[發明專利]一種含硅滲銅劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201811178124.3
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN111014646A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 鄒勇平;呂廷鎮
• 申請（專利權）人: 無錫市恒特力金屬制品有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/26;C22C9/00;C23C10/30
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本發明公開了屬于粉末冶金技術領域的一種含硅滲銅劑及其制備方法。滲銅劑其組成按質量百分比包括：鐵2.6～4.7%，硅0.3～1.4%，碳2.8～5.3%及余量的銅。制備方法為，將原料按所述比例稱重，加入陶瓷球或不銹鋼球、擴散促進劑，混合后，將粉末送入氫氣還原爐進行擴散，擴散溫度為300～1000℃，擴散時間為0.5～25h，冷卻、出爐破碎、篩分收集，然后加入潤滑劑合批。本發明制備的滲銅劑具有成形性好、熔滲效率高、無侵蝕、低殘留、顯著提高材料密度和力學性能的特點。該方法流程簡單，所需設備易操作，可以批量生產。

技術領域

本發明涉及冶金材料領域，具體涉及一種含硅滲銅劑及其制備方法。

背景技術

目前，粉末冶金燒結鋼零部件由于其低成本、易加工的特點在工業生產尤其是汽車機械工業中的應用越來越廣泛，常用的有燒結鋼齒輪、凸輪、閥座、排氣門座等，這些零部件在某些惡劣的環境下服役時，要求具有良好的耐磨性、耐沖擊性，又要保持較高的強度和硬度。但是采用常規壓制-燒結工藝制造的粉末冶金燒結鋼零部件，壓制過程中不可能達到完全的致密狀態，其中殘留的孔隙作為一種缺陷影響了它的抗拉強度、沖擊韌性、疲勞強度和硬度等性能，致使其不能滿足使用要求。因此，消除或減少其殘留孔隙是獲得高致密性、高性能燒結鋼的最有效途徑，而滲銅就是一種常用的方法。研究表明，用銅或銅合金粉末對燒結鋼進行熔滲能明顯減少或消除燒結鋼中的孔隙、提高密度、改善其力學性能和動力學性能(如沖擊韌性、疲勞)等。滲銅較傳統的復壓復燒、粉末鍛造、溫壓等致密化工藝具有成本低、工序簡單、易調整等優點，因此這種方法自上世紀四十年代在美國問世以來，應用范圍日益擴大，目前已成為生產高性能鐵基粉末冶金零部件不可或缺的致密化工藝。

普通粉末冶金工藝生產的產品，成品密度低，尤其是某些部位引起燒結變形，造成產品精度低，產品一致性和互換性差，不適合批量生產；且產品強度低，表面光潔度差。

因此，需要開發一種能提高產品合格率的滲銅劑及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含硅滲銅劑，其組成按質量百分比包括：鐵2.6～4.7%，硅0.3～1.4%，碳2.8～5.3%及余量的銅。

優選的，所述銅原料包括電解銅粉、水霧化銅粉或氣霧化銅粉，粒度小于100目，松裝密度為1.2～4.0g/cm3。

優選的，所述鐵原料包括電解鐵粉、還原鐵粉或羰基鐵粉，其中電解鐵粉、還原鐵粉粒度小于150目，羰基鐵粉粒度小于700目。

優選的，所述硅、碳原料為單質、合金或化合物，粒度小于200目。

本發明的另一個目的在于提供一種含硅滲銅劑的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將原料按上述比例稱重，按球料質量比1∶5～20加入陶瓷球或不銹鋼球，按重量百分比加入占原料質量總和0.1～1％的擴散促進劑，在混料機中混合0.5～2h；

(2)混料過程結束后，將粉末送入氫氣還原爐進行擴散，擴散溫度為300～1000℃，擴散時間為0.5～25h；

(3)冷卻、出爐破碎、篩分收集，然后按重量百分比加入占原料質量總和0～1.5％的潤滑劑合批。

優選的，所述陶瓷球包括氧化鋁陶瓷球、氧化鋯陶瓷球。

優選的，所述擴散促進劑包括NH4Cl、ZnCl2、NH4I、ZnI2中的一種或幾種。

優選的，所述潤滑劑包括硬脂酸碳、硬脂酸鋰或微臘粉。

本發明的有益效果在于：(1)本發明制備的高熔滲銅劑具有良好的熔滲效果，滲銅率達到99.5～99.8％；(2)本發明制備的高熔滲銅粉，可用于冶金零件，在其熔滲銅時可以在較大熔化溫度范圍內，使熔滲能夠分層次、分階段進行，最終使熔滲銅劑熔滲到粉末冶金鐵基零件中。

具體實施方式