[发明专利]粉末冶金用铁基预混合粉及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别是涉及一种粉末冶金用铁基预混合粉及制 备方法。

背景技术

粉末冶金用铁基预混合粉通常添加主体粉末铁粉、合金元素粉末、润滑剂等， 以及按需添加的改善粉末冶金零件性能的添加剂粉末。传统的粉末冶金方法制备工 艺中的混料是不同的原料粉配比之后通过机械混合的方法进行的，然而，原料粉的 粒度、密度、形貌等的差异较大有可能使得机械混合并不能均匀地混合。在混合的 过程中，原料的密度差异会引起粉末的扬尘，不仅使得生产环境恶化，还造成了合 金元素粉末的浪费，由于合金元素粉末的价格相对较高，提高了生产成本。另外， 在运输、存储过程中，颠簸造成合金元素粉末在混合粉中某一区域的富集，进而在 压制、烧结工序中造成烧结制件性能和尺寸的差异增大。

预混合粉是粉末生产企业根据市场的特定需求开发出的一种粉末，它是将合金 元素粉末通过粘结剂粘附在铁粉基体上，以此来改善合金元素粉末的偏析。目前将 粘结剂和粉末混合的方法有两种：溶解法和热混法。

(1)溶解法：溶解法的基本工艺是将粘结剂溶解于适量的溶剂中，铁粉和合金 元素粉末混合后的预混合粉再与粘结剂溶液混合，使溶剂挥发，干燥后得到预混合 粉。

(2)热混法：其基本过程是将铁、合金元素等粉末干混，之后在加热的状态下 将粘结剂加入后再混合均匀。

显然，当粘结剂以固态形式混入时，粘结剂在粉末中的分布难以达到微观程度 的均匀，削弱了粘结效果；而粘结剂以液态形式混入时，粘结剂容易在粉末颗粒表 面形成一层薄膜，分散更均匀，粘结效果较好。

针对粉末冶金方法制备的机械零件，孔隙对机械性能产生不利影响，因此我们 关心零件的一个重要性能是致密度。虽然粘结剂在混粉过程中的粘结作用对最终零 件的性能是有利的，并且很多粘结剂同时可以改善润滑性，从而有利于零件密度的 提高，但是由于粘结剂的熔点较低，在烧结过程中挥发从零件内部以气态形式逸出， 因此最终制件中并不含有粘结剂成分，而粘结剂的逸出会使得粘结剂在压制时所处 的位置留下孔洞，从而影响最终零件的致密度。因此，在保证粘结效果的前提下， 需要尽量减少粘结剂的使用量。

另外，粘结剂与润滑剂的添加顺序一般是先加润滑剂后加粘结剂，使得润滑剂 也被粘结在铁粉颗粒上，可以增加预混合粉的松装密度和流动性。

但是，上述两种粘结剂与粉末的混合方法都是将铁粉、合金元素粉末和粘结剂 一同进行机械混合，由于混合粉中绝大部分是铁粉，将所有原料粉末一同混合的结 果就是粘结剂有很大的概率会粘附在铁粉颗粒表面而不是合金元素粉末颗粒表面， 导致粘结效率降低，而增加粘结剂使用量必定会导致零件的密度及致密度的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末冶金用铁基预混合粉及制备方法，解决了上述 粘结剂使用量与粘结效率之间的矛盾，在保证粘结效率的前提下减少粘结剂使用量。

该铁基预混合粉有机粘结剂包覆在石墨颗粒表面，石墨颗粒通过粘结剂粘附到 铁基粉末颗粒的表面，这样得到无偏析石墨混合粉末，该无偏析石墨混合粉末具有 较高的粘结效率和良好的流动性。在保证石墨粘结效率的前提下使得粘结剂使用量 减少，并且不降低铁基预混合粉的其它性能，解决了传统机械混合粉末压制的压坯 密度一致性、尺寸稳定性差的问题。

本发明涉及一种粉末冶金用铁基混合粉，以铁粉质量为100％计其组分的质量， 混合粉组分的质量百分比为：铁粉100％；石墨粉0.6％‐0.8％；粘结剂0.1％‐0.6％；润 滑剂0.1％‐0.6％。

所述的铁粉为还原铁粉，还原铁粉的氧含量小于等于0.3％，且还原铁粉的最大 粒径不超过180μm，粒径在45μm以下的颗粒不超过10％，粒径在75μm以上且不到 150μm的颗粒在65％以上，粒径在150μm以上且不到180μm的颗粒不超过10％。

所述的石墨粉末是用于改善铁基混合粉制品强度；粒度相对于基体粉末铁粉较 小，优选粒径不超过45μm的颗粒，更优选的，粒径不超过10μm；石墨粉末被有机 粘结剂包覆。

所述的粘结剂为含有硅元素的有机硅树脂或者有机硅烷。

所述的润滑剂可选自硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸酰胺或硬脂酸的一种或几种。 润滑剂优选粒径≤10μm的颗粒，更优选的，粒径≤1μm。

本发明的粉末冶金用铁基预混合粉的制备方法的步骤如下：