[发明专利]一种青铜包铁复合粉的生产方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种铜合金粉的制备方法，尤其涉及一种青铜包铁复合粉的生产方法。

 

背景技术

在粉末冶金领域，铜及铜合金粉末的用量仅次于铁粉，主要用于粉末冶金零部件、金刚石工具、电工合金等行业，在工业生产中发挥着重要的作用。含油轴承具有成本低廉、结构简化等优势。随着粉末冶金应用范围的逐步扩大，作为粉末冶金主要应用之一的含油轴承的使用也越来越广泛。由于铜原材料的价格偏高，因此使用含铜量较高的铜粉收到较严重的制约。铜包铁复合粉是近年来开发的含油轴承的理想材料，它是以铁粉为基础，在其颗粒表面包覆一侧铜膜，形成一种外观颜色与铜粉类似的铁基复合粉。用铜包铁复合粉生产的含油轴承，不仅符合环保要求，而且价格低得多，得到广大用户的广泛应用和推广，但是在实际使用中还有一定的缺点：1) 性能不佳：铜包铁材料制做的轴承，高转速场合寿命无法达到产品要求，只能用在低速低载的场合。2) 烧结温度偏高：铜包铁材料，烧结温度在850℃左右，实际生产中使用铜基烧结炉烧结，铜基烧结温度在750℃左右，和铜包铁烧结温度相差过大，调温浪费过高。由于铜包铁材料订单偏少，频繁调温浪费惊人。

原材料厂商新开发了铜锡包铁粉，和铜包铁粉相比，增加了金属锡的组分，经过试用，采用铜锡包铁粉制做的轴承，其寿命优于采用铜包铁粉制做的轴承，完全可以替代铜锡粉用于一般的轴承产品。认为其综合性能比铜包铁粉强，可以代替铜锡粉用于一般的轴承产品。申请号为200710092441.9、公开号为CN101088669A的中国发明专利申请公开了一种青铜包铁复合粉及其制造方法，其是在铜包铁复合粉中均匀混入铜锡合金粉或锡粉，在还原炉内进行还原粘附或还原扩散，炉内温度400—800℃，时间不少于30分钟，使铜包铁复合粉的表面形成铜锡合金包覆层。然而该方法的仍然存在以下缺点：

1）由于制备铜锡包铁粉时采用的是一部分原材料是铜包铁粉末，而铜包铁粉末需要经过较为复杂的工序才能制得，

2）目前质量较好的铜包铁粉末通常需要化学置换法制得，可能在生产过程中对坏境造成污染。

3）如果作为原材料铜包铁粉末通过还原扩散法制得，其铜层均匀性和致密性不够高，导致在后与铜锡合金粉或锡粉进行还原粘附或还原扩散时，所形成的铜锡层不够稳定，容易在运输或者工作的过程中脱落。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种青铜包铁生产方法，从原材料出发可以直接制得青铜包铁复合粉，减少了中间工序，既降低生产成本，又保证青铜包铁复合粉质量，同时避免对环境的污染。

本发明为实现上述发明目的，所采用的技术方案如下：一种青铜包铁复合粉的生产方法，铜占所述复合粉末总重量的18%—20%（重量百分数），锡占所述复合粉末总重量的1.8%—2%（重量百分数），余量为铁；该方法的具体步骤如下： 

1），按照设定的青铜包铁复合粉成分，分别称取适量的氧化铜粉、纯锡粉和铁粉；

2），先将称取的氧化铜粉和纯铁粉置于球磨机或混料机中混合至至粉末颜色均匀，然后将锡粉加入再混合均匀；

3），将上述混合均匀的粉末移入还原炉中，在氨分解气或氨燃烧气氛保护下进行还原扩散，还原扩散温度620~730℃，还原扩散处理时间1~3小时；还原扩散完成后，继续在保护气氛中冷却至50℃以下出炉；

4），对还原扩散后的粉末体进行破碎、筛分；

5），对筛分后的青铜包铁复合粉末进行混粉、检验、计量和包装入库。

本发明的原理如下：由于常温下很容易发生铁还原氧化铜的过程，因此先将氧化铜粉和纯铁粉在球磨机或混料机中混合时，氧化铜和铁颗粒会发生接触并在接触界面上发生上述还原反应，因此，氧化铜和铁颗粒就能够形成较好的界面结合，从而使氧化铜颗粒自然均匀地粘附包裹在铁颗粒表面；而且该还原反应形成的界面结合力较高，这就为后续还原扩散形成了较好的基础。

此后将混合粉末送入还原炉中，就是使金属表面的氧化物发生化学反应，夺去氧化物中的氧，使金属粉末的表面是纯净的，原来包复在铁颗粒表面的氧化铜被还原成纯铜，纯铜之间也会发生扩散结合，此外，在烧结时，最靠近表面的锡促进了铜的充分扩散，故而颗粒间的结合牢固。由于锡是细微的颗粒，扩散后的位置没有形成明显的孔洞，不会对轴承结构产生负面影响。同时，由于锡的存在，烧结温度大幅降低，在700℃时就可以获得良好的烧结性能。由此制得的铜锡包铁粉材料颗粒均匀，没有大的孔洞出现，保证了承载面的面积和延续性。