[发明专利]一种铁基粉末冶金零件的制备方法

说明书

本发明涉及一种铁基粉末冶金零件的制备方法，该方法结合了粉末冶金工艺与金属挤压成形的优点，通过使用不同结构的挤压凸模，可以在烧结后挤压制作各种形状复杂的零件，而现有技术中制备形状复杂的零件需要使用价格昂贵的CNC压机，本发明的制备方法制备成本更低；由于在挤压过程中，随着凸模的移动，材料发生流动，从而提升了粉末冶金零件部分区域的密度，使所制备的粉末冶金零件具有较高的精度及强度，拓展了粉末冶金的应用领域；由于采用粉末冶金工艺成形的毛坯零件形状较为接近最终产品的形状，因此挤压余量小，对模具的损耗小，在一定程度上延长了模具的寿命较长；同时，本发明的制备方法简单，生产效率高。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体指一种铁基粉末冶金零件的制备方法。

背景技术

随着工业的发展，对零件的要求越来越高，受成本、交货周期和噪音等方面的影响，机械加工的零件往往难以满足要求。粉末冶金是一项能制造形状复杂零件的技术，具有节省原材料、节能、省工的特点，适合于大批量生产。

采用普通的雾化铁粉经成形和烧结，铁基粉末冶金零件的密度只能达到7.1g/cm³左右，采用成形-预烧结-复压-二次烧结的复压复烧工艺可进一步提高粉末冶金零件的密度。其中，预烧结有两个作用。一方面，对成形时已经加工硬化的粉末进行退火，降低铁粉颗粒的屈服强度，利于二次压制时提高密度；另一方面，脱出产品中的有机润滑剂。润滑剂会在产品中占据较大的空间，由于有机润滑剂的密度较低，成形时这些润滑剂难以压缩，导致粉末冶金零件密度的提高受到限制。经过预烧结后95％以上的润滑剂都能够脱出，这样复压时润滑剂占据的位置就可以被压缩，有利于提高粉末冶金零件的密度。然而，对于形状复杂的零件，成形时需要使用价格昂贵的CNC压机，且复压时难以使每个台阶都致密或者难以选择致密的部位。

其它材料的粉末冶金零件大都采用制粉、混合、包套、挤压(锻造)、机械加工等方式生产，零件的性能较好，甚至超过直接锻造的零件，但是，零件的制造流程长、制造成本高，且零件的制造不是近净成形工艺，粉末冶金工艺的优势得不到充分的发挥。对于机电应用零件，传统的方法都是通过机械加工成形的。目前，机械加工零件的主要加工方法有钢材直接通过机械加工的方法成形以及通过冷挤压成形。其中，机械加工的方法工序长、原材料利用率低，原材料利用率大约在40～60％之间，导致产品的生产成本高，且产品的一致性较差、生产效率低，难以满足大批量生产一致性好的产品的要求。而采用冷挤压的方法成形，一般需要温锻制坯，然后冷挤压成形，该方法可使材料的利用率达到90％左右，且生产效率较高，但是，冷挤压的方法对模具损耗较大，同样存在生产成本高的问题。

《表面致密化——一种提高烧结齿轮性能的有效方法》(粉末冶金技术；2005，23：62)介绍了表面齿轮致密化技术，这是一种实现齿面局部致密化的方法，主要通过局部致密化解决齿轮的失效问题，由于大部分失效为表面接触疲劳，因此提高密度可以提高零件的疲劳性能。然而，上述表面致密化技术仅适用于回转零件的外表面，例如齿轮、圆形零件等，对其它形状的零件并不适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种铁基粉末冶金零件的制备方法，该方法工艺步骤简单、制备成本低、效率高，对模具损耗小，所制备的粉末冶金零件具有较高的精度及强度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铁基粉末冶金零件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)设计材料组成：按重量百分比计，所使用材料包含0～1.0％碳、0～4％铜、0～20％镍、0～25％钼、0～6％铬、0～1.0％磷、0～20％锰，不超过2％的不可避免杂质以及余量的铁；

(2)混料：按照步骤(1)的材料组成，将各组分进行混合得到混合粉，并向该混合粉中加入占混料总质量0.1～1％的润滑剂；

(3)压制：将步骤(2)所得混合料在大于400MPa的压力下，压制成密度为6.4～7.4g/cm³的零件生坯；