一种高密度无磁平衡块及其粉末冶金制备方法和应用技术

本发明专利技术属于粉末冶金技术领域，公开了一种高密度无磁平衡块及其粉末冶金制备方法和应用。该粉末冶金制备方法通过将Fe-Mn-C预合金与WC经高速压制、高温烧结实现。本发明专利技术通过利用WC对Fe-Mn-C增强实现高性能，通过高速压制成形技术解决增强颗粒WC加入后的压缩性差的问题，得到密度高、性能优异的合金材料，在无磁平衡块较少组分的前提下实现高性能，所得无磁平衡块密度高达7.6～7.8g/cm3。本发明专利技术的粉末冶金制备方法工艺简单、流程短、近净成形、成本低、实用性好、成形快、生产效率高，具有良好的工业化生产前景。

High density non-magnetic balance block and powder metallurgy preparation method and application thereof

The invention belongs to the technical field of powder metallurgy, and discloses a high-density non-magnetic balance block and a powder metallurgy preparation method and an application thereof. The powder metallurgy method comprises the following steps of: Fe-Mn-C pre alloy and WC are pressed at high speed and sintered at high temperature. The present invention based on enhanced Fe-Mn-C to achieve high performance by using WC, the high speed forming technology to solve WC reinforced particles after adding the compression of the problem of poor, get high density alloy material, excellent performance, to achieve high performance in no less block components under the premise of magnetic balance, no magnetic balance block density up to 7.6 ~ 7.8g/cm3. The powder metallurgy preparation method of the invention has the advantages of simple process, short process, near net forming, low cost, good practicability, rapid forming and high production efficiency, and has a good prospect of industrial production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于粉末冶金
，特别涉及一种高密度无磁平衡块及其粉末冶金制备方法和应用。
技术介绍
压缩机中的平衡块作用重大，其维持了曲轴在高速旋转时的平稳状态。物体各部位质量本身有差异，在静态和低速旋转下，质量的不均匀就会影响物体旋转的稳定性，转速越高，震动就会越大，平衡块保护了电机的平稳运行。目前，有的曲轴平衡块是锻造或铸造时与曲轴连成一体的。有的用螺栓拧在曲轴上，在安装空间不够时，多采用螺栓紧固方式。平衡块在使用时，在交变电流的环境下不能发生磁化或磁场作用，必须保持材料的无磁性。压缩机中的平衡块材料一般有铜、锌和无磁钢等，因为铜和锌的价格不断上升，无磁钢是目前应用的热点。由于电机的尺寸不断变小，平衡块的尺寸也在降低，这对材料的尺寸提出了新的要求，一般精密铸造生产的无磁钢产品材料的均匀性不佳、铸件表面质量较差且生产效率低，很难满足大批量低成本无污染的生产需求。国内外针对压缩机无磁平衡块进行了一定程度的研究，其中，专利技术专利ZL102517520A-一种无磁压缩机电机平衡块虽然利用粉末冶金的方法制作，但材料的成分过于复杂，合金组元多；专利技术专利ZL102528040A-压缩机平衡块粉末冶金制作工艺方法，虽然也是利用粉末冶金的方法制作，但合金元素或含碳量过高，难于采用传统压制方法获得高的密度及全致密，特别是高达7.6～7.8g/cm3的密度。所述的前面两种无磁钢平衡块虽然利用粉末冶金的方法制作，但仍然有一些不足。为此，开发一种高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法是很有必要的。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法。本专利技术另一目的在于提供上述方法制备的高密度无磁平衡块。本专利技术再一目的在于提供上述高密度无磁平衡块在压缩机中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法，通过将Fe-Mn-C预合金与WC经高速压制、高温烧结实现。具体包括以下步骤：把Fe-Mn-C预合金与WC混合，机械球磨混合均匀，经高速压制成形，高温烧结，得到高密度无磁平衡块。优选地，所述Fe-Mn-C预合金中，Mn的含量为12～16wt%、C的含量为0.1～0.5wt%，余量为Fe。所用Fe-Mn-C预合金与WC的质量比为92:8～97:3。所述的高速压制（HVC）指在速率为3.0～8.0m/s下压制成形。优选地，所述的高温烧结指在1120～1250℃烧结1小时。所述WC优选为粒度5～20μm的粉末。优选地，所述Fe-Mn-C预合金的粒度小于147μm，粉末流动性为25～30s/50g。所述Fe-Mn-C预合金由Fe、Mn、C经预合金化得到。所述预合金化可采用常规的N2气气雾化的方法制备。优选地，所述预合金化具体包括以下步骤：将Mn、C、Fe粉末在真空条件下熔炼，采用N2气气雾化制备得到Fe-Mn-C预合金。优选地，所述高速压制前添加硬脂酸锂润滑剂并再次混合均匀。所用硬脂酸锂润滑剂的量为Fe-Mn-C预合金和WC总质量的0.3～0.5%。所述再次混合均匀优选为在V型混料机中混合30～90min。优选地，所述球磨均匀指利用机械球磨20～60min至均匀。优选地，所述高温烧结在分解氨保护氛围下进行。所述制备得到的高密度无磁平衡块可进行去毛刺等后处理。上述方法制备得到的高密度无磁平衡块的密度可高达7.6～7.8g/cm3，适用于压缩机中。本专利技术的机理为：本专利技术通过利用WC对Fe-Mn-C增强，及高速压制成形技术解决增强颗粒加入后的压缩性差的问题，得到密度高、性能优异的合金材料，在较少组分的前提下实现高性能，所得无磁平衡块密度高达7.6～7.8g/cm3。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：（1）本专利技术的高密度无磁平衡块由WC增强的Fe-Mn-C粉末冶金制备得到，具有密度高、性能优异、成形快、生产效率高等优异特性。（2）本专利技术的制备方法采用高速压制（HVC）成形技术有效地解决了增强颗粒WC加入后的压缩性差的问题，获得7.6～7.8g/cm3的高密度。（3）本专利技术的制备方法工艺简单、流程短、近净成形、成本低、实用性好，具有良好的工业化生产前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：压缩机用高密度无磁平衡块的制备将Fe、Mn、C粉末按比例混合在真空下熔炼，熔炼后经常规N2气雾化制成预合金化的Fe-16Mn-0.1C椭圆形粉末，粉末粒度小于147μm，粉末流动性为25s/50g。其中，Fe-16Mn-0.1C指预合金中锰含量为16wt%，碳含量为0.1wt%，余下为铁。将粒度为5～20μm的WC粉末与Fe-16Mn-0.1C粉末混合，Fe-16Mn-0.1C与WC的质量比为94:6，并经机械球磨混合30min。再添加质量分数为0.3wt%的硬脂酸锂润滑剂，并在V型混料机中混合90min。粉末混合均匀后，将混合粉末采用3.0m/s的高速压制成形，即得到密度为7.59g/cm3的压坯。将平衡块压坯在分解氨保护气氛下经过网带炉，其中在1120℃段烧结1小时，得到密度为7.61g/cm3的高密度无磁平衡块。最后，进行去毛刺处理得到最终成品。实施例2：压缩机用高密度无磁平衡块的制备将Fe、Mn、C粉末按比例混合在真空下熔炼，熔炼后经N2气雾化制成预合金化的Fe-12Mn-0.5C椭圆形粉末，粉末粒度小于147μm，粉末流动性为30s/50g。其中，Fe-12Mn-0.5C指锰含量为12wt%，碳含量为0.5wt%，余下为铁。将粒度为5～20μm的WC粉末与Fe-12Mn-0.5C粉末混合，Fe-12Mn-0.5C与WC的质量比为97:3，并经机械球磨混合30min。再添加质量分数为0.4wt%的硬脂酸锂润滑剂，并在V型混料机中混合90min。粉末混合均匀后，将混合粉末采用8.0m/s的高速压制成形，即得到密度为7.77g/cm3的压坯。将平衡块压坯在分解氨保护气氛下经过网带炉，其中在1120℃段烧结1小时，得到密度为7.80g/cm3的高密度无磁平衡块。最后，进行去毛刺处理得到最终成品。实施例3：压缩机用高密度无磁平衡块的制备将Fe、Mn、C粉末按比例混合在真空下熔炼，熔炼后经N2气雾化制成预合金化的Fe-14Mn-0.3C椭圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法，其特征在于通过将Fe‑Mn‑C预合金与WC经高速压制、高温烧结实现。

【技术特征摘要】
1.一种高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法，其特征在于通过将
Fe-Mn-C预合金与WC经高速压制、高温烧结实现。
2.根据权利要求1所述的高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法，其特
征在于：所述Fe-Mn-C预合金中，Mn的含量为12～16wt%、C的含量为0.1～0.5
wt%，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法，其特
征在于：所用Fe-Mn-C预合金与WC的质量比为92:8～97:3。
4.根据权利要求1所述的高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法，其特
征在于：所述的高速压制指在速率为3.0～8.0m/s下压制成形；所述的高温烧
结指在1120～1250℃高温烧结1小时。
5.根据权利要求1所述的高密度无磁平衡块的粉末冶金制备方法，其特
征在于：所述WC为粒度5～20μm的粉末；所述Fe-Mn-C预合金的粒度小...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志瑜，陆宇衡，刘潇，温利平，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44