[发明专利]一种铜钢复合工件的制备方法

说明书

本发明涉及一种对金属粉末进行压实和烧结来制造包含此粉末的双金属复合工件的制备方法，尤其是适用于铜钢双金属复合工件的制备方法。

对于螺母、套类、齿轮等一些常用工件，通常与配置于它的工件有至少一个接触面，而这两个工件的接触面在相对连续运动过程中相互摩擦，所以要求工件间的接触面应具有较好的减摩性，而工件的其它部位应具有较强的刚性。在金属材料中，具备普遍意义的减磨金属是铜，刚性较强的金属是碳素钢或合金钢。但在现有技术中，用这两种金属制成的套类工件，一般是采用轧制方法制成。其方法是采用双金属板材，经卷板机卷成所要求的套状后再由焊接机焊缝和机加设备切削等工序。但此种方法只能生产壁薄小套，如制备壁厚的套类工件易产生死角，或易造成双金属层开裂等现象。而制备齿轮、螺母等较厚的工件通常采用离心铸造方法，此种方法是在熔融状态下对两种金属分别进行离心浇铸，所以此种方法废品率极高，成本大，精度也较低。

为解决上述问题，中国专利CN1056832A公告了一种“铁基及铁铜双金属制品的生产工艺”技术，该专利是以铁铜粉末为原料，经混料、压制、烧结、机加和浸油等工序，并且还附加有铅粉、石墨粉、硫磺粉等附料，所以用该项技术生产出的工件其成本相对较高；此外，由于铁的刚性较差，对于有些特殊需用刚性的工件不很适合。

本发明的任务是提供一种铜钢双金属工件的制备方法，它通过非常简单的工艺过程解决铜合金与合金钢之间牢固地结合问题，使之成为即减摩，又具有较强刚性的工件。

为完成上述任务，本发明采用如下工序：

a.先用碳素钢或合金钢制成工件主体，并对主体表面或仅限于与其它工件具有摩擦接触的工作面涂覆有过渡层；

b.然后将铜合金粉末从涂覆有过渡层的主体表面压入主体表层内，并形成铜合金层，再送入粉末冶金烧结炉中进行焙烧，其烧结温度在700℃～900℃之间，烧结时间为2～4小时；

c.待烧结后的工件出炉后降至常温或降到常温后再出炉，最后对该工件进行切削加工后即为成品。

上述烧结炉内的焙烧温度较佳范围是700℃～800℃之间，烧结时间较佳范围在3～4小时，且在烧结炉内通有氢气。

所述主体表面涂覆的过渡层可采用金属镍或铜或镍铜合金，经过镀覆的方法固接在工件主体表面或主体工作面上。

上述过渡层只给出镍和铜或镍铜合金，当然也可采用具有较强渗透力特别是渗透铜金属的其它金属或其合金作为过渡层。

由于本发明采用刚性强的碳素钢或合金钢作为工件主体，而在工件能受到其它工件磨擦侵蚀的部位设置有铜合金，所以该工件能有效地利用铜合金材料，使工件即具有铜合金的减摩性能，又具有合金钢的刚性性能；同时由于着眼点在于先制成工件主体，然后再压入铜合金粉末，所以它可节省多道工序，不仅降低了加工成本，而且还增强了双金属间的结合力；另外由于烧结时采用低温下进行，所以它还可以节省能源。

下面结合实施例对本发明作详细说明。

首先根据工件的用途选择构成工件主体的材料，如该工件不受到其它工件摩擦侵蚀部位需具有较强的刚性，其主体可选用合金钢，否则可选用碳素钢。当工件主体材质确定后，直接用切削加工的方法制成工件主体；然后在主体表面，具体地说在该工件工作时与其它工件能产生摩擦的工作面镀上镍或铜或镍铜合金层，其镀层厚度最好在0.01mm～0.03mm之间，再在镀层部位压注铜合金粉末，最后将其送入烧结炉中进行倍烧，烧结温度可设置在700℃～900℃之间，较佳温度为700℃～800℃之间。可根据炉温确定烧结时间，一般炉温在700℃～800℃时，烧结时间设置在3～4小时。经烧结工序完成后的工件待降到常温后经切削加工即为成品。

上述工件在铜合金粉末压实过程中，可根工件的大小采用适宜的压机。

烧结上述工件所用的烧结炉可选用粉末冶金专用烧结炉，且在炉内通入氢气，以防止在烧结过程中铜合金和合金钢氧化。