一种粉末冶金齿轮制造技术

本发明专利技术公开了一种粉末冶金齿轮，由以下原料制成：水雾化铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、镍粉、钇粉、铝粉、镁粉、钴粉、铅粉、钢渣粉、化铁炉渣粉、铁合金渣粉、改性树木灰烬粉、石墨粉、氨基树脂、聚醚改性硅油、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸锌、聚乙二醇、乙撑双硬脂酸酰胺、硬酯酸、碳素纤维、玻璃纤维、氮化硼、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、二氧化硅、硫化锰、丙烯酸酯、抑制剂、粘结剂、强化剂、切削剂、润滑剂、偶联剂、分散剂。本发明专利技术的粉末冶金齿轮，通过特定的成分配比，使得粉末冶金齿轮整体密度均匀，致密度高，延伸率和断面收缩率大，耐磨性、强度和硬度好，材料利用率高，适于大批量快速生产高性能齿轮。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于粉末冶金
，具体涉及一种粉末冶金齿轮。
技术介绍
齿轮是依靠齿的啮合可靠且无噪声地传输转矩的轮状机械零件，齿轮通过与其它齿状机械零件传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。目前齿轮传动已成为应用最广泛的传动方式。粉末冶金技术，能够以与制品形状极其相近的形状生产要求高尺寸精度、复杂的形状的部件，能够大幅度地减少切削成本。尤其在齿轮制造领域，粉末冶金法制造齿轮是一种高效、精密、灵活的金属加工工艺，适于大批量低成本生产高强度、高精度公差的齿轮。大大减少了传统钢材机加工所导致的质量、性能差的不足。但是，现有的粉末冶金零件，由于配方不够完善、混料不均匀，导致材料利用率低，压制成的生坯的不均匀，通过热处理所得的零件的整体密度不均匀，致密度低，延伸率和断面收缩率小，耐磨性、强度和硬度较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种粉末冶金齿轮，以解决现有粉末冶金齿轮整体密度不均匀，致密度低，延伸率和断面收缩率小，耐磨性、强度和硬度较差，材料利用率低，制备成本高等问题。本专利技术的粉末冶金齿轮，通过特定的成分配比，使得粉末冶金齿轮整体密度均匀，致密度高，延伸率和断面收缩率大，耐磨性、强度和硬度好，材料利用率高，适于大批量快速生产高性能齿轮。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种粉末冶金齿轮，以重量为单位，由以下原料制成：水雾化铁粉280-850份、铜粉2-6份、钼粉2-5份、钒粉3-5份、镍粉1-3份、钇粉2-3份、铝粉2-3份、镁粉1-2份、钴粉1-1.5份、铅粉1-1.8份、钢渣粉1.5-2.5份、化铁炉渣粉1-2份、铁合金渣粉1-2份、改性树木灰烬粉0.8-1.2份、石墨粉0.6-1.2份、氨基树脂0.6-1份、聚醚改性硅油0.4-0.9份、羟丙基甲基纤维素0.6-0.8份、硬脂酸锌0.3-1份、聚乙二醇0.4-0.8份、乙撑双硬脂酸酰胺0.2-0.4份、硬酯酸0.5-0.8份、碳素纤维0.4-0.7份、玻璃纤维0.3-0.5份、氮化硼0.2-0.3份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.1-0.2份、二氧化硅0.05-0.1份、硫化锰0.03-0.05份、丙烯酸酯0.01-0.03份、抑制剂0.02-0.04份、粘结剂0.06-0.08份、强化剂0.04-0.08份、切削剂0.08-0.12份、润滑剂0.12-0.15份、偶联剂0.1-0.14份、分散剂0.1-0.12份；所述的粉末原料中各种金属粉末的粒径为200-400目；所述环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷为增粘剂；所述二氧化硅为抗磨剂；所述硫化锰为加工助剂；所述丙烯酸酯为调节剂；所述抑制剂，以重量份为单位，由以下原料制成：碳化钨12-16份、碳化铌10-14份、碳化钽10-12份、氮化钨8-10份、碳化钛10-15份、硫化钼6-8份、氟化铈5-9份、碳8-15份；所述粘结剂，以重量份为单位，由以下原料制成：铝化镍9-15份、三铝化钛8-14份、氮化铝6-12份、锌5-10份；所述粉末冶金齿轮的制备方法，包括以下步骤：S1：将水雾化铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、镍粉、钇粉、铝粉、镁粉、钴粉、铅粉、石墨粉、聚乙二醇、硬酯酸、碳素纤维、玻璃纤维加入到搅拌机中，在转速为100-200r/min下搅拌10-14min，制得混合物A；S2：将氨基树脂、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺、氮化硼加入搅拌机中在转速为200-300r/min下搅拌12-16min，制得混合物B；S3：将步骤S1制得的混合物A、步骤S2制得的混合物B、钢渣粉、化铁炉渣粉、铁合金渣粉、改性树木灰烬粉、聚醚改性硅油、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、二氧化硅、硫化锰、丙烯酸酯类调节剂、抑制剂、粘结剂、强化剂、切削剂、润滑剂、偶联剂、分散剂加入到搅拌机中，在温度为200-280℃，转速为300-400r/min下搅拌2-4h，制得混合物C；S4：将步骤S3制得的混合物C放入压机，由压机将所述混合物C送入预设的产品模具中，并在压力为560-620MPa下压制成生坯件；S5：将步骤S4制得的生坯件放在烧结炉中，在氢气和氮气混合气体的保护气氛中，先在680-700℃下，预烧结45-50min，其中氢气与氮气的体积比为1.8-2.2:97.8-98.2，然后按以下升温和温度进行烧结：1）以升温速率18-22℃/ min，从680-700℃升温至900-940℃，并保温8-12 min；2）以升温速率23-27℃/ min，从900-940℃升温至1050-1080℃，并保温14-16min；3）以升温速率12-16℃/ min，从1050-1080℃升温至1180-1200℃，并在此温度下烧结145-150min，制得工件；S6：将步骤S5制得的工件进行淬火，淬火温度为810-830℃，淬火时间为40-50min，然后以升温速率8-12℃/ min升温至920-930℃，保温70-80min，再进行回火，回火温度为220-230℃，回火保温时间为80-85min，制得低温回火后的粉末冶金齿轮；S7：将步骤S6制得的低温回火后的粉末冶金齿轮在渗碳炉中，在气态的渗碳介质中加热到820-860℃，保温5.5-6h，接着冷却至125-128℃，保温6-7h，再接着冷却到室温，制得渗碳后的粉末冶金齿轮；S8：将步骤S7制得的渗碳后的粉末冶金齿轮送入蒸汽炉内，进行蒸汽处理，蒸汽温度为720-740℃，保温2.5-2.8h，然后在170-185℃下保温3.5-4h，最后自然冷却到室温，制得粉末冶金齿轮产品。进一步地，所述改性树木灰烬粉通过以下方法制备而成：将树木灰烬先用28%-32%的硫酸浸泡20-25min，然后用氢氧化钠溶液中和，再用去离子水冲洗去杂，再和NDZ-311钛酸酯偶联剂混合，所述NDZ-311钛酸酯偶联剂的用量为树木灰烬重量的1.2%-1.8%，以喷雾形式加入高速混料机中，搅拌16-18min后出料，烘干、粉碎过500-600目筛子，制得改性树木灰烬粉。进一步地，所述强化剂为701粉强化剂。进一步地，所述切削剂以重量为单位，由以下原料制成：切削油12-14份、磷酸三丙酯8-10份、二壬基萘磺酸钙4-6份、2，6-二叔丁基对甲酚5-9份、十二烯基丁二酸5-7份、三乙醇胺硼酸酯8-10份、聚丙烯酰胺6-10份、十二烷基苯磺酸钠7-9份、苯甲酸5-8份、油酸酰胺3-7份、乙二胺四乙酸四钠2-6份、氨基羧酸类螯合剂1-2份、聚乙二醇7-13份。进一步地，所述润滑剂，以重量为单位，由以下原料制成：聚乙烯基异丁醚18-38份、氯化石蜡6-12份、氧化镁微粒4-8份、硬脂酸锌6-19份、羧酸酰胺8-12份、醋酸丁脂12-14份、硼酸6-10份、N-甲基吡咯烷酮7-10份、二甲基甲酰胺6-9份。进一步地，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂。进一步地，所述分散剂为己烯基双硬脂酰胺。本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术制得的粉末冶金齿轮具有良好的综合性能，其中伸长率达到了18.02%以上，断面收缩率达到了51.34%以上，抗拉强度达到了828.15 MPa 以上，屈服强度达到了543.11 MPa 以上，硬度达到了109.59 HRC 以上，材料利用率达到了92.15%以上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末冶金齿轮，其特征在于，以重量为单位，由以下原料制成：水雾化铁粉280‑850份、铜粉2‑6份、钼粉2‑5份、钒粉3‑5份、镍粉1‑3份、钇粉2‑3份、铝粉2‑3份、镁粉1‑2份、钴粉1‑1.5份、铅粉1‑1.8份、钢渣粉1.5‑2.5份、化铁炉渣粉1‑2份、铁合金渣粉1‑2份、改性树木灰烬粉0.8‑1.2份、石墨粉0.6‑1.2份、氨基树脂0.6‑1份、聚醚改性硅油0.4‑0.9份、羟丙基甲基纤维素0.6‑0.8份、硬脂酸锌0.3‑1份、聚乙二醇0.4‑0.8份、乙撑双硬脂酸酰胺0.2‑0.4份、硬酯酸0.5‑0.8份、碳素纤维0.4‑0.7份、玻璃纤维0.3‑0.5份、氮化硼0.2‑0.3份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.1‑0.2份、二氧化硅0.05‑0.1份、硫化锰0.03‑0.05份、丙烯酸酯0.01‑0.03份、抑制剂0.02‑0.04份、粘结剂0.06‑0.08份、强化剂0.04‑0.08份、切削剂0.08‑0.12份、润滑剂0.12‑0.15份、偶联剂0.1‑0.14份、分散剂0.1‑0.12份；所述抑制剂，以重量份为单位，由以下原料制成：碳化钨12‑16份、碳化铌10‑14份、碳化钽10‑12份、氮化钨8‑10份、碳化钛10‑15份、硫化钼6‑8份、氟化铈5‑9份、碳8‑15份；所述粘结剂，以重量份为单位，由以下原料制成：铝化镍9‑15份、三铝化钛8‑14份、氮化铝6‑12份、锌5‑10份；所述粉末冶金齿轮的制备方法，包括以下步骤：S1：将水雾化铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、镍粉、钇粉、铝粉、镁粉、钴粉、铅粉、石墨粉、聚乙二醇、硬酯酸、碳素纤维、玻璃纤维加入到搅拌机中，在转速为100‑200r/min下搅拌10‑14min，制得混合物A；S2：将氨基树脂、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺、氮化硼加入搅拌机中在转速为200‑300r/min下搅拌12‑16min，制得混合物B；S3：将步骤S1制得的混合物A、步骤S2制得的混合物B、钢渣粉、化铁炉渣粉、铁合金渣粉、改性树木灰烬粉、聚醚改性硅油、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、二氧化硅、硫化锰、丙烯酸酯、抑制剂、粘结剂、强化剂、切削剂、润滑剂、偶联剂、分散剂加入到搅拌机中，在温度为200‑280℃，转速为300‑400r/min下搅拌2‑4h，制得混合物C；S4：将步骤S3制得的混合物C放入压机，由压机将所述混合物C送入预设的产品模具中，并在压力为560‑620MPa下压制成生坯件；S5：将步骤S4制得的生坯件放在烧结炉中，在氢气和氮气混合气体的保护气氛中，先在680‑700℃下，预烧结45‑50min，其中氢气与氮气的体积比为1.8‑2.2:97.8‑98.2，然后按以下升温和温度进行烧结：1）以升温速率18‑22℃/ min，从680‑700℃升温至900‑940℃，并保温8‑12 min；2）以升温速率23‑27℃/ min，从900‑940℃升温至1050‑1080℃，并保温14‑16min；3）以升温速率12‑16℃/ min，从1050‑1080℃升温至1180‑1200℃，并在此温度下烧结145‑150min，制得工件；S6：将步骤S5制得的工件进行淬火，淬火温度为810‑830℃，淬火时间为40‑50min，然后以升温速率8‑12℃/ min升温至920‑930℃，保温70‑80min，再进行回火，回火温度为220‑230℃，回火保温时间为80‑85min，制得低温回火后的粉末冶金齿轮；S7：将步骤S6制得的低温回火后的粉末冶金齿轮在渗碳炉中，在气态的渗碳介质中加热到820‑860℃，保温5.5‑6h，接着冷却至125‑128℃，保温6‑7h，再接着冷却到室温，制得渗碳后的粉末冶金齿轮；S8：将步骤S7制得的渗碳后的粉末冶金齿轮送入蒸汽炉内，进行蒸汽处理，蒸汽温度为720‑740℃，保温2.5‑2.8h，然后在170‑185℃下保温3.5‑4h，最后自然冷却到室温，制得粉末冶金齿轮产品。...

【技术特征摘要】
1.一种粉末冶金齿轮，其特征在于，以重量为单位，由以下原料制成：水雾化铁粉280-850份、铜粉2-6份、钼粉2-5份、钒粉3-5份、镍粉1-3份、钇粉2-3份、铝粉2-3份、镁粉1-2份、钴粉1-1.5份、铅粉1-1.8份、钢渣粉1.5-2.5份、化铁炉渣粉1-2份、铁合金渣粉1-2份、改性树木灰烬粉0.8-1.2份、石墨粉0.6-1.2份、氨基树脂0.6-1份、聚醚改性硅油0.4-0.9份、羟丙基甲基纤维素0.6-0.8份、硬脂酸锌0.3-1份、聚乙二醇0.4-0.8份、乙撑双硬脂酸酰胺0.2-0.4份、硬酯酸0.5-0.8份、碳素纤维0.4-0.7份、玻璃纤维0.3-0.5份、氮化硼0.2-0.3份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.1-0.2份、二氧化硅0.05-0.1份、硫化锰0.03-0.05份、丙烯酸酯0.01-0.03份、抑制剂0.02-0.04份、粘结剂0.06-0.08份、强化剂0.04-0.08份、切削剂0.08-0.12份、润滑剂0.12-0.15份、偶联剂0.1-0.14份、分散剂0.1-0.12份；所述抑制剂，以重量份为单位，由以下原料制成：碳化钨12-16份、碳化铌10-14份、碳化钽10-12份、氮化钨8-10份、碳化钛10-15份、硫化钼6-8份、氟化铈5-9份、碳8-15份；所述粘结剂，以重量份为单位，由以下原料制成：铝化镍9-15份、三铝化钛8-14份、氮化铝6-12份、锌5-10份；所述粉末冶金齿轮的制备方法，包括以下步骤：S1：将水雾化铁粉、铜粉、钼粉、钒粉、镍粉、钇粉、铝粉、镁粉、钴粉、铅粉、石墨粉、聚乙二醇、硬酯酸、碳素纤维、玻璃纤维加入到搅拌机中，在转速为100-200r/min下搅拌10-14min，制得混合物A；S2：将氨基树脂、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺、氮化硼加入搅拌机中在转速为200-300r/min下搅拌12-16min，制得混合物B；S3：将步骤S1制得的混合物A、步骤S2制得的混合物B、钢渣粉、化铁炉渣粉、铁合金渣粉、改性树木灰烬粉、聚醚改性硅油、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、二氧化硅、硫化锰、丙烯酸酯、抑制剂、粘结剂、强化剂、切削剂、润滑剂、偶联剂、分散剂加入到搅拌机中，在温度为200-280℃，转速为300-400r/min下搅拌2-4h，制得混合物C；S4：将步骤S3制得的混合物C放入压机，由压机将所述混合物C送入预设的产品模具中，并在压力为560-620MPa下压制成生坯件；S5：将步骤S4制得的生坯件放在烧结炉中，在氢气和氮气混合气体的保护气氛中，先在680-700℃下，预烧结45-50min，其中氢气与氮气的体积比为1.8-2.2:97.8-98.2，然后按以下升温和温度进行烧结：1）以升温速率18-22℃\...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇，
申请(专利权)人：黄宇，
类型：发明
国别省市：广西;45