CN103008649B

CN103008649B - 一种电动工具用混合粉及其制备方法

Info

Publication number: CN103008649B
Application number: CN201310005038.3A
Authority: CN
Inventors: 卜福昌; 周振龙; 纪向军; 高扬
Original assignee: Angang Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Anshan Iron and steel (Anshan) metallurgical powder Co., Ltd.
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2033-01-07
Also published as: CN103008649A

Abstract

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种电动工具用混合粉及其制备方法，其特征在于，由水雾化扩散合金粉与水雾化纯铁粉、石墨粉、铜粉及润滑剂通过无偏析方式混合粘结而成，其中各组分按重量百分比的配比为：50～55%水雾化扩散合金粉、0.4～0.5%石墨粉、0.3～0.35%铜粉、0.7～0.8%润滑剂、余量为水雾化纯铁粉。优选配比为: 50%水雾化扩散合金粉、0.5%石墨粉、0.35%铜粉、0.7%润滑剂、余量为水雾化纯铁粉。与现有技术相比，本发明的优点是：1）具有7.05g/cm³以上的压缩密度；2）在运输和混合处理过程中不会产生合金元素成分偏析；3）有效地改善烧结件的机械性能。

Description

一种电动工具用混合粉及其制备方法

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种电动工具用混合粉及其制备方法。

背景技术

为了提高粉末冶金制品强度、韧性和表观硬度，目前采用的是烧结—淬火—回火生产工艺。通过选择适当的合金元素，能有效地提高材料的淬硬性，使制品在经过一系列热处理过程中发生马氏体相变，同时又具有一定的韧性，水雾化合金粉可有效地提高粉末冶金制品综合机械性能，尤其是电动工具等耐冲击产品上具有良好的综合性能，并能保证粉末冶金制品的尺寸公差，若采用合金原料直接混合方式其不足之处是，压缩密度不够高，只能达到7 g/cm³以下；合金元素在制品烧结过程中不能进一步完全合金化；在运输和混合处理过程中会产生合金元素成分偏析；细的合金元素粉颗粒会造成隆起或团聚，使烧结件的机械性能受影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动工具用混合粉及其制备方法，克服现有技术的不足，提高产品的压缩密度，降低偏析度，改善产品韧性、硬度、强度等综合性能。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电动工具用混合粉，由水雾化扩散合金粉与水雾化纯铁粉、石墨粉、铜粉及润滑剂通过无偏析方式混合粘结而成，其中各组分按重量百分比的配比为：50～55%水雾化扩散合金粉、0.4～0.5%石墨粉、0.3～0.35%铜粉、0.7～0.8%润滑剂、余量为水雾化纯铁粉；

所述水雾化纯铁粉中的化学成分按重量百分比为：C≤0.60%、Si≤0.50%、Mn≤0.50%、 P≤0.050%、S≤0.050%，Fe为余量；

所述水雾化扩散合金粉中的化学成分按重量百分比为：Si≤0.50%、Mn≤0.50%、P≤0.050%、S≤0.050%、Ni 1.53～1.97%、Cu 1.30～1.68%、Mo0.10～0.62%，Fe为余量；

所述润滑剂中按重量百分比包括15～25%硬脂酸锌和75～85%的微粉蜡；

所述石墨粉粒度≤10μm，铜粉粒度≤75μm；

该电动工具用混合粉产品的制备方法的具体操作步骤如下：

1）选择松装密度2.95～3.10g/cm³和压缩密度大于7.09g/cm³的水雾化纯铁粉；水雾化扩散合金粉、铜粉、石墨粉、润滑剂的外观应无氧化，结块，夹杂物和大颗粒；

2）按配方将全部组分的水雾化扩散合金粉、水雾化纯铁粉、石墨粉、铜粉加入混料机中混合40～60分钟，加入配方量的润滑剂再混合20～30分钟，检测松装密度、压缩性和流动性，如不合格再混合15～20分钟；

3）取样检测各项指标，包装后即为成品。

所述的一种电动工具用混合粉中各组分按重量百分比的优选配比为:50%水雾化扩散合金粉、0.5%石墨粉、0.35%铜粉、0.7%润滑剂、余量为水雾化纯铁粉。

该产品的化学成分按重量百分比的配比为：C 0.4～0.55%、Si≤0.50%、Mn≤0.50%、P≤0.050%、Ni 0.76～0.95%、Mo 0.16～0.27%、Cu 1.01～1.23%、S≤0.050%，Fe为余量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）具有较高的压缩性，压缩密度≥7.05g/cm³；2）合金元素在制品烧结过程中能进一步完全合金化；3）在运输和混合处理过程中不会产生合金元素成分偏析，在制品烧结过程中能保持尺寸公差稳定，便于获得显微结构均匀的铁基合金产品；4）细的合金元素粉颗粒粘结到铁粉颗粒表面上能减少隆起或团聚，更有效的改善烧结件的机械性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：

本发明一种电动工具用混合粉的制备方法，是由扩散合金粉与水雾化纯铁粉、石墨粉、铜粉及润滑剂通过无偏析方式混合粘结而成，包括水雾化纯铁粉制备步骤、扩散合金粉制备步骤及无偏析混合粘结步骤，其具体实现步骤如下：

一）水雾化纯铁粉的制备包括冶炼、雾化、还原工序，具体叙述如下：

1）冶炼：以废钢、生铁等为主要原料，通过电炉的冶炼得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，出钢温度1600～1800℃，其化学成分按重量百分比为：

C≤0.60%、Si≤0.50%、Mn≤0.50%、P≤0.050%、S≤0.050%，余量为Fe；

2）雾化：雾化过程是通过水雾化系统进行实施，雾化压力：60～160Mpa，雾化后经过脱水、干燥得到的水雾化粉（简称毛粉），干燥温度为110～300℃，氢损≤3.0%

3）还原：将上述毛粉经过还原炉进行还原，还原炉还原预热段温度550～800℃高温段温度800～1000℃、冷却段温度500～800℃、氨气流量60～190m3/h、运行速度90～300㎜/min、料层厚度12～48㎜；

还原后的毛粉经过破碎、筛分、合批、检测得到成品水雾化纯铁粉。

二）水雾化扩散合金粉的制备方法包括冶炼、雾化、还原、扩散工序，在冶炼的过程中，向钢液内加入一定比例钼铁，钼能有效地提高材料的强度和硬度，是理想的预合金化元素，具体叙述如下：

1）冶炼：以废钢、生铁等为主要原料，通过电炉的冶炼得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，钼作为预合金化元素在冶炼时加入钢中，出钢温度：1600～1800℃，其化学成分按重量百分比为：

Si≤0.50%、Mn≤0.50%、P≤0.050%、S≤0.050%、Mo0.10～3.0%，余量为Fe。

2）雾化：雾化过程是通过水雾化系统进行实施，雾化压力：60～160Mpa，雾化后经过脱水、干燥得到的水雾化合金粉（简称毛粉），干燥温度为110～300℃，氢损≤3.0%

3）还原：将上述毛粉经过还原炉进行还原，还原炉还原预热段温度550～800℃、高温段温度800～1000℃、冷却段温度500～800℃、氨气流量60～190 m3/h、运行速度90～300㎜/min、料层厚度12～48㎜；

4）扩散：将还原后的铁钼粉经过破碎、筛分、合批，然后按要求比例加入镍粉、铜粉混合均匀经还原炉扩散，还原炉扩散预热段温度500～750℃、高温段温度750～980℃、冷却段温度450～750℃、氨气流量60～190 m3/h、运行速度90～300㎜/min、料层厚度12～48㎜，得到的扩散合金粉经过破碎、筛分、合批、检测，得到成品水雾化扩散合金粉。

三）无偏析混合粘结，其具体操作步骤如下：

2）按配方将全部组分的水雾化扩散合金粉、水雾化纯铁粉、石墨粉、铜粉加入混料机中混合40～60分钟，加入配方量的润滑剂再混合20～30分钟，检测松装密度、压缩密度和流动性，如不合格再混合15～20分钟；

3）取样检测各项指标，包装后即为成品。

实施例1

50%水雾化扩散合金粉、0.5%石墨粉、0.35%铜粉、0.7%润滑剂、余量为水雾化纯铁粉。其化学成分按重量百分比的配比为：C 0.52%、Si0.032%、Mn 0.15%、P 0.014%、Ni 0.91%、Mo 0.24%、Cu 1.11%、S 0.023%，Fe为余量。

实施例2

52%水雾化扩散合金粉、0.45%石墨粉、0.33%铜粉、0.75%润滑剂、余量为水雾化纯铁粉。其化学成分按重量百分比的配比为：C 0.47%、Si 0.032%、Mn 0.15%、P 0.014%、Ni 0.93%、Mo 0.25%、Cu1.10%、S 0.023%，Fe为余量。

实施例3

55%水雾化扩散合金粉、0.4%石墨粉、0.31%铜粉、0.8%润滑剂、余量为水雾化纯铁粉。其化学成分按重量百分比的配比为C 0.41%、Si0.032%、Mn 0.15%、P 0.014%、Ni 0.99%、Mo 0.26%、Cu 1.13%、S 0.023%，Fe为余量。

上述实施例中，水雾化纯铁粉中的化学成分按重量百分比为：C≤0.60%、Si≤0.50%、Mn≤0.50%、P≤0.050%、S≤0.050%，Fe为余量。水雾化扩散合金粉中的化学成分按重量百分比为：Si≤0.50%、Mn≤0.50%、P≤0.050%、S≤0.050%、Ni 1.53～1.97%、Cu 1.30～1.68%、Mo0.10～0.62%，余量为Fe。润滑剂中按重量百分比包括15～25%硬脂酸锌和75～85%的微粉蜡。石墨粉粒度≤10μm，铜粉粒度≤75μm。

本发明实施例的物理性能如下表1。

表1

实施例	松装密度g/cm³	流动性（s/50g）	压缩密度 g/cm³
				1	3.35	34.9	7.058
2	3.38	34.6	7.054
				3	3.29	33.8	7.053

将上述三个实施例在1120℃、60min、H₂100%，淬火温度880℃、回火温度180℃的烧结条件下烧结，并通过单位压力6吨的压力机检测，其烧结性能如下表2。

表2

实施例	拉伸强度N/mm³	烧结尺寸变化%	淬火硬度HRC	回火硬度HRC
					1	457.15	-0.188	42.9	37.2
2	468.41	-0.033	41.5	35.8
					3	481.53	-0.041	39.6	35.1

Claims

1.一种电动工具用混合粉，其特征在于，由水雾化扩散合金粉与水雾化纯铁粉、石墨粉、铜粉及润滑剂通过无偏析方式混合粘结而成，其中各组分按重量百分比的配比为：50～55%水雾化扩散合金粉、0.4～0.5%石墨粉、0.3～0.35%铜粉、0.7～0.8%润滑剂、余量为水雾化纯铁粉；

所述石墨粉粒度≤10μm，铜粉粒度≤75μm；

该电动工具用混合粉产品的制备方法的具体操作步骤如下：

3）取样检测各项指标，包装后即为成品。

2.根据权利要求1所述的一种电动工具用混合粉，其特征在于，所述各组分按重量百分比的优选配比为: 50%水雾化扩散合金粉、0.5%石墨粉、0.35%铜粉、0.7%润滑剂、余量为水雾化纯铁粉。

3.根据权利要求1所述的一种电动工具用混合粉，其特征在于，该产品的化学成分按重量百分比的配比为：C 0.4～0.55%、Si≤0.50%、Mn≤0.50%、P≤0.050%、Ni 0.76～0.95%、Mo 0.16～0.27%、Cu 1.01～1.23%、S≤0.050%，Fe为余量。