[发明专利]一种水雾化铁铜合金粉末及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种提高粉末冶金零件尺寸精度用水雾化铁铜合金粉末及制造方法。

背景技术

粉末冶金制品以金属粉末或金属与非金属粉末混合物为原料，通常经压制成形、烧结和后续处理而成，具有少或无切削加工、表面光洁度好、节材、节能、适合于大批量生产等优点。高尺寸稳定性，无需整形和热处理的低成本粉末冶金生产工艺是粉末冶金发展的一个趋势，如烧结硬化技术，正逐渐成为一种制备低成本、高性能粉末冶金铁基结构零件的工艺方法，因烧结后不整形和热处理，总体制造成本比需要进行热处理的烧结低合金钢降低约30%。

尺寸控制是制约粉末冶金零件应用一个非常关键的因素，铜作为粉末冶金结构零件中一种不可或缺的添加元素，大部分粉末冶金结构零件都通过添加适量电解铜粉强化烧结，提高烧结零件的强度、硬度和耐磨性。而电解铜粉具有颗粒细小、粉末形貌呈不规则树枝状、比重较大等特征，在粉末混合、移送操作或输送等作业过程中易发生偏析，导致成分不均匀，使得烧结零件的尺寸和性能波动大，限制粉末冶金零件的应用和品质的提升。

采用粉末冶金方式获得的合金钢粉品种多样，由于成份组合差异，产品用途及制作方法都不相同，如专利公开号为CN101628338A的一种铁铜合金粉末及其制备方法，是采用工业原料级的草酸铁粉和工业原料级的氧化铜粉为原料,经过高能球磨和氢气还原后制得，该还原过程会因分解会产生有毒气体一氧化碳，且制备费氏粒度小于1μm铁铜合金粉末，粒度很细，目的在于提高材料的抗拉强度，不利于尺寸控制，添加量比例较高时，细粉对模具损伤很大，不适用于高密度粉末冶金结构零件批量化生产。如专利公开号为CN101850423A的一种高强自润滑铁铜粉末复合材料、其制备方法,特征是复合材料由铁合金基体和作为表层的铜合金层组成；铁合金基体的材料成份Cu、C、Sn、Pb、及Fe；铜合金层的材料的成份是Ni、C、MoS2、Sn、Fe、Pb及Cu；分别制备铜合金层温压粉末和铁合金基体温压粉末；将温压粉末装入模具后一次压制成形为压坯；压坯在保护气氛中烧结；烧结后的烧坯在模具中整形完成制备。该方案主要应用于密度要求低的自润滑轴承，目的是提高复合材料的自润滑性能。再如专利公开号为CN101254543A的一种铁基黄铜粉末冶金材料及制备工艺，利用铁和硫酸铜溶液的置换反应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、金黄色或青黄色的铁基黄铜包覆粉，该粉末冶金材料由铁、铜和锌组成，铜为铁粉重量的3-25%，锌为铜重量的3-40%，其余为铁粉。该方案采用溶液法，通过置换反应制备铁基黄铜粉，该粉不能代替电解铜粉，作为高密度铁基粉末冶金结构零件添加剂，因高密度铁基粉末冶金结构零件中锌为有害元素，应严格控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决电解铜粉因颗粒细小、粉末形貌呈不规则树枝状、比重较大等原因，在粉末混合、移送操作或输送等作业过程中易发生偏析，导致成分不均匀的问题，提供一种成份组成合理，制取方法科学、用于提高粉末冶金零件尺寸精度的水雾化铁铜合金粉末及制造方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种提高粉末冶金零件尺寸精度用水雾化铁铜合金粉末，其特征是合金粉末的化学成份组成为：C：0～0.1%，Si：0～0.3%，Mn：0.05～0.5%，P：0～0.05，S：0～0.05%，Cu：5～45%，其余为铁；合金粉末的粒度分布为：＞150μm：0～10%，150-106μm：5～25%，106-75μm：10～40%，75-45μm：20～40%，＜45μm：10～95%。

一种提高粉末冶金零件尺寸精度用水雾化铁铜合金粉末的制造方法，其特征在于包括以下步骤：包括冶炼、水雾化、烘干、还原、破碎。

①、冶炼：将原料钢投入冶炼炉中，待炉内原料局部熔化形成熔池后，添加0.5～3kg/t造渣剂，进行吹氧造渣，待造渣完毕后，进行扒渣，并按照质量分数5～45%铜含量添加铜锭，待温度达到1570～1640℃，保温5min。

②、水雾化：打开高压水泵，调整雾化压力8～20MPa、水流量35～45m³/h、喷射角40±1°，进行雾化；水雾化工艺为：出钢温度1570～1640℃、雾化开始温度1550～1620℃、雾化终点温度1520～1580℃、钢水直径35～40mm、钢液雾化速度4～6kg/s、雾化压力5～30Mpa。