一种铁基粉末冶金的三步混料工艺
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，尤其涉及一种铁基粉末冶金的三步混料工艺。
背景技术
汽车减震器中的导向座、活塞、压缩阀体等其主要是由铁基粉末冶金材料制备而成，但在其生产制造过程中发现其零件会出现压制分体密度差较大、烧结后产品的硬度散差大、尺寸变形椭度较大等问题。粉末冶金最重要的两大工序为成型和烧结，因此目前解决上述问题的研究大多数着重于成型和烧结工序，但是混料工序的混料质量会影响到后续的成型与烧结工序的质量，因此从混料工序着手改善铁基粉末冶金制品的质量是很有必要的。
因此，基于以上背景，本发明提供一种铁基粉末冶金的三步混料工艺。
发明内容
为解决上述问题，本发明的旨在提供一种能够改善铁基粉末冶金材料制品的分体密度差较大，且能够提高其硬度，提升制品质量的铁基粉末冶金的三步混料工艺，本发明主要是针对原料主要包括铁粉、铜粉、石墨粉、粉状的脱模剂的铁铜碳粉末冶金。
一种铁基粉末冶金的三步混料工艺，其技术方案为：
所述三步混料工艺的步骤如下：
(1)A组份制备
将铁粉与石墨粉放置于混料机中进行混合一段时间后，所得到的铁粉与石墨粉的混合料即为A组份粉料；
(2)B组份制备
将铜粉与脱模剂放置于混料机中进行混合一段时间后，所得到的铜粉与脱模剂的混合料即为B组份粉料；
(3)成品粉料制备
将步骤(2)制备的B组份粉料加入到步骤(1)中所制备的A组份的粉料中，然后将其利用混料机进行混合一段时间后，所得到的混合料即为成品粉料。
优选地，所述脱模剂为微粉蜡脱模剂。
粉末冶金最重要的两大工序为成型和烧结，混料工序中的原料组分如果弥散不均匀就导致压制成型过程中粉末流动性差异加大，从而导致粉末冶金制品的分体密度差异大；在铁铜碳粉末冶金过程中，由于石墨的分散性较差，在烧结过程中铁和石墨固溶亲和从而形成合金相组织，为此将基础铁粉和石墨独立混合，其混合均匀能够在烧结过程中保证渗碳体均匀生成和密布，从而其与铁素体结合成硬度、性能均匀、尺寸稳定的烧结品；而压制需要脱模，本发明选用微粉蜡作为脱模剂，其在烧结过程中的预热端会因为挥发和裂解去除掉，此会在零部件内部留下孔隙，因此先将微粉蜡和铜粉先进行混合，使得两者进行充分接触与结合，以在烧结过程中利用铜粉熔化来点对点的去填补微粉蜡挥发而导致的孔隙。
优选地，所述步骤(1)的混料时间为45-60分钟，所述步骤(2)的混料时间为15-20分钟，所述步骤(3)的混料时间为25-40分钟。
优选地，所述铁粉、铜粉、石墨粉、粉状的脱模剂的粒径分别为100-800目、300-600目、500-1000%20目、500-3000目。
优选地，所述铁基粉末冶金的原料包括铁粉、铜粉、石墨粉、粉状的脱模剂的重量配比：铜粉%200.49％-2.1％；石墨：0.5％-0.98％；脱模剂：0.4％-0.8％；铁粉：余量。
采用上述技术方案，具有的有益效果如下：
本发明从影响到粉末冶金的压制与烧结工序质量的混料工序着手来改善铁基粉末冶金材料制品的分体密度差较大的问题，其针对粉末冶金的各组份的不同的属性与作用，将铁粉与石墨粉独立混合，能够使得石墨在铁粉中分散的更为均匀，其在烧结过程中能够确保渗碳体更为均匀生成与密布，保证制品的力学性能均匀；而铜粉与脱模剂独立混合能够使得铜粉与脱模剂接触更为紧密，以在烧结过程中，熔化的铜原子能够填补微粉蜡挥发而留下的空隙，以减少烧结制品的晶格缺陷，进而能够使得制品的分体密度、力学性能更为均匀，能够进一步提升铁基粉末冶金材料制品的质量。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，接下来将结合实施例对本发明的优势进行进一步的说明。
实施例1：采用本发明的一种铁基粉末冶金的三步混料工艺制备了一种阀线类活塞，其制备步骤如下：
a、混料
(1)A组份制备
将粒径分别为100目、500目的铁粉与石墨粉放置于小型混料机中进行混合45分钟后，所得到的铁粉与石墨粉的混合料即为A组份粉料；
(2)B组份制备
将粒径分别为300目、500目的铜粉与微粉蜡脱模剂放置于混料机中进行混合15分钟后，所得到的铜粉与微粉蜡脱模剂的混合料即为B组份粉料；
(3)成品粉料制备
将步骤(2)制备的B组份粉料加入到步骤(1)中所制备的A组份的粉料中，然后将其利用混料机进行混合25分钟后，所得到的混合料即为成品粉料。
b、压制
将a步骤制备的成品粉料进行压制，其压制的工艺流程依次如下：
成品粉料、成型压机装料器、输送管道、自动加入型腔、压制、脱模、出料。
c、烧结
将b步骤压制成品放入7区推杆式烧结炉中进行烧结，烧结炉的7区温度分别设置为1区：430℃；2%20区660℃；3区830℃；4区1080℃；5区1100℃；6区1110℃；7区1110℃；舟速为3.5分/盘；每盘的尺寸为330mm×300mm；在烧结过程中，氮气的流速控制在10-15立方/时，氢气的流速控制在4-6立方/%20时。
所述铁基粉末冶金的原料包括铁粉、铜粉、石墨粉、粉状的脱模剂,其重量配比为铜粉0.49％-2.1％；石墨：0.5％-0.98％；脱模剂：0.4％-0.8％；铁粉：余量。
将采用本发明的三步混料工艺制备的阀线类活塞与采用一步混料工艺制备的阀线类活塞采用精度为精度0.001g/cm3的电显密度仪DH-300；硬度仪HR-150A；电子式万能试验机GP-TS2000M/100KN；金相显微镜4XC-MS对其密度与相关的力学性能等进行表征，其中采用一步混料工艺制备的阀线类活塞除了混料工序为采用了一步混料工艺，压制与烧结工序与采用本发明的三步混料工艺制备的阀线类活塞的工艺参数一致，其表征对比数据结果如表一所示：
表一：采用一步混料工艺与三步混料工艺制备的阀线类活塞表征数据对比表
对比采用一步混料工艺与三步混料工艺所烧结后阀线类活塞，从表一中可以看出在同一密度下，采用三步混料工艺烧结后制品的密度分布更为均匀，且其硬度、珠光体含量高于采用一步混料工艺制备的铁基粉末冶金材料，结合径向与轴向压溃强度进行分析，可看出采用三步混料工艺有利于提升铁基粉末冶金材料的机械性能，进而能提升阀线类活塞的质量。
实施例2：采用本发明的一种铁基粉末冶金的三步混料工艺制备了汽车用导向器，其制备步骤如下：
a、混料
(1)A组份制备
将粒径分别为100目、500目的铁粉与石墨粉放置于小型混料机中进行混合45分钟后，所得到的铁粉与石墨粉的混合料即为A组份粉料；
(2)B组份制备
将粒径分别为300目、500目的铜粉与微粉蜡脱模剂放置于混料机中进行混合15分钟后，所得到的铜粉与微粉蜡脱模剂的混合料即为B组份粉料；
(3)成品粉料制备
将步骤(2)制备的B组份粉料加入到步骤(1)中所制备的A组份的粉料中，然后将其利用混料机进行混合25分钟后，所得到的混合料即为成品粉料。
b、压制
将a步骤制备的成品粉料进行压制，其压制的工艺流程依次如下：
成品粉料、成型压机装料器、输送管道、自动加入型腔、压制、脱模、出料。
c、烧结
将b步骤压制成品放入7区推杆式烧结炉中进行烧结，烧结炉的7区温度分别设置为1区：430℃；2 区660℃；3区830℃；4区1080℃；5区1100℃；6区1110℃；7区1110℃；舟速为3.5分/盘；每盘的尺寸为330mm×300mm；在烧结过程中，氮气的流速控制在10-15立方/时，氢气的流速控制在4-6立方/ 时。
所述铁基粉末冶金的原料包括铁粉、铜粉、石墨粉、粉状的脱模剂,其重量配比为铜粉0.49％-2.1％；石墨：0.5％-0.98％；脱模剂：0.4％-0.8％；铁粉：余量。
将采用本发明的三步混料工艺制备的车用导向器与采用一步混料工艺制备的汽车用导向器采用精度为精度0.001g/cm3的电显密度仪DH-300；硬度仪HR-150A；电子式万能试验机GP-TS2000M/100KN；金相显微镜4XC-MS对其密度与相关的力学性能等进行表征，其中采用一步混料工艺制备的汽车用导向器除了混料工序为采用了一步混料工艺，压制与烧结工序与采用本发明的三步混料工艺制备的汽车用导向器工艺参数一致，其表征对比数据结果如表二所示：
表二：采用一步混料工艺与三步混料工艺制备的汽车用导向器表征数据对比表
对比采用一步混料工艺与三步混料工艺所烧结后汽车用导向器，从表二中可以看出在同一密度下，采用三步混料工艺烧结后制品的密度分布更为均匀，且其硬度、珠光体含量高于采用一步混料工艺制备的汽车用导向器，结合径向与轴向压溃强度进行分析，可看出采用三步混料工艺有利于提升铁基粉末冶金材料的机械性能，进而能提升其制品车用导向器的质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
