本發(fā)明涉及冶金工業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬合金及其制備方法，尤其涉及一種鐵銅合金粉末及其制備方法。
背景技術(shù)：
鐵銅合金，作為粉末冶金、摩擦材料和含油軸承材料、金剛石工具胎體材料被廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，粉末冶金、金剛石工具、裝飾材料等行業(yè)高速發(fā)展，鐵銅合金粉的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
傳統(tǒng)的鐵銅粉末制備方法主要有：(1)機(jī)械混合法，即直接將鐵粉和銅粉進(jìn)行機(jī)械混合；(2)銅包覆鐵法，即用化學(xué)鍍方法用銅將鐵粉包覆；(3)霧化法，即采用先熔化鐵銅金屬然后霧化成鐵銅粉末。CN101628338A中公開(kāi)了一種超細(xì)鐵銅合金粉末及其制備方法，是采用工業(yè)原料級(jí)的草酸鐵粉和工業(yè)原料級(jí)的氧化銅粉為原料，經(jīng)過(guò)高能球磨和氫氣還原后制得。張敬國(guó)等人以還原鐵粉為核心,以硫酸銅為銅源,采用直接置換法初步制備包覆型鐵銅雙金屬粉末(參見(jiàn)“直接置換法制備包覆型鐵銅雙金屬粉末的工藝研究”，張敬國(guó)等，稀有金屬，2009，33(6):860-864)。CN102554216A中則公開(kāi)了一種水霧化鐵銅合金粉末及制造方法，采用一定的化學(xué)組分，經(jīng)過(guò)冶煉、水霧化、烘干、還原、破碎后，得到一種能夠提高粉末冶金零件尺寸精度的水鐵銅預(yù)合金粉末。
上述不同的生產(chǎn)工藝制備出的鐵銅粉末性能大不相同，且兼具優(yōu)缺點(diǎn)。概括來(lái)講，機(jī)械混合法生產(chǎn)的鐵銅粉，雖然具有良好的成型性，但其在運(yùn)輸、成型等過(guò)程中極易偏析，收縮率不易控制，尤其是在制備超細(xì)粉末時(shí)，此問(wèn)題更加明顯。銅包鐵工藝作為傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，采用化學(xué)包覆生產(chǎn)，其對(duì)環(huán)境污染較大，且銅含量控制較難，尤其是反應(yīng)過(guò)程中，有害元素不能有效控制。水霧化法生產(chǎn)的合金粉末純度高、組織均勻且工藝性能良好，而且由于快速凝固作用而細(xì)化了結(jié)晶結(jié)構(gòu)，消除了第二相的宏觀偏析，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于水冷速度快，使其產(chǎn)品硬度較大，同時(shí)水霧化生產(chǎn)的鐵銅粉具有較大的松裝密度，冷壓成型性能較差，尤其是在含油軸承和金剛石工具生產(chǎn)中，普遍存在生坯強(qiáng)度不足，易導(dǎo)致生坯開(kāi)裂等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鐵銅合金粉末及其制備方法，解決了水霧化法在生產(chǎn)合金粉末時(shí)中存在的松裝密度大、冷壓成型性差等問(wèn)題，使得生產(chǎn)出來(lái)的鐵銅合金粉末不僅具有純度高、組織均勻、不偏析和工藝性能良好等優(yōu)點(diǎn)，而且松裝密度低、生坯強(qiáng)度高，較高的生坯強(qiáng)度使之具有較好的成型性，滿足工業(yè)上的各種應(yīng)用需求。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
第一方面，本發(fā)明提供了一種鐵銅合金粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鐵銅合金粉末由以下原料組成：氧化銅粉10-30％，鐵銅預(yù)合金粉70-90％。
本發(fā)明中所述鐵銅合金粉末中氧化銅粉和鐵銅預(yù)合金粉的總量為100％。
根據(jù)本發(fā)明，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述氧化銅粉的含量為10-30％，例如可以是10％、12％、13％、15％、17％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29或30％，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
作為優(yōu)選方案，按質(zhì)量百分比計(jì)，本發(fā)明所述鐵銅合金粉末由以下原料組成：氧化銅粉10-20％，鐵銅預(yù)合金粉80-90％。
本發(fā)明中，氧化銅粉的含量過(guò)高，會(huì)使最終得到的鐵銅合金粉末中銅的含量過(guò)多，鐵銅之間的相容性變差，進(jìn)而影響鐵銅合金粉末的性能，限制了其應(yīng)用。氧化銅的含量過(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致后續(xù)活性擴(kuò)散燒結(jié)過(guò)程中合金化不能順利進(jìn)行，影響其松裝密度和生坯強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鐵銅合金粉末中銅的含量為20-40％，余量為鐵。所述鐵銅合金粉末中銅的含量可以是20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
本發(fā)明中，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鐵銅合金粉末中銅的含量?jī)?yōu)選為25-35％，余量為鐵。
根據(jù)本發(fā)明，所述氧化銅粉顆粒的直徑不大于75μm，例如可以是75μm、73μm、70μm、67μm、62μm、58μm、54μm、50μm、46μm、40μm、35μm、30μm、27μm、24μm、19μm、16μm、12μm、9μm、6μm、3μm、1μm或0.5μm，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值和其它不大于75μm的任意尺寸，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍的其它具體點(diǎn)值。
本發(fā)明采用不大于75μm的氧化銅粉顆粒作為原料，顆粒細(xì)化程度高，能夠使后續(xù)制備得到的鐵銅合金粉末獲得較低的松裝密度。
根據(jù)本發(fā)明，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述氧化銅粉中氧元素的含量為16-20％，例如可以是16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％或20％，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
根據(jù)本發(fā)明，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鐵銅預(yù)合金粉中銅的含量為10-30％，余量為鐵。所述鐵銅預(yù)合金粉中銅的含量可以是10％、12％、15％、18％、21％、23％、24％、25％、27％、29％或30％，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
本發(fā)明中所述鐵銅預(yù)合金粉中銅的含量?jī)?yōu)選為20-30％，余量為鐵。
根據(jù)本發(fā)明，所述鐵銅合金粉末的松裝密度為2.5-3.0g/cm3，生坯強(qiáng)度為12-15MPa。
所述鐵銅合金粉末較傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的合金粉末而言，其松裝密度小、生坯強(qiáng)度高，克服了傳統(tǒng)水霧化法制備的產(chǎn)品松裝密度大、生坯強(qiáng)度不夠進(jìn)而導(dǎo)致的冷壓成型性差等問(wèn)題，能夠廣泛的應(yīng)用在各種制備領(lǐng)域，尤其是在含油軸承、材料以及金剛石工具等產(chǎn)品的制備上具有突出優(yōu)勢(shì)。
第二方面，本發(fā)明提供了一種鐵銅合金粉末的制備方法，包括以下步驟：
(1)將銅粉進(jìn)行焙燒、破碎，得到氧化銅粉；
(2)采用水霧化法制備鐵銅預(yù)合金粉；
(3)將步驟(1)中制備的氧化銅粉和步驟(2)中制備的鐵銅預(yù)合金粉混合均勻，制備得到鐵銅粉前軀體；
(4)將步驟(3)中所述鐵銅粉前軀體置于還原性氣氛中進(jìn)行活性擴(kuò)散燒結(jié)，制備得到鐵銅復(fù)合粉；
(5)將步驟(4)中所述鐵銅復(fù)合粉進(jìn)行破碎篩分，制備得到鐵銅合金粉末。
本發(fā)明中銅源及鐵源均為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)選擇，對(duì)其不做特殊限定。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)中所述銅粉的制備方法采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法，優(yōu)選為水霧化法或電解法。
本發(fā)明步驟中(1)中所述焙燒、破碎均選用本領(lǐng)域常規(guī)的方法進(jìn)行，在此不做贅述。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)銅粉進(jìn)行預(yù)氧化，破碎，大大提高了銅粉的使用率，降低生產(chǎn)成本；同時(shí)促進(jìn)了后續(xù)鐵銅合金化完全進(jìn)行，有效的避免了成分偏析。
本發(fā)明所述混料選用本領(lǐng)域常規(guī)的混料機(jī)進(jìn)行，對(duì)此不做特殊限定，優(yōu)選為二維混料機(jī)，示例性的，可以為雙錐混料機(jī)，但非僅限于此。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(3)中所述混合的時(shí)間為40-50min，例如可以是40min、41min、42min、43min、44min、45min、46min、47min、48min、49min或50min，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
本發(fā)明中，步驟(3)中所述混合的時(shí)間優(yōu)選為43-48min，采用該優(yōu)選的時(shí)間能夠使所述氧化銅粉和鐵銅預(yù)合金粉混合的更加均勻，使得后續(xù)在還原氣氛中活性擴(kuò)散燒結(jié)時(shí)鐵銅合金化過(guò)程進(jìn)行的更加完全，提高了最終得到的鐵銅合金粉末的性能。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(4)中所述還原性氣氛為N2和H2的混合氣體；所述混合氣體中N2和H2的體積比為1:(3-5)，優(yōu)選為1:(3-4)。
本發(fā)明中，選擇體積比為1:(3-5)的N2和H2的混合氣體作為還原氣氛，實(shí)質(zhì)上是選擇氨氣作為還原性氣氛。所述鐵銅粉前軀體在還原性氣氛中進(jìn)行活性擴(kuò)散燒結(jié)，能夠使合金化更加容易進(jìn)行，合金化程度更高。一方面，氧化銅粉在被氨氣還原的過(guò)程中生成水蒸氣和氮?dú)?，由于氧化銅粉和鐵粉混合在一起，燒結(jié)過(guò)程實(shí)際上是邊合金化，邊還原的過(guò)程，能夠有效提高合金粉末的生坯強(qiáng)度，同時(shí)氣體的生成有利于防止粉末結(jié)塊，增加粉末之間的空隙，進(jìn)而降低其松裝密度；另一方面，氧化銅粉和氨氣的還原反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為鐵銅相互擴(kuò)散提供了部分能量，進(jìn)而降低了燒結(jié)溫度，降低了能耗。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(4)中所述活性擴(kuò)散燒結(jié)的溫度為400-850℃，例如可以是400℃、420℃、450℃、480℃、500℃、530℃、550℃、580℃、600℃、630℃、660℃、680℃、700℃、720℃、750℃、780℃、800℃、830℃或850℃，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
本發(fā)明中，步驟(4)中所述活性擴(kuò)散燒結(jié)的溫度優(yōu)選為600-800℃。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(4)中所述活性擴(kuò)散燒結(jié)的時(shí)間為1.5-4h，例如可以是1.5h、2h、2.5h、3h或3.5h，以及上述數(shù)值之間具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
本發(fā)明中，步驟(4)中所述活性擴(kuò)散燒結(jié)的時(shí)間為優(yōu)選為2-3.5h。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(5)中所述破碎篩分的方法采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法，在此不做贅述。
根據(jù)本發(fā)明，一種鐵銅合金粉末的制備方法，優(yōu)選包括以下步驟：
(1)采用水霧化法或電解法制備銅粉，將銅粉進(jìn)行焙燒、破碎，得到氧化銅粉；
(2)采用水霧化法制備鐵銅預(yù)合金粉；
(3)將步驟(1)中制備的氧化銅粉和步驟(2)中制備的鐵銅預(yù)合金粉，置于雙錐混料機(jī)中混合均勻43-48min，制備得到鐵銅粉前軀體；
(4)將步驟(3)中所述鐵銅粉前軀體置于體積比為1:(3-4)的N2和H2的混合氣體中進(jìn)行活性擴(kuò)散燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600-800℃，燒結(jié)時(shí)間為2-3.5h，制備得到鐵銅復(fù)合粉；
(5)將所述鐵銅復(fù)合粉進(jìn)行破碎篩分，制備得到鐵銅合金粉末。
本發(fā)明選用經(jīng)焙燒、破碎制得的氧化銅粉，與鐵銅預(yù)合金粉按比例均勻混合后在還原性氣氛中進(jìn)行活性擴(kuò)散燒結(jié)，加速了合金化反應(yīng)進(jìn)程，松裝燒結(jié)后進(jìn)行破碎，使得生產(chǎn)得到的得鐵銅合金粉末具有較低的松裝密度以及較高的生坯強(qiáng)度，擴(kuò)大了應(yīng)用市場(chǎng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：
(1)根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)得到的得鐵銅合金粉末具有較低的松裝密度以及較高的生坯強(qiáng)度，其松裝密度為2.5-3.0g/cm3，生坯強(qiáng)度為12-15MPa，彌補(bǔ)了水霧化法生產(chǎn)中存在的松裝密度大和冷壓成型性差等問(wèn)題，擴(kuò)大了應(yīng)用市場(chǎng)，尤其是在含油軸承、材料及金剛石工具等產(chǎn)品的制備時(shí)，具有很大的優(yōu)勢(shì)。
(2)本發(fā)明選用經(jīng)焙燒、破碎制得的氧化銅粉，與鐵銅預(yù)合金粉按比例均勻混合后在還原性氣氛中進(jìn)行擴(kuò)散燒結(jié)，由于氧化銅粉的氧化還原反應(yīng)，使得整個(gè)燒結(jié)過(guò)程進(jìn)行的是活性擴(kuò)散燒結(jié)，合金化過(guò)程更加容易，合金化程度更高。由于還原反應(yīng)為放熱反應(yīng)，客觀上降低了鐵銅擴(kuò)散的溫度，減少了能耗，提高了生產(chǎn)效率。
(3)較傳統(tǒng)的鐵銅生產(chǎn)方式而言，本發(fā)明提供的方法只需要在混合過(guò)程進(jìn)行品質(zhì)控制，即可調(diào)整客戶需求的成分，大大提高產(chǎn)品的利用率，增加庫(kù)存周轉(zhuǎn)率，降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
如無(wú)具體說(shuō)明，本發(fā)明的各種原料均可通過(guò)市售購(gòu)得，或根據(jù)本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備得到。
實(shí)施例1
(1)采用水霧化方法制備銅粉，將制備得到的銅粉進(jìn)行焙燒、破碎，得到顆粒直徑不大于75μm的氧化銅粉，氧化銅粉中氧含量為16％；
(2)采用水霧化方法制備鐵銅預(yù)合金粉，其中銅含量為10％，鐵含量為90％；
(3)將步驟(1)中制備的氧化銅粉和步驟(2)中制備的鐵銅預(yù)合金粉，按照氧化銅粉30％，鐵銅預(yù)合金粉70％的質(zhì)量比添加至雙錐混料機(jī)中，均勻混合48min，制備得到鐵銅粉前軀體；
(4)將步驟(3)中制備得到的鐵銅粉前軀體置于體積比為1:3的N2和H2的混合氣體中進(jìn)行燒結(jié)，設(shè)定燒結(jié)的溫度為600℃，燒結(jié)時(shí)間為2h，實(shí)現(xiàn)氧化銅粉在還原過(guò)程中與鐵銅預(yù)合金粉的活性擴(kuò)散燒結(jié)，制備得到鐵銅復(fù)合粉；
(5)將步驟(4)中燒結(jié)后的鐵銅復(fù)合粉經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎篩分，制備得到鐵銅合金粉末。
實(shí)施例2
(1)采用水霧化方法制備銅粉，將制備得到的銅粉進(jìn)行焙燒、破碎，得到顆粒直徑不大于75μm的氧化銅粉，氧化銅粉中氧含量為17％；
(2)采用水霧化方法制備鐵銅預(yù)合金粉，其中銅含量為20％，鐵含量為80％；
(3)將步驟(1)中制備的氧化銅粉和步驟(2)中制備的鐵銅預(yù)合金粉，按照氧化銅粉10％，鐵銅預(yù)合金粉90％的質(zhì)量比添加至雙錐混料機(jī)中，均勻混合50min，制備得到鐵銅粉前軀體；
(4)將步驟(3)中制備得到的鐵銅粉前軀體置于體積比為1:4的N2和H2的混合氣體中進(jìn)行燒結(jié)，設(shè)定燒結(jié)的溫度為400℃，燒結(jié)時(shí)間為1.5h，實(shí)現(xiàn)氧化銅粉在還原過(guò)程中與鐵銅預(yù)合金粉的活性擴(kuò)散燒結(jié)，制備得到鐵銅復(fù)合粉；
(5)將步驟(4)中燒結(jié)后的鐵銅復(fù)合粉經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎篩分，制備得到鐵銅合金粉末。
實(shí)施例3
(1)采用水霧化方法制備銅粉，將制備得到的銅粉進(jìn)行焙燒、破碎，得到顆粒直徑不大于75μm的氧化銅粉，氧化銅粉中氧含量為20％；
(2)采用水霧化方法制備鐵銅預(yù)合金粉，其中銅含量為30％，鐵含量為70％；
(3)將步驟(1)中制備的氧化銅粉和步驟(2)中制備的鐵銅預(yù)合金粉，按照氧化銅粉20％，鐵銅預(yù)合金粉80％的質(zhì)量比添加至雙錐混料機(jī)中，均勻混合40min，制備得到鐵銅粉前軀體；
(4)將步驟(3)中制備得到的鐵銅粉前軀體置于體積比為1:5的N2和H2的混合氣體中進(jìn)行燒結(jié)，設(shè)定燒結(jié)的溫度為850℃，燒結(jié)時(shí)間為3.5h，實(shí)現(xiàn)氧化銅粉在還原過(guò)程中與鐵銅預(yù)合金粉的活性擴(kuò)散燒結(jié)，制備得到鐵銅復(fù)合粉；
(5)將步驟(4)中燒結(jié)后的鐵銅復(fù)合粉經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎篩分，制備得到鐵銅合金粉末。
實(shí)施例4
(1)采用水霧化方法制備銅粉，將制備得到的銅粉進(jìn)行焙燒、破碎，得到顆粒直徑不大于75μm的氧化銅粉，氧化銅粉中氧含量為18％；
(2)采用水霧化方法制備鐵銅預(yù)合金粉，其中銅含量為15％，鐵含量為85％；
(3)將步驟(1)中制備的氧化銅粉和步驟(2)中制備的鐵銅預(yù)合金粉，按照氧化銅粉15％，鐵銅預(yù)合金粉85％的質(zhì)量比添加至雙錐混料機(jī)中，均勻混合43min，制備得到鐵銅粉前軀體；
(4)將步驟(3)中制備得到的鐵銅粉前軀體置于體積比為1:3的N2和H2的混合氣體中進(jìn)行燒結(jié)，設(shè)定燒結(jié)的溫度為800℃，燒結(jié)時(shí)間為4h，實(shí)現(xiàn)氧化銅粉在還原過(guò)程中與鐵銅預(yù)合金粉的活性擴(kuò)散燒結(jié)，制備得到鐵銅復(fù)合粉；
(5)將步驟(4)中燒結(jié)后的鐵銅復(fù)合粉經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎篩分，制備得到鐵銅合金粉末。
實(shí)施例5
(1)采用電解法制備銅粉，將銅粉進(jìn)行焙燒、破碎，得到顆粒直徑不大于75μm的氧化銅粉，其中氧含量為18％；
(2)采用水霧化方法制備鐵銅預(yù)合金粉，其中銅含量為15％，鐵含量為85％；
(3)將步驟(1)中制備的氧化銅粉和步驟(2)制備的鐵銅預(yù)合金粉，按照氧化銅20％，鐵銅預(yù)合金粉80％的質(zhì)量比添加至雙錐混料機(jī)中，均勻混合45min，制備得到鐵銅粉前軀體；
(4)將步驟(3)中制備得到的鐵銅粉前軀體置于體積比為1:4的N2和H2的混合氣體中進(jìn)行燒結(jié)，設(shè)定燒結(jié)的溫度為640℃，燒結(jié)時(shí)間為2h，實(shí)現(xiàn)氧化銅粉在還原過(guò)程中與鐵銅預(yù)合金粉的活性擴(kuò)散燒結(jié)，制備得到鐵銅復(fù)合粉；
(5)將步驟4燒結(jié)后的鐵銅復(fù)合粉經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎篩分，制備得到鐵銅合金粉末。
實(shí)施例6
(1)采用水霧化方法制備銅粉，將銅粉進(jìn)行焙燒、破碎，得到顆粒直徑不大于75μm的氧化銅粉，其中氧含量為20％；
(2)采用水霧化方法制備鐵銅預(yù)合金粉，其中銅含量為25％，鐵含量為75％；
(3)將步驟(1)中制備的氧化銅粉和步驟(2)中制備的鐵銅預(yù)合金粉，按照氧化銅12％，鐵銅預(yù)合金粉88％的質(zhì)量比添加至雙錐混料機(jī)中，均勻混合45min，制備得到鐵銅粉前軀體；
(4)將步驟(3)中制備得到的鐵銅粉前軀體置于體積比為1:5的N2和H2的混合氣體中進(jìn)行燒結(jié)，設(shè)定燒結(jié)的溫度為720℃，燒結(jié)時(shí)間為4h，實(shí)現(xiàn)氧化銅粉在還原過(guò)程中與鐵銅預(yù)合金粉的活性擴(kuò)散燒結(jié)，制備得到鐵銅復(fù)合粉；
(5)將步驟(4)燒結(jié)后的鐵銅復(fù)合粉經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎篩分，制備得到鐵銅合金粉末。
實(shí)施例7
(1)采用水霧化方法制備銅粉，將制備得到的銅粉進(jìn)行焙燒、破碎，得到顆粒直徑不大于75μm的氧化銅粉，氧化銅粉中氧含量為18％；
(2)采用水霧化方法制備鐵銅預(yù)合金粉，其中銅含量為25％，鐵含量為75％；
(3)將步驟(1)中制備的氧化銅粉和步驟(2)中制備的鐵銅預(yù)合金粉，按照氧化銅粉25％，鐵銅預(yù)合金粉75％的質(zhì)量比添加至雙錐混料機(jī)中，均勻混合45min，制備得到鐵銅粉前軀體；
(4)將步驟(3)中制備得到的鐵銅粉前軀體置于體積比為1:3.5的N2和H2的混合氣體中進(jìn)行燒結(jié)，設(shè)定燒結(jié)的溫度為700℃，燒結(jié)時(shí)間為3h，實(shí)現(xiàn)氧化銅粉在還原過(guò)程中與鐵銅預(yù)合金粉的活性擴(kuò)散燒結(jié)，制備得到鐵銅復(fù)合粉；
(5)將步驟(4)中燒結(jié)后的鐵銅復(fù)合粉經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎篩分，制備得到鐵銅合金粉末。
對(duì)比例1
除了將實(shí)施例1步驟(3)中“氧化銅粉30％，鐵銅預(yù)合金粉70％”替換為“氧化銅粉5％，鐵銅預(yù)合金粉95％”外，其它實(shí)驗(yàn)條件均與實(shí)施例1相同。
對(duì)比例2
除了將實(shí)施例1步驟(3)中“氧化銅粉30％，鐵銅預(yù)合金粉70％”替換為“氧化銅粉40％，鐵銅預(yù)合金粉60％”外，其它實(shí)驗(yàn)條件均與實(shí)施例1相同。
對(duì)比例3
按重量百分比計(jì)稱取30％的霧化銅粉和70％的還原鐵粉，加入W-20雙錐混料機(jī)中，混合20min，混合均勻得到鐵銅混合粉末。即選用機(jī)械混合法制備鐵銅合金粉末。
對(duì)比例4
按照重量百分比稱取電解銅板30％，純鐵70％，先將其熔化為鐵銅合金然后霧化成粉末，得到鐵銅合金粉末。即選用霧化法制備鐵銅合金粉末。
性能測(cè)試：
按照以下步驟將實(shí)施例和對(duì)比例中的鐵銅合金粉末壓制成樣品，并進(jìn)行性能測(cè)試。
(a)將所有實(shí)施例和對(duì)比例制備的粉末壓制成高12mm，直徑為7mm，內(nèi)徑為2mm的樣品，壓制成型過(guò)程中，對(duì)比例和本發(fā)明的實(shí)施例都添加了0.5％硬脂酸鋅作為潤(rùn)滑劑。
(b)然后將樣品放入網(wǎng)帶燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，設(shè)定燒結(jié)溫度為840℃，得到燒結(jié)后的樣品。
(c)測(cè)試步驟(b)中得到的燒結(jié)后的樣品的松裝密度、流動(dòng)性、成型密度，以及樣品燒結(jié)后的尺寸變化率、有效孔隙率、壓潰強(qiáng)度和偏析情況的數(shù)據(jù)。
其中，松裝密度按照GB/T 1479.1-2011的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)；流動(dòng)性按照GB/T1482的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，尺寸變化率主要指直徑尺寸變化率；有效孔隙率根據(jù)GB/T 5163-2006的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定；壓潰強(qiáng)度根據(jù)GB/T 6084的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。
本發(fā)明實(shí)施例1-7以及對(duì)比例1-4所制備的鐵銅合金粉末的性能如表1所示。
表1
通過(guò)對(duì)比實(shí)施例和對(duì)比例可知，采用本發(fā)明提供的制備方法生產(chǎn)出來(lái)的鐵銅合金粉末，較機(jī)械混合法和水霧化法的產(chǎn)品而言，其松裝密度明顯降低，達(dá)到了2.5-3.0g/cm3；本發(fā)明能夠有效的提高鐵銅合金粉末的生坯強(qiáng)度，達(dá)到了12-15MPa，克服了采用水霧化法制備鐵銅合金粉末時(shí)冷壓成型性差的問(wèn)題；同時(shí)，該鐵銅合金粉末還具有燒結(jié)變化率小、抗壓強(qiáng)度大，有效孔隙率多和無(wú)偏析等特點(diǎn)。將其應(yīng)用于含油軸承、材料等產(chǎn)品的制備時(shí)，可明顯提高產(chǎn)品性能，將其應(yīng)用于金剛石工具的制備時(shí)，可以有效提高金剛石工具的鋒利度。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。