專利名稱：一種銅鐵錫粉末組合物及其制備方法
技術領域：
本發明涉及復合粉末技術領域，尤其涉及一種銅鐵錫粉末組合物及其制備方法。
背景技術：
目前，在粉末冶金行業，單純的一種金屬粉末已經很難滿足產品的要求，而復合粉末的每一顆粒子都是由兩種或多種不同材料組成的粉末，并且復合粉末綜合了每種材料的性質，因此復合粉末受到廣大廠家的歡迎。在復合粉末中銅基復合粉末的用量已僅次于鐵粉，更多的銅基復合粉末被開發出來。在含油軸承的生產中，銅錫粉末尤其是銅鐵錫更是有著巨大的優勢。
公開號為CN101088669A的中國發明專利公開了一種青銅包鐵復合粉及制造方法，其是在銅包鐵復合粉中均勻混合銅錫合金或錫粉，在還原爐內進行還原粘附或還原擴散，爐內溫度400°C ^SOO0C，時間不少于30分鐘，使銅包鐵復合粉表面形成銅錫合金包覆層，然而該方法有以下缺點由于制備青銅包鐵的原材料是銅包鐵，而銅包鐵的制備需要比較復雜的程序，銅包鐵的性能對其后制作的青銅包鐵有很大的影響，容易產生性能不穩定的狀況。公開號為101780541A的中國發明專利公開了一種青銅包鐵復合粉及制造方法，其是由下述質量組成份數原材料制成銅含量為109Γ30%的可溶性銅離子化合物1(Γ30重量份，錫含量為29TlO%的可溶性細粒子化合物2 10重量份，粒度為10(Γ500目的鐵粉60^80重量份，以及該復合粉末制作方法制作而成，該方法后續操作工藝還有還原及破碎，然而該方法的缺點為該方法制作的粉末壓制出來成品強度和耐磨性不夠，并不適用一些高轉速微型含油軸承的生產。
發明內容
本發明解決的技術問題在于提供一種強度與耐磨性較好的銅鐵錫粉末組合物及其制備方法。有鑒于此，本發明提供了一種銅鐵錫粉末組合物，包括銅鐵錫粉末與錠子油；所述銅鐵錫粉末包括30wt% 60wt%的銅粉、2wt% 10wt%錫粉、O. lwt% 2wt%的石墨粉,余量的鐵粉；銅粉與鐵粉的總質量與所述錠子油的體積比為Ikg :0.1mflml。優選的，所述組合物中還包括潤滑劑，以所述銅鐵錫粉末的重量百分比計，所述潤滑劑的含量為O. 29Π). 8%。本發明還提供了所述的銅鐵錫粉末組合物的制備方法，包括以下步驟a)將銅粉與鐵粉混合，將混合后的粉末進行擴散處理；b)將步驟a)得到的粉末進行破碎篩分；c)將步驟b)得到的粉末與錠子油混合；d)將步驟c)得到的粉末與錫粉、石墨粉混合，得到銅鐵錫粉末組合物；所述銅鐵錫粉末組合物，包括銅鐵錫粉末與錠子油；所述銅鐵錫粉末包括30wt°/T60wt5^^^銅粉、2wt% 10wt%錫粉、0.1wt% 2 1:%的石墨粉,余量的鐵粉；銅粉與鐵粉的總質量與所述錠子油的體積比為Ikg :0.1mflml。優選的，所述銅粉為電解銅粉，所述鐵粉為還原鐵粉。優選的,步驟a)中所述混合的時間為60min"l20min。優選的，步驟a)中所述擴散處理在保護性氣氛下進行。優選的，所述擴散處理的溫度為50(T800°C，所述擴散處理的時間為30mirT60min。優選的，所述篩分的篩網為120mesh 150mesh。
優選的，步驟d)具體為將步驟c)得到的粉末與錫粉、石墨粉混合后，再加入潤滑劑混合3(T60min，得到銅鐵錫粉末組合物；以銅鐵錫粉末組合物的重量百分比計，所述潤滑劑的加入量為O. 2wt%^0. 8wt % ο優選的，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。本發明提供了一種銅鐵錫粉末組合物。本發明還提供了上述銅鐵錫粉末組合物的制備方法，在制備銅鐵錫粉末組合物的過程中，首先將銅粉與鐵粉混合，再將混合粉末進行擴散處理，得到銅鐵預合金粉末，然后將預合金粉末進行破碎篩分，使其中的鐵粉顯露出來，有利于復合粉末強度的提高；然后將破碎篩分后的粉末與錠子油混合，增加銅鐵粉末的抗磨潤滑性，最后再加入錫粉與石墨粉，得到了銅鐵錫粉末組合物。本發明的銅鐵錫粉末組合物由于增加了銅錫的含量，并添加了錠子油，增加了復合粉末的減磨性，同時由于制備過程中的破碎處理，將其中的鐵粉顯露出來，從而增加了復合粉末的強度，因此，本發明的銅鐵錫粉末組合物具有較高的強度與耐磨性。
具體實施例方式為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。本發明公開了一種銅鐵錫粉末組合物，包括銅鐵錫粉末與錠子油；所述銅鐵錫粉末包括30wt% 60wt%的銅粉、2wt% 10wt%錫粉、O.1wt % 2wt%的石墨粉，余量的鐵粉；銅粉與鐵粉的總質量與所述錠子油的體積比為Ikg :0.1mflml。所述銅粉優選為40wt% 50wt%。所述錫粉優選為5wt% 8wt%。所述石墨粉優選為O. 5wt% 1. 5wt%。所述錠子油的體積與所述銅粉與鐵粉總質量的比值優選為O. 5πιΓ0. 8ml :1kg。本發明中的錫粉與銅粉的含量較高，則有利于復合粉末減磨性的提高，添加了少量的石墨粉，更有利于復合粉末潤滑性的提高；本發明添加了錠子油，則有利于銅鐵錫粉末組合物耐磨性的提高。本發明還公開了上述銅鐵錫粉末組合物的制備方法，包括以下步驟a)將銅粉與鐵粉混合，將混合后的粉末進行擴散處理；b)將步驟a)得到的粉末進行破碎篩分；c)將步驟b)得到的粉末與錠子油混合；d)將步驟c)得到的粉末與錫粉、石墨粉混合，得到銅鐵錫粉末組合物。按照本發明，首先將銅粉與鐵粉混合，并將混合后的粉末進行擴散處理。為了減少混合粉末雜質元素的進入，所述銅粉優選為電解銅粉，所述鐵粉優選為還原鐵粉。所述電解銅粉優選按照下述方法制備將含銅99%的粗銅預先制成厚板作為陽極，純銅制成薄片作陰極，以硫酸和硫酸銅的混和液作為電解液；通電后，銅從陽極溶解成銅離子向陰極移動，到達陰極后獲得電子而在陰極析出純銅；將純銅再進一步加工，可制作成為極細的電解銅粉。所述還原鐵粉優選按照下述方法制備利用固體或氣體還原劑，如焦炭、木炭、無煙煤、水煤氣、轉化天然氣、分解氨或氫等，還原鐵的氧化物來制取海綿狀的鐵。所述電解銅粉的粒徑優選為-200meSh，所述還原鐵粉的粒徑優選為-lOOmesh。為了使銅粉與鐵粉混合均勻，所述混合的時間優選為6(Tl20min。將鐵粉與銅粉混合均勻后，即將混合粉末進行擴散處理，銅粉與鐵粉擴散處理的過程即燒結的過程，使銅粉與鐵粉形成銅鐵預合金粉末。本發明優選在帶式還原爐中進行擴散處理，并在保護性氣氛下進行，以避免擴散過程中粉末被還原。上述保護性氣氛優選為氨分解氣體和純氮氣氛中的一種或兩種。所述氨分解氣氛的氣體流量優選為8m3/tTl5m3/h。所述純氮氣氛的氣體流量優選為10m3/tT20m3/h。在擴散處理過程中，所述擴散處理的溫度優選為500°C 800°C，所述擴散處理的時間優選為30mirT60min，以使銅粉與鐵粉能夠形成 預合金粉末。銅粉與鐵粉擴散處理后，將得到的預合金粉末進行破碎篩分，所述破碎處理能夠將銅鐵預合金粉末進行破碎，從而將其中的鐵粉顯露出來，提高復合粉末的強度。預合金破碎后再將其進行篩分，以選擇出粉末中的細小顆粒，所述篩分的篩網優選為I20mesh I50mesh。銅鐵預合金粉末破碎篩分后，在得到的混合粉末中加入錠子油。所述錠子油是一種高度精制的輕質潤滑油，采用高度精煉基礦物油，并加入清凈、分散、抗磨、抗氧、抗腐蝕、抗泡等多種高效添加劑精制而成。在混合粉末中加入錠子油能夠使混合粉末具有抗磨與潤滑性。以銅鐵預合金粉末的重量計，所述錠子油的加入量優選為所述銅鐵預合金粉末的O. lcc/kg lcc/kg,更優選為O. 5cc/kg 0. 8cc/kg。按照本發明優選將錠子油與混合粉末攪拌l(T20min，以使其與混合粉末混合均勻。按照本發明，加入錠子油后，將錫粉與石墨粉加入上述完成處理的混合粉末中，從而得到銅鐵錫粉末組合物。在此過程中為了使復合粉末混合均勻，所述混合的時間優選為30min 60min。本發明在該步驟中還加入了 O. 2wt% O. 8wt%的硬脂酸鋅潤滑劑，以提高粉末組合物的潤滑性與耐磨性。為了提高銅鐵錫粉末組合物的粒徑，作為優選方案，本發明將得到的銅鐵錫粉末組合物進行過篩，以去除粉末中粘結的粗粉末，所述過篩的篩網優選為60^80mesh ;然后再進行攪拌，攪拌的時間優選為10mirT20min，從而得到均勻的銅鐵錫粉末組合物。本發明提供了一種銅鐵錫粉末組合物，包括銅鐵錫粉末與錠子油；所述銅鐵錫粉末包括30wt% 60wt%的銅粉、2wt% 10wt%錫粉、O.1wt % 2wt%的石墨粉，余量的鐵粉；銅粉與鐵粉的總質量與所述錠子油的體積比為Ikg :0.1mriml0本發明還提供了上述銅鐵錫粉末組合物的制備方法，在制備銅鐵錫粉末組合物的過程中，首先將銅粉與鐵粉混合，再將混合粉末進行擴散處理，得到預合金粉末，然后將預合金粉末進行破碎篩分，使其中的鐵粉顯露出來，有利于復合粉末強度的提高；然后將破碎篩分后的粉末與錠子油混合，增加銅鐵粉末的抗磨潤滑性，最后再加入錫粉與石墨粉，得到了銅鐵錫粉末組合物。本發明的銅鐵錫粉末組合物由于增加了銅錫的含量，并添加了錠子油，增加了復合粉末的減磨性，同時由于制備過程中的破碎處理，將其中的鐵粉顯露出來，從而增加了復合粉末的強度，因此，本發明的銅鐵錫粉末組合物具有較高的強度與耐磨性。為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的銅鐵錫粉末組合物及其制備方法進行詳細說明，本發明的保護范圍不受以下實施例的限制。實施例1a)按重量百分比計，將50%的電解銅粉，45. 5%的還原鐵粉混合均勻，混合80min。b)將a)得到的粉末置于還原爐中擴散，擴散溫度720°C，氨分解氣氛10m3/h，純氮氣氛15m3/h,擴散時間30min。c)將b)得到的粉末過120mesh篩網，取出_120mesh粉末。d)將c)得到的粉末外加錠子油O. 8cc/kg,混合lOmin。再加入4wt%錫粉,0. 5wt%石墨粉，外加粉末總質量O. 4wt%的硬脂酸鋅,混合攪拌40min。e)將d)中所得粉末過篩，篩網選擇60mesh。f)將篩好的粉末置于混料機中攪拌15min，靜置15h后使用。將制備的復合粉末進行檢測，結果顯示復合粉末的成分均勻，酸不溶物小于
O.1%，遠小于用置換法制出的青銅包鐵的O. 29Π). 4% ;將復合粉末進行燒制，對燒制的成品進行檢測，結果顯示壓潰強度(K)為40 X 103psi，高于一般青銅包鐵15% 30%。實施例2a)按重量百分比計，將30%的電解銅粉，66%的還原鐵粉混合均勻，混合40min。b)將a)中粉末置于還原爐中擴散，擴散溫度780°C，氨分解氣氛14m3/h，純氮氣氛18m3/h,擴散時間 40min。c)將b)中出來的粉末過120mesh篩網，取出_120mesh粉末。d)將c)中粉末外加錠子油O. 5cc/kg,混合IOmin0再加入3. 5wt%錫粉,0. 5wt%石墨粉，外加粉末總質量O. 5wt%的硬脂酸鋅,混合攪拌30min。e)將d)中所得粉末過篩，篩網選擇60mesh。f)將篩好的粉末置于混料機中攪拌15min，靜置18h后使用。對所生產的粉末進行壓制燒結，取20組樣，測得其外徑變化率在-O. 3 -O. 4之間，證明粉末均勻性、穩定性極好，有利于產品大規模生產。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種銅鐵錫粉末組合物，包括銅鐵錫粉末與錠子油；所述銅鐵錫粉末包括 30wt% 60wt%的銅粉、2wt% 10wt%錫粉、O. lwt% 2wt%的石墨粉,余量的鐵粉；銅粉與鐵粉的總質量與所述錠子油的體積比為Ikg :0.1mriml0
2.根據權利要求1所述的銅鐵錫粉末組合物，其特征在于，所述組合物中還包括潤滑齊U，以所述銅鐵錫粉末的重量百分比計，所述潤滑劑的含量為O. 29Π). 8%。
3.權利要求1所述的銅鐵錫粉末組合物的制備方法，包括以下步驟a)將銅粉與鐵粉混合，將混合后的粉末進行擴散處理；b)將步驟a)得到的粉末進行破碎篩分；c)將步驟b)得到的粉末與錠子油混合；d)將步驟c)得到的粉末與錫粉、石墨粉混合，得到銅鐵錫粉末組合物；所述銅鐵錫粉末組合物，包括銅鐵錫粉末與錠子油；所述銅鐵錫粉末包括30wt°/T60wt%的銅粉、2wt% 10wt%錫粉、O.1wt% 2wt%的石墨粉,余量的鐵粉；銅粉與鐵粉的總質量與所述錠子油的體積比為Ikg 0.1ml lml。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述銅粉為電解銅粉，所述鐵粉為還原鐵粉。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟a)中所述混合的時間為 60min 120mino
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟a)中所述擴散處理在保護性氣氛下進行。
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述擴散處理的溫度為50(T80(TC， 所述擴散處理的時間為30mirT60min。
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述篩分的篩網為 120mesh 150mesho
9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟d)具體為將步驟c)得到的粉末與錫粉、石墨粉混合后，再加入潤滑劑混合3(T60min，得到銅鐵錫粉末組合物；以銅鐵錫粉末組合物的重量百分比計，所述潤滑劑的加入量為O.2wt%^0. 8wt%。
10.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。
全文摘要
本發明提供了一種銅鐵錫粉末組合物及其制備方法，在制備銅鐵錫粉末組合物的過程中，首先將銅粉與鐵粉混合，并進行擴散處理，得到銅鐵預合金粉末；再將預合金粉末破碎篩分后加入錠子油，然后再加入錫粉與石墨粉，從而得到銅鐵錫粉末組合物。本發明的銅鐵錫粉末組合物由于增加了銅錫的含量，并添加了錠子油，增加了復合粉末的減磨性，同時由于制備過程中的破碎處理，將其中的鐵粉顯露出來，從而增加了復合粉末的強度，因此，本發明的銅鐵錫粉末組合物具有較高的強度與耐磨性。
文檔編號B22F1/00GK103008651SQ20131001446
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者譚興龍, 戴煜, 榮毅, 陳偉然, 戴乾忠 申請人:湖南頂融科技有限公司