[发明专利]无铜冶金材料的制备方法及无铜冶金材料、平衡块和压缩机

说明书

本发明涉及粉末冶金技术领域，公开了一种无铜冶金材料的制备方法及无铜冶金材料、平衡块和压缩机，该方法包括以下步骤：(Ⅰ)将含有Fe、Mn和Cr的预合金粉末进行球磨，得到球磨粉末；(Ⅱ)将球磨粉末与活化剂和润滑剂混合，将得到的混合物成型，得到无铜冶金材料半成品；(Ⅲ)将步骤(Ⅱ)中得到无铜冶金材料半成品进行烧结，得到无铜冶金材料成品。该方法得到的无铜冶金材料具有生产成本低和密度高的特点，得到的无铜冶金材料可以作为平衡块，尤其适用于压缩机用平衡块。

母案信息：

本发明的母案申请号：201810837173.7，申请日：2018年07月26日，发明名称：无铜冶金材料的制备方法及无铜冶金材料、平衡块和压缩机。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种无铜冶金材料的制备方法及无铜冶金材料、平衡块和压缩机。

背景技术

旋转式压缩机工作过程中，偏心曲轴绕电机主轴做高速偏心运动，因而需要在电机转子两端安装平衡块，来维持压缩机运转的动平衡。一般而言，平衡块最关注的是其重量、顺磁性及结构特点，平衡块的重量和质心位置通过设计计算用于均衡曲轴的偏心力矩，结构上则要求平衡块在高速旋转中风阻小。此外，平衡块要求无磁性或者具有弱磁性，如果带有磁性，转子在高速旋转中受磁力影响，会造成转动不平衡，从而影响电机效率，并且造成压缩机部品异常磨损，减短压缩机寿命。

目前压缩机用平衡块制备方法主要有铸造和粉末冶金工艺，粉末冶金工艺相对于传统铸造方法具有材料利用率高、制造工艺简单和环境友好等诸多优点，因而已经广泛地应用在压缩机各零部件中。然而，粉末冶金平衡块要替换高锰钢平衡块，致密度是其最大的短板，密度低则意味着相同质量情况下需要增大体积，然而增大体积与小型化压缩机的发展背道而驰。因此，为了提高粉末冶金制品密度，一般需要加入10％或更高比例的铜来提高烧结的致密度。一方面，大量加入铜元素会导致材料成本升高，使得粉末冶金平衡块对于高锰钢铸铁平衡块整体价格优势减少甚至成本更贵。另一方面，由于加入了大量铜元素，而铁基粉末冶金材料烧结温度一般在1200℃左右，高于铜的熔点，所以烧结过程存在部分液相烧结，烧结后产品的尺寸稳定性较难控制，产品不良率也较高。

从整体制造工艺方面来讲，现有粉末冶金平衡块的量产工艺主要包括混粉、压制和烧结几个步骤，传统的压制和烧结方法的改善已经难以较大幅度地提升烧结铁基材料的密度。

CN103834847A公开了一种高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法，其特征在于通过将Fe-Mn-C预合金与WC经高速压制、高温烧结实现；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。密度虽然可以达到与铸造高锰钢平衡块相当，然而其WC材料成本太高，相比于铸造高锰钢材料毫无优势。

CN107034420A公开了一种无磁钢制品的制造方法，该方法包括如下步骤：生坯制备：采用Fe-Mn预合金粉为基粉，加入Fe-Mn预合金粉重量百分比的2-4％活化剂和0.3-0.6％石墨，再加入所述Fe-Mn预合金粉、活化剂、石墨总重量0.5-1.2％的粘结剂，混合后压制成型，得生坯；所述活化剂包括FeB中间合金粉，所述FeB中间合金粉中B的重量百分比为15-25％；所述Fe-Mn预合金粉包括如下重量百分比的成分：Mn 15-19％、C 0.6-1.2％、Si0.7-1.0％、S≤0.05％、P≤0.09％、Pb≤0.2％、Sn≤0.2％，余量为Fe；烧结：将所述生坯进行烧结，得所述无磁钢制品。得到的无磁钢密度达到6.9-7.1g/cm²，但是其密度还达不到压缩机用平衡块的要求。

因此，本领域亟需解决在降低冶金材料生产成本情况下，提高冶金材料密度的问题。

发明内容