煤灰和瓦斯灰作為粉末冶金齒輪的特定組分使用，資源化利用了冶金廢棄物。該發明中的粉末冶金齒輪組分復雜，且在含有合金粉末的同時還含有大量有機物組分。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種成分簡單、易于制造、性能大大提高的高性能汽車機油泵精密粉末冶金齒輪及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種高性能汽車機油泵精密齒輪用冶金粉末，由以下重量百分比的組分組成：

基礎粉末：99-99.9wt％；

混合稀土：0.1-1.0wt％。

所述的基礎粉末為Fe-Cu-C混合材料，其中各元素及含量為：碳0.5-0.7wt％、銅2-2.5wt％，鐵余量。

作為一種優選的方式，所述的混合稀土含量為0.1-0.3wt％，基礎粉末含量為99.7-99.9wt％。此種配比下的冶金粉末是高強度型粉末，利用該種配比下的冶金粉末制得的齒輪具有強度高的特性。

作為另一種優選的方式，所述的混合稀土含量為0.8-1.0wt％，基礎粉末含量為99.0-99.2wt％。此種配比下的冶金粉末是高韌性型粉末，利用該種配比下的冶金粉末制得的齒輪具有韌性高的特性。

所述的混合稀土為鑭鈰混合稀土金屬，元素重量百分組成為：Ce45％～48％、La17％～30％、Pr4％～8％、Nd10％～18％。

一種采用上述冶金粉末制備高性能汽車機油泵精密齒輪的方法，該方法具體包括以下步驟：

(1)將混合稀土粉末原料與基礎粉末原料在高溫、微氧狀態下充分混合，在高溫混合過程中，表面氧化的混合稀土粉末與表面氧化的基礎粉末碰撞時，氧化物相互之間會橋接成整體行星狀團聚顆粒的牌號粉末；

(2)將步驟(1)處理后的牌號粉末通過常規粉末冶金壓制、燒結工藝，混合稀土元素在燒結過程中擴散彌散分布在燒結體中；而步驟(1)中形成的氧化物會隨稀土元素一起擴散并在高溫燒結后進一步反應，最終形成彌散分布在粉末冶金件基體的氧化物增強相，以此增強粉末冶金件的強度。

步驟(1)所述的混合稀土元素重量百分組成為：Ce45％～48％、La17％～30％、Pr4％～8％、Nd10％～18％。

步驟(1)中，混合稀土元素的添加量控制在最終含量為0.1-1.0wt％。

步驟(1)中，微氧狀態是指氧氣體積含量為0.5％-4％的條件下，混合稀土粉末原料與基礎粉末原料混合時的溫度為500-800℃，混合稀土粉末原料與基礎粉末原料的混合可以在流化床進行。

步驟(2)中所述的氧化物增強相是含多種元素的氧化物，其含有稀土金屬中一種或幾種，并含有鐵、銅元素中的至少一種。

步驟(2)所述的增強粉末冶金件即高性能汽車機油泵精密齒輪。