[发明专利]一种含铋渗铜剂及其制备方法

说明书

本发明公开了属于粉末冶金技术领域的一种含铋渗铜剂及其制备方法。渗铜剂其组成按质量百分比包括：2.1～2.4％的铁、2.3～2.8％的锰、0.1～0.3％的铋及余量的铜。制备方法为，将原料按所述比例称重，加入陶瓷球或不锈钢球、扩散促进剂，混合后，将粉末送入氢气还原炉进行扩散，扩散温度为300～1000℃，扩散时间为0.5～25h，冷却、出炉破碎、筛分收集，然后加入润滑剂合批。本发明制备的渗铜剂具有成形性好、熔渗效率高、无侵蚀、低残留、显著提高材料密度和力学性能的特点。该方法流程简单，所需设备易操作，可以批量生产。

技术领域

本发明涉及冶金材料领域，具体涉及一种含铋渗铜剂及其制备方法。

背景技术

目前，粉末冶金烧结钢零部件由于其低成本、易加工的特点在工业生产尤其是汽车机械工业中的应用越来越广泛，常用的有烧结钢齿轮、凸轮、阀座、排气门座等，这些零部件在某些恶劣的环境下服役时，要求具有良好的耐磨性、耐冲击性，又要保持较高的强度和硬度。但是采用常规压制～烧结工艺制造的粉末冶金烧结钢零部件，压制过程中不可能达到完全的致密状态，其中残留的孔隙作为一种缺陷影响了它的抗拉强度、冲击韧性、疲劳强度和硬度等性能，致使其不能满足使用要求。因此，消除或减少其残留孔隙是获得高致密性、高性能烧结钢的最有效途径，而渗铜就是一种常用的方法。研究表明，用铜或铜合金粉末对烧结钢进行熔渗能明显减少或消除烧结钢中的孔隙、提高密度、改善其力学性能和动力学性能(如冲击韧性、疲劳)等。渗铜较传统的复压复烧、粉末锻造、温压等致密化工艺具有成本低、工序简单、易调整等优点，因此这种方法自上世纪四十年代在美国问世以来，应用范围日益扩大，目前已成为生产高性能铁基粉末冶金零部件不可或缺的致密化工艺。

现有技术中经常采用含锰元素加入到渗铜剂中，以利于铜的渗入。在渗铜剂中，锰的作用是降低铁在铜中的溶解度，但同时降低铜在零件表面的熔点，因此在实际生产中，虽然锰的加入有利于渗铜过程中铜的渗入量，但也发现，若过度的提高铜的渗透率并降低铁的溶解度，使用过程中零件表面的铁会继续与渗入的铜发生溶解以实现最终饱和，导致使用一段时间后零件表面出现疏松。

因此，需要开发一种能提高产品合格率的渗铜剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铋渗铜剂，其组成按质量百分比包括：2.1～2.4％的铁、2.3～2.8％的锰、0.1～0.3％的铋及余量的铜。

优选的，所述铜原料包括电解铜粉、水雾化铜粉或气雾化铜粉，粒度小于100目，松装密度为1.2～4.0g/cm3。

优选的，所述铁原料包括电解铁粉、还原铁粉或羰基铁粉，其中电解铁粉、还原铁粉粒度小于150目，羰基铁粉粒度小于700目。

优选的，所述锰、铋原料为单质、合金或化合物，粒度小于200目。

本发明的另一个目的在于提供一种含铋渗铜剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将原料按上述比例称重，按球料质量比1∶5～20加入陶瓷球或不锈钢球，按重量百分比加入占原料质量总和0.1～1％的扩散促进剂，在混料机中混合0.5～2h；

(2)混料过程结束后，将粉末送入氢气还原炉进行扩散，扩散温度为300～1000℃，扩散时间为0.5～25h；

(3)冷却、出炉破碎、筛分收集，然后按重量百分比加入占原料质量总和0～1.5％的润滑剂合批。

优选的，所述陶瓷球包括氧化铝陶瓷球、氧化锆陶瓷球。

优选的，所述扩散促进剂包括NH4Cl、ZnCl2、NH4I、ZnI2中的一种或几种。

优选的，所述润滑剂包括硬脂酸锌、硬脂酸锂或微腊粉。