一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法技术

本发明专利技术公开了一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法，通过在600‑800℃条件下，对铁、镍、钼、钛粉进行预扩散处理，提高各元素分布的均匀性，尤其是TiC颗粒分布的均匀性；再将余下的石墨粉、润滑剂、烧结助剂进行混合，通过在60‑120℃条件下稳压，然后再经过500‑700℃的低温烧结，再通过900‑1000℃的高温烧结。本方法烧结温度低，TiC颗粒分布均匀，产品密度大，硬度高，抗弯强度高。

A Sintering Method for Powder Metallurgical Gears

The invention discloses a sintering method for gear made of powder metallurgy material, which improves the uniformity of element distribution, especially TiC particle distribution, by pre-diffusion treatment of iron, nickel, molybdenum and titanium powder at 600 800 C, and then mixes the remaining graphite powder, lubricant and sintering aids, stabilizes the pressure at 60 120 C, and then passes through 500. Low temperature sintering at 700 C, then high temperature sintering at 900 1000 C. The method has low sintering temperature, uniform distribution of TiC particles, high product density, high hardness and high bending strength.

【技术实现步骤摘要】
一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法
本专利技术属于粉末冶金领域，具体来说，是一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法。
技术介绍
粉末冶金技术是用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经混粉、压制和烧结等过程制造金属材料和复合材料等各类型制品的材料制备工艺。粉末冶金生产过程中不需将金属熔化而可以节省能源，并且产品精度高，生产自动化程度高从而适合工厂生产，近年来受到了工业界的重视。粉末冶金技术节材、节能以及生产效率高的优点使其成为材料科学中极具发展潜力的技术之一，目前已普遍应用在机械制造、冶金工业、化工工业、交通运输行业、轻工业等各个现代工业部门。目前，用于用于汽车转向横拉杆系统的自动锁止离合器的传动齿轮，其作用是通过传动齿轮花键咬合，把传动轴扭矩传递给汽车前轮，使汽车前轮由从动轮转变化为主动轮，从而使汽车自动实现从两轮驱动到四轮驱动的转变。但是，现有的传动齿轮，多是采用40Cr材料进行机加工，40Cr材料组分固定，且价格较高，也不能根据使用环境对材料本身组分进行灵活调配以达到适合使用条件的性能。在现有技术中，一般是购买40Cr材料直接进行机加工得到传动齿轮，而机加工工艺存在耗能高，加工出来的产品加工尺寸难于精确控制、产品精度低等不足；而且，机加工过程要铣掉大量原材料，造成了材料的浪费，增加了制作成本。
技术实现思路
本专利技术目的是旨在提供了一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法，方法简单，制备得到的齿轮硬度高、密度大、强度高。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法，包括如下步骤：(1)制备预扩散粉，将铁、镍、钼、钛粉按配方比例进行研磨混合，混合均匀后，在氢气和氩气的保护下，600-800摄氏度进行预扩散处理，冷却至室温后，破碎，经200目筛，得到预扩散粉；(2)混料，将上述预扩散粉和剩下的材料混合均匀；(3)温压，在60-120℃条件下，压制成型；(4)烧结，将步骤(3)得到的压坯在氢气和氩气保护下，在500-700℃的温度下，低温预烧结10-20min中，然后升温到900-1000℃，烧结20-40min，随炉冷却至室温；其中，所述配方比例的各组分原料按重量百分比包括：1-3％镍粉、0.3-1％钼粉、0.8-1.2％钛粉、0.3-1％石墨粉、0.1％-0.4％润滑剂、0.3-0.6％烧结助剂，其余为铁粉。作为本专利技术一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法的一种优选，所述烧结助剂按重量百分比包括0.1-0.3％的纳米三氧化二铁和0.2-0.3％的纳米铜粉。作为本专利技术一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法的另一种优选，所述润滑剂包括40％硬脂酸锌和60％乙酰胺。作为本专利技术一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法的又一种优选，预扩散时，在600-800摄氏度下保持30-50min。作为本专利技术一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法的再一种优选，在步骤(3)中，通过高速冲压设备高速压制成型。作为本专利技术一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法的又一种优选，在步骤(1)中，利用球磨机混合20-30min。作为本专利技术一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法的另一种优选，骤(1)和步骤(4)中氢气和氩气按体积比各占50％。有益效果：本专利技术采用预扩散法，先将铁、镍、钼、钛粉按配方比例进行研磨混合，并在氢气和氩气的保护下，在600-800℃条件下进行预扩散处理，使得镍、钼、钛粉颗粒在高温条件下与铁粉发生轻度粘接，并部分扩散到铁粉的表面，使得铁粉在保持高压缩性(保证密度)的前提下，提高各个元素分布的均匀性。富Ti区的尺寸小，TiC弥散均布在铁基粉当中，能增强产品的硬度和抗弯强度。由于铁粉与合金粉进行粘接，所以需要进行破碎后才能使用。本专利技术采用的温压有利于提高压坯的密度。本专利技术采用40％硬脂酸锌和60％乙酰胺作为复合润滑剂使得容易脱模，且分散性好，不仅可以使粉末在较低的压制压力下获得较高的生坯密度，而且能明显降低锌元素在烧结过程中，残留在烧结炉内的量，降低了对烧结炉的污染。本专利技术提的烧结助剂中的纳米铜粉可以降低烧结温度至900-1000℃，纳米三氧化二铁对烧结过程中粉末颗粒间的元素扩散和烧结颈的形成起到了有效的促进作用，从而使合金的烧结密度和性能提高。本专利技术使用的高速压制方法，使得生坯中金属粉末颗粒发生强烈的塑性形变，金属颗粒间啮合紧密并发生微观冷汗现象。高速压制使得产品的密度、硬度、抗弯强度明显提高。具体实施方式为了使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术技术方案进一步说明。一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法，包括如下步骤：(1)制备预扩散粉，将铁、镍、钼、钛粉按配方比例进行研磨混合，混合均匀后，在50％氢气和50％氩气的保护下，700摄氏度进行预扩散处理50min，冷却至室温后，破碎，经200目筛，得到预扩散粉；(2)混料，将上述预扩散粉和剩下的材料放入球磨机中，混料30min，混合均匀；(3)温压，在120℃条件下，高速压制成型，用1t的压力锤以2m/s的速度冲击；(4)烧结，将步骤(3)得到的压坯在50％氢气和50％氩气保护下，在700℃的温度下，低温预烧结20min中，然后升温到950℃，烧结40min，随炉冷却至室温；其中，所述配方比例的各组分原料按重量百分比包括：1.5％镍粉、0.6％钼粉、1％钛粉、0.5％石墨粉、0.2％润滑剂、0.5％烧结助剂，其余为铁粉。其中烧结助剂按重量百分比包括0.3％的纳米三氧化二铁和0.2％的纳米铜粉。润滑剂包括40％硬脂酸锌和60％乙酰胺。以上对本专利技术提供的一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备预扩散粉，将铁、镍、钼、钛粉按配方比例进行研磨混合，混合均匀后，在氢气和氩气的保护下，600‑800摄氏度进行预扩散处理，冷却至室温后，破碎，经200目筛，得到预扩散粉；(2)混料，将上述预扩散粉和剩下的材料混合均匀；(3)温压，在60‑120℃条件下，压制成型；(4)烧结，将步骤(3)得到的压坯在氢气和氩气保护下，在500‑700℃的温度下，低温预烧结10‑20min中，然后升温到900‑1000℃，烧结20‑40min，随炉冷却至室温；其中，所述配方比例的各组分原料按重量百分比包括：1‑3％镍粉、0.3‑1％钼粉、0.8‑1.2％钛粉、0.3‑1％石墨粉、0.1％‑0.4％润滑剂、0.3‑0.6％烧结助剂，其余为铁粉。

【技术特征摘要】
1.一种粉末冶金材料齿轮的烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备预扩散粉，将铁、镍、钼、钛粉按配方比例进行研磨混合，混合均匀后，在氢气和氩气的保护下，600-800摄氏度进行预扩散处理，冷却至室温后，破碎，经200目筛，得到预扩散粉；(2)混料，将上述预扩散粉和剩下的材料混合均匀；(3)温压，在60-120℃条件下，压制成型；(4)烧结，将步骤(3)得到的压坯在氢气和氩气保护下，在500-700℃的温度下，低温预烧结10-20min中，然后升温到900-1000℃，烧结20-40min，随炉冷却至室温；其中，所述配方比例的各组分原料按重量百分比包括：1-3％镍粉、0.3-1％钼粉、0.8-1.2％钛粉、0.3-1％石墨粉、0.1％-0.4％润滑剂、0.3-0.6％烧结助剂，其余为铁粉。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建峰，符人慧，钟智超，钟训华，
申请(专利权)人：益阳市再超粉末冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43