[發明專利]鋁或鋁合金的活化燒結方法

有效

• 申請號: 201610994299.6
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106623915B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 顏巍巍;包崇璽;秦曉冬
• 申請（專利權）人: 東睦新材料集團股份有限公司
• 主分類號: B22F3/10
• 分類號: B22F3/10;B22F1/00
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;張群

本發明涉及一種鋁或鋁合金的活化燒結方法，本發明在鋁或鋁合金件成形前，預先配置了可與鋁粉或鋁合金粉表面的氧化膜發生活化反應的混合鹽，并將該混合鹽與鋁粉或鋁合金粉進行充分混合，在燒結時，560～620℃下，LiCl、KCl、K₂ZrF₆的均勻混合物熔化，與鋁粉或鋁合金粉顆粒表面的氧化物反應，使氧化膜發生膨脹、起皺、破裂直至整體松動，并受液相流動影響而剝離，從而有效破除了氧化膜，使鋁顆粒的基體暴露在外，暴露的無氧化表面可增強物質傳遞，使粉末顆粒之間實現冶金結合，大大提高鋁或鋁合金的燒結性，改進燒結件的物理性能和機械性能；本發明的燒結方法工藝簡單，所需均為一般的粉末冶金設備，具有普適性，利于推廣和大規模生產。

技術領域

本發明涉及鋁或鋁合金的粉末冶金技術領域，尤其是能破除鋁粉顆粒表面氧化膜的燒結方法技術領域，具體指一種鋁或鋁合金的活化燒結方法。

背景技術

粉末冶金是一項節能、省材、性能優異、產品精度高且穩定性好的環保型大批量生產技術，在鐵基、銅基材料上得到了廣泛應用，但在燒結鋁基合金時則存在鋁顆粒表面氧化膜這一難題。鋁合金是一種低密度、高比強度的輕質材料，鋁合金取代鐵基、銅基零件后有利于減輕自重、節能減排，鋁合金在航空航天、汽車、機械制造、船舶、化學工業等領域已經得到大量應用。例如，鋁罐罐身、超音速戰斗機的橫梁、高壓氣缸、汽車懸臂構件、發動機的葉片、機殼和缸套等都廣泛使用鋁合金。這些鋁合金零件已具備足夠的使用性能，有些甚至超越了相應的鐵基零件。然而，實用化的鋁基零件大部分采用傳統的鑄鍛制造，少部分則通過熱擠壓、熱等靜壓等特殊的粉末冶金工藝。對于常規粉末冶金方法來說，鋁顆粒存在表面致密的氧化膜始終是難以解決的問題。

鋁的活性較高，在空氣中極易氧化，形成主要成分是γ-Al₂O₃的致密氧化膜，該氧化膜包覆住純鋁內核，在液相燒結時阻止鋁與合金元素直接接觸，嚴重妨礙了傳質與合金化，不僅損害燒結件的力學性能，也會對尺寸精度造成影響。目前國內外在消除氧化膜影響方面的一致做法是：在純度極高的N₂氣氛中燒結，保證爐內露點低于-40℃，氧含量低于10ppm，并加入一定量的Mg以破開氧化膜。但是，這些方法對設備的要求較高，而且燒結件表面往往殘留燒結較差的表層。

因此，對于目前鋁或鋁合金的燒結方法，有待于做進一步的改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種能有效破除氧化膜、提高燒結性能的鋁或鋁合金的活化燒結方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種鋁或鋁合金的活化燒結方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)制備混合鹽溶液

以去離子水為溶劑，配置LiCl、KCl、K₂ZrF₆的混合溶液，且該溶液中LiCl的質量分數為1％～20％，KCl的質量分數為0.1％～6％，K₂ZrF₆的質量分數為0.1％～2％；

(2)鋁粉或鋁合金粉的表面改性

將步驟(1)制備的混合鹽溶液與鋁粉或鋁合金粉混合，且混合鹽與鋁粉或鋁合金粉的質量比為(0.001～0.01):1，使鋁粉或鋁合金粉在混合鹽溶液中充分分散，干燥得到原料粉末；

(3)成形

根據需要將步驟(2)所得原料粉末壓制成形，得到鋁或鋁合金坯體；

(4)燒結

在N₂氣氛下對步驟(3)所得坯體進行燒結，燒結環境的氧含量低于10ppm，露點低于-40℃，燒結溫度為560～620℃，保溫時間為30～60min，保溫完畢后隨爐冷卻，即燒結件繼續在N₂保護下緩慢冷卻，冷卻時間為1～3h。