一种适于高速压制技术应用的铁粉原料的制备方法

摘要

一种适于高速压制技术应用的铁粉原料的制备方法，属于粉末冶金技术领域。首先将－200+300目(平均粒度为45～55μm)和－300目(平均粒度为25～30μm)的两种水雾化铁粉按照一定比例在星心式滚筒机上进行混炼，得到均匀的铁粉混合物，然后在高速冲击成形压机上制备所需形状的坯体，经过1120～1250℃于氢气保护气氛下烧结1～3h获得具有高密度的铁粉制品。本发明能够提供一种适合于高速压制技术应用的铁粉原料，从而可以推动该技术在粉末冶金领域的快速发展。

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别提供了一种适合于高速压制技术应用的铁粉原料的制备方法。

背景技术

发展高密度、高强度和高精度粉末冶金制品是粉末冶金工业的发展方向和研究重点，提高产品致密化程度将大大促进其性能的改进。对铁基粉末冶金零件而言，密度达到7.2g/cm³后，其硬度、抗拉强度、疲劳强度、韧性等都会随密度的增加而呈几何级数增大。

高速压制技术(High Velocity Compaction，简称HVC)是一项低成本、高效率成形高密度粉末冶金制品的新技术，由于具有良好的性价比而备受关注。该技术是由瑞典 AB公司的Skoglund Paul在2001年美国金属粉末联合会上提出的，它与传统压制技术在生产工艺上有许多相似性，如充填模具、压制及制品脱模，但是该技术较传统压制具有以下优点：①高的压坯密度，且密度分布均匀；②低径向弹性后效、低脱模力；③综合性能优异；④高生产率、经济地成形大零件。

目前，国外对该技术的研究处于起步阶段，主要集中于铁粉、不锈钢粉、铁基零件、多层粉末材料等制品的制备，而对适合于该技术应用的粉末特性研究很少；国内仅北京科技大学开展了此项工作的系统性研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合于高速压制技术应用的铁粉原料的制备方法。

一种适于高速压制技术应用的铁粉原料，其特征在于：

采用两种不同粒度的水雾化铁粉，-200+300目的水雾化铁粉，其平均粒度为45～55μm，-300目的水雾化铁粉，其平均粒度为25～30μm。首先将所述两种粒度的水雾化铁粉按照一定比例在星心式滚筒机上进行混炼，得到均匀的铁粉混合物；然后采用模壁润滑技术将硬脂酸锌均匀涂敷在模具及上模冲表面，接着采用高速压制技术制备铁粉制品。-300目的水雾化铁粉为5～25wt％，-200+300目的水雾化铁粉为75～95wt％。所制备的压坯在氢气保护气氛下于1120～1250℃烧结1～3h，得到高密度的铁粉零件。

工艺流程中要根据铁基零件的实际服役条件来选择不同的粒度配比。因为不同的粒度配比对铁基零件的密度有着重要影响，最终将直接影响铁基零件的性能和寿命。

本发明的优点是提供了一种适合于高速压制技术应用的铁粉原料的制备方法，从而可以推动该技术在粉末冶金领域的快速发展。此外，该技术是一种近净成形技术，材料利用率高、产品精度高、环境污染小、生产效率高、成本低。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图

图2为三种粒度水雾化铁粉制备零件的烧结密度

图3为5种不同粒度配比水雾化铁粉制备零件的烧结密度

具体实施方式

实施例1：-200+300目铁粉与-300目铁粉配比为95∶5

将95wt％的-200+300目(平均粒度为45～55μm)水雾化铁粉与5wt％的-300目(平均粒度为25～30μm)水雾化铁粉在星心式滚筒机上进行混炼，得到均匀的铁粉混合物；然后采用模壁润滑技术将硬脂酸锌均匀涂敷在模具及上模冲表面，接着采用高速压制技术制备所需形状的压坯。所制备的压坯在氢气保护气氛下于1120～1250℃烧结1～3h，所得铁粉制品的密度较直接压制-200+300目铁粉得到的制品密度高0.05～0.08g/cm³，抗拉强度提高5～13MPa。

实施例2：-200+300目铁粉与-300目铁粉配比为90∶10

将90wt％的-200+300目(平均粒度为45～55μm)水雾化铁粉与10wt％的-300目(平均粒度为25～30μm)水雾化铁粉在星心式滚筒机上进行混炼，得到均匀的铁粉混合物；然后采用模壁润滑技术将硬脂酸锌均匀涂敷在模具及上模冲表面，接着采用高速压制技术制备所需形状的压坯。所制备的压坯在氢气保护气氛下于1120～1250℃烧结1～3h，所得铁粉制品的密度较直接压制-200+300目铁粉得到的制品密度高0.04～0.07g/cm³，抗拉强度提高3～10MPa。

实施例3：-200+300目铁粉与-300目铁粉配比为85∶15

将85wt％的-200+300目(平均粒度为45～55μm)水雾化铁粉与15wt％的-300目(平均粒度为25～30μm)水雾化铁粉在星心式滚筒机上进行混炼，得到均匀的铁粉混合物；然后采用模壁润滑技术将硬脂酸锌均匀涂敷在模具及上模冲表面，接着采用高速压制技术制备所需形状的压坯。所制备的压坯在氢气保护气氛下于1120～1250℃烧结1～3h，所得铁粉制品的密度较直接压制-200+300目铁粉得到的制品密度高0.03～0.08g/cm³，抗拉强度提高1～9MPa。

实施例4：-200+300目铁粉与-300目铁粉配比为80∶20

将80wt％的-200+300目(平均粒度为45～55μm)水雾化铁粉与20wt％的-300目(平均粒度为25～30μm)水雾化铁粉在星心式滚筒机上进行混炼，得到均匀的铁粉混合物；然后采用模壁润滑技术将硬脂酸锌均匀涂敷在模具及上模冲表面，接着采用高速压制技术制备所需形状的压坯。所制备的压坯在氢气保护气氛下于1120～1250℃烧结1～3h，所得铁粉制品的密度较直接压制-200+300目铁粉得到的制品密度高0.01～0.03g/cm³，抗拉强度提高1～5MPa。

实施例5：-200+300目铁粉与-300目铁粉配比为75∶25

将75wt％的-200+300目(平均粒度为45～55μm)水雾化铁粉与25wt％的-300目(平均粒度为25～30μm)水雾化铁粉在星心式滚筒机上进行混炼，得到均匀的铁粉混合物；然后采用模壁润滑技术将硬脂酸锌均匀涂敷在模具及上模冲表面，接着采用高速压制技术制备所需形状的压坯。所制备的压坯在氢气保护气氛下于1120～1250℃烧结1～3h，所得铁粉制品的密度较直接压制-200+300目铁粉得到的制品密度高0.01～0.02g/cm³，抗拉强度提高1～3MPa。

表1为不同粒度配比水雾化铁粉制备零件的烧结密度

表1

注：A表示粒度配比(-200+300目：-300目)，B表示压制速度(m/s)