一種粉末冶金斜齒輪及其製備方法
2023-10-06 05:47:14 1
專利名稱：一種粉末冶金斜齒輪及其製備方法
技術領域：
本發明涉及粉末冶金領域，具體涉及一種粉末冶金斜齒輪及其製備方法。
背景技術：
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。因此，粉末冶金製品作為各種機械、裝置的部件而利用在多方面。—般而目，向鐵基粉末中混合石墨粉等合金用粉末和硬脂酸、石臘等潤滑劑粉末而形成鐵基粉末混合粉體後，將該鐵基粉末混合粉體填充到金屬模具，加壓成形而製造粉末冶金用鐵基粉末成形體(壓粉體)。其中，鐵基粉末根據成分可分為鐵粉(純鐵粉等)、合金鋼粉等。並且，鐵基粉末根據製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。對於這些鐵基粉末成形體進一步實施燒結處理而形成燒結體，並且根據需要實施精整、切削加工而形成粉末冶金製品。需要提高拉伸強度、疲勞強度時，燒結後還實施滲碳熱處理、光亮熱處理。但是，現有的粉末冶金零件，由於配方中各種原料的比重不同，混合時很難保證混合均勻，導致壓製成的生坯的密度不均勻，通過熱處理，所得的零件的整體密度不均勻，導致各項力學性能不好。
發明內容
本發明提供了一種粉末冶金斜齒輪及其製備方法，用特殊的原料配比和科學的工藝，生產出的的 粉末冶金斜齒輪具有耐磨性好，強度高、硬度高、切削性好，耐腐蝕、不易出現斷裂，使用壽命長的特點。本發明採用的技術方案如下:
一種粉末冶金斜齒輪，其特徵在於，由下列重量份的粉末原料壓制而成:鐵粉100、銅粉1.8-2.0、鑰粉0.5-0.8、鈷粉0.1-0.3、鎳粉0.8-1.2、石墨粉0.5-0.8、改性樹木灰燼
0.1-0.3、稀土矽鐵合金0.2-0.6、石蠟0.1-0.3、乙撐雙硬脂酸醯胺0.1-0.2、天青石粉
0.1-0.3、釔粉0.2-0.4、氮化硼0.2-0.4、氧化鋅0.4-0.5，所述的稀土矽鐵合金的的牌號為 FeSiRE23，粒度 5-20 mm。所述的粉末冶金斜齒輪的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟:
(1)首先將40-50%的基料鐵粉裝入高速混合機中，向其中加入基料鐵粉質量0.3-0.6%的矽烷偶聯劑KH-550，高速攪拌5-6分鐘，然後將銅粉、鑰粉、鈷粉、鎳粉、石墨粉、改性樹木灰燼粉、石蠟、乙撐雙硬脂酸醯胺和餘下的鐵粉依次加入其中，邊高速混合邊加熱，當溫度升到125-130°C時，在將配方中的其餘組分全部加入其中，再繼續混合8-10分鐘，然後讓其冷卻，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壓力下壓製成形；
(3)壓製成形的生坯放在燒結爐中，在氫氣和氮氣混合氣體的保護氣氛中，首先在溫度為1000 1050°C，燒結時間為10-20分鐘，然後以10_20°C /分鐘的速度升高溫度到1150-1180°C，在此溫度下，再燒結10-15分鐘，然後冷卻降至室溫；
(4)熱處理燒結成形的生坯先在正火爐內進行正火處理，805 815°C下保溫1-2小時左右；取出後再進行淬火處理，送入熱處理爐中加熱到650-700°C°C，並保溫2-3小時；然後，用淬火油冷卻，將淬火後的齒輪送入回火爐中加熱到500-520 V下進行高溫回火處理，保溫1.5-2小時，再在155 165°C進行低溫回火，保溫2_3小時；
(5)滲碳低溫回火後的粉末冶金斜齒輪在滲碳爐中，在氣態的滲碳介質中加熱到875-925°C，保溫處理3-5小時，冷卻至120°C，保溫5_8時，然後冷卻到室溫；
(6)蒸汽處理滲碳氮後的粉末冶金斜齒輪送入蒸汽爐內，進行蒸汽處理，蒸汽溫度600-700°C，保溫處理時間3-4小時，然後在200-250°C下保溫2_3小時，最後自然冷卻到室溫，即可。所述的粉末冶金斜齒輪，其特徵在於，所述的原料中各種金屬粉末的粒徑在200-400目範圍內。所述的粉末冶金斜齒輪的製備方法，其特徵在於，所述的改性樹木灰燼粉通過以下方法製備而成:將樹木灰燼先用25%的鹽酸浸泡30-40分鐘,然後用鹼液中和，再用去離子水衝洗去雜，再和用少量乙醇溶解稀釋NDZ-311鈦酸酯偶聯劑混合，NDZ-311鈦酸酯偶聯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中，攪拌15-20min後出料，烘乾研磨成300-400目粉末，得到改性樹木灰燼粉。本發明的優點和有益效果:
1.本發明的粉末冶金斜齒輪，進行採用分步混合、保證了成品件的密度均勻一致，提高了斜齒輪的綜合機械 性能，加工時，在混合粉末料的工序中，首先用偶聯劑對部分鐵粉潤溼，然後再將合金粉和潤滑劑按比例添加到潤溼鐵粉中混合，最後在經餘下鐵粉加入其中，充分混合，所得的混合粉末在經壓制、燒結、熱處理，表面處理，最後得到最終的產品，採用的粉末冶金加工工藝，大幅降低製造成本，提高了材料利用率和生產率。2.本發明的粉末冶金斜齒輪，在原料配方中加入不同比例的金屬粉末，使得製備出的斜齒輪達到高強度，高硬度和高耐磨的性能；在配方中添加適量的固體潤滑劑，增加了產品的自潤滑性能；添加了適量的鈷粉、改性樹木灰燼粉，提高了產品的強度和耐磨性能和自潤滑性能。
具體實施例方式下面通過實施例，進一步詳細描述本發明，但是本發明不僅僅局限於以下實施例。實施例稱取下列原材料(kg)鐵粉100、銅粉1.9、鑰粉0.6、鈷粉0.2、鎳粉1.0、石墨粉0.7、改性樹木灰燼0.2、稀土矽鐵合金0.5、石蠟0.2、乙撐雙硬脂酸醯胺0.15、天青石粉0.2、釔粉0.3、氮化硼0.3、氧化鋅0.45，所述的稀土矽鐵合金的的牌號為FeSiRE23，粒度 5-20 mm ,
製備方法，包括以下步驟:
(I)首先將40-50%的基料鐵粉裝入高速混合機中，向其中加入基料鐵粉質量0.3-0.6%的矽烷偶聯劑KH-550，高速攪拌5-6分鐘，然後將銅粉、鑰粉、鈷粉、鎳粉、石墨粉、改性樹木灰燼粉、石蠟、乙撐雙硬脂酸醯胺和餘下的鐵粉依次加入其中，邊高速混合邊加熱，當溫度升到125-130°C時，在將配方中的其餘組分全部加入其中，再繼續混合8-10分鐘，然後讓其冷卻，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壓力下壓製成形；
(3)壓製成形的生坯放在燒結爐中，在氫氣和氮氣混合氣體的保護氣氛中，首先在溫度為1000 1050°C，燒結時間為10-20分鐘，然後以5_8°C /分鐘的速度升高溫度到1150-1180°C，在此溫度下，再燒結10-15分鐘，然後冷卻降至室溫，在進行精加工；
(4)熱處理燒結成形的生坯先在正火爐內進行正火處理，805 815°C下保溫1-2小時左右；取出後再進行淬火處理，送入熱處理爐中加熱到650-700°C°C，並保溫2-3小時；然後，用淬火油冷卻，將淬火後的齒輪送入回火爐中加熱到500-520°C下進行高溫回火處理，保溫1.5-2小時，再在155 165°C進行低溫回火，保溫2_3小時；
(5)滲碳低溫回火後的粉末冶金斜齒輪在滲碳爐中，在氣態的滲碳介質中加熱到875-925°C，保溫處理3-5小時，冷卻至120°C，保溫5_8時，然後冷卻到室溫；
(6)蒸汽處理滲碳氮氮後的粉末冶金斜齒輪進行蒸汽處理，蒸汽溫度600-70(TC，處理時間3-4小時，然後在200-250°C下保溫2_3小時，最後自然冷卻到室溫，即可。原料中各種金屬粉末的粒徑在300-400目範圍內。改性樹木灰燼粉通過以下方法製備而成:將樹木灰燼先用25%的鹽酸浸泡30-40分鐘，然後用鹼液中和，再用去離子水衝洗去雜，再和用少量乙醇溶解稀釋NDZ-311鈦酸酯偶聯劑混合，NDZ-311鈦酸酯偶聯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中，攪拌15-20min後出料，烘乾研磨成300-350粉末，得到改性樹木灰燼粉。本實施例製得的粉末冶金齒輪的性能檢測如下:
抗拉強度σ b (MP a):805
屈服強度σ s (MPa): 485 伸長率 δ 5 (%): 17.8 斷面收縮率V (%): 37 ο
權利要求
1.一種粉末冶金斜齒輪，其特徵在於，由下列重量份的粉末原料壓制而成:鐵粉100、銅粉1.8-2.0、鑰粉0.5-0.8、鈷粉0.1-0.3、鎳粉0.8-1.2、石墨粉0.5-0.8、改性樹木灰燼0.1-0.3、稀土矽鐵合金0.2-0.6、石蠟0.1-0.3、乙撐雙硬脂酸醯胺0.1-0.2、天青石粉0.1-0.3、釔粉0.2-0.4、氮化硼0.2-0.4、氧化鋅0.4-0.5，所述的稀土矽鐵合金的的牌號為 FeSiRE23，粒度 5-20 mm。
2.如權利要求1所述的粉末冶金斜齒輪的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)首先將40-50%的基料鐵粉裝入高速混合機中，向其中加入基料鐵粉質量0.3-0.6%的矽烷偶聯劑KH-550，高速攪拌5-6分鐘，然後將銅粉、鑰粉、鈷粉、鎳粉、石墨粉、改性樹木灰燼粉、石蠟、乙撐雙硬脂酸醯胺和餘下的鐵粉依次加入其中，邊高速混合邊加熱，當溫度升到125-130°C時，在將配方中的其餘組分全部加入其中，再繼續混合8-10分鐘，然後讓其冷卻，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壓力下壓製成形； (3)壓製成形的生坯放在燒結爐中，在氫氣和氮氣混合氣體的保護氣氛中，首先在溫度為1000 1050°C， 燒結時間為10-20分鐘，然後以10_20°C /分鐘的速度升高溫度到1150-1180°C，在此溫度下，再燒結10-15分鐘，然後冷卻降至室溫； (4)熱處理燒結成形的生坯先在正火爐內進行正火處理，805 815°C下保溫1-2小時左右；取出後再進行淬火處理，送入熱處理爐中加熱到650-700°C°C，並保溫2-3小時；然後，用淬火油冷卻，將淬火後的齒輪送入回火爐中加熱到500-520°C下進行高溫回火處理，保溫1.5-2小時，再在155 165°C進行低溫回火，保溫2_3小時； (5)滲碳低溫回火後的粉末冶金斜齒輪在滲碳爐中，在氣態的滲碳介質中加熱到875-925°C，保溫處理3-5小時，冷卻至120°C，保溫5_8時，然後冷卻到室溫； (6)蒸汽處理滲碳後的粉末冶金斜齒輪送入蒸汽爐內，進行蒸汽處理，蒸汽溫度600-700°C，保溫處理時間3-4小時，然後在200-250°C下保溫2_3小時，最後自然冷卻到室溫，即可。
3.根據權利要求1所述的粉末冶金斜齒輪，其特徵在於，所述的原料中各種金屬粉末的粒徑在200-400目範圍內。
4.根據權利要求2所述的粉末冶金斜齒輪的製備方法，其特徵在於，所述的改性樹木灰燼粉通過以下方法製備而成:將樹木灰燼先用25%的鹽酸浸泡30-40分鐘，然後用鹼液中和，再用去離子水衝洗去雜，再和用少量乙醇溶解稀釋NDZ-311鈦酸酯偶聯劑混合，NDZ-311鈦酸酯偶聯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中，攪拌15-20min後出料，烘乾研磨成300-400目粉末，得到改性樹木灰燼粉。
全文摘要
本發明提供了一種粉末冶金斜齒輪，由下列重量份的粉末原料壓制而成鐵粉100、銅粉1.8-2.0、鉬粉0.5-0.8、鈷粉0.1-0.3、鎳粉0.8-1.2、石墨粉0.5-0.8、改性樹木灰燼0.1-0.3、稀土矽鐵合金0.2-0.6、石蠟0.1-0.3、乙撐雙硬脂酸醯胺0.1-0.2、天青石粉0.1-0.3、釔粉0.2-0.4、氮化硼0.2-0.4、氧化鋅0.4-0.5。製備時先對粉末原料進行分步混合，然後經壓制、燒結、熱處理、表面處理後得到最終產品斜齒輪，生產出的粉末冶金斜齒輪具有耐磨性好，強度高、硬度高、切削性好，耐腐蝕、不易出現斷裂，使用壽命長的特點。
文檔編號B22F3/10GK103231060SQ201310107610
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月30日 優先權日2013年3月30日
發明者丁邦順 申請人:安徽省恆宇粉末冶金有限公司