[发明专利]一种铁基黄铜粉末冶金材料及制备工艺

说明书

技术领域

本发明属粉末冶金技术领域，具体涉及一种铁基黄铜粉末冶金材料及制造方法，它是一门重要的材料制造技术，是粉末冶金工业中烧结金属含油轴承以及制造机械结构零件和硬质合金，金刚石制品所需的一种特殊的，替代铜粉的铁基黄铜粉末的制造方法。

背景技术

在现代机械制造工业中，轴承材料是一类重要的机械结构材料，机器与机构中的所有转动零件都需要用轴承、轴瓦或轴套来支承。由于现代机器与机构的动转速度和负荷在急剧增高，以及由于宇航、核能及低温技术的发展，在现有的轴承材料中，按照使用寿命和在不同的条件下工作的可能性，烧结金属轴承材料的应用都占第一位，现已成为汽车、家电、音响设备、办公设备、食品机械、农业机械、微小型电机、精密机械等发展不可缺少的一类基础零件。据有关资料显示，在2006年日本烧结金属含油轴承的产量约为9000吨，平均每个日本人身边的机器中装有10只含油轴承，而我国不足5只。这些微小型的金属含油轴承用传统的金属滚珠轴承的加工方法是无法制造的，而是采用粉末冶金方法，用铁粉与铜粉相混合或使用铜包铁粉，青铜粉制造。用铁粉与铜粉相混合时，由于铁粉与铜粉的粒度和松装密度相差较大，容易产生成分偏析，造成烧结轴承金相组织不均匀，强度不均匀，磨合性差，摩擦系数大，噪声大等缺陷；用铜包铁粉制造时，由于铜与铁包复不完全，有的铁粉未被铜包复，加之铜层与铁粉颗粒的包复强度不够，容易产生铜层脱落，制造金属含油轴承时，易出现黑点，花斑，强度差，成型性差，露铁的地方对转动轴磨损较大，使用寿命短等缺陷，是较粗级的粉末；而用青铜粉制造含油轴承，由于铜价格的猛涨，导致生产成本剧增，产品价格过高，市场难接受。有关资料显示，我国2006年铁基粉末冶金零件的产量比2005年增长19％，而铜基零件却下降29％。这是由于铜粉等有色金属价格增长过高所致。另一方面，从含油轴承的产量来看，2006年与2005年相比，铁基含油轴承的产量增长39％，而铜基含油轴承产量减低了31％，由于铜粉价格上涨，铜基含油轴承在大量改用铁基含油轴承。

据粉末冶金有关资料显示，我国2006年电动工具零件市场比2005年增长29.25％汽车零件市场增长28.3％，摩托车零件市场增长12.3％。这表明，在我国汽车产业超常速度发展带动下，粉末冶金零件生产已进入汽车零件发展阶段。日本2006年汽车产量约1200万辆，共使用粉末冶金零件97690吨，烧结金属含油轴承产量为7964吨，用于汽车等车辆为4371吨，平均每辆汽车用粉末冶金零件的重量，日本8.7kg、美国19.8kg、我国3.97kg。2006年我国生产的727.97万辆汽车中，平均每辆使用粉末冶金零件重量只有3.97kg。而这些汽车都使用铁基材料和青铜材料。由于铁基材料耐蚀性差，易生锈，使用寿命短；青铜基材料耐蚀性好，但强度差，生产成本高。

发明内容

本发明提出一种铁基黄铜粉末冶金材料及其制备工艺，是粉末冶金工业中烧结金属含油轴承以及制造机械零件和硬质合金、金刚石制品所需的一种特殊的，替代铜粉、铜包铁粉、青铜粉的理想材料。

本发明所述的铁基黄铜粉末是根据铁与硫酸铜的反应，即把铁片放入硫酸铜溶液中，在铁片表面上就覆盖了一层红色的铜。铁能置换硫酸铜溶液中的铜，这就是置换反应以及根据电化学理论在电镀中的应用(基体金属对镀层的影响)，在电解液中，如果基体金属的电位负于镀层金属，由于存在化学置换，不易获得结合良好的镀层，例如：钢铁件在酸性镀铜液中，当没有电流通过时。铜离子被置换而附在制件表面，该镀层通常称为“置换镀层”或者“接触镀层”，首先制得表面包覆铜的铁、铜粉，然后，在铁铜粉中加入金属锌粉，经热处理扩散制得红色、黄色、金黄色、青黄色的铁基黄铜包覆粉。

其原料中包含铁、铜和锌，它们的含量如下，以铁粉的重量100份计，铜为铁粉重量的3-25％，锌为铜重量的3-40％，可通过调配铜、锌之间的重量百分比，改变材料的颜色(可为黄色、金黄色、暗黄色以及红色、暗红色)。

上述铁基黄铜粉材料的制备工艺为：

(1)铜盐溶液的配制

称取铜盐15-55kg，用100kg自来水溶解并过滤备用；

(2)光亮剂的配制

按0.01-0.07g/L的促进剂TMTD，0.01-0.07g/L的硫脲溶于300-500mL甲醛水溶液中备用；

(3)将经过滤的铜盐溶液抽入置换器内，搅拌混匀；

(4)向步骤(3)中的铜盐溶液中加入活化剂5-9g/L，光亮剂0.01-0.018g/L，并加入自来水使溶液体积至400-450L；