[发明专利]一种铁基粉末冶金减摩结构材料及其制备方法

说明书

本发明涉及粉末冶金领域，具体地说是一种铁基粉末冶金减摩结构材料及其制备方法。

目前，铁基粉末冶金领域所使用的减摩材料机械性能较差，《Fe—Cu—Me铁基减摩材料的研究》(《粉末冶金技术》第十四卷第二期，P127～131，作者：吴庆定，1996年，北京市粉末冶金研究所《粉末冶金技术》编辑部出版)一文公开了一种减摩材料及制备方法，该材料在添加成分为Cu+Me为4％—6％(重量比)，Cu／Me为7∶3，烧结温度为900～950℃时，具有良好的综合性能，在一定工况下可替代ZQsn6—6—3合金，但是该材料的机械性能尚不能完全达到锡青铜的相应指标，因此其应用范围受到一定的限制，而目前应用的结构材料，如Fe—Cu—Ni—C系等，减摩性能又很差。

本发明的目的就是克服现有减摩材料和结构材料的缺点，提供一种同时具备减摩材料较好的减摩性能和结构材料较好的机械性能的铁基粉末冶金减摩结构材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种铁基粉末冶金减摩结构材料，该材料的化学成分(重量％)为：Sn 0．4～2．2％，Pb 0．4～2％，Cu1．5～6％，Zn 0．1～0．5％，S 0．2～0．8％，C 0．2～1％，Ni 0．75～3％，Mo 0．5～2％，Si 0．25～0．75％，Cr0．25～0．75％，B 0．25～0．75％，余量为Fe。

本发明同时提供了该铁基粉末冶金减摩结构材料的制备方法，该方法按下列步骤进行：

a：将(重量比％)Sn—Pb合金：1～5％，QSn 6—6—3：2～8％，GHL—6—3合金：1～4％，MoS₂：1～3％，S：0．4～1．2％，C：0．2～1．2％，余为铁的粉末混合，其中Sn—Pb合金的成分(重量％)为Sn 40～50％，余为Pb，QSn 6—6—3成分为Sn5～7％，Zn 5～7％，Pb 2～4％，余为Cu，GHL—6—2合金成分为Si 6．5～7％，Cr 9～10％，Fe 6．5～7％，B 1．8～2．2％，余为Ni，上述各合金材料均以雾化法制得；

b：将混合后粉末于模具中压制成形，压强为400—600MPa；

c：于200～300℃的温度下烧结30～60分钟；

d：于700～800℃的温度下烧结60～120分钟；

e：于700—1000MPa的压力下压制；

f：于800～900℃下烧结30～60分钟；

 g：于1000～1200℃下烧结60～120分钟，缓冷出炉；

上述各烧结步骤皆以氢气或分解氨作保护气氛。

该材料在正常工作条件下，如干摩擦Pv=2kgm／cm²s，机油润滑Pv=18kgm／cm²s，摩擦系数小于锡青铜QSn 6—6—3，自身耐磨性能比QSn 6—6—3高2～5倍，对摩擦偶件的影响与QSn 6—6—3相当，承载能力为QSn 6—6—3的1．5～3倍，上述指标采用国家标准MM—200型摩擦试验机测试，抗拉强度可达260～450MPa(GB7963—87)，冲击韧性为18～22J／Ccm²(GB5318—85)，布氏强度为HB80～140(JB2867—86)，密度6．6～7．2g／cm³(GB5163—35)，车削表面粗糙度最高可达(采用比较法测)，耐腐蚀性能与锡青铜QSn 6—6—3相同(在5％酸、碱、盐三种溶液中测定重量损失)。

   实施例：

    1、将(重量比％)Sn—Pb合金：2％，QSn 6—6—3：3％，GHL—6—2合金：2．5％，MoS₂：2％，S：0．8％，C：0．5％，余为铁的粉末混合，其中Sn—Pb合金的成分(重量％)为Sn40％，余为Pb，QSn 6—6—3成分为Sn5％，Zn5％，Pb2％，余为Cu，GHL—6—2合金成分为Si6．5％，Cr9％，Fe6．5％，B1．8％，余为Ni，上述各合金材料均以雾化法制得，将混合后粉末于模具中压制成形，压力为500MPa；再在200℃的温度下，于烧结炉中初烧，保持温度30分钟，氢气保护，使Sn—Pb合金熔化，并润湿其它材料，产生部分合金；然后于700℃的温度下烧结70分钟，消除压制时产生的加工硬化；再在模具中于800MPa的压力下复压；再于850℃下复烧60分钟，氢气保护，使QSn 6—6—3充分润湿其它材料；然后于1080℃下烧结80分钟，使GHL—6—2合金熔化，强化合金作用，缓冷出炉。