[发明专利]一种粉末冶金铁基发动机气门阀座及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，特别是一种粉末冶金铁基发动机气门阀座及其制备方法。

背景技术

由于环保需求，国内已逐步开始使用无铅汽油，这样便对内燃机的气门阀座的耐磨性能提出了更高的要求，如果仍使用铸铁合金气门阀座，则阀座容易磨损，使用寿命不长，气门阀与阀座之间由于严重磨损而产生缝隙，使气门阀与阀座之间的工作面不能保持良好的吻合，从而使气缸的进气、排气不正常，直接降低了内燃机的输出功率，当气门阀座磨损严重时，将导致内燃机不能正常工作。

美国1993年6月22日公告的一项专利“内燃机阀座用烧结铁基合金”(专利号5221321)公布了阀座的铁基合金的组成成分及重量百分配比为：C:0.4～2％、Cr:0.5～5％、Mo:5～15％、Ni:0.2～2％、Co:0.4～2％、Cu:8～20％、S:0.01～0.5％，其余为Fe；但其选料比较苛刻，Cr来自Fe-Cr合金粉、Mo来自Fe-Mo合金粉、S来自Fe-S合金粉。此专利所述的工艺是：将合金粉混合压实成型后，在氢气中1000～1200℃下烧结60～120分钟，再置氮气中于1000°～1200℃下渗氮15～30分钟，再于850°～900℃保温20～60分钟，然后置于油中冷却；又在550°～700℃下保温60～120分钟，再在空气中冷却，据称此方法加工的阀座，其密度为7.75～7.9g/cm3，硬度为HV351～376(相当于HRC35.7～38.4)。该专利虽然通过了渗氮和二次时效处理，但硬度仍不高，同时工艺太复杂，增加了产品成本。

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金结构件制品材料成分不受熔炼限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它结构组分，并且在相当大的范围内根据要求进行调整，进而在力学性能上能达到与钢件匹配的效果。

粉末冶金机械化程度高，既能减少人员，又能提高效率，进而节约成本。粉末冶金技术能取代传统的制造工艺，为广大传统企业节约成本。

所以研究各种机械零部件的粉末冶金的配方，适应不同的需要，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用粉末冶金技术制造铁基发动机气门阀座，使其密度、硬度，尤其是在高温工作环境下的硬度、耐磨性能获得显著提高。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种粉末冶金铁基发动机气门阀座，由下列重量份的原料制成：石墨2.4-2.8、钨3.2-3.4、钼5.0-5.2、钴2.3-2.8、铬7.4-7.6、铜粉0.4-0.8、铁粉86-88、V 1.5-2.1、Tc 0. 4-0.8、Y 0.5-0.8、助剂2-3；

所述的助剂由下列重量份的原料制成：铁粉30-34、氢氧化铝2-3、硫酸锌1-2、麦饭石1-2、纳米碳1-2、玉石2-3、聚异丁烯2-3、铝酸酯偶联剂DL-411 1-2、碳化硅粉2-3；制备方法是将铁粉、氢氧化铝、硫酸锌、麦饭石混合，研磨成200-300目粉末，然后加入铝酸酯偶联剂DL-411混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。

本发明所述粉末冶金铁基发动机气门阀座，其特征在于，由以下具体步骤制成：

（1）将钨、钼、钴、铬、铜粉、铁粉混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在9-11Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下700-750℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；

（2）将其它剩余成分混合均匀；

（3）将步骤（1）、（2）物料在60-65℃下混合搅拌均匀75-95分钟后，装入模具，压制成坯；