專利名稱：一種不易銹以鐵代銅混合粉及零件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種不易銹以鐵代銅混合粉及零件的制造方法。
背景技術(shù)：
鐵粉、銅粉及青銅粉是生產(chǎn)粉末冶金多孔性含油軸承及粉末冶金機(jī)械零件的主要基礎(chǔ)原材料。以鐵粉為原料生產(chǎn)的鐵基含油軸承抗壓強(qiáng)度高，可以承受較高的壓力工況；而銅基含油軸承摩擦系數(shù)較小、噪音小，但是承受的壓力較小(主要參考文獻(xiàn)有李紹忠.“燒結(jié)含油軸承在汽車設(shè)計(jì)制造中的選用準(zhǔn)則”.汽車科技，2002(3)26-30等)。
在銅粉或青銅粉中摻入一定量的鐵粉生產(chǎn)的含油軸承，可以兼?zhèn)滂F基和銅基兩類含油軸承的優(yōu)良綜合性能，同時(shí)可以較大地降低生產(chǎn)成本。在銅粉或青銅粉中摻入一定量的鐵粉生產(chǎn)的銅鐵基機(jī)械零件，與純銅基零件相比，原料粉末成本亦可較大幅度地降低(主要文獻(xiàn)有Leont’eva，O.N，Alymov，M.I，Teplov，O.A.“Heterophase synthesis ofultradisperse iron-copper powders”.Fizika i Khimiya Obrabotki Materialov，1996(5)105-109)。
但是，銅鐵混合粉經(jīng)壓制成形與燒結(jié)后，多孔性含油軸承或銅鐵混合粉機(jī)械零件內(nèi)部成為兩種不同金屬的復(fù)合體，由于鐵和銅的腐蝕電位不同，在濕環(huán)境中，鐵銅成為電化學(xué)腐蝕電池，會(huì)加速零件的腐蝕，惡化零件的耐腐蝕性(主要文獻(xiàn)有Otero，E.，Pardo，A.，Laguna，M.，Pérez，F(xiàn).J.“The influence of the mixing procedure and the copperproportion on the corrosion resistance of Fe-Cu sintered products in SO2contaminatedatmospheres”.Corrosion Science，1993，34(10)1617-1624等)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不易銹以鐵代銅混合粉及零件的制造方法。在有效地降低純銅基多孔性含油軸承或機(jī)械零件的生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，解決了以前銅鐵混合粉制造的含油軸承或機(jī)械零件易腐蝕的問題，使之適合實(shí)際生產(chǎn)。
本發(fā)明混合粉的制備是在去離子水中加入濃磷酸，使磷酸濃度為0.15～0.25M/L，然后加入15～30g/L的Zn3(PO4)2·4H2O，攪拌使之完全溶解。加入鐵粉2500～3500g/L并攪拌均勻，放入真空干燥箱(80～30℃)或直接在空氣中(25～20℃)自然干燥，完全干燥后制成化學(xué)改性鐵粉，此鐵粉呈暗紅色。
本發(fā)明零件的制備是選取40重量％～20重量％的化學(xué)改性后的鐵粉，摻入60重量％～80重量％的電解銅粉或青銅粉，于100～200MPa下壓制，900～1000℃真空燒結(jié)得到零件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用化學(xué)改性的方法，使鐵粉顆粒表面形成一層不易銹，并且顏色近似于銅粉或青銅粉的包覆層。在包覆了的鐵粉和銅粉混合粉壓坯的燒結(jié)過程中，包覆層中的元素在鐵粉和銅粉之間快速擴(kuò)散，一方面強(qiáng)化了粉末的燒結(jié)過程；另一方面鐵粉顆粒被包覆層元素合金化，其腐蝕電位提高，最終使銅鐵混合粉燒結(jié)零件的耐腐蝕性得以提高。


圖1是本發(fā)明化學(xué)改性的鐵粉與電解銅粉以質(zhì)量比2∶8的比例混合并經(jīng)壓制燒結(jié)后的試樣的線性極化曲線(例5)。橫坐標(biāo)為電流密度(μA/cm2)，縱坐標(biāo)為(mV)。
圖2是本發(fā)明化學(xué)改性的鐵粉與純青銅粉(Cu10Sn)以質(zhì)量比4∶6的比例混合并經(jīng)壓制燒結(jié)后的試樣的線性極化曲線(例5)。橫坐標(biāo)電流密度(μA/cm2)，縱坐標(biāo)為(mV)。
具體實(shí)施例方式
例1水霧化鐵粉的化學(xué)改性處理(1)首先取100ml去離子水，加入磷酸(濃度85％)，配成0.15M/L的磷酸溶液，然后加入1.5g Zn3(PO4)2·4H2O，攪拌使之完全溶解；(2)取20ml配好的溶液，加入到50g水霧化鐵粉(148μm)中并攪拌均勻，放入真空干燥箱(30℃)干燥1h后，水霧化鐵粉呈暗紅色；(3)如果控制溶液的量，使鐵粉處于剛好潮濕的狀態(tài)，在空氣中(20℃)自然干燥，溶液未完全蒸發(fā)時(shí)，粉料呈深綠色，完全干燥后水霧化鐵粉呈暗紅色；(4)掃描電鏡(SEM)能量彌散譜(EDS)分析表明，經(jīng)上述處理的鐵粉含1.41wt％P，1.17wt％Zn。
例2還原鐵粉的化學(xué)改性處理(1)首先取100ml去離子水，加入磷酸(濃度85％)，配成0.25M/L的磷酸溶液，然后加入3.0g Zn3(PO4)2·4H2O，攪拌使之完全溶解；(2)取20ml配好的溶液，加入到70g還原鐵粉(31μm)中并攪拌均勻，放入真空干燥箱(80℃)干燥5h后，還原鐵粉呈暗紅色；(3)掃描電鏡(SEM)能量彌散譜(EDS)分析表明，經(jīng)上述處理的鐵粉含1.66wt％P，1.16wt％Zn。
例3以鐵代銅混合粉的壓制與燒結(jié)(1)混粉選取電解銅粉(74μm)和化學(xué)改性水霧化鐵粉(148μm)，按Fe/Cu質(zhì)量比2/8的比例混合粉末；(2)壓制采用冷壓，壓制壓力為200MPa，壓制過程保持平穩(wěn)，緩慢，可以看到，壓制后的樣品與純銅粉末壓坯顏色十分接近；(3)燒結(jié)用低真空燒結(jié)機(jī)制，燒結(jié)溫度為1000℃，燒結(jié)時(shí)間3小時(shí)，燒結(jié)后的樣品與純銅粉末燒結(jié)后顏色十分接近。
例4以鐵代青銅粉混合粉的壓制與燒結(jié)(1)混粉選取青銅粉(Cu10Sn)(74μm)和化學(xué)改性水霧化鐵粉(148μm)，按Fe/青銅(Cu10Sn)質(zhì)量比4/6的比例混合粉末；(2)壓制采用冷壓，壓制壓力為100MPa，壓制過程保持平穩(wěn)，緩慢，可以看到，壓制后的樣品與純青銅粉末壓坯顏色十分接近；(3)燒結(jié)用低真空燒結(jié)機(jī)制，燒結(jié)溫度為900℃，燒結(jié)時(shí)間3小時(shí)，燒結(jié)后的樣品與純青銅粉末燒結(jié)后顏色十分接近；例5燒結(jié)試樣的耐腐蝕性檢測(cè)表1試樣腐蝕電位數(shù)據(jù)表

測(cè)試試樣在3.5％NaCl水溶液中的線性極化曲線讀取儀自動(dòng)嚙合所得的腐蝕電位。
經(jīng)化學(xué)改性的鐵粉與銅粉混合粉壓制燒結(jié)的試樣其腐蝕電位很接近純銅粉末試樣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純鐵粉試樣，說明本發(fā)明化學(xué)改性的鐵粉不會(huì)與銅粉形成電化學(xué)腐蝕電池，從而使銅鐵混合粉燒結(jié)零件的耐腐蝕性得以提高。
經(jīng)化學(xué)改性的鐵粉與青銅粉(Cu10Sn)混合壓制燒結(jié)的試樣其腐蝕電位很接近純純青銅粉末(Cu10Sn)試樣，說明本發(fā)明化學(xué)改性的鐵粉不會(huì)與青銅粉形成電化學(xué)腐蝕電池，從而使銅鐵混合粉燒結(jié)零件的耐腐蝕性得以提高。
具體數(shù)據(jù)和線性極化曲線參見表1，圖1和圖2。
權(quán)利要求
1.一種不易銹以鐵代銅混合粉的制造方法，其特征在于在去離子水中加入濃磷酸，使磷酸濃度為0.15～0.25M/L，然后加入15～30g/L的Zn3(PO4)2·4H2O，攪拌使之完全溶解；加入鐵粉2500～3500g/L并攪拌均勻，放入真空箱在80～30℃干燥或直接在空氣中25～20℃自然干燥，完全干燥后制成呈暗紅色化學(xué)改性鐵粉。
2.一種用權(quán)利要求所述的化學(xué)改性后的鐵粉制造零件的方法，其特征在于選取40重量％～20重量％的化學(xué)改性后的鐵粉，摻入60重量％～80重量％的電解銅粉或青銅粉，于100～200MPa下壓制，900～1000℃真空燒結(jié)得到零件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種不易銹以鐵代銅混合粉及零件的制造方法，屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域?；旌戏鄣闹苽涫窃谌ルx子水中加入濃磷酸，使磷酸濃度為0.15～0.25M/L，然后加入15～30g/L的Zn
文檔編號(hào)B22F1/00GK1695849SQ200510011969
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月21日
發(fā)明者果世駒, 楊霞, 連玉棟, 張恒, 孟飛, 遲悅 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)