專利名稱：溫壓鐵粉的制造方法
技術領域：
本發明為一種用于溫壓技術的溫壓鐵粉的制造方法。
普通室溫模壓制造的鐵基粉末冶金零部件由于密度較低，限制了鐵基粉末冶金零部件的應用范圍。溫壓技術的出現使得鐵基粉末冶金零部件的密度和綜合力學性能大幅度提高，擴大了鐵基粉末冶金零部件的應用范圍，提高了這些部件服役的可靠性。到目前為止，世界上已有三十余條溫壓零部件生產線，但因制造成本較高而僅局限于二十多種鐵基粉末冶金零部件的制造，不及普通粉末冶金技術生產的零部件的10％。雖然還原鐵粉的成本較低，但因其粒形為不規則形而不可能用作溫壓粉末的制造原料，為充分利用溫壓技術在制造高性能鐵基粉末冶金零部件的技術優勢，必須開發一種低價格的溫壓鐵粉原料以制造大量質優價廉鐵基粉末冶金零部件。目前，溫壓粉末一般采用霧化鐵粉為原料，經過部分預合金化處理制得部分預合金化鐵粉，加入合適的聚合物潤滑劑，一般為重量比的0.6％，便構成溫壓用粉末原料，所得溫壓粉末的售價一般在2-3萬元/噸之間，為普通鐵基粉末的三到四倍。
本發明的目的是利用轉爐煙塵鐵粒為原料，提供一種低成本的溫壓鐵粉的制造方法。
本發明采用從轉爐煙塵中分離出的-80至100目的鐵粒作為基粉原料。轉爐在吹煉過程中，氧槍的氧壓和氧與鋼液中的雜質元素間劇烈的化學反應所造成的擾動，導致鋼液飛濺，形成鐵粒，這種鐵粒不論從外形，還是在成粉機理方面都與霧化鐵粉極其相似。再根據材質成分的要求，添加相應數量的難以擴散合金化的合金元素如鎳、鉬等粉末并混合均勻。混合粉在以氫作保護氣氛的環境中于850-900℃退火1小時，形成部分預合金化鐵粉。由于鐵粉顆粒之間及與合金元素粉末顆粒之間產生部分擴散粘結，并具有一定的粘結強度，故需將退火產物進行適度的破碎，破碎產物過80目篩。
按照燒結鐵基合金成分對合金元素含量要求，在預合金化鐵粉中加入相關數量的合金元素如銅、碳(石墨)等并混合均勻。將混合均勻的粉末進行粘結處理，以防止產生比重偏析。粘結處理所用粘結劑為PVP，加入量為0.2％，攪拌混合均勻。隨后加入聚合物潤滑劑，如PEG等，添加量為0.4％。為了將PEG均勻地涂覆在粉末顆粒表面上，需以溶液形式加入，采用100毫升的無水乙醇中溶解10克PEG的溶液，以噴霧方式向每公斤混合粉末加入5毫升溶液進行涂覆。在添加過程中邊攪拌邊噴入。最后，將混合粉末在45℃干燥20分鐘并過-80目篩，得到溫壓用粉末原料。為了防止聚合物吸水導致潤滑劑變性，最好采用密封或真空包裝。
由于本發明所利用的轉爐煙塵鐵粒是鋼液精煉過程的輔助產物，不需要為得到這種產物而輸入額外的能量，與霧化鐵粉的能耗過程比較，既不需要將鋼熔化成鋼水，也不必從外界輸入能量將鋼液粉碎成液滴。因而，轉爐煙塵鐵粒的制造成本比霧化鐵粉降低60％左右，相應溫壓粉末原料成本降低40％以上。與采用霧化鐵粉為原料相比，本發明的溫壓粉末成本僅為現有技術制造的溫壓粉末的50％左右，同時提高了轉爐煙塵鐵粒附加值，并消除轉爐煙塵這種鐵粒對環境產生的二次污染。采用本發明制造溫壓鐵粉，成本大大降低，可提高溫壓零部件的大規模工業應用。
實施例以Fe-1.5Ni-0.5Mo-0.5Cu-0.5C溫壓粉末制造為例說明本發明的實施過程。
稱取從轉爐煙塵中分離的-80至100目鐵粉50千克，根據合金成分要求，加入-200目的鎳粉、鉬粉各0.78千克和0.26千克，在混料器中混合1小時。將混合料裝入鐵舟中在以氫作保護的氣氛中于900℃保溫1小時，形成部分預合金化鐵粉。刷去舟表面上的氧化薄層，經破碎后過80目篩。
取-200目的電解銅粉和石墨粉各0.226千克加入到45千克溫壓預合金化鐵粉中，并加入0.091千克PVP粉末在攪拌混合器中混合均勻，約30分鐘。再向攪拌器中噴入227毫升含PEG的乙醇溶液，混合15分鐘。干燥混合料，過-80目篩，得溫壓粉末原料。將粉末進行真空包裝，一般為30千克/袋。當粉末與模具的加熱溫度分別為110、130℃時，該粉末經686Mpa壓制，可獲得7.34g/cm3的壓坯密度的溫壓粉末制品，與加拿大Quebec金屬粉末公司以水霧化鐵粉為原料制造的同類溫壓粉末制品相比，性能相當，制造成本降低。
權利要求
1．一種溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于采用從轉爐煙塵中分離出的一80至100目的鐵粒作為基粉原料，在基粉原料中添加相應數量的難以擴散合金化的鎳、鉬合金元素粉末并混合均勻，混合粉在以氫作保護氣氛的環境中退火，形成部分預合金化鐵粉，將退火產物進行適度的破碎后過80目篩，同時按照燒結鐵基合金牌號對合金元素含量要求，加入相關數量的合金元素如銅、碳等并混合均勻，將混合均勻的粉末進行粘結處理，攪拌混合均勻，隨后加入聚合物潤滑劑，最后將混合粉末在45℃干燥20分鐘并過-80目篩，得到溫壓用粉末原料。
2．根據權利要求書1所述的溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于在以氫作保護氣氛的環境中退火時退火溫度為850-900℃，退火時間為1小時。
3．根據權利要求書1所述的溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于所用粘結劑為PVP，加入量為重量的0.2％。
4．根據權利要求書1所述的溫壓鐵粉的制造方法其特征在于所加入的聚合物潤滑劑為PEG，添加量為總重量的0.4％。
5．根據權利要求書4所述的溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于將PEG以溶液形式加入，采用100毫升的無水乙醇中溶解10克PEG的溶液，以噴霧方式向每公斤混合粉末加入5毫升溶液，在添加過程中邊攪拌邊噴入。
6．根據權利要求5所述的溫壓鐵粉的制造方法，其特征在于所制得的溫壓粉末采用密封或真空包裝。
全文摘要
本發明涉及一種低成本溫壓用粉末原料的制造方法。溫壓是鐵基粉末冶金技術的發展前沿,本發明針對一般溫壓技術中所用粉末原料的高成本阻礙溫壓技術的大規模應用這一技術障礙,設計了一類低成本溫壓用粉末原料。本發明設計制造的溫壓粉末原料采用了從轉爐煙塵回收的鐵粉作原料,可廣泛用作密度低于7.35g/cm
文檔編號B22F1/00GK1319468SQ0110681
公開日2001年10月31日 申請日期2001年1月4日 優先權日2001年1月4日
發明者曹順華, 方民憲, 易建宏, 曲選輝 申請人:中南大學