一種粉末冶金鐵基發動機氣門閥座及其製備方法

2023-05-02 02:23:01

一種粉末冶金鐵基發動機氣門閥座及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種粉末冶金鐵基發動機氣門閥座，其特徵在於，由下列重量份的原料製成：石墨2.4-2.8、鎢3.2-3.4、鉬5.0-5.2、鈷2.3-2.8、鉻7.4-7.6、銅粉0.4-0.8、鐵粉86-88、V1.5-2.1、Tc0.4-0.8、Y0.5-0.8、助劑2-3；本發明氣門閥座硬度高、耐磨性能優異、質量性能穩定，製造成本低、使用壽命長，確保內燃機在使用無鉛汽油條件下的正常工作，降低用戶使用氣門閥座的費用。
【專利說明】一種粉末冶金鐵基發動機氣門閥座及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及粉末冶金領域，特別是一種粉末冶金鐵基發動機氣門閥座及其製備方法。
【背景技術】
[0002]由於環保需求，國內已逐步開始使用無鉛汽油，這樣便對內燃機的氣門閥座的耐 磨性能提出了更高的要求，如果仍使用鑄鐵合金氣門閥座，則閥座容易磨損，使用壽命不 長，氣門閥與閥座之間由於嚴重磨損而產生縫隙，使氣門閥與閥座之間的工作面不能保持 良好的吻合，從而使氣缸的進氣、排氣不正常，直接降低了內燃機的輸出功率，當氣門閥座 磨損嚴重時，將導致內燃機不能正常工作。
[0003]美國1993年6月22日公告的一項專利「內燃機閥座用燒結鐵基合金」(專利號 5221321)公布了閥座的鐵基合金的組成成分及重量百分配比為:C:0.4?2%、Cr:0.5? 5%、Mo:5 ?15%、N1:0.2 ?2%、Co:0.4 ?2%、Cu:8 ?20%、S:0.01 ?0.5%，其餘為 Fe ;但其選料比較苛刻，Cr來自Fe-Cr合金粉、Mo來自Fe-Mo合金粉、S來自Fe-S合金粉。 此專利所述的工藝是:將合金粉混合壓實成型後，在氫氣中1000?1200°C下燒結60?120 分鐘，再置氮氣中於1000°?1200°C下滲氮15?30分鐘，再於850°?900°C保溫20? 60分鐘，然後置於油中冷卻；又在550°?700°C下保溫60?120分鐘，再在空氣中冷卻，據 稱此方法加工的閥座，其密度為7.75?7.9g/cm3，硬度為HV351?376 (相當於HRC35.7? 38.4)。該專利雖然通過了滲氮和二次時效處理，但硬度仍不高，同時工藝太複雜，增加了產 品成本。
[0004]粉末冶金是製取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作 為原料，經過成形和燒結，製取金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工業技術。目前，粉 末冶金技術已被廣泛應用於交通、機械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業 等領域，成為新材料科學中最具發展活力的分支之一。粉末冶金技術具備顯著節能、省材、 性能優異、產品精度高且穩定性好等一系列優點，非常適合於大批量生產。另外，部分用傳 統鑄造方法和機械加工方法無法製備的材料和複雜零件也可用粉末冶金技術製造，因而備 受工業界的重視。粉末冶金結構件製品材料成分不受熔煉限制，既可以加入合金成分，也可 以加入其它結構組分，並且在相當大的範圍內根據要求進行調整，進而在力學性能上能達 到與鋼件匹配的效果。
[0005]粉末冶金機械化程度高，既能減少人員，又能提高效率，進而節約成本。粉末冶金 技術能取代傳統的製造工藝，為廣大傳統企業節約成本。
[0006]所以研究各種機械零部件的粉末冶金的配方，適應不同的需要，具有重要的意義。
【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供一種利用粉末冶金技術製造鐵基發動機氣門閥座，使其密 度、硬度，尤其是在高溫工作環境下的硬度、耐磨性能獲得顯著提高。[0008]為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施:
一種粉末冶金鐵基發動機氣門閥座，由下列重量份的原料製成:石墨2.4 - 2.8、鎢
3.2-3.4、鑰 5.0-5.2、鈷 2.3-2.8、鉻 7.4-7.6、銅粉 0.4-0.8、鐵粉 86-88, V 1.5-2.1'Tc 0.4-0.8、Y 0.5-0.8、助劑 2-3 ；
所述的助劑由下列重量份的原料製成:鐵粉30-34、氫氧化鋁2-3、硫酸鋅1-2、麥飯石 1-2、納米碳1_2、玉石2_3、聚異丁稀2_3、招酸酷偶聯劑DL-411 1-2、碳化娃粉2_3 ;製備方 法是將鐵粉、氫氧化鋁、硫酸鋅、麥飯石混合，研磨成200-300目粉末，然後加入鋁酸酯偶聯 劑DL-411混合均勻，在10-15Mpa下壓製成坯料，然後，送入920_950°C下煅燒3_4小時，冷 卻後，粉碎成300-400目粉末，與其它剩餘成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉/分 下攪拌1-2小時，即得。
[0009]本發明所述粉末冶金鐵基發動機氣門閥座，其特徵在於，由以下具體步驟製成:
(1)將鎢、鑰、鈷、鉻、銅粉、鐵粉混合，加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400 目粉末，然後，噴霧乾燥、烘乾，在9-llMpa壓力下壓製成塊狀，然後在氮氣保護氣氛下 700-750°C進行燒結8-10小時，將燒結後的物料粉碎後過200-400目篩；
(2)將其它剩餘成分混合均勻；
(3)將步驟(I)、(2)物料在60-65°C下混合攪拌均勻75-95分鐘後，裝入模具，壓製成
坯；
(4)將壓坯放在燒結爐中，以9-12°C/分鐘速率升溫至350-450°C條件下燒結1_2小 時，再以6-8°C /分鐘速率升溫至650-750°C條件下燒結1.5-2小時；然後以5_7°C /分鐘 速率升溫至1100-1150°C條件下燒結2-3小時；最後空氣中冷卻至室溫即可。
[0010]本發明氣門閥座硬度高、耐磨性能優異、質量性能穩定，製造成本低、使用壽命長， 確保內燃機在使用無鉛汽油條件下的正常工作，降低用戶使用氣門閥座的費用。
具體實施方案
[0011]下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0012]一種粉末冶金鐵基發動機氣門閥座，由下列重量份(公斤)的原料製成:石墨2.4、 鎢 3.2、鑰 5.0、鈷 2.3、鉻 7.4、銅粉 0.4、鐵粉 86、V 1.5、Tc 0.4、Y 0.5、助劑 2 ；
所述的助劑由下列重量份(公斤)的原料製成:鐵粉30、氫氧化鋁2、硫酸鋅1、麥飯石
1、納米碳1、玉石2、聚異丁烯2、鋁酸酯偶聯劑DL-411 1、碳化矽粉2 ;製備方法是將鐵粉、 氫氧化鋁、硫酸鋅、麥飯石混合，研磨成200-300目粉末，然後加入鋁酸酯偶聯劑DL-411混 合均勻，在10-15Mpa下壓製成坯料，然後，送入920-950°C下煅燒3_4小時，冷卻後，粉碎成 300-400目粉末，與其它剩餘成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉/分下攪拌1_2小 時，即得。
[0013]本發明所述粉末冶金鐵基發動機氣門閥座，其特徵在於，由以下具體步驟製成:
(1)將鎢、鑰、鈷、鉻、銅粉、鐵粉混合，加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400 目粉末，然後，噴霧乾燥、烘乾，在9-llMpa壓力下壓製成塊狀，然後在氮氣保護氣氛下 700-750°C進行燒結8-10小時，將燒結後的物料粉碎後過200-400目篩；
(2)將其它剩餘成分混合均勻；
(3)將步驟(I)、(2)物料在60-65°C下混合攪拌均勻75-95分鐘後，裝入模具，壓製成坯；
(4)將壓坯放在燒結爐中，以9-12°C /分鐘速率升溫至350-450°C條件下燒結1_2小 時，再以6-8°C /分鐘速率升溫至650-750°C條件下燒結1.5-2小時；然後以5_7°C /分鐘 速率升溫至1100-1150°C條件下燒結2-3小時；最後空氣中冷卻至室溫即可。
[0014]經過檢測，本發明的硬度:HRC45 ;抗拉強度:908MPa。
【權利要求】
1.一種粉末冶金鐵基發動機氣門閥座，其特徵在於，由下列重量份的原料製成:石墨2.4-2.8、鎢 3.2-3.4、鑰 5.0-5.2、鈷 2.3-2.8、鉻 7.4-7.6、銅粉 0.4-0.8、鐵粉 86-88、V 1.5-2.1、Tc 0.4-0.8、Y 0.5-0.8、助劑 2-3 ；所述的助劑由下列重量份的原料製成:鐵粉30-34、氫氧化鋁2-3、硫酸鋅1-2、麥飯石 1-2、納米碳1_2、玉石2_3、聚異丁稀2_3、招酸酷偶聯劑DL-411 1-2、碳化娃粉2_3 ;製備方 法是將鐵粉、氫氧化鋁、硫酸鋅、麥飯石混合，研磨成200-300目粉末，然後加入鋁酸酯偶聯 劑DL-411混合均勻，在10-15Mpa下壓製成坯料，然後，送入920_950°C下煅燒3_4小時，冷 卻後，粉碎成300-400目粉末，與其它剩餘成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉/分 下攪拌1-2小時，即得。
2.根據權利要求1所述粉末冶金鐵基發動機氣門閥座，其特徵在於，由以下具體步驟 製成:(1)將鎢、鑰、鈷、鉻、銅粉、鐵粉混合，加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400 目粉末，然後，噴霧乾燥、烘乾，在9-llMpa壓力下壓製成塊狀，然後在氮氣保護氣氛下 700-750°C進行燒結8-10小時，將燒結後的物料粉碎後過200-400目篩；(2)將其它剩餘成分混合均勻；(3)將步驟(I)、(2)物料在60-65°C下混合攪拌均勻75-95分鐘後，裝入模具，壓製成坯；(4)將壓坯放在燒結爐中，以9-12°C/分鐘速率升溫至350-450°C條件下燒結1_2小 時，再以6-8°C /分鐘速率升溫至650-750°C條件下燒結1.5-2小時；然後以5_7°C /分鐘 速率升溫至1100-1150°C條件下燒結2-3小時；最後空氣中冷卻至室溫即可。
【文檔編號】B22F3/16GK103551578SQ201310472119
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】黃浩 申請人:蕪湖市鴻坤汽車零部件有限公司