[发明专利]铁基粉末组合物

说明书

技术领域

本发明涉及铁基粉末冶金组合物和利用该组合物制备烧结粉末冶金构件的方法。更具体地，本发明涉及利用这些组合物生产的包含铜、镍及钼的烧结构件。

背景技术

长期以来，铜、镍和钼在粉末冶金领域中用作生产高强度烧结构件的合金元素。

可通过混合合金元素与纯铁粉来生产烧结的铁基构件。然而，这会造成粉尘和偏析问题，进而导致烧结构件的尺寸及机械性能的变化。为防止偏析，可以将合金元素与铁粉进行预合金化或扩散合金化。在一种方法中，使钼与铁粉进行预合金化，然后将该预合金化铁粉与铜和镍进行扩散合金化，以用含有钼、铜及镍的铁基粉末合成物生产烧结构件。

然而，很明显，当通过其中钼被预合金化并且其中铜和镍被扩散合金化的粉末生产烧结的铁基构件时，烧结的铁基构件中合金元素的含量与所用扩散合金化粉末中合金元素的含量大体上相同。为了使烧结构件中合金元素的含量不同以便产生不同性能，必须使用具有不同合金元素含量的铁基粉末。

本发明提供了一种方法，该方法不需要针对含有钼、铜及镍合金元素的烧结的铁基构件的每一期望化学合成物生产一特定粉末。本发明的另一优点是提供一种用于将尺寸变化及抗拉强度控制至预定值的方法。在一特定实施例中，尺寸变化与碳含量及密度无关。

发明内容

简言之，本发明涉及三种不同铁基粉末的粉末冶金组合物。这些铁基粉末中的第一种包括与钼预合金化并另外与铜扩散合金化的铁芯部颗粒；第二种铁基粉末包括与钼预合金化并另外与镍扩散合金化的铁芯部颗粒。第三种铁基粉末主要包括由与钼预合金化的铁组成的颗粒。

本发明还涉及两种扩散合金化的铁基粉末。

一种根据本发明的方法包括如下步骤：以预定量组合这三种铁基粉末；将石墨混合于该组合物中；压实所得到的混合物；烧结所得到的生坯。

本发明的另一方面涉及一种提供具有预定强度并且在烧结过程中具有预定尺寸变化的烧结构件的方法。

附图说明

图1-4示出用于确定粉末冶金组合物中的铜及镍含量以获得预定的强度及尺寸变化的图表。

具体实施方式

具体而言，本发明的铁基粉末冶金组合物包括：

铁基粉末A，主要包括与钼预合金化的铁芯部颗粒，其中该芯部颗粒与6-15重量％且优选8-12重量％的铜扩散合金化；

铁基粉末B，主要包括与钼预合金化的铁芯部颗粒，其中该芯部颗粒与4.5-8重量％且优选5-7重量％的镍扩散合金化；及

铁基粉末C，主要包括与钼预合金化的铁的颗粒。

在铁基粉末A、B及C的颗粒中预合金化的钼的量可分别在0.3-2重量％之间变化，且优选在0.5-1.5重量％之间变化。在一个实施例中，所有三种粉末中的颗粒与相同量的钼进行预合金化。钼的量超过2％不会获得与成本增加相应的强度增加。钼的量低于0.3％不会获得显著的强度效果。

扩散合金化到芯部颗粒上的铜及镍的量的上限分别为15％的铜及12％的镍。扩散合金化到芯部颗粒上的铜及镍的量的下限应显著高于烧结构件中所需的量，以获得本发明的优点。因此，从实用原因考虑，两种铁基粉末特别令人感兴趣：一种铁基粉末主要包括与钼预合金化的芯部颗粒并包括至少6％的扩散合金化到该芯部颗粒上的铜；另一种铁基粉末包括与钼预合金化的芯部颗粒并包括至少4.5％的扩散合金化到该芯部颗粒上的镍。

粉末A、B和C分别主要包括与钼预合金化的铁颗粒，但是也可将其它元素(除了不可避免的杂质)预合金化到该颗粒上。这些元素可以是镍、铜、铬和锰。

为了用本发明的粉末组合物生产烧结构件，需要分别确定粉末A、B和C的量并与达到预定强度所需量的石墨混合在一起。所得到的混合物在压实、烧结前可与其它添加剂混合。混合在粉末组合物中的石墨量最高可达1％，优选是0.3％-0.7％。

其它添加剂可选自：润滑剂、粘结剂、其它合金元素、硬质相材料、机加工性增强剂。

根据粉末冶金组合物的一个实施例，粉末C基本不含Cu和Ni。

优选地，对粉末A、B与C之间的比例关系进行选择，以使烧结构件中的铜含量为0.2-2重量％，镍含量为0.1-4重量％，钼含量为0.3-2重量％优选为0.5-1.5重量％。

在一个实施例中，铜含量为0.2-2％，优选为0.4-0.8％，且镍含量为0.1-4％。意外地发现，在该特定实施例中，烧结过程中的尺寸变化与碳含量和烧结密度无关。