[发明专利]铁基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于冶金复合材料领域，尤其涉及一种铁基复合材料及其制备方法。

背景技术

粉末冶金是制取金属或用金属粉末（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，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。

    复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。现有技术的铁基复合材料中由于添加了其他硬度较低的成分，所以其硬度不高，而且容易磨损。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种铁基复合材料及其制备方法，复合材料的硬度较强，耐摩擦性能优异。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：粒度为20～30μm的铜粉4～12%、粒度为50～80μm的铅粉1～2%、粒度为70～100μm的硼化钛1～8%、粒度为20～200μm的氧化铝1～2%、粒度为4～50μm的硫化银3～7%、粒度为7～80μm的熔渣剂6～10%、粒度为15～60μm的过氧化钠20～30%、其余是粒度为20～30μm的铁粉。

作为对本发明的进一步改进，铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：铜粉8%、铅粉1.5%、硼化钛5%、氧化铝1.5%、硫化银6%、熔渣剂7%、过氧化钠25%、其余为铁粉。

作为对本发明的进一步改进，熔渣剂为粉煤灰或二氧化硅。

上述铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将铜粉、铅粉、硼化钛、氧化铝、硫化银、熔渣剂、过氧化钠、铁粉混匀后，经过GB6003规定的200目筛，然后烘干；

（2）在600～700MPa的压力下压制成型；

（3）烧结，烧结温度为300～400℃，烧结压力为2～3MPa，保温时间为30～40min。

（4）冷却至15～30℃。

    作为对本发明的进一步改进，步骤（1）烘干温度为155～165℃，烘干时间1～2h。

作为对本发明的进一步改进，步骤（3）烧结温度为350℃，保温时间为35min。

    原理：低温反应，不产生有害界面反应。高温时熔渣剂的熔渣效果虽好但是会产生有害的界面反应且熔渣剂本身对炉壁有腐蚀性，因此本发明采用较低的温度制备冶金粉末，低温时反应不完全，加入了大量的过氧化钠，过氧化钠和熔渣剂反应，一方面减少熔渣剂对炉壁的腐蚀，另一方面促进各组分充分反应，从而制得各方面性能优异的复合材料。

有益效果

    本发明的布氏硬度为90.6～98.9，摩擦力为70.9～72.6N，硬度较强，耐摩擦性能优异。

具体实施方式

    下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。

实施例1

铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：粒度为20～30μm的铜粉8%、粒度为50～80μm的铅粉1.5%、粒度为70～100μm的硼化钛5%、粒度为20～200μm的氧化铝1.5%、粒度为4～50μm的硫化银6%、粒度为7～80μm的熔渣剂7%、粒度为15～60μm的过氧化钠25%、其余是粒度为20～30μm的铁粉。

熔渣剂为二氧化硅。

上述铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将铜粉、铅粉、硼化钛、氧化铝、硫化银、熔渣剂、过氧化钠、铁粉混匀后，经过GB6003规定的200目筛，然后烘干；

（2）在600～700MPa的压力下压制成型；

（3）烧结，烧结温度为300～400℃，烧结压力为2～3MPa，保温时间为30～40min。

（4）冷却至15～30℃。

    步骤（1）烘干温度为155～165℃，烘干时间1～2h。

步骤（3）烧结温度为350℃，保温时间为35min。

实施例2

铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：粒度为20～30μm的铜粉4%、粒度为50～80μm的铅粉1%、粒度为70～100μm的硼化钛1%、粒度为20～200μm的氧化铝1%、粒度为4～50μm的硫化银3%、粒度为7～80μm的熔渣剂6%、粒度为15～60μm的过氧化钠20%、其余是粒度为20～30μm的铁粉。

熔渣剂为粉煤灰。