一種耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]閥門(mén)是在流體系統(tǒng)中，用來(lái)控制流體的方向、壓力、流量的裝置，是使配管和設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)(液體、氣體、粉末)流動(dòng)或停止并能控制其流量的裝置。
[0003]閥門(mén)所用材料很多，其中粉末冶金材料制作工藝簡(jiǎn)單，制作精度高，節(jié)約了成本，但是粉末冶金存在很多問(wèn)題。例如普通鐵基粉末冶金材料耐熱、耐腐蝕性較差，承重性差，強(qiáng)度、硬度、耐沖擊性等力學(xué)性能不夠高。
[0004]金屬具有抗熱震性，韌性好的特點(diǎn)，但是金屬容易氧化，而且高溫強(qiáng)度不高。陶瓷材料具有高硬度、耐熱性好、耐腐蝕等特點(diǎn)。將金屬和陶瓷結(jié)合，可以得到硬度大、高溫強(qiáng)度高、高溫蠕變性好、抗熱震性好、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損等諸多優(yōu)異性能的材料，使得閥門(mén)更適合環(huán)境的變化，使用壽命更長(zhǎng)。但是由于非金屬相和金屬相相容性差，易使成分出現(xiàn)偏析，組織均勻性差，強(qiáng)度不均勻，出現(xiàn)花斑，磨合性差，耐磨性差，不能承受較大的壓力，熱衰嚴(yán)重，抗裂紋性能差，抗冷熱疲勞性能差，降低了使用性能，縮短了使用壽命。
[0005]可以通過(guò)改變?cè)蟻?lái)改善鐵基粉末冶金材料的性能，還可以通過(guò)改善非金屬相和金屬相的相容性來(lái)改善材料的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料及其制備方法，該閥門(mén)材料組織均勻，韌性好，耐熱性好，能適應(yīng)300° C以下及低溫-60° C以上的環(huán)境。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:電解銅1-1.4、微粉蠟0.4-0.5、鋁粉6-7、微碳鉻鐵4_7、低碳錳鐵12-18、鉻粉3_5、A120312-16、納米晶稀土硅鐵孕育劑0.4-0.6、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉2.5-3.5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液30-35、潤(rùn)濕助劑2_3、鐵粉60-64 ；
所述潤(rùn)濕助劑由下列重量份的原料制成:Gal-2、Pl-l.3、氧化硼0.8-1.4、鈦1.4-1.6、Mn 1.3-1.6、氧化釩 0.6-0.9、SnO0.3-0.5、Β?203 0.2-0.4、鎂粉 0.6-0.9、NaF0.1-0.2、水8-10、聚乙二醇0.1-0.2 ;制備方法為:將聚乙二醇加入水中，攪拌均勻后加入鎂粉，加熱至70-80°C，攪拌20-30分鐘，超聲分散3-4分鐘，再加入P、氧化釩、氧化硼、鈦、SnO, Bi203、Mn，在7000-8000轉(zhuǎn)/分下攪拌10-15分鐘，超聲分散4_5分鐘，噴霧干燥，與其他剩余成分混合，研磨至粒度小于5 μ m，即得。
[0008]所述耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(I)將A1203加入3-4倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至40_50°C，攪拌10-15分鐘，過(guò)濾，加入3-4倍重量份的水洗滌，重復(fù)洗滌2-3次，過(guò)濾，得到濾餅；
(2)將濾餅與潤(rùn)濕助劑混合，研磨30-40分鐘，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，攪拌10-15分鐘，加熱至60-70°C，再加入電解銅、鋁粉、0.6-0.8重量份的鐵粉，攪拌30-40分鐘，過(guò)濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過(guò)130目篩，得到粉末；
(3)將第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至60-70°C，攪拌反應(yīng)1-2個(gè)小時(shí)，過(guò)濾，用水洗滌至中性，通入熱氫氣干燥，粉碎，得到粉末；
(4)將第(3)步得到的粉末與其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結(jié)、精整加工，即得。
[0009]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明閥門(mén)材料添加了納米晶稀土硅鐵孕育劑，促進(jìn)材料組織均勻，增加韌性，通過(guò)添加氧化鋁，增加了閥門(mén)的耐熱性，能適應(yīng)300° C以下及低溫-60° C以上的環(huán)境；本發(fā)明工藝使得金屬相與非金屬相相互穿插，緊密結(jié)合，增加了非金屬相與金屬相的潤(rùn)濕性和粘結(jié)性，能夠防止成分偏析，使得材料組織均勻，增加了強(qiáng)度和韌性；通過(guò)使用本發(fā)明的潤(rùn)濕助劑，能夠增加金屬對(duì)非金屬相的潤(rùn)濕性能，增加閥門(mén)的疲勞強(qiáng)度和韌性。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:電解銅1.2、微粉蠟0.4、鋁粉6.5、微碳鉻鐵6、低碳錳鐵16、鉻粉4、A1203 14、納米晶稀土硅鐵孕育劑0.5、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.5、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉3、聚乙二醇
0.5、2Mol/L硫酸銅溶液33、潤(rùn)濕助劑2.5、鐵粉62 ；
所述潤(rùn)濕助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:Gal.5、Pl.2、氧化硼1、鈦1.5、Mn
1.5、氧化釩0.7、SnO0.4、Bi203 0.3、鎂粉0.7、NaF0.1、水9、聚乙二醇0.1 ;制備方法為:將聚乙二醇加入水中，攪拌均勻后加入鎂粉，加熱至75°C，攪拌25分鐘，超聲分散3.5分鐘，再加入P、氧化釩、氧化硼、鈦、Sn0、Bi203、Mn，在7500轉(zhuǎn)/分下攪拌13分鐘，超聲分散4.5分鐘，噴霧干燥，與其他剩余成分混合，研磨至粒度小于5 μ m，即得。
[0011]所述耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料的制備方法，于包括以下步驟:
(1)將Al203加入3.5倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至45 °C，攪拌13分鐘，過(guò)濾，加入3.5倍重量份的水洗滌，重復(fù)洗滌2次，過(guò)濾，得到濾餅；
(2)將濾餅與潤(rùn)濕助劑混合，研磨35分鐘，加入4.5倍重量份的水，加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，攪拌13分鐘，加熱至65°C，再加入電解銅、鋁粉、0.7重量份的鐵粉，攪拌35分鐘，過(guò)濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過(guò)130目篩，得到粉末；
(3)將第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至65°C，攪拌反應(yīng)1.5個(gè)小時(shí)，過(guò)濾，用水洗滌至中性，通入熱氫氣干燥，粉碎，得到粉末；
(4)將第(3)步得到的粉末與其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結(jié)、精整加工，即得。
[0012]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
經(jīng)測(cè)試該實(shí)施例閥門(mén)材料的硬度HB為67，致密度為95.77%，空隙率9.15%，斷裂韌性為15.7MPa.m1/2,抗壓強(qiáng)度為156MPa，抗彎強(qiáng)度為504MPa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:電解銅1-1.4、微粉蠟0.4-0.5、鋁粉6-7、微碳鉻鐵4_7、低碳錳鐵12-18、鉻粉3_5、A120312-16、納米晶稀土硅鐵孕育劑0.4-0.6、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉2.5-3.5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液30-35、潤(rùn)濕助劑2_3、鐵粉60-64 ； 所述潤(rùn)濕助劑由下列重量份的原料制成:Gal-2、Pl-l.3、氧化硼0.8-1.4、鈦1.4-1.6、Mn 1.3-1.6、氧化釩 0.6-0.9、SnO0.3-0.5、Β?203 0.2-0.4、鎂粉 0.6-0.9、NaF0.1-0.2、水8-10、聚乙二醇0.1-0.2 ;制備方法為:將聚乙二醇加入水中，攪拌均勻后加入鎂粉，加熱至70-80°C，攪拌20-30分鐘，超聲分散3-4分鐘，再加入P、氧化釩、氧化硼、鈦、SnO, Bi203、Mn，在7000-8000轉(zhuǎn)/分下攪拌10-15分鐘，超聲分散4_5分鐘，噴霧干燥，與其他剩余成分混合，研磨至粒度小于5 μ m，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將A1203加入3-4倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至40_50°C，攪拌10-15分鐘，過(guò)濾，加入3-4倍重量份的水洗滌，重復(fù)洗滌2-3次，過(guò)濾，得到濾餅； (2)將濾餅與潤(rùn)濕助劑混合，研磨30-40分鐘，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，攪拌10-15分鐘，加熱至60-70°C，再加入電解銅、鋁粉、0.6-0.8重量份的鐵粉，攪拌30-40分鐘，過(guò)濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過(guò)130目篩，得到粉末； (3)將第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至60-70°C，攪拌反應(yīng)1-2個(gè)小時(shí)，過(guò)濾，用水洗滌至中性，通入熱氫氣干燥，粉碎，得到粉末； (4)將第(3)步得到的粉末與其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結(jié)、精整加工，即得。
【專(zhuān)利摘要】一種耐高低溫閥門(mén)用鐵基粉末冶金材料，由下列重量份的原料制成：電解銅1-1.4、微粉蠟0.4-0.5、鋁粉6-7、微碳鉻鐵4-7、低碳錳鐵12-18、鉻粉3-5、Al2O3 12-16、納米晶稀土硅鐵孕育劑0.4-0.6、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉2.5-3.5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液30-35、潤(rùn)濕助劑2-3、鐵粉60-64；本發(fā)明閥門(mén)材料添加了納米晶稀土硅鐵孕育劑，促進(jìn)材料組織均勻，增加韌性，通過(guò)添加氧化鋁，增加了閥門(mén)的耐熱性，能適應(yīng)300°C以下及低溫-60°C以上的環(huán)境。
【IPC分類(lèi)】B22F9-24, C22C33-02, B22F1-00, C22C38-20
【公開(kāi)號(hào)】CN104588642
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410819122
【發(fā)明人】吳壽濤
【申請(qǐng)人】銅陵市經(jīng)緯流體科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日