一種性能優異的粉末冶金齒輪的製作方法

2023-06-01 23:17:26 1

一種性能優異的粉末冶金齒輪的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種性能優異的粉末冶金齒輪，屬於粉末冶金【技術領域】。本發明的各組分按如下質量份組成：酚醛樹脂1-2份、硬脂酸甲酯2-3份、羥丙基甲基纖維素1-2份、粉煤灰3-5份、食鹽1份、澱粉1-3份、硬脂酸鋅2-4份、合金粉230-250份、碳粉2份、釩鈦磁鐵精礦4-6份、聚乙二醇3-4份、瓦斯灰6-8份和NaCO31-2份，且合金粉由鐵粉、銅粉、鎳粉、鉬粉、鋁粉和鉻粉等成分組成。本發明的一種性能優異的粉末冶金齒輪，通過特定的成分配比，使得生產的齒輪齒面硬度、強度得到提高，耐磨性得到增強，且將粉煤灰和瓦斯灰作為粉末冶金齒輪的特定組分使用，資源化利用了冶金廢棄物。
【專利說明】一種性能優異的粉末冶金齒輪

【技術領域】
[0001] 本發明涉及粉末冶金【技術領域】，更具體地說，涉及一種性能優異的粉末冶金齒輪。

【背景技術】
[0002] 齒輪是依靠齒的嚙合可靠且無噪聲地傳輸轉矩的輪狀機械零件，齒輪通過與其它 齒狀機械零件傳動，可實現改變轉速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。目前齒 輪傳動已成為應用最廣泛的傳動方式。
[0003] 粉末冶金技術，能夠以與製品形狀極其相近的形狀生產要求高尺寸精度、複雜的 形狀的部件，能夠大幅度地減少切削成本。尤其在齒輪製造領域，粉末冶金法製造齒輪是一 種高效、精密、靈活的金屬加工工藝，適於大批量低成本生產高強度、高精度公差的齒輪。大 大減少了傳統鋼材機加工所導致的質量、性能差的不足。
[0004] 但是，現有的粉末冶金零件，由於配方不夠完善、混料不均勻，導致壓製成的生坯 的不均勻，通過熱處理所得的零件的整體密度不均勻，耐磨性、強度和硬度較差。
[0005] 經專利檢索，中國專利申請號:201210493191.0,申請公布日為:2013年3月27 日，發明創造的名稱為：一種粉末冶金齒輪，其組成按重量百分比包括，0. 5-1.0%的碳、 1. 0-1. 2%的銅、0. 3-0. 5%的錳、0. 3-0. 5%的鉻、0. 1-0. 3%的硼、0. 5-1. 0%的硬脂酸鋅，餘量 為鐵；該申請案雖然提高了生產效率、節省材料，但其生產的齒輪的強度和硬度有待提高。


【發明內容】

[0006] 1.發明要解決的技術問題 本發明的目的在於克服現有技術中，現有的粉末冶金零件的整體密度不均勻，耐磨性、 強度和硬度較差的不足，提供了一種性能優異的粉末冶金齒輪，該粉末冶金齒輪，不但將冶 金行業的廢棄物重新利用，而且通過特定的成分配比和處理，使得生產得到的粉末冶金齒 輪的性能得到了改善。
[0007] 2.技術方案 為達到上述目的，本發明提供的技術方案為： 本發明的一種性能優異的粉末冶金齒輪，各組分按如下質量份組成： 酚醛樹脂 1-2份； 硬脂酸甲酯 2-3份； 羥丙基甲基纖維素 1-2份； 粉煤灰 3-5份； 食鹽 1份； 澱粉 1-3份； 硬脂酸鋅 2-4份； 合金粉 230-250份； 碳粉 2份； 釩鈦磁鐵精礦 4-6份； 聚乙二醇 3-4份； 瓦斯灰 6-8份； NaC03 1-2 份； 所述的合金粉的成分的質量百分含量為：鐵粉：95. 6%，銅粉：1. 38%，鎳粉：0. 87%，鑰 粉：0. 73%，鋁粉：0. 77%，鉻粉：0. 1%，雜質含量：0. 55%。
[0008] 更進一步地，所述的釩鈦磁鐵精礦、粉煤灰和瓦斯灰的平均粒徑為30-40微米。
[0009] 更進一步地，各組分按如下質量份組成： 酚醛樹脂 1份； 硬脂酸甲酯 2份； 羥丙基甲基纖維素 1份； 粉煤灰 4份； 食鹽 1份； 澱粉 2份； 硬脂酸鋅 3份； 合金粉 240份； 碳粉 2份； 釩鈦磁鐵精礦 5份； 聚乙二醇 3份； 瓦斯灰 7份； NaC03 1 份。
[0010] 更進一步地，所述的釩鈦磁鐵精礦來源於基性-超基性巖含釩鈦磁鐵礦巖體。
[0011] 3.有益效果 採用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果： (1)本發明的一種性能優異的粉末冶金齒輪，混合後的混合料密度和成分更均勻，並通 過合理的燒結、熱處理，使得粉末冶金齒輪的強度和硬度都得到了提高； (2)本發明的一種性能優異的粉末冶金齒輪，將冶金廢棄的粉煤灰和瓦斯灰作為粉末 冶金齒輪的特定組分使用，資源化利用了冶金廢棄物； (3)本發明的一種性能優異的粉末冶金齒輪，通過特定的成分配比，使得生產的齒輪齒 面硬度高、強度大，耐磨性得到提高，且適於大批量快速生產高性能齒輪。

【具體實施方式】
[0012] 為進一步了解本發明的內容，下面結合實施例對本發明作進一步的描述。
[0013] 實施例1 本實施例的一種性能優異的粉末冶金齒輪，各組分按如下質量份組成：酚醛樹脂1kg， 硬脂酸甲酯2kg，羥丙基甲基纖維素 1kg，粉煤灰4kg，食鹽1kg，澱粉2kg，硬脂酸鋅3kg，合 金粉240kg,碳粉2kg, f凡鈦磁鐵精礦5kg,聚乙二醇3kg,瓦斯灰7kg, NaC03l kg。
[0014] 值得說明的是，上述的酚醛樹脂也叫電木，本實施例的硬脂酸甲酯又稱十八碳酸 甲酯，熔點37-41°C，且其純度大於95%;上述的羥丙基甲基纖維素又稱為羥丙甲纖維素，是 非離子型纖維素醚，常溫時為白色的粉末狀，採用高度純淨的棉纖維素作為原料，在鹼性條 件下醚化而製得，且羥丙基甲基纖維素加入到200目篩的通過率為75%。上述的粉煤灰是 引風機將燃煤煙氣排入大氣之前，急冷呈玻璃體狀態的細粒，經過除塵器，被分離、收集得 到的細粒，該粉煤灰成分的質量百分含量為：Si02 ：44. 5%，A1203 ：29. 2%，Fe203 :9. 6%，CaO ： 6. 5 %，MgO ：4. 6 %，Na20+K20 :2. 5 %，其餘雜質：3. 1 %。另外，本實施例的澱粉為馬鈴薯澱 粉、酯化澱粉和小麥澱粉的混合物，其中各組分的質量百分含量為：馬鈴薯澱粉：28. 7%，酯 化澱粉：33. 4%，小麥澱粉：37. 9%，且馬鈴薯澱粉、酯化澱粉和小麥澱粉加入到200目篩的 通過率為75%。本實施例的一種性能優異的粉末冶金齒輪的所採用的合金粉成分的質量百 分含量為：鐵粉=95. 6%，銅粉：1. 38%，鎳粉：0. 87%，鑰粉：0. 73%，鋁粉：0. 77%，鉻粉：0. 1%， 雜質含量：0. 55% ;上述的釩鈦磁鐵精礦來源於基性-超基性巖含釩鈦磁鐵礦巖體。本實施 例所採用的聚乙二醇為PEG-3000，分子量在2700至3300之間，熔點為51_53°C，常溫下為 乳白色固體粉末。另外，煉鐵高爐的煤氣除塵系統由重力除塵和精細除塵兩段組成，本實施 例所採用的瓦斯灰是第二段精細除塵器中，乾式除塵得到的乾式細粒粉塵。本實施例的釩 鈦磁鐵精礦、粉煤灰和瓦斯灰分別在研磨機中研磨成平均粒徑為30-40微米的粉末。
[0015] 本發明的一種性能優異的粉末冶金齒輪的製備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)將上述的酚醛樹脂lkg、硬脂酸甲酯2kg、羥丙基甲基纖維素 lkg、粉煤灰4kg、食鹽 lkg和澱粉2kg,加入到攪拌機中混合均勻,得混合物A ； (2)將上述的硬脂酸鋅3kg、合金粉240kg、碳粉2kg、釩鈦磁鐵精礦5kg和聚乙二醇3kg 加入攪拌機中混合均勻，得混合物B ; (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機內充分混合 得混合物C，並在混合物C中加入瓦斯灰7kg和NaC03lkg，再次混合均勻後即得到粉末冶金 混合料； 步驟二 ：壓製成形 將步驟一混合好的粉末冶金混合料放入壓機，由壓機完成將所述混合料末送入預設的 產品模具，並在450MPa壓力下壓製成生坯件； 步驟三：燒結 將步驟二壓製成形的生坯件放在燒結爐中，在氫氣和氮氣混合氣體的保護氣氛中，其 中氫氣佔混合氣體的3%，氮氣佔混合氣體的97% ;先在710°C下，預燒結40分鐘；而後： 1)以升溫速率20°C /分鐘，從710°C升溫至910°C，並保溫10分鐘； 2)以升溫速率25°C /分鐘，從910°C升溫至1060°C，並保溫15分鐘； 3)以升溫速率15°C /分鐘，從1060°C升溫至1240°C，並在此溫度下燒結130分鐘； 步驟四：熱處理 將上步得到的工件進行淬火，淬火溫度為835°C，淬火時間35分鐘，而後以升溫速率 10°C /分鐘升溫至910°C，保溫80分鐘，再進行回火，回火溫度為210°C，回火保溫時間90 分鐘，回火後在滲碳爐中820°C碳氮氣氛下共滲60分鐘，而後冷卻至120°C，保溫150分鐘； 再冷卻至室溫後，精加工，即得成品。
[0016] 實施例2 本實施例的基本內容同實施例1，其不同之處在於：各組分按如下質量份組成：酚醛樹 脂2kg，硬脂酸甲酯3kg，羥丙基甲基纖維素 2kg，粉煤灰5kg，食鹽1kg，澱粉3kg，硬脂酸鋅 4kg,合金粉250kg,碳粉2kg, f凡鈦磁鐵精礦6kg,聚乙二醇4kg,瓦斯灰8kg, NaC032kg。
[0017] 本發明的一種性能優異的粉末冶金齒輪的製備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)將上述的酚醛樹脂2kg、硬脂酸甲酯3kg、羥丙基甲基纖維素 2kg、粉煤灰5kg、食鹽 lkg和澱粉3kg,加入到攪拌機中混合均勻,得混合物A ； (2)將上述的硬脂酸鋅4kg、合金粉250kg、碳粉2kg、釩鈦磁鐵精礦6kg和聚乙二醇4kg 加入攪拌機中混合均勻，得混合物B ; (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機內充分混合 得混合物C，並在混合物C中加入瓦斯灰8kg和NaC032kg，再次混合均勻後即得到粉末冶金 混合料； 步驟二 ：壓製成形 將步驟一混合好的粉末冶金混合料放入壓機，由壓機完成將所述混合料末送入預設的 產品模具，並在450MPa壓力下壓製成生坯件； 步驟三：燒結 將步驟二壓製成形的生坯件放在燒結爐中，在氫氣和氮氣混合氣體的保護氣氛中，其 中氫氣佔混合氣體的3%，氮氣佔混合氣體的97% ;先在720°C下，預燒結40分鐘；而後： 1)以升溫速率20°C /分鐘，從720°C升溫至920°C，並保溫10分鐘； 2)以升溫速率25°C /分鐘，從920°C升溫至1070°C，並保溫15分鐘； 3)以升溫速率15°C /分鐘，從1070°C升溫至1250°C，並在此溫度下燒結135分鐘； 步驟四：熱處理 將上步得到的工件進行淬火，淬火溫度為835°C，淬火時間35分鐘，而後以升溫速率 10°C /分鐘升溫至910°C，保溫80分鐘，再進行回火，回火溫度為210°C，回火保溫時間90 分鐘，回火後在滲碳爐中820°C碳氮氣氛下共滲60分鐘，而後冷卻至120°C，保溫150分鐘； 再冷卻至室溫後，精加工，即得成品。
[0018] 實施例3 本實施例的基本內容同實施例1，其不同之處在於：各組分按如下質量份組成：酚醛樹 脂1kg，硬脂酸甲酯2kg，羥丙基甲基纖維素 1kg，粉煤灰3kg，食鹽1kg，澱粉1kg，硬脂酸鋅 2kg,合金粉230kg,碳粉2kg, f凡鈦磁鐵精礦4kg,聚乙二醇3kg,瓦斯灰6kg, NaC03lkg。
[0019] 本發明的一種性能優異的粉末冶金齒輪的製備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)將上述的酚醛樹脂lkg、硬脂酸甲酯2kg、羥丙基甲基纖維素 lkg、粉煤灰3kg、食鹽 lkg和澱粉lkg,加入到攪拌機中混合均勻,得混合物A ； (2)將上述的硬脂酸鋅2kg、合金粉230kg、碳粉2kg、釩鈦磁鐵精礦4kg和聚乙二醇3kg 加入攪拌機中混合均勻，得混合物B ; (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機內充分混合 得混合物C，並在混合物C中加入瓦斯灰6kg和NaC03lkg，再次混合均勻後即得到粉末冶金 混合料； 步驟二 ：壓製成形
【權利要求】
1. 一種性能優異的粉末冶金齒輪，其特徵在於：各組分按如下質量份組成： 酚醛樹脂 1-2份； 硬脂酸甲酯 2-3份； 羥丙基甲基纖維素 1-2份； 粉煤灰 3-5份； 食鹽 1份； 澱粉 1-3份； 硬脂酸鋅 2-4份； 合金粉 230-250份； 碳粉 2份； 釩鈦磁鐵精礦 4-6份； 聚乙二醇 3-4份； 瓦斯灰 6-8份； NaC03 1-2 份； 所述的合金粉的成分的質量百分含量為：鐵粉：95. 6%，銅粉：1. 38%，鎳粉：0. 87%，鑰 粉：0. 73%，鋁粉：0. 77%，鉻粉：0. 1%，雜質含量：0. 55%。
2.根據權利要求1所述的一種性能優異的粉末冶金齒輪，其特徵在於：所述的釩鈦磁 鐵精礦、粉煤灰和瓦斯灰的平均粒徑為30-40微米。
3.根據權利要求1或2所述的一種性能優異的粉末冶金齒輪，其特徵在於：各組分按 如下質量份組成： 酚醛樹脂 1份； 硬脂酸甲酯 2份； 羥丙基甲級纖維素 1份； 粉煤灰 4份； 食鹽 1份； 澱粉 2份； 硬脂酸鋅 3份； 合金粉 240份； 碳粉 2份； 釩鈦磁鐵精礦 5份； 聚乙二醇 3份； 瓦斯灰 7份； NaC03 1 份。
4.根據權利要求2或3所述的一種性能優異的粉末冶金齒輪，其特徵在於：所述的釩 鈦磁鐵精礦來源於基性-超基性巖含釩鈦磁鐵礦巖體。
【文檔編號】B22F1/00GK104043820SQ201410224323
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】唐愛軍 申請人:蕪湖水泵製造有限公司