阅读说明：本技术 金属粉末及利用金属粉末加工高性能金属零部件的方法 (Metal powder and method for processing high-performance metal parts by using metal powder ) 是由 周文修 于 2020-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种金属粉末及利用金属粉末加工高性能金属零部件的方法,本发明的金属粉末由以下重量百分比含量的原料组成：电解铜粉3.1-3.4％、镍粉0.08-0.19％、钼粉0.05-0.15％、钴粉0.05-0.15％、磷铁粉0.3-0.5％、铁铬合金粉1.2-1.4％、硫化锰粉0.5—0.8％、石墨粉0.3-0.6％、蜡粉0.2—0.3％、余量为雾化纯铁粉。本发明提供的金属粉末配方是依据压坯在烧结各阶段的致密化变化和相变机理经过反复试验、检验而获得。另外,通过本发明的粉末冶金方法可以生产出符合要求的高性能金属零部件。(The invention discloses metal powder and a method for processing high-performance metal parts by utilizing the metal powder, wherein the metal powder comprises the following raw materials in percentage by weight: 3.1 to 3.4 percent of electrolytic copper powder, 0.08 to 0.19 percent of nickel powder, 0.05 to 0.15 percent of molybdenum powder, 0.05 to 0.15 percent of cobalt powder, 0.3 to 0.5 percent of ferrophosphorus powder, 1.2 to 1.4 percent of iron-chromium alloy powder, 0.5 to 0.8 percent of manganese sulfide powder, 0.3 to 0.6 percent of graphite powder, 0.2 to 0.3 percent of wax powder and the balance of atomized pure iron powder. The metal powder formula provided by the invention is obtained by repeated tests and inspections according to the densification change and the phase change mechanism of the pressed compact in each sintering stage. In addition, the powder metallurgy method can produce high-performance metal parts meeting the requirements.)

金属粉末及利用金属粉末加工高性能金属零部件的方法

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种利用金属粉末加工高性能金属零部件的方法。

背景技术

粉末冶金主要使用金属粉末作为原料，通过一定的加工工艺让其变成我们需要的金属部件。粉末冶金工艺的优点是可以加工特殊材料，其可以制造难熔的金属以及化合物、假合金，多孔材料，另外粉末冶金工艺节约金属，降低成本。因为粉末冶金可以压制成最终尺寸的压坯，不需要再使用机械加工。

粉末冶金工艺的缺点是粉末冶金产品强度、韧性差。由于粉末压制而成的压坯，其内部的孔隙不能完全消除，因此，粉末冶金的制品在强度和韧性上与相应成分的铸件、锻件相比要差，因此粉末冶金不能制成大型产品。

以往精密级导向器、活塞、压缩阀体、汽车减震器等工作环境恶劣，对零件精度、强度和硬度等性能要求较高的零部件都需要采用铸造的方式生产，但是以这种生产方式生产的零部件成本较高，原材料浪费严重。

因此，如何对金属粉末配方和工艺进行改进以生产出能够适应恶劣工作环境的高性能金属零部件是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的之一提供一种金属粉末配方，通过该金属粉末配方可以生产出符合要求的高性能金属零部件。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一种金属粉末配方，由以下重量百分比含量的原料组成：电解铜粉3.1-3.4％、镍粉0.08-0.19％、钼粉0.05-0.15％、钴粉0.05-0.15％、磷铁粉0.3-0.5％、铁铬合金粉1.2-1.4％、硫化锰粉0.5—0.8％、石墨粉0.3-0.6％、蜡粉0.2—0.3％、余量为雾化纯铁粉。

本配方中提高了电解铜粉的比重，同时加入了磷铁粉和铁铬合金粉，使得采用上述金属粉末烧结成的产品体积收缩率变化最低，结合适当的后续处理，保证力学性能，从而提高了烧结体的尺寸控制精度，结合适当的后续处理，保证了产品的力学性能。

本发明的目的之二是提供一种利用金属粉末加工高性能金属零部件的方法，通过上述方法可以生产出符合要求的高性能金属零部件。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的利用金属粉末加工高性能金属零部件的方法，包括以下步骤：

S1)原料混合：按照金属粉末配方中对应的含量，称取相应的原料，将上述原料放入到搅拌机，先将搅拌机的搅拌腔抽成负压，然后在负压环境下启动搅拌机充分搅拌，时间1.5-2.5小时；

S2)成形：使用混合好的上述配方粉末送入压机，压机根据加工参数进行压坯形成生坯，生坯的密度保持在6.4±0.05g/cm³；

S3)烧结：将生坯置入炉膛内进行烧结工艺，烧结过程中向炉膛内送入保护气，所述保护气为氮气和分解氨，所述氮气流量为10-15Nm³，所述分解氨流量6-7Nm³，所述烧结工艺包括预热段和烧结段，所述预热段前后分成预1区、预2区、预3区三个区间段，每个时间段的温度分别为：预1区480±5℃、预2区660±5℃、预3区780±5℃，烧结段时间总计2.5-3小时；所述烧结段前后分成烧1区、烧2区、烧3区、烧4区四个区间段，每个区间段温度分别为：烧1区1075±5℃、烧2区1110±5℃、烧3区1120±5℃、烧4区1120±5℃，烧结段时间总计3.5-4h；

S4)对经过烧结的半成品依次进行研磨、校形、数车形成成品。

优选的，在步骤1的原料混合之前，还包括物料前处理步骤，对雾化纯铁粉在负压环境下进行250-300摄氏度的加温处理，加温之间15-20分钟，当加温后的雾化纯铁粉温度降至50-60摄氏度时与其它原料共同置入到搅拌机中混合。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的金属粉末配方是依据压坯在烧结各阶段的致密化变化和相变机理经过反复试验、检验而获得，即探索烧结颈形成和长大引起的体积收缩，以及液相(铜相)形成时导致的体积膨胀规律，利用二者的相互补偿，调高了配方中电解铜的比例，同时加入了磷铁粉和铁铬合金粉等进行微调，从而提高了烧结体的尺寸控制精度，并结合适当的后续处理，保证了产品的力学性能，使得产品全尺寸变化能够控制在0.005mm以内。

2、通过本发明的利用金属粉末加工高性能金属零部件的方法可以生产出符合要求的高性能金属零部件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

一种金属粉末配方，由以下重量百分比含量的原料组成：电解铜粉3.1％、镍粉0.08％、钼粉0.05％、钴粉0.05％、磷铁粉0.3％、铁铬合金粉1.2％、硫化锰粉0.5％、石墨粉0.3％、蜡粉0.2％、雾化纯铁粉94.22％。

实施例2

一种金属粉末配方，由以下重量百分比含量的原料组成：电解铜粉3.2％、镍粉0.1％、钼粉0.1％、钴粉0.08％、磷铁粉0.4％、铁铬合金粉1.3％、硫化锰粉0.6％、石墨粉0.5％、蜡粉0.25％、雾化纯铁粉93.47％。

实施例3

一种金属粉末配方，由以下重量百分比含量的原料组成：电解铜粉3.4％、镍粉0.19％、钼粉0.15％、钴粉0.15％、磷铁粉0.5％、铁铬合金粉1.4％、硫化锰粉0.8％、石墨粉0.6％、蜡粉0.3％、雾化纯铁粉92.51％。

实施例4

一种利用金属粉末加工高性能金属零部件的方法，包括以下步骤：

S1)原料混合：首先对物料进行前处理，对雾化纯铁粉在负压环境下进行250-300摄氏度的加温处理，加温之间15-20分钟，当加温后的雾化纯铁粉温度降至50-60摄氏度时与其它原料共同置入到搅拌机中混合，按照金属粉末配方中对应的含量，称取相应的原料，将上述原料放入到搅拌机，先将搅拌机的搅拌腔抽成负压，然后在负压环境下启动搅拌机充分搅拌，时间1.5-2.5小时；通过雾化纯铁粉加温可以对雾化纯铁粉进行消磁，从而使后面混合的物料更加均匀。

S2)成形：使用混合好的上述配方粉末送入压机，压机根据加工参数进行压坯形成生坯，生坯的密度保持在6.4±0.05g/cm³；

S3)烧结：将生坯置入炉膛内进行烧结工艺，烧结过程中向炉膛内送入保护气，所述保护气为氮气和分解氨，所述氮气流量为10-15Nm³，所述分解氨流量6-7Nm³，所述烧结工艺包括预热段和烧结段，所述预热段前后分成预1区、预2区、预3区三个区间段，每个时间段的温度分别为：预1区480±5℃、预2区660±5℃、预3区780±5℃，烧结段时间总计2.5-3小时；所述烧结段前后分成烧1区、烧2区、烧3区、烧4区四个区间段，每个区间段温度分别为：烧1区1075±5℃、烧2区1110±5℃、烧3区1120±5℃、烧4区1120±5℃，烧结段时间总计3.5h；

S4)对经过烧结的半成品依次进行研磨、校形、数车形成成品。

对实施例4中生产的产品进行性能测试，主要技术指标如下：

1、粉末冶金零部件成品单向性变化在0.005mm以内；

2、产品密度达到6.8g/cm³，强度达到415MPa，硬度达到80HRB。

上述指标符合精密级导向器、活塞、压缩阀体、汽车减震器等产品的性能要求。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。