一种粉末冶金用高碳铁粉的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种粉末冶金用高碳铁粉的制备工艺，该工艺所采用的石墨粉为两种粒径的混合，分别为D50为3～10μm和D50为10～30μm；并采取低温微粉蜡粘接，微粉蜡的软化温度点不高于80℃。首先制备含碳水雾化钢铁粉，然后将石墨粉以一定比例混合后，通过粘接混合附着的方式，制备高碳水雾化钢铁粉末。本发明专利技术的高碳铁粉在混合制粉的使用过程中，不需再额外添加石墨粉，而可以直接使用，在保证混合粉末稳定性的同时杜绝烧结孔洞的产生，且保持制品零件物理性能的一致性。理性能的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种粉末冶金用高碳铁粉的制备工艺


[0001]本专利技术涉及粉末冶金领域，具体涉及一种粉末冶金用高碳铁粉的制备工艺。

技术介绍

[0002]水雾化铁粉常用作制备粉末冶金制品零件用基础原材料，但在使用过程中常常需要添加石墨、铜粉(电解铜粉、雾化铜粉等)等合金辅料用以提高最终制品零件产品的各种性能，以达到其最佳的使用效果。
[0003]目前，石墨粉往往在混合制粉的过程中加入，一般采取直接加入或粘接混粉方式，但存在以下局限性：1、直接加入，成本较低，但若出现石墨粉添加量大的情况，则容易存在偏析情况，最终造成制品零件烧结后出现烧结尺寸稳定性差，性能偏差大，严重者会制品件表面会出现孔洞；2、粘接混粉技术可有效将石墨粘接至基粉表面，改善烧结尺寸波动大的问题，但石墨粉粒径与基粉粒径相差极大，容易造成混合成品粉松装密度波动大的问题，不利于多台阶的制品件生产；3、通过以上两种方式，石墨粉的加入量最大加入量≤2.0％，对于碳含量高于此值的，容易造成石墨的偏析，最终影响制品零件的烧结性能及机械性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种粉末冶金用高碳铁粉的制备工艺，首先制备含碳水雾化钢铁粉，然后将石墨粉以一定比例混合后，通过粘接混合附着的方式，制备高碳水雾化钢铁粉末。本专利技术的高碳铁粉在混合制粉的使用过程中，不需再额外添加石墨粉，而可以直接使用，在保证混合粉末稳定性的同时杜绝烧结孔洞的产生，且保持制品零件物理性能的一致性。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0006]一种粉末冶金用高碳铁粉的制备工艺，该工艺所采用的石墨粉为两种粒径石墨粉的混合，D50分别为3～10μm和D50为10～30μm；并采取低温微粉蜡粘接，微粉蜡的软化温度点不高于80℃，可使石墨附着至铁粉颗粒面，以保证铁粉的压缩性及烧结尺寸稳定性。
[0007]包括冶炼、雾化、还原、粘接搅拌、混料工序；
[0008]冶炼：以废钢、生铁为主要原料，通过电炉的冶炼得到成分均匀稳定、杂质少的钢液，钢中碳含量按工艺要求为0.4％～1.0％，出钢温度为1620～1850℃；
[0009]雾化：雾化压力为8～13Mpa，雾化开始温度1580～1750℃、雾化结束温度1570～1700℃、钢液流直径14～28mm；
[0010]还原：将雾化所得毛粉经过还原炉进行还原，还原炉还原预热段温度550～750℃、长度4～6m，高温段温度750～900℃、长度6～10m，冷却段温度100～750℃、长度4～10m；
[0011]粘接搅拌：将还原后的成品粉经过破碎、筛分、合批，然后加入低温微粉蜡，再加入两种粒径的石墨粉，混料制成半成品；
[0012]混料：将混合均匀的半成品加热至70～90℃，并用混料机继续混合搅拌。
[0013]上述还原步骤中：氢气流量60～180m3/h，运行速度：90～300
㎜
/min；料层厚度：25
～40
㎜
，成品粉的碳含量控制在0.02％～0.1％。
[0014]所述低温微粉蜡的加入量按质量比占还原后的成品粉的0.1％～2.0％，所述的两种粒径的石墨粉的加入量按质量比占还原后的成品粉的3％～20％。
[0015]上述粘结搅拌步骤中，混料机转速控制10～20r/min，混料时间控制10～30min。
[0016]上述混料步骤中，混料机转速控制10～20r/min，混料时间控制10～60min。
[0017]通过上述工艺制备的雾化铁粉粉末，其化学成分按重量百分比组成如下：C 3％～20％(由成品粉的碳含量和石墨粉的加入量组成)、Si≤0.030％、Mn≤0.15％、P≤0.015％、S≤0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1、本专利技术产品的压缩性(600MPa下)≥6.80g/cm3；
[0020]2、高比例石墨直接附着在铁粉颗粒表面，不产生石墨偏析，而且基粉本身具有较高的碳含量，有利于增强烧结件的机械性能；
[0021]3、在混合粉的制备过程中，可直接使用，不需额外添加石墨粉，同时杜绝烧结孔洞的产生，且保持制品零件物理性能的一致性。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：实施例各项指标见表1所示；实施例工艺参数见表2
‑
表4。
[0023]表1实施例指标
[0024][0025]表2实施例冶炼及雾化工艺参数
[0026]编号出钢温度℃雾化压力Mpa雾化开始温度℃雾化结束温度℃钢液流直径mm1169091640160015 21710101680166527 31780121720168020 41780111680161018 5173081690165025 61700131640158022
[0027]表3实施例还原工艺参数
[0028][0029]表4实施例粘结、混料工艺参数
[0030][0031][0032]实施例用以制备的混合粉，以常用牌号FC0208为例，其组成主要为：0.8％C，2.0％Cu、其余为铁元素及其他微杂质元素。粉末冶金制品综合性能见表5(包含对比例)。对比文例为现有技术中直接添加石墨粉的混合铁粉。
[0033]表5实施例制备的粉末冶金制品综合性能
[0034][0035]备注：烧结尺寸数据为5个测试结果的平均值。
[0036]通过上述比较，以本专利技术为基粉的混合粉末，其在压缩性能、烧结尺寸稳定性、物理性能等方面明显优于其他方式生产的混合粉末。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉末冶金用高碳铁粉的制备工艺，其特征在于，该工艺所采用的石墨粉为两种粒径石墨粉的混合，D50分别为3～10μm和D50为10～30μm；并采取低温微粉蜡粘接，微粉蜡的软化温度点不高于80℃。2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金用高碳铁粉的制备工艺，其特征在于，包括冶炼、雾化、还原、粘接搅拌、混料工序；冶炼：以废钢、生铁为主要原料，通过冶炼得到钢液，钢中碳含量按工艺要求为0.4％～1.0％，出钢温度为1620～1850℃；雾化：雾化压力为8～13Mpa，雾化开始温度1580～1750℃、雾化结束温度1570～1700℃、钢液流直径14～28mm；还原：将雾化所得毛粉经过还原炉进行还原，还原炉还原预热段温度550～750℃、长度4～6m，高温段温度750～900℃、长度6～10m，冷却段温度100～750℃、长度4～10m；粘接搅拌：将还原后的成品粉经过破碎、筛分、合批，然后加入低温微粉蜡，再加入两种粒径的石墨粉，混料制成半成品；混料：将混合均匀的半成品加热至70～90℃，并用混料机继续混合搅拌。3.根据权利要求2所述的一种粉末冶金用高碳铁粉的制备工艺，其特征在于，上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，周振龙，李朋昌，王洋，
申请(专利权)人：鞍钢鞍山冶金粉材有限公司，
类型：发明
国别省市：