[发明专利]一种粉末冶金高锰无磁钢的制备方法

说明书

本发明公开了一种粉末冶金高锰无磁钢的制备方法，将Cu‑Mn混合粉压坯作为熔渗剂，多孔Fe‑Mn‑C压坯作为骨架，于保护气氛下进行熔渗烧结即得高锰无磁钢；所述Fe‑Mn‑C压坯中，Mn元素的原料为锰铁合金粉；本发明一方面在骨架中以锰铁粉形式引入锰，另一方面铜锰混合粉经成形后的坯块作熔渗剂对含Mn、C的铁基粉末压坯进行熔渗，利用铜锰之间在870℃发生的共晶反应快速形成铜锰合金以降低锰的活性，减轻锰元素的氧化程度与挥发性，最终制备获得密度为7.30‑7.70g/cm³的高密度含铜高锰粉末冶金无磁钢部件。

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金高锰无磁钢的制备方法，属于高锰无磁钢制备技术领域。

背景技术

平衡块是空调压缩机减震、降噪的重要功能部件。基于其在电机的磁场中运行，必须具有无磁特性以降低能耗。平衡块的最早采用黄铜合金，但成本较高。奥氏体不锈钢成为其替代材料。随着产品低成本化要求进一步提高，精密铸造高锰无磁钢成为平衡块的首选材料。然而，高锰钢在熔炼、铸造过程中锰的强氧化特性产生大量烟尘而面临巨大的环保压力，粉末冶金高锰无磁钢应运而生。专利公开号为CN102528040A的专利采用Mn为17%-24%，C为0.5%-1.2%，余下为Fe的混合粉，压制力为600-700MPa，在保护性气体中于1000℃-1180℃，得到密度6.8-7.1g/cm³的无磁钢平衡块，但难以满足密度大于7.2 g/cm³的应用要求；专利公开号为CN103834847A的专利采用水雾化Fe-Mn-C粉+3-8%WC粉为原料，利用高速压制技术制备出高密度压坯经烧结后无磁平衡块密度高达7.6～7.8g/cm³。但高速压制技术难以实现形状较复杂的部件的成形，特别是添加的WC粉导致材料成本大幅度提高。文献也报道过以水雾化Fe、Mn、C合金粉为基础添加铜或铜合金粉构成混合粉，在900MPa压力下成形，坯块在1200-1250℃烧结，可制备出密度大于7.2g/cm³的无磁钢部件，该技术原材料成本适中，但高压成形与高温烧结导致工艺成本大幅度上升。专利公开号为CN102517520A的专利采用0～2.2%C、5～40%Mn、0～0.8%Si、0～10%Cu、0.01～5%Al、0.01～2%V、0～10%Cr、0.1～10%W，其余为Fe的合金钢粉也采用高压成形与高温烧结工艺制备高锰无磁钢，但成本都比较高。

为此，本发明针对粉末冶金高锰钢中的锰易氧化、高温下易挥发的特性，通过优化材料与工艺设计，制备出密度为7.30~7.70 g/cm³的高密度无磁钢部件或材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种高密度的粉末冶金高锰无磁钢的制备方法。

本发明一种粉末冶金高锰无磁钢的制备方法，将Cu-Mn混合粉压坯作为熔渗剂，多孔Fe-Mn-C压坯作为骨架，于保护气氛下进行熔渗烧结即得高锰无磁钢。

本发的制备方法，将Cu-Mn混合粉压坯作为熔渗剂，多孔Fe-Mn-C压坯作为骨架，于保护气氛下进行熔渗烧结即得高锰无磁钢。利用铜锰之间发生的低温（870℃左右）共晶反应快速形成低熔点的铜锰合金熔液以降低熔渗操作温度，使锰的活性降低，减轻锰元素的氧化程度与挥发性，从而获得密度为7.3 cm³~7.7 g/cm³的高锰无磁钢。

优选的方案，所述Cu-Mn混合粉压坯中，Mn的质量分数为10~40%，优选为20~30%。

优选的方案，所述Cu-Mn混合粉压坯的获取过程为：将电解铜粉与锰粉混合获得Cu-Mn混合粉，将Cu-Mn混合粉于300~400MPa下压制成型即得Cu-Mn混合粉压坯。

进一步的优选，所述电解铜粉的粒径为-200目，所述锰粉的粒径为-100目。

在本发明中，目数中的负号指过该目数的筛网，取筛下物。