[发明专利]一种高密度无磁平衡块及其粉末冶金制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种高密度无磁平衡块及其粉末冶金制备方法和应用。

背景技术

压缩机中的平衡块作用重大，其维持了曲轴在高速旋转时的平稳状态。物体各部位质量本身有差异，在静态和低速旋转下，质量的不均匀就会影响物体旋转的稳定性，转速越高，震动就会越大，平衡块保护了电机的平稳运行。目前，有的曲轴平衡块是锻造或铸造时与曲轴连成一体的。有的用螺栓拧在曲轴上，在安装空间不够时，多采用螺栓紧固方式。平衡块在使用时，在交变电流的环境下不能发生磁化或磁场作用，必须保持材料的无磁性。

压缩机中的平衡块材料一般有铜、锌和无磁钢等，因为铜和锌的价格不断上升，无磁钢是目前应用的热点。由于电机的尺寸不断变小，平衡块的尺寸也在降低，这对材料的尺寸提出了新的要求，一般精密铸造生产的无磁钢产品材料的均匀性不佳、铸件表面质量较差且生产效率低，很难满足大批量低成本无污染的生产需求。国内外针对压缩机无磁平衡块进行了一定程度的研究，其中，发明专利ZL102517520A-一种无磁压缩机电机平衡块虽然利用粉末冶金的方法制作，但材料的成分过于复杂，合金组元多；发明专利ZL102528040A-压缩机平衡块粉末冶金制作工艺方法，虽然也是利用粉末冶金的方法制作，但合金元素或含碳量过高，难于采用传统压制方法获得高的密度及全致密，特别是高达7.6～7.8g/cm³的密度。所述的前面两种无磁钢平衡块虽然利用粉末冶金的方法制作，但仍然有一些不足。为此，开发一种高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法是很有必要的。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的高密度无磁平衡块。

本发明再一目的在于提供上述高密度无磁平衡块在压缩机中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法，通过将Fe-Mn-C预合金与WC经高速压制、高温烧结实现。

具体包括以下步骤：

把Fe-Mn-C预合金与WC混合，机械球磨混合均匀，经高速压制成形，高温烧结，得到高密度无磁平衡块。

优选地，所述Fe-Mn-C预合金中，Mn的含量为12～16wt%、C的含量为0.1～0.5wt%，余量为Fe。

所用Fe-Mn-C预合金与WC的质量比为92:8～97:3。

所述的高速压制（HVC）指在速率为3.0～8.0m/s下压制成形。

优选地，所述的高温烧结指在1120～1250℃烧结1小时。

所述WC优选为粒度5～20μm的粉末。

优选地，所述Fe-Mn-C预合金的粒度小于147μm，粉末流动性为25～30s/50g。

所述Fe-Mn-C预合金由Fe、Mn、C经预合金化得到。

所述预合金化可采用常规的N₂气气雾化的方法制备。

优选地，所述预合金化具体包括以下步骤：将Mn、C、Fe粉末在真空条件下熔炼，采用N₂气气雾化制备得到Fe-Mn-C预合金。

优选地，所述高速压制前添加硬脂酸锂润滑剂并再次混合均匀。

所用硬脂酸锂润滑剂的量为Fe-Mn-C预合金和WC总质量的0.3～0.5%。

所述再次混合均匀优选为在V型混料机中混合30～90min。

优选地，所述球磨均匀指利用机械球磨20～60min至均匀。

优选地，所述高温烧结在分解氨保护氛围下进行。

所述制备得到的高密度无磁平衡块可进行去毛刺等后处理。

上述方法制备得到的高密度无磁平衡块的密度可高达7.6～7.8g/cm³，适用于压缩机中。

本发明的机理为：

本发明通过利用WC对Fe-Mn-C增强，及高速压制成形技术解决增强颗粒加入后的压缩性差的问题，得到密度高、性能优异的合金材料，在较少组分的前提下实现高性能，所得无磁平衡块密度高达7.6～7.8g/cm³。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

（1）本发明的高密度无磁平衡块由WC增强的Fe-Mn-C粉末冶金制备得到，具有密度高、性能优异、成形快、生产效率高等优异特性。