一种用于粉末冶金预混合钢粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于粉末冶金预混合钢粉的制备方法，属于材料制备技术领域。
背景技术
为了提高Fe基产品的力学性能，常在Fe粉中加入C、Ni、Cu、Mo等合金元素，这些合金元素与Fe粉相比，粉末的松装密度、粒度、形貌等各不相同，致使混合粉末在运输和压制过程中产生扬尘和合金元素的偏析，污染工作环境，并导致坯体内和坯件间成分、组织、乃至性能和尺寸不均匀。将钢铁粉末中的合金元素进行粘结处理制备成预合金钢粉末是解决这一问题的新技术，其制备原理是以高压缩性的Fe粉、扩散粉或预合金粉为母料，采用粘结剂将石墨、Cu等密度、粒度或形貌与母粉相差较大的合金元素粉末粘附在基体粉末上，以减少混合粉末在运输和压制过程中的扬尘和成分偏析。与未经粘结剂处理的混合粉相比，预混合钢粉末具有如下优点：工艺简单，成本低廉；扬尘和合金元素的偏析少；合金粉末的流动性和模具填充性好，生产效率高；脱模压力低；生坯及烧结件中成分和组织均匀性高；产品性能和尺寸的一致性好。
预混合钢粉制备的关键是粘结剂技术,虽然在一些专利中提到过一些粘结剂类型。（[6]%20Hendrickson%20W,%20Luk%20S1Metallurgical%20compositions%20containing%20bindingagent/Lubricant%20and%20process%20for%20preparing%20same:%20US,62806831，2001-08-28.%20[7]Uenosono%20S,Ozaki%20Y.%20Iron-based%20powders%20for%20powder%20metallurgy:US,64647511，2002-10-15[8]%20Ozaki%20Y,%20Unami%20S,%20Uenosono%20S1Powder%20additive%20for%20powdermetallurgy,iron-based%20powder%20mixture%20for%20powder%20metallurgy,and%20method%20formanufacturing%20the%20same:US,68609181，2005-03-01.%20[9]Semel%20F%20J,Luk%20S1Method%20forpreparing%20binder-treated%20metallurgical%20powders%20containing%20an%20organiclubricant:US,52561851，1993-10-26.%20[10]%20Champagne%20B,%20Cole%20k,%20PelletierS1Segregation-free%20metallurgical%20bends%20containing%20a%20modified%20PVP%20binder:US,54322231，1995-07-11.）对预混合钢粉粘结剂组成及用量等方面的研究的报道很少，具体的制备工艺细节和详细的粉末性能涉及较少。
发明内容
本发明基于此，提出一种新型的一种用于粉末冶金预混合钢粉的制备方法。
为此本发明采用的技术方案是：一种用于粉末冶金预混合钢粉的制备方法，按照以下工艺步骤进行：
1）将EVA溶解在二甲苯或甲基乙基酮溶剂，将按配料单提前配好的基粉及辅料加入双锥回转真空混料机内，所述基粉为铁粉，辅料为铜粉、石墨和硬脂酸锌；
2）加料结束后开始预混合，时间15-25min，转速8-15r·min－１，期间将配好的溶剂及粘结剂加入到溶解罐内进行溶解，所述的粘结剂为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），以三氯甲烷作溶剂；
3）在确认粘结剂溶解完全的前提下开启计量隔膜泵进行喷液，期间混料机保持旋转继续混合；喷液结束保持混料机连续运转，然后进行烘干；
4）烘干结束后，关机并将配好的润滑剂加入混料机，重新启动混料机开始混和，时间45-60min；混合完成后将料接出开启旋振筛进行筛分；筛分完成后将筛下物进行合批，时间12-20min，得到最终产品。
进一步的，所述1）步骤中，EVA溶和二甲苯或甲基乙基酮溶剂的配比为1-5g/100ml。
进一步的，所述3）步骤中，烘干步骤采用以下方式：开启旋片真空泵及导热油泵进行烘干，油温度：熔点+20°C，时间45-60min。
进一步的，所述铁粉选用水雾化铁粉，所述铜粉平均粒径小于18%20μm，所述石墨平均粒径为10%20μm。
本发明的优点是：采用本发明的技术方案，经过检测，对铜粉、碳粉的粘结率均有显著的提高，有效的提高了预混合钢粉的性能。
具体实施方式
一种用于粉末冶金预混合钢粉的制备方法，按照以下工艺步骤进行：
1）将EVA溶解在二甲苯或甲基乙基酮溶剂，将按配料单提前配好的基粉及辅料加入双锥回转真空混料机内，所述基粉为铁粉，辅料为铜粉、石墨和硬脂酸锌；
2）加料结束后开始预混合，时间15-25min，转速8-15r·min－１，期间将配好的溶剂及粘结剂加入到溶解罐内进行溶解，所述的粘结剂为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），以三氯甲烷作溶剂；
3）在确认粘结剂溶解完全的前提下开启计量隔膜泵进行喷液，期间混料机保持旋转继续混合；喷液结束保持混料机连续运转，然后进行烘干；
4）烘干结束后，关机并将配好的润滑剂加入混料机，重新启动混料机开始混和，时间45-60min；混合完成后将料接出开启旋振筛进行筛分；筛分完成后将筛下物进行合批，时间12-20min，得到最终产品。
进一步的，所述1）步骤中，EVA溶和二甲苯或甲基乙基酮溶剂的配比为1-5g/100ml。
进一步的，所述3）步骤中，烘干步骤采用以下方式：开启旋片真空泵及导热油泵进行烘干，油温度：熔点+20°C，时间45-60min。
进一步的，所述铁粉选用水雾化铁粉，所述铜粉平均粒径小于18%20μm，所述石墨平均粒径为%2010%20μm。
下面对本发明做进一步说明，以更好了解本发明：乙烯-醋酸乙烯共聚物作(C2H4)x.(C4H6O2)y，EVA的性能与乙酸乙烯酯（VA）的含量有很大的关系，当VA的含量增加时，它的回弹性、柔韧性、黏合性、透明性、溶解性、耐应力开裂性和冲击性能都会提高；EVA的熔体指数较低1-5，VA含量10-20%，原理：Fe-Cu-C体系中Fe、Cu为极性粉末，C为非极性粉末。EVA分子同时具有极性和非极性键，其中VA基团为极性，-CH2-链为非极性。预混合技术需要将Cu和C粘结到Fe粉末上，按照极性-极性、非极性-非极性作用强，极性-非极性作用弱的原理，对于C的粘结，EVA的极性的VA基团与Fe作用从而粘结到Fe粉上，EVA的非极性碳氢链与非极性的C通过分子间作用力发生作用，从而将C粘结到Fe粉上。若Cu粉与Fe粉的粘结，需要2个EVA分子，2个EVA分子的极性基团分别与Fe、Cu粉作用，吸附（粘结）到这两种粉末上。2个EVA分子的非极性基团通过分子间作用力相互作用，最终使Cu粉与铁粉连接起来，即Cu粉粘结到铁粉上。
从作用力大小分析，分子间作用力比较小，因此需要较多的非极性基团发生作用，才能使EVA的非极性链段间有较大作用，使Cu粉对Fe粉的粘附保持相对的稳定，因此，选用VA的含量较低（10-20%），EVA的的熔体指数较低1-5（即分子量较高）。
粘结剂组分：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），三氯甲烷作溶剂。也可以实现
举例：Fe-2Cu-0.8C粘结粉末混合制备
基粉及辅料：铁粉（水雾化铁粉），铜粉（平均粒径小于%2018%20μm），石墨（平均粒径为10%20μm）和硬脂酸锌。
工艺流程：Fe+Cu+C—干混—加粘结剂混合—干燥—过筛—预混合粉末
工艺具体：将EVA溶解在二甲苯或甲基乙基酮溶剂（EVA质量的1-5g/100ml），将按配料单提前配好的基粉及辅料加入双锥回转真空混料机内，加料顺序依次为铁粉、铜粉和石墨；加料结束后开始预混合，时间20min，转速10r·min－１（下同），期间将配好的溶剂及粘结剂加入到溶解罐内进行溶解；在确认粘结剂溶解完全的前提下开启计量隔膜泵进行喷液，期间混料机保持旋转继续混合；喷液结束保持混料机连续运转，开启旋片真空泵及导热油泵进行烘干，油温度：熔点+20°C，时间50min；烘干结束后，关机并将配好的润滑剂加入混料机，重新启动混料机开始混和，时间50min；混合完成后将料接出开启旋振筛进行筛分；筛分完成后将筛下物进行合批，时间15min，得到最终产品。
效果：添加0.05%-0.2%EVA（以EVA占粉末总质量的百分比），铜的粘结率50-80%，C的粘结率85-97%。
对比：
无粘结剂预混合工艺：Fe+Cu+C——干混——过筛——普通混合粉末。
工艺具体：采用罐磨机混合法，将配好的原料和磨球放入机罐内，然后将机罐体放在罐磨机上，球料比1：1，设定转速120rpm，时间4h。混合完成得到最终产品。
效果：对铜的粘结率20-30%，C的粘结率40-45%。测试方法非标方法。
C%20黏结率的测定，其原理是将未被黏结的合金元素粉末除去，然后测定被处理过的粉末中合金元素的含量，粘结率计算公式（1）为：
