一种铁基黄铜粉末冶金材料及制备工艺制造技术

本发明专利技术请求保护一种铁基黄铜粉末冶金材料及制备工艺，它是利用铁和硫酸铜溶液的置换反应首先制得表面包覆铜的铁铜粉，然后在铁铜粉中加入金属锌粉，经热处理扩散制得红色、黄色、金黄色或青黄色的铁基黄铜包覆粉，该粉末冶金材料由铁、铜和锌组成，它们的含量如下，以铁粉的重量１００份计，铜为铁粉重量的３－２５％，锌为铜重量的３－４０％，其余为铁粉。本铁基黄铜粉由于采用了化学置换法，很好地解决了铜包铁粉铜层与铁粉包复不完全和包复强度不够，铜层容易脱落，制品易出现黑点，强度差，露铁的地方对转动轴磨损大，使用寿命短等缺陷，抗氧化性能好，生产成本低，是粉末冶金工业中烧结金属含油轴承以及制造机械零件和硬质合金、金刚石制品所需的替代铜粉、铜包铁粉、青铜粉的理想材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属粉末冶金
，具体涉及一种铁基黄铜粉末冶金材料及制造方法，它 是一门重要的材料制造技术，是粉末冶金工业中烧结金属含油轴承以及制造机械结构零 件和硬质合金，金刚石制品所需的一种特殊的，替代铜粉的铁基黄铜粉末的制造方法。
技术介绍
在现代机械制造工业中，轴承材料是一类重要的机械结构材料，机器与机构中的所 有转动零件都需要用轴承、轴瓦或轴套来支承。由于现代机器与机构的动转速度和负荷 在急剧增高，以及由于宇航、核能及低温技术的发展，在现有的轴承材料中，按照使用 寿命和在不同的条件下工作的可能性，烧结金属轴承材料的应用都占第一位，现已成为 汽车、家电、音响设备、办公设备、食品机械、农业机械、微小型电机、精密机械等发 展不可缺少的一类基础零件。据有关资料显示，在2006年日本烧结金属含油轴承的产量 约为卯OO吨，平均每个日本人身边的机器中装有IO只含油轴承，而我国不足5只。这 些微小型的金属含油轴承用传统的金属滚珠轴承的加工方法是无法制造的，而是采用粉 末冶金方法，用铁粉与铜粉相混合或使用铜包铁粉，青铜粉制造。用铁粉与铜粉相混合 时，由于铁粉与铜粉的粒度和松装密度相差较大，容易产生成分偏析，造成烧结轴承金 相组织不均匀，强度不均匀，磨合性差，摩擦系数大，噪声大等缺陷；用铜包铁粉制造 时，由于铜与铁包复不完全，有的铁粉未被铜包复，加之铜层与铁粉颗粒的包复强度不 够，容易产生铜层脱落，制造金属含油轴承时，易出现黑点，花斑，强度差，成型性差， 露铁的地方对转动轴磨损较大，使用寿命短等缺陷，是较粗级的粉末；而用青铜粉制造 含油轴承，由于铜价格的猛涨，导致生产成本剧增，产品价格过高，市场难接受。有关 资料显示，我国2006年铁基粉末冶金零件的产量比2005年增长19%，而铜基零件却下 降29%。这是由于铜粉等有色金属价格增长过高所致。另一方面，从含油轴承的产量来 看，2006年与2005年相比，铁基含油轴承的产量增长39%，而铜基含油轴承产量减低 了31%，由于铜粉价格上涨，铜基含油轴承在大量改用铁基含油轴承。据粉末冶金有关资料显示，我国2006年电动工具零件市场比2005年增长29.25% 汽车零件市场增长28.3%，摩托车零件市场增长12.3%。这表明，在我国汽车产业超常速 度发展带动下，粉末冶金零件生产已进入汽车零件发展阶段。日本2006年汽车产量约 1200万辆，共使用粉末冶金零件97690吨，烧结金属含油轴承产量为7964吨，用于汽车 等车辆为4371吨，平均每辆汽车用粉末冶金零件的重量，日本8.7kg、美国19.8kg、我 国3.97kg。 2006年我国生产的727.97万辆汽车中，平均每辆使用粉末冶金零件重量只 有3.97kg。而这些汽车都使用铁基材料和青铜材料。由于铁基材料耐蚀性差，易生锈， 使用寿命短；青铜基材料耐蚀性好，但强度差，生产成本高。
技术实现思路
本专利技术提出一种铁基黄铜粉末冶金材料及其制备工艺,是粉末冶金工业中烧结金属含 油轴承以及制造机械零件和硬质合金、金刚石制品所需的一种特殊的，替代铜粉、铜包 铁粉、青铜粉的理想材料。本专利技术所述的铁基黄铜粉末是根据铁与硫酸铜的反应，即把铁片放入硫酸铜溶液中， 在铁片表面上就覆盖了一层红色的铜。铁能置换硫酸铜溶液中的铜，这就是置换反应以 及根据电化学理论在电镀中的应用(基体金属对镀层的影响)，在电解液中，如果基体金 属的电位负于镀层金属，由于存在化学置换，不易获得结合良好的镀层，例如钢铁件 在酸性镀铜液中，当没有电流通过时。铜离子被置换而附在制件表面，该镀层通常称为 "置换镀层"或者"接触镀层"，首先制得表面包覆铜的铁、铜粉，然后，在铁铜粉中加 入金属锌粉，经热处理扩散制得红色、黄色、金黄色、青黄色的铁基黄铜包覆粉。其原料中包含铁、铜和锌，它们的含量如下，以铁粉的重量100份计，铜为铁粉重量 的3-25%，锌为铜重量的3-40%，可通过调配铜、锌之间的重量百分比，改变材料的颜色 (可为黄色、金黄色、暗黄色以及红色、暗红色)。 上述铁基黄铜粉材料的制备工艺为(1) 铜盐溶液的配制称取铜盐15-55 kg，用100 kg自来水溶解并过滤备用；(2) 光亮剂的配制按0. 01-0. 07g/L的促进剂TMTD, 0. 01-0. 07g/L的硫脲溶于300-500mL甲醛水溶液 中备用；(3) 将经过滤的铜盐溶液抽入置换器内，搅拌混匀；(4) 向步骤(3)中的铜盐溶液中加入活化剂5-9g/L，光亮剂0. 01-0. 018g/L，并 加入自来水使溶液体积至400-450L;(5) 继续搅拌，并缓慢均匀地加入100 kg还原铁粉，15分钟后停止搅拌，铁粉颗 粒表面被铜包覆，颜色呈深红色；(6) 将步骤(5)的溶液沉清后，采用虹吸方法吸去上清液，脱水并干燥处理，得 暗红色粉末；(7) 将己干燥的暗红色粉末送入有还原保护气氛的热处理炉中经250-80(TC热处 理，使铜扩散融合在铁粉颗粒表面不脱落，且含氧量较低的玫瑰色或浅玫瑰色的铜铁包 覆粉末小块；(8) 将铜铁包覆粉末小块经破碎后，用100目过筛处理，装入混粉机，加入铜铁 包覆粉末中铜重量的3-40%金属锌粉，在混粉机中混合均匀；(9) 将步骤(8)所得的铜铁包覆粉末送入有还原保护气氛的热处理炉中，经400-700 t:热处理，使铜、锌两种金属扩散融合在基体铁粉颗粒表面，形成红色、黄色或青黄色 的铜锌包覆层，制得轻微结块的铁基黄铜包覆粉末；(10) 将轻微结块的铁基黄铜包覆粉块经破碎后，按用户对产品粒度的要求进行筛分级；(11) 经筛分过的铁基黄铜粉末，再按用户对产品松装密度、流动性等的要求，用 混粉机混合，取样检验合格后，包装，入库。在上述制备工艺中，铜盐可采用氯化铜、氰化铜、硫酸铜等。在这些铜盐中，硫酸 铜它具有成分简单、价格便宜、生产成本低，且易于控制、操作容易稳定、市场易购等 优点。所以铁基黄铜包覆粉的制备使用五水硫酸铜(CuS045H20).铁基黄铜包覆粉的制备中所述活化剂是硫酸。因硫酸在溶液中能降低溶液的电阻， 使溶液中铁离子与铜离子的电位差縮小，使铜离子在铁离子表面较快沉淀，并能防止硫 酸铜水解生成氧化亚铜或其它盐类沉淀。硫酸的用量可在较大范围变化。搅拌的作用是使硫酸铜溶液，活化剂，光亮剂充分混合均匀，可加快沉淀速度，使包 覆层均匀。本铁基黄铜粉末可用在制造烧结金属含油轴承、硬质合金、金刚石制品、添加剂以及 制造各种机械零件的替代铜粉、铜包铁粉，部分替代青铜粉的而且不含铅的环保节能的理想材料。本专利技术的优点如下本铁基黄铜粉，由于采用了化学置换法，先将铜置换在铁粉颗 粒表面，得到铜铁基础层，经第一道热处理，使铜紧紧地融合扩散在铁粉颗粒表面，解 决了铜与铁粉颗粒的紧密度和强度，用100目过筛处理后，装入混粉机，加入铜铁基础粉中铜含量的3-40%金属锌粉，混合后，经第二道热处理，在高温下使锌熔化与铜形成铜锌合金(黄铜)，对铁粉颗粒进行再次包覆，很好地解决了铜包铁粉铜层与铁粉包复不完 全和包复强度不够，铜层容易脱落，制品易出现黑点，强度差，露铁的地方对转动轴磨 损大，使用寿命短等缺陷。制造的铁基黄铜粉的抗氧化性能比铜包铁粉(是单质铜包铁) 好，不用抗氧化处理，降低了生产成本。因此采用铁基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁基黄铜粉末冶金材料，它是利用铁和硫酸铜溶液的置换反应首先制得表面包覆铜的铁铜粉，然后在铁铜粉中加入金属锌粉，经热处理扩散制得红色、黄色、金黄色或青黄色的铁基黄铜包覆粉，该粉末冶金材料由铁、铜和锌组成，它们的含量如下，以铁粉的重量１００份计，铜为铁粉重量的３－２５％，锌为铜重量的３－４０％，其余为铁粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱朝志，
申请(专利权)人：重庆铸信粉末冶金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]