一种铁基黄铜粉末冶金材料及制备方法技术

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方法，它是采用液相沉淀法，在铁粉颗粒表面均匀地包覆一层铜、锌复合层，经脱水、烘干热处理，使铜、锌两种金属扩散融合到铁基颗粒表面而形成的粉末冶金材料，其由铁、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。本铁基黄铜粉材料及制备方法很好地解决了合金成分的偏析、铜层与基体铁粉的包复不完全、强度不够、易脱落等问题，黄铜合金的抗氧化性比单质铜好，不用抗氧化处理，降低生产成本，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，可替代铜粉、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9000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方法，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采用液相沉淀法，在铁粉颗粒表面均匀地包覆一层铜、 锌复合层，然后经脱水、烘干热处理，使铜、锌两种金属扩散融合到铁基颗粒表面，得 到一种黄色或金黄色、红色黄铜包覆层，经破碎、过筛得到铁基黄铜粉末。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方法为1) 液相沉淀溶液的配制分别将铁粉重量15-80 kg的铜盐、0. 5-40 kg硫酸锌分别用100 kg洁净自来水溶解后， 过滤待用；2) 光亮剂的配制将300-500mL甲醛与10-50 g硫脲溶解待用；3) 铜、锌共沉淀在铁粉颗粒表面(1)将步骤1)的硫酸铜溶液、硫酸锌溶液抽入液相沉淀器内，边搅拌边混合，用 洁净自来水调混合溶液体积至400-450L，继续搅拌；(2)按上述混合溶液5-9mL/L加入活化剂，按0. 5-2g/L加入调色剂，以及按0.01-0.025mL/L加入光亮剂；(3)继续搅拌并加入100 kg还原铁粉，直至铜、锌两种金属已沉淀在铁粉颗粒表面， 颜色呈灰色或红色，让溶液自然沉降；4) 溶液沉清后，吸去上清液，放入离心机脱水，去掉大部分水份，取出进行干燥处理；5) 将己干燥的灰色或暗红色粉末，送入有还原保护气氛的热处理炉中，经430-700 'C热处理，使铜、锌两种金属扩散融合在基体铁粉颗粒表面,得到具有黄色、金黄色或红 色的黄铜包覆层的、轻微结块的铁基黄铜粉末；6) 将轻微结块的铁基黄铜粉末经捣碎、破碎后，按用户对材料颗粒度的需求进行筛分；7) 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。上述方法中，铜盐溶液可采用氯化铜、焦磷酸铜、硫酸铜等。在这些铜盐中，硫酸 铜具有成分简单，生产成本低，易于控制，稳定，市场易购，所以，制造铁基黄铜粉末 使用硫酸铜，最好是五水硫酸铜。硫酸铜是主盐，它在水溶液中离解出铜离子，是铜的 来源。硫酸锌是溶液中锌离子的来源。活化剂是硫酸。在溶液中能降低溶液的电阻，使溶液中各种金属的标准电极电位差縮 小或相等，促使各种金属离子较快地沉淀并能防止硫酸铜水解生成氧化亚铜或其它盐类 沉淀，硫酸的使用量可在较大范围内变化。 液相共沉淀的基本条件a、合金中的金属至少有一种金属能从其盐的水溶液中析出，有的金属如钨、钼等 不能从其盐的水溶液中单独沉淀，但可以与其它金属如铁、钴、镍等同时从水溶液中 实现共沉淀。所以，共沉淀并不一定要求各组分金属都能单独从水溶液中沉淀析出。b、两种金属的析出电位要十分接近或相等。因为，在共沉淀过程中，电位较正的 金属总是优先沉淀，甚至可以完全排除电位较负的金属沉淀出来。因此，为使电极电位 相差较远的金属同时析出，可通过改变离子活度或不同金属离子析出过电位实现。铜的标准电极电位是+0.34V,锌的标准电极电位是-0.76V，铁的标准电极电位是 -0.44V，由此可见，铜、锌、铁的标准电极电位相差较大，在溶液中，由于加入了活化剂硫酸，使溶液的电阻降低，这样使得铜、锌、铁的析出电位十分接近或相等，铜、锌 同时沉淀在铁的表面，得到铜、锌、铁复合粉，经热处理，使锌在高温下熔化扩散到铜 里面，与铜形成合金，从而得到黄色、金黄色或红色的黄铜层包覆在铁粉颗粒表面，制 得铁基黄铜粉末材料。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-本专利技术的优点如下本铁基黄铜粉由于采用液相沉淀后，经一至两道热处理，使锌 溶于铜中，形成铜锌合金，(黄铜)紧紧融合扩散在基体铁粉颗粒表面，很好地解决了合 金成分的偏析；铜层与基体铁粉的包复不完全，强度不够，易脱落等问题；而且黄铜合 金的抗氧化性比单质铜好，铁基黄铜粉不用抗氧化处理，降低了生产成本。因此采用铁 基黄铜粉制造含油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁基黄铜粉末冶金材料，它是采用液相沉淀法，在铁粉颗粒表面均匀地包覆一层铜、锌复合层，经脱水、烘干热处理，使铜、锌两种金属扩散融合到铁基颗粒表面而形成的粉末冶金材料，其由铁、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]