一种含钼铁基粉末冶金材料的制备方法技术

一种含钼铁基粉末冶金材料的制备方法，原料是在铁粉中添加二硫化钼粉末、有机润滑剂或者其他合金粉末，然后再进行压制和烧结等处理。本发明专利技术的特点是以二硫化钼的形式向铁基材料中添加钼元素，利用二硫化钼优良的润滑性能，减少混合粉末中有机润滑剂的使用量，提高压坯的密度，同时可以降低生坯烧结时有机物挥发所产生的孔隙。材料在高温烧结阶段，二硫化钼中的钼元素扩散固溶到基体铁中增加材料的强度；二硫化钼中的硫与铁形成低熔点液相促进烧结体密度的增加，同时硫化亚铁的生成有助于提高铁基零件的切削性能和润滑性能。使用本发明专利技术制备的含钼铁基材料相比于传统的含钼预合金铁粉制备的材料，表现出更高的硬度、拉伸强度和切削性能等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末冶金
，特别涉及一种含钼的铁基粉末冶金材料。
技术介绍
粉末冶金用铁基合金粉包含：混合粉、扩散合金粉和预合金粉三种。混合粉是以铁粉作为基体的粉末，混合一定的合金粉末如：石墨粉，铜粉，镍粉，钼粉和含磷铁粉等。扩散合金粉是将合金粉末与铁粉混合然后经过加热处理，使不同粉末发生一定的扩散粘接，能够减少混合粉末中不同成分的偏析。预合金粉是在熔炼铁时加入合金元素，然后再通过雾化还原等步骤制备。合金元素在铁基材料当中起到固溶强化、第二相粒子强化等作用，从而增加铁基零件硬度、拉伸强度等力学性能。铁基合金粉末在使用前都需要添加有机润滑剂，如硬脂酸锌或者KenolubeP11等，润滑剂有助于提高铁基混合粉末的压制密度，减少压制过程中金属粉末对模具的损伤。铁基粉末冶金零件具有近净成形、节能和廉价等优点，广泛应用于机械航空等领域，具有巨大的应用潜力。市场上销售的含钼合金粉，几乎都是通过预合金的方式制得，即在铁水熔炼时加入钼铁合金再经过雾化还原处理，使用时再混合有机润滑剂或者其他合金粉末。而本专利技术中是将钼以二硫化钼的形式加入到纯铁粉当中进行混合，再加入少量的有机润滑剂和一定的合金粉末，制备出含二硫化钼的铁基混合粉。铁基混合粉末所制备的生坯在烧结过程中，其中的有机润滑剂发生分解挥发后在铁基零件内部留下空隙，如果有机物分解过快还会导致零件产生裂纹等缺陷，从而影响铁基零件的力学性能和表观质量。二硫化钼为密排六方晶体结构的无机材料，具有优异的润滑性能，添加入铁基混合粉末中可以减少有机润滑剂的使用量，在粉末压制时促进生坯密度的提高，同时在烧结阶段可以减少有机物挥发产生的空隙和裂痕等缺陷。在铁基零件的烧结温度下，由于二硫化钼的吉布斯自由能高于硫化亚铁的吉布斯自由能，所以二硫化钼与铁反应产生硫化亚铁；同时钼元素扩散固溶到铁基体当中。硫化亚铁与铁形成低熔点共晶相，在铁基零件内部产生较多液相有助于提高烧结体密度。硫化亚铁的存在有助于提高铁基零件的切削性能和润滑性能。为了使混合粉具有较好的流动性和填充性，满足压制要求，作为基体粉的铁粉需要满足一定的粒度条件。铁粉粒径：粒径小于45μm，质量分数10％-30％；150μm-180μm，质量分数小于10％；粒径45μm-150μm，余量。
技术实现思路
本专利技术提供一种含钼铁基粉末冶金材料的制备方法，原料是在铁粉中添加二硫化钼粉末、有机润滑剂或者其他合金粉末，然后再进行压制和烧结等处理。由于二硫化钼具有优异的润滑性能，从而可以减少原料中有机润滑剂的使用量并降低其挥发所产生的空隙和裂纹等缺陷。在铁基零件的烧结温度下，二硫化钼与铁反应产生硫化亚铁，同时钼元素扩散固溶到铁基体当中。硫化亚铁与铁形成低熔点共晶相，在铁基零件内部产生液相并有助于烧结体密度的增加。使用本专利技术制备的含钼铁基材料相比于传统的含钼预合金铁粉制备的材料，具有更高的硬度和拉伸强度，表现出更好的润滑与切削性能。本专利技术采取如下技术方案：一种含钼铁基粉末冶金材料，由以下原料按质量百分数组成：二硫化钼，0.5-6％；有机润滑剂硬脂酸锌，0.1-0.8％；石墨、铜粉、镍粉或者磷铁，质量分数为0-10％；其余为铁粉。优选：铁粉满足如下粒度要求条件，粒径小于45μm，质量分数10％-30％；150μm-180μm，质量分数小于10％；粒径45μm-150μm，余量。优选：二硫化钼平均粒径为2-80μm。优选：二硫化钼的质量分数为5％；硬脂酸锌的质量分数0.2％；铁粉余量。优选：二硫化钼的质量分数为2％；硬脂酸锌的质量分数0.6％；铁粉余量。本专利技术含钼铁基粉末冶金材料的制备方法为：混料：将符合配方要求的铁粉、二硫化钼颗粒、硬脂酸锌等粉末均匀混合；压制：将混合的粉末填充入模具中冷压成型。烧结：将压制生坯烧结使粉末颗粒实现冶金结合。步骤(3)中烧结条件为真空烧结、分解氨气氛烧结或氮气气氛烧结的一种，烧结温度高于1000℃。本专利技术的积极效果如下：1以二硫化钼的形式向原料中添加钼元素，由于二硫化钼具有优异的润滑性能，有助于压制过程中压坯密度的提高，减少混合粉末中有机润滑剂的加入量，降低有机物挥发所产生的空隙和裂纹等缺陷。2混合粉末制成的压坯在高温烧结阶段，二硫化钼会与铁基体反应形成液相，促进烧结体密度的增加。3二硫化钼中的硫与铁反应生成硫化亚铁，硫化亚铁的存在有助于提高铁基零件的切削性能和润滑性能。附图说明图1本专利技术含钼铁基粉末冶金材料的背散射电镜图片，50倍。图2本专利技术含钼铁基粉末冶金材料的背散射电镜图片，300倍。具体实施方式下面的实施例是对本专利技术的进一步详细描述。实例1：一种含钼铁基粉末冶金材料，各组元成分、质量分数和尺寸为：二硫化钼，2％，平均粒径5μm；有机润滑剂硬脂酸锌，0.6％，平均粒径3μm；其余为铁粉，-100目。其制备方法为：混料：将符合配方要求的铁粉、二硫化钼颗粒、硬脂酸锌等粉末均匀混合；压制：将混合的粉末填充入模具中冷压成型。烧结：将压制生坯在分解氨气氛下烧结，烧结温度高于1000℃。材料的密度、硬度和拉伸强度见附表1。实例2：一种含钼铁基粉末冶金材料，各组元成分、质量分数和尺寸为：二硫化钼，4％，平均粒径30μm；有机润滑剂硬脂酸锌，0.4％，平均粒径5μm；石墨1％，平均粒径25μm；其余为铁粉，-100目。其制备方法为：(1)混料：将符合配方要求的铁粉、二硫化钼颗粒、硬脂酸锌等粉末均匀混合；(2)压制：将混合的粉末填充入模具中冷压成型。(3)烧结：将压制生坯于真空条件下烧结，烧结温度高于1000℃。材料的密度、硬度和拉伸强度见附表1。实例3：一种含钼铁基粉末冶金材料，各组元成分、质量分数和尺寸为：二硫化钼，5％，平均粒径50μm；有机润滑剂硬脂酸锌，0.2％，平均粒径8μm；石墨，1％，平均粒径20μm；电解铜粉，2％，-100目；其余为铁粉，-100目。其制备方法为：(1)混料：将符合配方要求的铁粉、二硫化钼颗粒、硬脂酸锌等粉末均匀混合；(2)压制：将混合的粉末填充入模具中冷压成型。(3)烧结：将压制生坯于氮气气氛烧结，烧结温度高于1000℃。材料的密度、硬度和拉伸强度见附表1。表1三种实例材料的性能列表组别密度g/cm3硬度拉伸强度Mpa实例16.8025(HRB)160实例27.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含钼铁基粉末冶金材料，其特征在于：以二硫化钼的形式向铁基材料中添加钼元素，原料中各组元成分与质量分数为：二硫化钼，质量分数为0.5‑6％；有机润滑剂硬脂酸锌，0.1‑0.8％；石墨、铜粉、镍粉或者磷铁粉，质量分数和为0‑10％；其余为铁粉。

【技术特征摘要】
1.一种含钼铁基粉末冶金材料，其特征在于：以二硫化钼的形式向铁基材
料中添加钼元素，原料中各组元成分与质量分数为：二硫化钼，质量分数为
0.5-6％；有机润滑剂硬脂酸锌，0.1-0.8％；石墨、铜粉、镍粉或者磷铁粉，质
量分数和为0-10％；其余为铁粉。
2.如权利要求1所述的一种含钼铁基粉末冶金材料，其特征在于铁粉满足
如下粒度要求：铁粉粒径粒径小于45μm，质量分数10％-30％；150μm-180μm，
质量分数小于10％；粒径45μm-150μm，余量。
3.如权利要求1所述的一种含钼铁基粉末冶金材料，其特征在于二硫化钼
的质量分数为5％；硬脂酸锌的质量分数0.2％；铁粉余量。
4.如权利要求1所述的一种含钼铁基粉末冶金...

【专利技术属性】
技术研发人员：许恩恩，郭志猛，李普明，袁勇，叶青，牟维国，陈存广，于永亮，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11