專利名稱：黃銅包鐵復合粉及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬粉末及其制造方法，特別是一種復合金屬粉末及其制造方法。
(二)、背景技術目前，用于含油軸承、金剛石刀頭、摩擦材料等方面的金屬粉末主要采用的是銅粉、黃銅粉或鐵粉，也有用前三個粉末中的兩種或全部混合在一起的混合金屬粉末，這些金屬粉末存在著如下不足1、銅粉、鐵粉是單質金屬粉末，在使用過程中，極容易被氧化。
2、由銅粉、鋅粉、黃銅粉與鐵粉構成的混合金屬粉末松裝密度不一樣，混合時易出現偏析，偏析的結果必將嚴重影響產品的質量。
3、銅粉、黃銅粉的原材料成本非常高，其價格一般每噸在7.5萬元人民幣左右。
由于上述的原因，致使用這些金屬粉末生產出來的產品價格很高，而且非常容易被氧化，氧化后的產品質量很差，易損壞，使用壽命短。
為了解決上述問題，有關技術人員研制出來了銅包鐵復合粉，該復合粉具有成本低的優點，但卻存在粉末自身抗氧化性能差，雖然技術人員對其進行了防氧化處理，但用該粉末在生產產品的過程中，其抗氧化性能又被破壞，使產品仍然容易被氧化。
因此，生產一種成本低廉、自身抗氧化性能好的金屬粉末具有廣闊的市場前景。銅合金具有自身抗氧化性能好的優點，有關技術人員試圖用銅合金直接包覆在鐵粉顆粒的表面上，如在CN1180904C中公開一種名稱為“粉末冶金用復合金屬粉末”的發明專利，它是在鐵粉上形成5重量％-75重量％的銅或者銅合金包覆層的粉末冶金用復合金屬粉末，其中作為原料粉的鐵粉中所含有的鈣含量≤0.06重量％，該復合金屬粉末中的鈣含量≤0.02重量％。該專利公開了一種銅合金包鐵復合粉末，事實上，由于鐵與銅或銅合金彼此不互溶，鐵與銅或銅合金之間彼此不可能發生擴散，因此，用物理的方式，直接把銅合金直接包覆于鐵粉顆粒上是根本行不通的。
(三)、發明內容本發明的第一個目的就是提供一種黃銅包鐵復合粉，它不僅成本低廉，而且具有很強的自身抗氧化性能，屬無公害產品。
本發明的第二、三個目的就是提供一種生產上述目的的黃銅包鐵復合粉的制造方法，該方法生產工藝簡單、生產成本低，無污染環境的廢物排放，屬無公害的生產方法。
本發明的第一個目的是通過這樣的技術方案實現的，它是在銅包鐵復合粉上形成銅鋅合金包覆層的復合金屬粉末，其中，銅占所述復合金屬粉末總重量的5％-40％，鋅占所述復合金屬粉末總重量的0.05％-40％，余量為鐵。
黃銅就是銅鋅合金。本發明所述的黃銅包鐵復合粉是以鐵為核心、中間層為銅、外層為銅鋅合金的三層結構的復合金屬粉末。按照現有的技術，直接將銅鋅合金包覆在鐵粉顆粒上是行不通的，其原因在于銅、鋅、銅鋅合金均與鐵之間互不相溶，銅、鋅、銅鋅合金以物理方式既難于粘附在鐵粉顆粒上，也難于與鐵粉之間彼此擴散，形成鐵銅合金、鐵鋅合金或鐵銅鋅合金。為了解決讓鐵粉被包覆于銅鋅合金內的技術難題，只能以化學方式在鐵粉表面上包覆一層銅膜，形成銅包鐵復合粉，銅包鐵復合粉的生產方法屬于現有的成熟技術，由于銅與鋅、銅鋅合金之間彼此互溶，因此，就可以采用物理方式將銅鋅合金粉粘附于銅包鐵復合粉表面上，也可以將鋅從外至內地擴散于銅包鐵復合粉的銅膜中，使銅膜外層形成銅鋅合金，內層仍然是銅層，從而得到黃銅包鐵復合粉。
由于銅鋅合金自身具有較強的抗氧化性能，因此，所得到的黃銅包鐵復合粉不需要再進行抗氧化處理，就具有很好的抗氧化性能，用它生產的產品，抗氧化性能也得到顯著地提高。與黃銅粉相比，由于黃銅包鐵復合粉中主要以鐵為主要原料，不僅能夠保持黃銅粉的物理性能，還具有鐵的強度好的性能，并且顯著降低了制造成本。
本發明的第二個目的是通過如下的步驟實現的(1)、在銅包鐵復合粉中加入所述比例的銅鋅合金粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護氣氛的還原爐內進行還原粘附，還原爐的爐內溫度控制在450℃-800℃范圍內，還原粘附的時間不少于30分鐘，使銅鋅合金粉粘附于銅包鐵復合粉的表面上，形成銅鋅合金包覆層，即黃銅包鐵復合粉；含鋅低于20％的銅鋅合金的熔點在900℃-1083℃范圍內，因此，在450℃-800℃范圍內，還原爐內的銅鋅合金仍處于固態，銅鋅合金與銅包鐵復合粉表面的銅的接觸面彼此互相擴散，使銅鋅合金粘附在銅包鐵復合粉的表面上。由于金屬粉末在生產或運輸過程中，表面都會有不同程度的氧化，生成氧化物，帶有氧化物的金屬彼此很難粘附在一起，只有純凈的金屬表面在高溫作用下才能很好地粘附在一起。因此，將銅包鐵復合粉、銅鋅合金粉混合后一起送入還原爐中的目的就是使金屬表面的氧化物發生化學反應，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面是純凈的，在相應高溫作用下，使銅鋅合金粉牢固地粘附在銅包鐵復合粉的表面上。
(2)、對還原粘附后生成的黃銅包鐵復合粉進行破碎、篩分；(3)、對篩分后的黃銅包鐵復合粉進行混粉、檢驗、計量、包裝入庫。
本發明的第三個目的是通過如下的步驟實現的(1)、在銅包鐵復合粉中加入所述比例的鋅粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護氣氛的還原爐內進行還原擴散，還原爐的爐內溫度控制在450℃-800℃范圍內，還原擴散的時間在30分鐘-120分鐘，使鋅粉擴散到銅包鐵復合粉的銅層中，使銅層形成外側是銅鋅合金、內側是銅的復合層，即黃銅包鐵復合粉；由于鋅的熔點419℃，因此，在450℃-800℃溫度作用下，還原爐內的鋅處于液態，液態的鋅從銅包鐵復合粉的銅膜表面由外向內進行擴散，在30分鐘-120分鐘的時間內，使銅膜外層形成銅鋅合金，內層仍然是銅，從而得到黃銅包鐵復合粉。將銅包鐵復合粉、鋅金粉混合后一起送入還原爐中的另一個作用就是使金屬表面的氧化物發生化學反應，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面是純凈的，在相應高溫作用下，使鋅粉更好地擴散到銅包鐵復合粉的銅膜中。
(2)、對還原擴散后生成的黃銅包鐵復合粉進行破碎、篩分；(3)、對篩分后的黃銅包鐵復合粉進行混粉、檢驗、計量、包裝入庫。
由于采用了上述技術方案，本發明的黃銅包鐵復合粉具有成本低廉和很強的自身抗氧化性能，屬無公害產品，每噸生產成本在2.2萬元人民幣，原料成本是黃銅粉的三分之一。本發明生產黃銅包鐵復合粉的方法具有工藝簡單、生產成本低，無污染環境的廢物排放，屬無公害的生產方法。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明本發明是在銅包鐵復合粉上形成銅鋅合金包覆層的復合金屬粉末，其中，銅占所述復合金屬粉末總重量的5％-40％，鋅占所述復合金屬粉末總重量的0.05％-40％，余量為鐵。
黃銅就是銅鋅合金。本發明所述的黃銅包鐵復合粉是以鐵為核心、中間層為銅、外層為銅鋅合金的三層結構的復合金屬粉末。按照現有的技術，直接將銅鋅合金包覆在鐵粉顆粒上是行不通的，其原因在于銅、鋅、銅鋅合金均與鐵之間互不相溶，銅、鋅、銅鋅合金以物理方式既難于粘附在鐵粉顆粒上，也難于與鐵粉之間彼此擴散，形成鐵銅合金、鐵鋅合金或鐵銅鋅合金。為了解決讓鐵粉被包覆于銅鋅合金內的技術難題，只能以化學方式在鐵粉表面上包覆一層銅膜，形成銅包鐵復合粉，銅包鐵復合粉的生產方法屬于現有的成熟技術，由于銅與鋅、銅鋅合金之間彼此互溶，因此，就可以采用物理方式將銅鋅合金粉粘附于銅包鐵復合粉表面上，也可以將鋅從外至內地擴散于銅包鐵復合粉的銅膜中，使銅膜外層形成銅鋅合金，內層仍然是銅層，從而得到黃銅包鐵復合粉。
由于銅鋅合金自身具有較強的抗氧化性能，因此，所得到的黃銅包鐵復合粉不需要再進行抗氧化處理，就具有很好的抗氧化性能，用它生產的產品，抗氧化性能也得到顯著地提高。與黃銅粉相比，由于黃銅包鐵復合粉中主要以鐵為主要原料，不僅能夠保持黃銅粉的物理性能，還具有鐵的強度好的性能，并且顯著降低了制造成本。
本發明所述的黃銅包鐵復合粉是以鐵為核心、中間層為銅、外層為銅鋅合金的三層結構的復合金屬粉末。銅與鋅的比例可根據市場的需要進行調配所述的復合金屬粉中，銅占總重量的5％，鋅占總重量的0.05％-5％，其中，鋅可以占復合金屬粉末總重量的0.05％，也可以占復合金屬粉末總重量的2.5％，還可以占復合金屬粉末總重量的5％。
所述的復合金屬粉中，銅占總重量的20％，鋅占總重量的0.2％-20％，其中，鋅可以占復合金屬粉末總重量的0.2％，也可以占復合金屬粉末總重量的10％，還可以占復合金屬粉末總重量的20％。銅占總重量的18％-22％、鋅占總重量的8％-10％、余量為鐵的組合是優選方案，最佳方案是銅占總重的21％、鋅占總重量的9％、余量為鐵，即是30黃銅包鐵復合粉。
所述的復合金屬粉中，銅占總重量的40％，鋅占總重量的0.4％-40％，其中，鋅可以占復合金屬粉末總重量的0.4％，也可以占復合金屬粉末總重量的20％，還可以占復合金屬粉末總重量的40％。
本發明的黃銅包鐵復合粉的第一種制造方法是按如下步驟進行的(1)、在銅包鐵復合粉中加入所述比例的銅鋅合金粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護氣氛的還原爐內進行還原粘附，還原爐的爐內溫度控制在450℃-800℃范圍內，還原粘附的時間不少于30分鐘，使銅鋅合金粉粘附于銅包鐵復合粉的表面上，形成銅鋅合金包覆層，即黃銅包鐵復合粉；含鋅低于20％的銅鋅合金的熔點在900℃-1083℃范圍內，因此，在450℃-800℃范圍內，還原爐內的銅鋅合金仍處于固態，銅鋅合金與銅包鐵復合粉表面的銅的接觸面彼此互相擴散，使銅鋅合金粘附在銅包鐵復合粉的表面上。由于金屬粉末在生產或運輸過程中，表面都會有不同程度的氧化，生成氧化物，帶有氧化物的金屬彼此很難粘附在一起，只有純凈的金屬表面在高溫作用下才能很好地粘附在一起。因此，將銅包鐵復合粉、銅鋅合金粉混合后一起送入還原爐中的目的就是使金屬表面的氧化物發生化學反應，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面是純凈的，在相應高溫作用下，使銅鋅合金粉牢固地粘附在銅包鐵復合粉的表面上。
(2)、對還原粘附后生成的黃銅包鐵復合粉進行破碎、篩分；
(3)、對篩分后的黃銅包鐵復合粉進行混粉、檢驗、計量、包裝入庫。
上述方法中，為了提高生產產品的效果，使銅鋅合金粉更好地包覆于銅包鐵復合粉上，銅鋅合金粉的粒度小于銅包鐵覆合粉的粒度，至少使銅鋅合金粉能夠包覆于銅包鐵復合粉的表面上。銅包鐵復合粉的粒度可以在80目以下，銅鋅合金粉的粒度比銅包鐵復合粉的粒度小100目。銅包鐵復合粉的粒度最好小于100目，銅鋅合金粉的粒度最好小于300目。
本發明的黃銅包鐵復合粉的第二種制造方法是按如下步驟進行的(1)、在銅包鐵復合粉中加入所述比例的鋅粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護氣氛的還原爐內進行還原擴散，還原爐的爐內溫度控制在450℃-800℃范圍內，還原擴散的時間在30分鐘-120分鐘，使鋅粉擴散到銅包鐵復合粉的銅層中，使銅層形成外側是銅鋅合金、內側是銅的復合層，即黃銅包鐵復合粉；由于鋅的熔點419℃，因此，在450℃-800℃溫度作用下，還原爐內的鋅處于液態，液態的鋅從銅包鐵復合粉的銅膜表面由外向內進行擴散，在30分鐘-120分鐘的時間內，使銅膜外層形成銅鋅合金，內層仍然是銅，從而得到黃銅包鐵復合粉。將銅包鐵復合粉、鋅金粉混合后一起送入還原爐中的另一個作用就是使金屬表面的氧化物發生化學反應，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面是純凈的，在相應高溫作用下，使鋅粉更好地擴散到銅包鐵復合粉的銅膜中。
(2)、對還原擴散后生成的黃銅包鐵復合粉進行破碎、篩分；(3)、對篩分后的黃銅包鐵復合粉進行混粉、檢驗、計量、包裝入庫。
為了延長黃銅包鐵復合粉的存放期，進一步增強其抗氧化性能，可以對生產出來的黃銅包鐵復合粉進行防氧化處理。防氧化處理的方法是在黃銅包鐵復合粉中加入少量的緩蝕劑。緩蝕劑可以是苯駢三氮唑，也可以硬脂酸鋅，還可以是其它起相同作用的任何一種緩蝕劑。
權利要求
1.一種黃銅包鐵復合粉，其特征在于它是在銅包鐵復合粉上形成銅鋅合金包覆層的復合金屬粉末，其中，銅占所述復合金屬粉末總重量的5％-40％，鋅占所述復合金屬粉末總重量的0.05％-40％，余量為鐵。
2.如權利要求1所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，銅占總重量的5％，鋅占總重量的0.05％-5％。
3.如權利要求2所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，鋅占復合金屬粉末總重量的0.05％。
4.如權利要求2所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，鋅占復合金屬粉末總重量的2.5％。
5.如權利要求2所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，鋅占復合金屬粉末總重量的5％。
6.如權利要求1所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，銅占總重量的20％，鋅占總重量的0.2％-20％。
7.如權利要求6所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，鋅占復合金屬粉末總重量的0.2％。
8.如權利要求6所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，鋅占復合金屬粉末總重量的10％。
9.如權利要求6所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，鋅占復合金屬粉末總重量的20％。
10.如權利要求1所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，銅占總重量的40％，鋅占總重量的0.4％-40％。
11.如權利要求10所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，鋅占復合金屬粉末總重量的0.4％。
12.如權利要求10所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，鋅占復合金屬粉末總重量的20％。
13.如權利要求10所述的黃銅包鐵復合粉，其特征在于所述的復合金屬粉中，鋅占復合金屬粉末總重量的40％。
14.一種如權利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的黃銅包鐵復合粉的制造方法，其步驟如下(1)、在銅包鐵復合粉中加入所述比例的銅鋅合金粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護氣氛的還原爐內進行還原粘附，還原爐的爐內溫度控制在450℃-800℃范圍內，還原粘附的時間不少于30分鐘，使銅鋅合金粉粘附于銅包鐵復合粉的表面上，形成銅鋅合金包覆層，即黃銅包鐵復合粉；(2)、對還原粘附后生成的黃銅包鐵復合粉進行破碎、篩分；(3)、對篩分后的黃銅包鐵復合粉進行混粉、檢驗、計量、包裝入庫。
15.如權利要求14所述的黃銅包鐵復合粉的制造方法，其特征在于銅鋅合金粉的粒度小于銅包鐵覆合粉的粒度，至少使銅鋅合金粉能夠包覆于銅包鐵復合粉的表面上。
16.如權利要求15所述的黃銅包鐵復合粉的制造方法，其特征在于銅包鐵復合粉的粒度在80目以下，銅鋅合金粉的粒度比銅包鐵復合粉的粒度小100目。
17.如權利要求16所述的黃銅包鐵復合粉的制造方法，其特征在于銅包鐵復合粉的粒度小于100目，銅鋅合金粉的粒度小于300目。
18.一種如權利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的黃銅包鐵復合粉的制造方法，其步驟如下(1)、在銅包鐵復合粉中加入所述比例的鋅粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護氣氛的還原爐內進行還原擴散，還原爐的爐內溫度控制在450℃-800℃范圍內，還原擴散的時間在30分鐘-120分鐘，使鋅粉擴散到銅包鐵復合粉的銅層中，使銅層形成外側是銅鋅合金、內側是銅的復合層，即黃銅包鐵復合粉；(2)、對還原擴散后生成的黃銅包鐵復合粉進行破碎、篩分；(3)、對篩分后的黃銅包鐵復合粉進行混粉、檢驗、計量、包裝入庫。
全文摘要
一種黃銅包鐵復合粉，其特征在于它是在銅包鐵復合粉上形成銅鋅合金包覆層的復合金屬粉末，其中，銅占所述復合金屬粉末總重量的5％－40％，鋅占所述復合金屬粉末總重量的0.05％－40％，余量為鐵。黃銅包鐵復合粉的制造方法是在銅包鐵復合粉中均勻混入銅鋅合金粉或鋅粉，在還原爐內進行還原粘附或還原擴散，爐內溫度450℃－800℃，時間不少于30分鐘，使銅包鐵復合粉的表面形成銅鋅合金包覆層，即黃銅包鐵復合粉；對黃銅包鐵復合粉進行破碎、篩分、混粉、檢驗、計量、包裝入庫。本發明具有成本低廉、工藝簡單、無污染和很強的自身抗氧化性能等優點，屬無公害產品。
文檔編號B22F1/02GK101088671SQ20071009244
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月18日 優先權日2007年7月18日
發明者楊發榮, 楊樹 申請人:重慶揚子粉末冶金有限責任公司