專利名稱：一種粉末冶金錐齒輪及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，具體涉及一種粉末冶金錐齒輪及其制備方法。
背景技術(shù)：
粉末冶金技術(shù)，能夠以與制品形狀極其相近的形狀生產(chǎn)要求高尺寸精度、復(fù)雜的形狀的部件，能夠大幅度地減少切削成本。因此，粉末冶金制品作為各種機(jī)械、裝置的部件而利用在多方面?！愣浚蜩F基粉末中混合石墨粉等合金用粉末和硬脂酸、石臘等潤(rùn)滑劑粉末而形成鐵基粉末混合粉體后，將該鐵基粉末混合粉體填充到金屬模具，加壓成形而制造粉末冶金用鐵基粉末成形體(壓粉體)。其中，鐵基粉末根據(jù)成分可分為鐵粉(純鐵粉等)、合金鋼粉等。并且，鐵基粉末根據(jù)制造方法還可分為霧化鐵粉、還原鐵粉等。鐵基粉末成形體的密度一般為6.6-7.1 mg/m3。對(duì)于這些鐵基粉末成形體進(jìn)一步實(shí)施燒結(jié)處理而形成燒結(jié)體，并且根據(jù)需要實(shí)施精整、切削加工而形成粉末冶金制品。需要提高拉伸強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度時(shí)，燒結(jié)后還實(shí)施滲碳熱處理、光亮熱處理。但是，現(xiàn)有的粉末冶金零件，由于配方中各種原料的比重不同，混合時(shí)很難保證混合均勻，導(dǎo)致壓制成的生坯的密度不均勻，通過(guò)熱處理，所得的零件的整體密度不均勻，導(dǎo)致各項(xiàng)力學(xué)性能不好。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種粉末冶金錐齒輪及其制備方法，用特殊的原料配比和科學(xué)的工藝，生產(chǎn)出的的粉末冶金錐齒輪具有耐磨性好，強(qiáng)度高、硬度高、切削性好，耐腐蝕、不易出現(xiàn)斷裂，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:` 一種粉末冶金錐齒輪，其特征在于，由下列重量份的粉末原料壓制而成:鐵粉100、銅粉1.8-2.0、銻粉0.5-0.8、鈷粉0.1-0.3、鉻粉0.8-1.2、石墨粉0.5-0.8、改性樹木灰燼
0.1-0.3、稀土硅鐵合金0.2-0.6、石蠟0.1-0.3、乙撐雙硬脂酸酰胺0.1-0.2、磷酸三鈣
0.1-0.3、釔粉0.2-0.4、氮化硼0.2-0.4、氧化鋅0.4-0.5，所述的稀土硅鐵合金的的牌號(hào)為 FeSiRE23，粒度 5-20 mm。所述的粉末冶金錐齒輪的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)首先將40-50%的基料鐵粉裝入高速混合機(jī)中，向其中加入基料鐵粉質(zhì)量0.3-0.6%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550，高速攪拌5-6分鐘，然后將銅粉、銻粉、鈷粉、鉻粉、石墨粉、改性樹木灰燼粉、石蠟、乙撐雙硬脂酸酰胺和余下的鐵粉依次加入其中，邊高速混合邊加熱，當(dāng)溫度升到125-130°C時(shí)，在將配方中的其余組分全部加入其中，再繼續(xù)混合8-10分鐘，然后讓其冷卻，得到密度均勻的鐵基混合粉末；
(2)將步驟(I)獲得的鐵基混合粉末裝入模具中，在550-580Mpa壓力下壓制成形；
(3)壓制成形的生坯放在燒結(jié)爐中，在氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的保護(hù)氣氛中，首先在溫度為1000 1050°C，燒結(jié)時(shí)間為10-20分鐘，然后以10_20°C /分鐘的速度升高溫度到1150-1180°C，在此溫度下，再燒結(jié)10-15分鐘，然后冷卻降至室溫；
(4)熱處理燒結(jié)成形的生坯先在正火爐內(nèi)進(jìn)行正火處理，805 815°C下保溫1-2小時(shí)左右；取出后再進(jìn)行淬火處理，送入熱處理爐中加熱到650-700°C°C，并保溫2-3小時(shí)；然后，用淬火油冷卻，將淬火后的齒輪送入回火爐中加熱到500-520 V下進(jìn)行高溫回火處理，保溫1.5-2小時(shí)，再在155 165°C進(jìn)行低溫回火，保溫2_3小時(shí)；
(5)氣體滲碳氮，低溫回火后的粉末冶金錐齒輪在滲碳爐中700°C碳氮共滲50分鐘，冷卻至120°C，保溫5-8時(shí)，然后冷卻到室溫；
(6)蒸汽處理滲碳氮后的粉末冶金錐齒輪送入蒸汽爐內(nèi)，進(jìn)行蒸汽處理，蒸汽溫度600-700°C，保溫處理時(shí)間3-4小時(shí)，然后在200-250°C下保溫2_3小時(shí)，最后自然冷卻到室溫，即可。所述的粉末冶金錐齒輪，其特征在于，所述的原料中各種金屬粉末的粒徑在200-400目范圍內(nèi)。所述的粉末冶金錐齒輪的制備方法，其特征在于，所述的改性樹木灰燼粉通過(guò)以下方法制備而成:將樹木灰燼先用25%的鹽酸浸泡30-40分鐘,然后用堿液中和，再用去離子水沖洗去雜，再和用少量乙醇溶解稀釋NDZ-311鈦酸酯偶聯(lián)劑混合，NDZ-311鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為樹木灰燼重量的1_2%，以噴霧形式加入高速混料機(jī)中，攪拌15-20min后出料，烘干研磨成300-400目粉末，得到改性樹木灰燼粉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1.本發(fā)明的粉末冶金錐齒輪，進(jìn)行采用分步混合、保證了成品件的密度均勻一致，提高了錐齒輪的綜合機(jī)械性能，加工時(shí)，在混合粉末料的工序中，首先用偶聯(lián)劑對(duì)部分鐵粉潤(rùn)濕，然后再將合金粉和潤(rùn)滑劑按比例添加到潤(rùn)濕鐵粉中混合，最后在經(jīng)余下鐵粉加入其中，充分混合，所得的混合粉末在經(jīng)壓制、燒結(jié)、熱處理，表面處理，最后得到最終的產(chǎn)品，采用的粉末冶金加工工藝，大幅降低制造成本，提高了材料利用率和生產(chǎn)率。2.本發(fā)明的粉末冶金錐齒輪，在原料配方中加入不同比例的金屬粉末，使得制備出的錐齒輪達(dá)到高強(qiáng)度，高硬度和高耐磨的性能；在配方中添加適量的固體潤(rùn)滑劑，增加了產(chǎn)品的自潤(rùn)滑性能；添加了適量的鈷粉、改性樹木灰燼粉，提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度和耐磨性能和自潤(rùn)滑性能。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅僅局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例稱取下列原材料(kg)鐵粉100、銅粉1.9、銻粉0.6、鈷粉0.2、鉻粉1.0、石墨粉0.7、改性樹木灰燼0.2、稀土硅鐵合金0.5、石蠟0.2、乙撐雙硬脂酸酰胺0.15、磷酸三鈣0.2、釔粉0.3、氮化硼0.3、氧化鋅0.45，所述的稀土硅鐵合金的的牌號(hào)為FeSiRE23，粒度 5-20 mm ,
制備方法，包括以下步驟:
(I)首先將40-50%的基料鐵粉裝入高速混合機(jī)中，向其中加入基料鐵粉質(zhì)量0.3-0.6%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550，高速攪拌5-6分鐘，然后將銅粉、銻粉、鈷粉、鉻粉、石墨粉、改性樹木灰燼粉、石蠟、乙撐雙硬脂酸酰胺和余下的鐵粉依次加入其中，邊高速混合邊加熱，當(dāng)溫度升到125-130°C時(shí)，在將配方中的其余組分全部加入其中，再繼續(xù)混合8-10分鐘，然后讓其冷卻，得到密度均勻的鐵基混合粉末；
(2)將步驟(I)獲得的鐵基混合粉末裝入模具中，在550-580Mpa壓力下壓制成形；
(3)壓制成形的生坯放在燒結(jié)爐中，在氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的保護(hù)氣氛中，首先在溫度為1000 1050°C，燒結(jié)時(shí)間為10-20分鐘，然后以5_8°C /分鐘的速度升高溫度到1150-1180°C，在此溫度下，再燒結(jié)10-15分鐘，然后冷卻降至室溫，在進(jìn)行精加工；
(4)熱處理燒結(jié)成形的生坯先在正火爐內(nèi)進(jìn)行正火處理，805 815°C下保溫1-2小時(shí)左右；取出后再進(jìn)行淬火處理，送入熱處理爐中加熱到650-700°C°C，并保溫2-3小時(shí)；然后，用淬火油冷卻，將淬火后的齒輪送入回火爐中加熱到500-520°C下進(jìn)行高溫回火處理，保溫1.5-2小時(shí)，再在155 165°C進(jìn)行低溫回火，保溫2_3小時(shí)；
(5)氣體滲碳氮，低溫回火后的粉末冶金錐齒輪在可控氣氛熱處理爐中700°C碳氮共滲50分鐘，冷卻至120°C，保溫5-8時(shí)，然后冷卻到室溫；
(6)蒸汽處理滲碳氮氮后的粉末冶金錐齒輪進(jìn)行蒸汽處理，蒸汽溫度600-70(TC，處理時(shí)間3-4小時(shí)，然后在200-250°C下保溫2_3小時(shí)，最后自然冷卻到室溫，即可。原料中各種金屬粉末的粒徑在300-400目范圍內(nèi)。改性樹木灰燼粉通過(guò)以下方法制備而成:將樹木灰燼先用25%的鹽酸浸泡30-40分鐘，然后用堿液中和，再用去離子水沖洗去雜，再和用少量乙醇溶解稀釋NDZ-311鈦酸酯偶聯(lián)劑混合，NDZ-311鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為樹木灰燼重量的1_2%，以噴霧形式加入高速混料機(jī)中，攪拌15-20min后出料，烘干研磨成300-350粉末，得到改性樹木灰燼粉。本實(shí)施例制得的粉末冶金齒輪的性能檢測(cè)如下:
抗拉強(qiáng)度σ b (MPa): 750· 屈服強(qiáng)度σ s (MPa): 450 伸長(zhǎng)率 δ 5 (%): 14.6 斷面收縮率V (%): 39。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金錐齒輪，其特征在于，由下列重量份的粉末原料壓制而成:鐵粉100、銅粉1.8-2.0、銻粉0.5-0.8、鈷粉0.1-0.3、鉻粉0.8-1.2、石墨粉0.5-0.8、改性樹木灰燼0.1-0.3、稀土硅鐵合金0.2-0.6、石蠟0.1-0.3、乙撐雙硬脂酸酰胺0.1-0.2、磷酸三鈣0.1-0.3、釔粉0.2-0.4、氮化硼0.2-0.4、氧化鋅0.4-0.5，所述的稀土硅鐵合金的的牌號(hào)為 FeSiRE23，粒度 5-20 mm。
2.如權(quán)利要求1所述的粉末冶金錐齒輪的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)首先將40-50%的基料鐵粉裝入高速混合機(jī)中，向其中加入基料鐵粉質(zhì)量0.3-0.6%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550，高速攪拌5-6分鐘，然后將銅粉、銻粉、鈷粉、鉻粉、石墨粉、改性樹木灰燼粉、石蠟、乙撐雙硬脂酸酰胺和余下的鐵粉依次加入其中，邊高速混合邊加熱，當(dāng)溫度升到125-130°C時(shí)，在將配方中的其余組分全部加入其中，再繼續(xù)混合8-10分鐘，然后讓其冷卻，得到密度均勻的鐵基混合粉末； (2)將步驟(I)獲得的鐵基混合粉末裝入模具中，在550-580Mpa壓力下壓制成形； (3)壓制成形的生坯放在燒結(jié)爐中，在氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的保護(hù)氣氛中，首先在溫度為1000 1050°C，燒結(jié)時(shí)間為10-20分鐘，然后以10_20°C /分鐘的速度升高溫度到1150-1180°C，在此溫度下，再燒結(jié)10-15分鐘，然后冷卻降至室溫； (4)熱處理燒結(jié)成形的生坯先在正火爐內(nèi)進(jìn)行正火處理，805 815°C下保溫1-2小時(shí)左右；取出后再進(jìn)行淬火處理，送入熱處理爐中加熱到650-700°C°C，并保溫2-3小時(shí)；然后，用淬火油冷卻，將淬火后的齒輪送入回火爐中加熱到500-520°C下進(jìn)行高溫回火處理，保溫1.5-2小時(shí)，再在155 165°C進(jìn)行低溫回火，保溫2_3小時(shí)； (5)氣體滲碳氮，低溫回火后的粉末冶金錐齒輪在滲碳爐中700°C碳氮共滲50分鐘，冷卻至120°C，保溫5-8時(shí)，然后冷卻到室溫； (6)蒸汽處理滲碳氮后的粉末冶金錐 齒輪送入蒸汽爐內(nèi)，進(jìn)行蒸汽處理，蒸汽溫度600-700°C，保溫處理時(shí)間3-4小時(shí)，然后在200-250°C下保溫2_3小時(shí)，最后自然冷卻到室溫，即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金錐齒輪，其特征在于，所述的原料中各種金屬粉末的粒徑在200-400目范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末冶金錐齒輪的制備方法，其特征在于，所述的改性樹木灰燼粉通過(guò)以下方法制備而成:將樹木灰燼先用25%的鹽酸浸泡30-40分鐘，然后用堿液中和，再用去離子水沖洗去雜，再和用少量乙醇溶解稀釋NDZ-311鈦酸酯偶聯(lián)劑混合，NDZ-311鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為樹木灰燼重量的1_2%，以噴霧形式加入高速混料機(jī)中，攪拌15-20min后出料，烘干研磨成300-400目粉末，得到改性樹木灰燼粉。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種粉末冶金錐齒輪，由下列重量份的粉末原料壓制而成鐵粉100、銅粉1.8-2.0、銻粉0.5-0.8、鈷粉0.1-0.3、鉻粉0.8-1.2、石墨粉0.5-0.8、改性樹木灰燼0.1-0.3、稀土硅鐵合金0.2-0.6、石蠟0.1-0.3、乙撐雙硬脂酸酰胺0.1-0.2、磷酸三鈣0.1-0.3、釔粉0.2-0.4、氮化硼0.2-0.4、氧化鋅0.4-0.5。制備時(shí)先對(duì)粉末原料進(jìn)行分步混合，然后經(jīng)壓制、燒結(jié)、熱處理、表面處理后得到最終產(chǎn)品錐齒輪，生產(chǎn)出的粉末冶金錐齒輪具有耐磨性好，強(qiáng)度高、硬度高、切削性好，耐腐蝕、不易出現(xiàn)斷裂，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22F1/00GK103231051SQ20131010761
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月30日
發(fā)明者丁邦順 申請(qǐng)人:安徽省恒宇粉末冶金有限公司