普通鋼球表面包復鈷鉻鎢合金的方法
2023-05-01 09:18:06
專利名稱：普通鋼球表面包復鈷鉻鎢合金的方法
技術領域：
本發明涉及一種普通鋼球，尤其涉及一種普通鋼球表面包復鈷鉻鎢合金的方法。
背景技術：
鈷鉻鎢合金(俗稱司太立合金)由於含有鈷鉻鎢碳等金屬元素，因此決定
了合金具有一些非常優異特殊的物理和化學性能，如合金的硬度高HRC 40-60 ，比重高，比重大於8。 3g/cm3，具有極好的耐磨粒磨損性能，抗高溫氧化能力，耐腐蝕，耐氣蝕性能，因而廣泛用於製造在高溫，有腐蝕介質，有氣蝕磨損等惡劣工況中工作的各種機械零件如蒸氣閥球，內燃機氣閥，石油抽油泵閥球，食品機械等。
現有技術中鈷鉻鎢合金球的製造方法有以下幾種
第一熔模鑄造法-
熔模鑄造又稱失蠟鑄造工藝生產合金球，這種方法是將易熔材料製成精確光潔的模樣(易熔模)，在易熔模上塗敷多層耐火材料，耐火材料硬化後即形成鑄型。使鑄型中的易熔模熔化流出，再將熔融的鈷鉻鎢合金澆注到焙燒後的鑄型，金屬液在鑄型中冷卻凝固後成為精確光潔的球。用此種方法生產的鑄造球，由於內部往往會含有較多的細空隙，最後精加工後成品率低，合金的金相結構顯示，晶粒組織粗。
第二粉末冶金工藝生產法-
此種方法是用粉末冶金生產工藝製造合金球。首先要用霧化工藝生產霧化合金粉，霧化工藝是將鈷鉻鎢合金在中頻爐內熔融後用高速惰性氣流擊碎金屬液流的方法，製得的霧化粉取-200目以下的細顆粒作為製造合金 球的原料，經拌膠，烘乾，擦篩，再放入模具中壓製成型，壓坯經排膠， 燒結等工藝後即成粉末冶金合金球。用此方法生產的合金球的性能比熔鑄 法生產的好，它可避免成分的偏析，保證合金球具有均勻的組織和穩定的 性能，同時，這種合金具有細晶粒組織使加工性能大為改善，合金的空隙 度低，加工後成品率高於熔鑄法生產的球。
上述提到的用鈷鉻鎢合金製成的金球具有優良的性能，因而被運用在 一些特殊場合。但是由於在合金中含有鎢鈷等價值昂貴的戰略物資，用它 製造零件就會使產品成本上升很多，因而在應用上受到很大制約。為了降 低成本，節省資源，人們有了在普通鋼球表面包一層合金的設想以達到以 上目的。
現有技術中生產大球的方法有在普通鋼球表面用等離子堆焊的工藝用 鈷鉻鎢合金焊絲堆上一層合金層，再進行機加工，或用超音速噴塗的工藝 在球體表面噴上極其薄的鈷鉻鎢合金塗層。
綜上所述鈷鉻鎢合金球的製造工藝中，用粉末冶金工藝生產的球質量 最好，成品率最高，應用性能最好，但成本高，用緊缺資源多，推廣受到 限制。
而在普通鋼球外包復的現有堆焊和噴塗工藝只適用大球，堆焊層性能 差，晶粒粗，使用受到限制，而且噴塗工藝成本很高，塗層薄，使用範圍 更小。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供了一種普通鋼球表面包復鈷鉻鎢合 金的方法，旨在解決上述的問題。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下步驟實現的 根據鈷鉻鎢合金粉在真空燒結時的收縮和加入粘結劑的量計算合金球的收縮比；收縮比控制在1.1-1.2;開出球的壓模具；
採用200目以下的鈷鉻鎢霧化合金粉，加入松香汽油溶液作為粘結劑；粘結劑與鈷鉻鎢霧化合金粉的重量比是10%-15%;經攪拌、乾燥、擦篩成20目-30目的顆粒；
普通鋼球內芯進行表面噴砂處理；
計算包復層所需的合金粉末重量，以包復層厚度為4一7mm計算；稱量二分之一合金粉末量的顆粒；
倒入模具的模腔內，合金粉末量的顆粒抖平，放入內芯球；球芯放在模具的中心部位，再加入餘下的二分之一重量的顆粒；放入上衝頭和限位，再進行壓制，並保壓5 — 30秒脫模，取出壓坯；
壓坯放入燒舟，經排膠工藝，真空燒結爐內燒結成合金球。
與現有技術相比，本發明的有益效果是製成的合金球在應用中其物理和化學性能和用粉末冶金工藝生產的鈷鉻鎢合金球完全一樣；而且還可根據合金球應用的具體要求改變球芯的成份，以改變球的比重，使球的性能更好，應用範圍更廣。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述
本發明是通過以下步驟實現的
1、 根據鈷鉻鎢合金粉在真空燒結時的收縮和加入粘結劑的量計算合金球的收縮比；收縮比控制在U-1.2;開出球的壓模具；
2、 採用200目以下的鈷鉻鉤霧化合金粉，加入松香汽油溶液作為粘結劑；粘結劑與鈷鉻鎢霧化合金粉的重量比是10%-15%;經攪拌、乾燥、擦篩成20目-30目的顆粒；
3、 普通鋼球內芯進行表面噴砂處理；
4、 計算包復層所需的合金粉末重量，以包復層厚度為4一7mm計算；
65、 稱量二分之一合金粉末量的顆粒；
6、 倒入模具的模腔內，合金粉末量的顆粒抖平，放入內芯球；球芯放在模具的中心部位，再加入餘下的二分之一重量的顆粒；放入上衝頭和限位，再進行壓制，並保壓5 — 30秒脫模，取出壓坯；
7、 壓坯放入燒舟，經排膠工藝，真空燒結爐內燒結成合金球。其中在步驟3中內芯球表面處理是為了保證本發明實施的要點之一。
因為外買的鋼球外表面往往有氧化層或油汙存在，雖然很薄甚至於肉眼看不見，但在真空燒結時液相對內芯球表面的溼潤性會受到很大影響。液相潤溼固相越好，兩種不同合金接觸面融合得越好，合金球的強度越高。
其中在步驟4中所述的壓制時倒入模腔內的顆粒量M的計算公式為
M = Vd
式中M為包復層的重量；V為包復層的體積；d為合金的密度；
V = V1-V2其中VI為要製取的合金球的體積
V2為內芯球的體積；
其中在步驟6中內芯球需放在模具的中心部位，是為了保證上述工藝的正確實施，本發明用內芯模套定位，既在把第一次的顆粒倒入模腔後放入固定模套，再把鋼球放入固定模套腔體內，然後取出固定模套，倒入第二次粉料，再放入上衝頭和限位進行壓制。這就保證了外包層厚度的一致性，合金球的物理性能更均勻。
其中在步驟7中真空燒結中，升溫速度控制在不大於5"C/分種；在粘結劑排出階段要保溫，以防外包合金料粒層開裂；合金燒結的過程是液
相燒結，合金層內含有50%以上的鈷，在燒結溫度上會出現大量的液相，為了保證燒結後球的圓度，必須嚴格控制燒結溫度，溫度控制在1200°C-1220°C，根據合金成分的變化溫度在以上範圍內波動；由於燒結時合金內液相量大，因而爐內的真空度不能太高， 一般控制在IOO Pa以下。其中在步驟7中:
排膠工藝是常規的
壓坯在真空燒結爐內分溫度區間保溫:
200—220。C
保溫10—15分鐘
300 —320°C
保溫10—15分鐘
400 —420 °C
保溫10 —15分鐘
600—620。C
保溫10 — 15分鐘
700 — 750。C
保溫10 —15分鐘
本發明在普通材料合金球的表面用粉末冶金生產工藝，採用壓制方法，包復一層鈷鉻鎢合金粉末，經燒結後使內芯的普通合金和外包的特殊合金熔為一體，合金的金相組織細而均勻，製成的合金球在應用中其物理和化學性能和用粉末冶金工藝生產的鈷鉻鎢合金球完全一樣;而且還可根據合金球應用的具體要求改變球芯的成份以改變球的比重，使球的性能更好，應用範圍更廣。如球應用在石油抽油泵上可根據油的粘度調整內芯材料的成份以達到改變球的比重增加抽油量的目的。
由於用普通合金球作為合金球的內芯，其球芯部分材料的成本就比鈷鉻鎢降低90 %以上。製成的合金球成本降低30%以上。節約了大量的鈷鎢資源。減少資源的約束，擴大了合金的應用範圍，降低了產品的成本，有直接的經濟效益。本可適用於包復直徑小於* 100毫米合金球。
權利要求
1.一種普通鋼球表面包復鈷鉻鎢合金的方法，是通過以下步驟實現的(1)、根據鈷鉻鎢合金粉在真空燒結時的收縮和加入粘結劑的量計算合金球的收縮比；收縮比控制在1.1-1.2；開出球的壓模具；(2)、採用200目以下的鈷鉻鎢霧化合金粉，加入松香汽油溶液作為粘結劑；粘結劑與鈷鉻鎢霧化合金粉的重量比是10％-15％；經攪拌、乾燥、擦篩成20目-30目的顆粒；(3)、普通鋼球內芯進行表面噴砂處理；(4)、計算包復層所需的合金粉末重量，以包復層厚度為4-7mm計算；(5)、稱量二分之一合金粉末量的顆粒；(6)、倒入模具的模腔內，合金粉末量的顆粒抖平，放入內芯球；球芯放在模具的中心部位，再加入餘下的二分之一重量的顆粒；放入上衝頭和限位，再進行壓制，並保壓5-30秒後脫模，取出壓坯；(7)、壓坯放入燒舟，經排膠工藝，真空燒結爐內燒結成合金球。
2. 根據權利要求1所述的普通鋼球表面包復鈷鉻鎢合金的方法，其中 在步驟(4)中所述的壓制時倒入模腔內的顆粒量M的計算公式為M = Vd式中M為包復層的重量；V為包復層的體積；d為合金的密度；V = V1-V2其中VI為要製取的合金球的體積V2為內芯球的體積；其中在步驟(6)中用內芯模套定位，既在把第一次的顆粒倒入模腔 後放入固定模套，再把鋼球放入固定模套腔體內，然後取出固定模套，倒 入第二次粉料，再放入上衝頭和限位進行壓制；其中在步驟(7)中真空燒結中，升溫速度控制在不大於5'C/分種；控制燒結溫度，溫度控制在1200。C- 1220°C;爐內的真空度控制在IOO Pa 以下。
全文摘要
本發明涉及一種普通鋼球表面包復鈷鉻鎢合金的方法，是通過以下步驟實現的開出球的壓模具；採用200目以下的鈷鉻鎢霧化合金粉，加入松香汽油溶液作為粘結劑；粘結劑與鈷鉻鎢霧化合金粉的重量比是10％-15％；經攪拌、乾燥、擦篩成20-30目的顆粒；普通鋼球內芯進行表面噴砂處理；計算包復層所需的合金粉末重量，以包復層厚度為4-7mm計算；稱量二分之一合金粉末量的顆粒；倒入模具的模腔內，合金粉末量的顆粒抖平，放入內芯球；球芯放在模具的中心部位，再加入餘下的顆粒；放入上衝頭和限位，再進行壓制，並保壓5-30秒脫模，取出壓坯；壓坯放入燒舟，經排膠工藝，真空燒結爐內燒結成合金球；同樣的物理和化學性能，但降低了成本。
文檔編號B22F7/04GK101491832SQ20081003285
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月22日 優先權日2008年1月22日
發明者馮明明 申請人:上海中洲特種合金材料有限公司