一種制備粉末冶金組合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備金屬基冶金粉末組合物，更具體地，涉及包括用于提高壓制零件的機械性質(zhì)的母合金粉末的粉末組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵基顆粒長時間以來被用作由粉末冶金方法制造結(jié)構(gòu)組件的基礎(chǔ)材料。首先在高壓下、在模具中模制鐵基顆粒以產(chǎn)生期望的形狀。在模制步驟之后，壓制的或“生的(green) ”組件通常進行燒結(jié)步驟以賦予組件必要的強度。可通過添加某些冶金添加劑，如合金元素，大量提高壓制和燒結(jié)的組件的機械性質(zhì)。雖然由于簡單帶來的方便性，但是這種技術(shù)的缺點是導(dǎo)致合金組合物具有不均勻結(jié)構(gòu)，這種不均勻結(jié)構(gòu)由每種元素的熱力學(xué)和擴散特征決定。與利用通常使用的冶金添加劑相關(guān)的成本是另一缺點，因為其可不幸地增加至粉末組合物的所有成本的顯著部分。因此，粉末冶金工業(yè)中一直以來的興趣是，試圖開發(fā)更少成本的冶金添加劑以減少和/或全部代替通常使用的合金元素，例如銅或鎳。使用冶金合金添加劑的另一缺點是他們也可賦予冶金組合物不期望的屬性。而且，當(dāng)在高溫下燒結(jié)時，添加基于鎳的冶金添加劑通常導(dǎo)致不期望的壓制零件的收縮。粉末冶金工業(yè)尋求最小的收縮，以保證燒結(jié)的零件大小盡可能地與壓制模具的大小接近。
[0003]因此，在粉末冶金工業(yè)中，目前和一直以來都存在這種需要:開發(fā)用于減少冶金粉末組合物中各種普通的冶金添加劑的量或替代其使用的替代品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的冶金粉末組合物包括鐵基粉末和由多種合金元素組成的母合金粉末。使用母合金粉末代替元素添加劑粉末，提供了具有更加均勻的結(jié)構(gòu)的壓制零件。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，添加母合金粉末能提高從冶金粉末組合物制備的壓制零件的機械性質(zhì)。在一個實施方案中，冶金粉末組合物包括至少約80重量％的鐵基冶金粉末和約0.10?20重量％的母合金粉末。母合金粉末包括鐵、約0.10?40重量的鉻和約0.10?約30重量％的硅。本發(fā)明也提供制備冶金粉末組合物的方法，和由這種組合物形成壓制的和燒結(jié)的金屬零件的方法，以及用這種方法制備的產(chǎn)品.制備燒結(jié)零件的方法包括壓制上述的冶金粉末，燒結(jié)壓制的組合物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可在低燒結(jié)溫度下(例如低于2300°華氏度下)獲得最終壓制的組件的性質(zhì)。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果“生的”壓制零件在高于約2000°華氏度的溫度下燒結(jié)，最終壓制組件的性質(zhì)將被顯著提高。
【具體實施方式】
[0005]本發(fā)明涉及由鐵基粉末和由多種合金元素組成的母合金粉末組成的冶金粉末組合物，制備這些組合物的方法，和使用這些組合物來制造壓制零件的方法。使用母合金粉末代替元素添加劑粉末，提供了具有更加均勻的結(jié)構(gòu)的壓制零件。已發(fā)現(xiàn)，添加母合金粉末提高了由冶金粉末組合物制備的壓制的零件的機械性質(zhì)。冶金粉末組合物包括:鐵基粉末，其作為主要組分；和由多種合金元素組成的母合金粉末，其作為用于提高機械性質(zhì)的合金粉末。本發(fā)明的冶金粉末組合物也任選地包括其他已知添加劑，如粘合劑和潤滑劑。用于本發(fā)明的基本純的鐵粉是這樣的鐵粉，其具有不大于約1.0重量％，優(yōu)選不大于約0.5重量％的正常雜質(zhì)。本發(fā)明中使用的其它鐵粉是典型的海綿鐵粉，如ANCOR MH-100粉末。鐵基粉末可任選地結(jié)合能提高最終金屬零件的機械或其它性質(zhì)的一種或多種合金元素。這種鐵基粉末是與一種或多種這樣的元素預(yù)合金的鐵粉末，優(yōu)選基本上是純鐵。預(yù)合金的粉末這樣來制備，通過使鐵和期望的合金元素熔化，然后霧化熔融物，由此霧化的液滴通過固化形成粉末。鐵基粉末是通過本領(lǐng)域技術(shù)人員通常所知的常規(guī)的水霧化或氣霧化技術(shù)霧化的。與鐵粉末混合的或預(yù)合金的合金元素的例子包括(但不限于)，鑰、錳、鎂、鉻、硅、銅、鎳、釩、鈳(鈮)、碳、磷、鋁，及其組合。所含合金元素的量取決于期望的最終組合物的性質(zhì)。含有這樣的合金元素的預(yù)合金的鐵基粉末可從Hoeganaes Corp,以其ANCORSTEEL粉末系列的一部分獲得。鐵基粉末包括小于20重量％的合金元素。優(yōu)選地,基于鐵基粉末的重量，鐵基粉末包括小于15重量％，更優(yōu)選地包括小于10重量％的合金元素。
【主權(quán)項】
1.一種制備粉末冶金組合物的方法，包括:以粉末冶金組合物的總重量計，至少80重量％的鐵基冶金粉末；其中該鐵基冶金粉末包括至少90重量％的鐵,和以粉末冶金組合物的總重量計，0.10?20重量％的母合金粉末，所述母合金粉末包括:以母合金粉末的總重量計，至少35重量％的鐵，10?35重量％的鉻，和10?35重量％的硅，10?30重量％的猛。2.如權(quán)利要求1的制備粉末冶金組合物的方法，其中該母合金粉末包括20重量％的鉻，14重量％的娃，以及20重量％的猛。3.如權(quán)利要求1的制備粉末冶金組合物的方法，其中母合金粉末的加權(quán)平均粒度小于或等于11 μ m。4.如權(quán)利要求1的制備粉末冶金組合物的方法，其中母合金粉末的加權(quán)平均粒度小于或等于37 μ m。5.如權(quán)利要求1的制備粉末冶金組合物的方法，其中母合金粉末還包括15?25重量％的猛。6.如權(quán)利要求1的制備粉末冶金組合物的方法，還包括0.1?5.0重量％的碳。7.如權(quán)利要求1的制備粉末冶金組合物的方法，其中母合金粉末還包括0.1?1.0重量％的顆粒狀碳。8.如權(quán)利要求1的制備粉末冶金組合物的方法，其中母合金粉末是預(yù)合金，該預(yù)合金包括0.1?1.0重量％的碳。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備粉末冶金組合物的方法，其與作為提高機械性質(zhì)的粉末的母合金粉末結(jié)合。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)添加母合金粉末可提高從冶金粉末組合物制備的最終燒結(jié)壓制零件的機械性質(zhì)，尤其是在低燒結(jié)溫度下。冶金粉末組合物包括至少約80重量％的鐵基冶金粉末和約0.10～約20重量％的母合金粉末。以母合金粉末的重量計，母合金粉末包括鐵、約1.0～約40重量％的鉻和約1.0～約35重量％的硅。
【IPC分類】C22C38/18, B22F1/00, C22C35/00
【公開號】CN105290387
【申請?zhí)枴緾N201410288522
【發(fā)明人】沈攀攀
【申請人】沈攀攀
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月24日