[发明专利]一种高气密粉末冶金活塞环材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种粉末冶金技术领域，具体是一种高气密粉末冶金活塞环材料及其制备方法。

背景技术

活塞环(Piston Ring) 是用于崁入活塞槽沟内部的金属环，活塞环分为两种：压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。现有活塞环一般采用铸件加工，然后进行渗铬、渗氮等处理，生产工艺复杂，成本高，速度慢，不能满足现有企业的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种高气密粉末冶金活塞环材料及其制备方法，生产的粉末冶金活塞环具有耐磨性好，气密性好，长期使用不漏气，成本纸、速度快的特点。

本发明的技术方案如下：

一种高气密粉末冶金活塞环材料，其特征在于由下列重量百分比的原料制成：硼3.0-3.2、铬4.2-4.6、镍3.9-4.3、铜1.2-1.3、铝3.1-3.4、硫化锰0.3-0.4、Bi2O30.5-0.8、碳黑2.3-2.5、硬酯酸锌3.1-3.4、助剂1.2-1.3、铁余量；

所述的助剂由下列重量份的原料制成：铁粉3-4、氧化锌2-3、二氧化钛1-2、高岭土粉5-6、氮化铝粉1-2、硅烷偶联剂KH550 2-3、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1-2、硼化铬5-6、双十四碳醇酯1-2、顺丁烯二酸酐2-3、二甲基硅油1-2；制备方法是将铁粉、氧化锌、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉放入球磨罐中加水研磨4-5小时，喷雾干燥后，与其它剩余物料混合，研磨2-3小时，分散均匀即可。

所述的高气密粉末冶金活塞环的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将各原料在75-85℃下混合研磨60-90分钟后，装入模具，575-580Mpa下压制成坯；

（2）将压坯放在烧结炉中，以120-140℃/小时速率升温至450-480℃条件下烧结2-3小时；然后以150-160℃/小时速率升温至850-890℃条件下烧结1-2小时；再以80-90℃/小时速率升温至1150-1190℃条件下烧结2-3小时；再以130-140℃/小时速率降温至340-370℃，保温2-3小时；

（3）将压坯送入蒸汽处理炉中， 在500-540℃下蒸汽处理60-90分钟；取出；

（4）将压坯放入140-180℃溶剂油中随冷至室温；

（5）经过磨削加工即得。

本发明助剂能大大提高各原料成分的分散性，使得各原料分散更均匀，提高了粉末冶金组织的均匀性，同时改善了粉末组织的力学性能，提高了其强度与耐磨性能。

本发明生产的活塞环，可使环的使用性能得到提高，生产工艺简单，气密性好，并且无须进行镀铬、喷钼等表面处理。

具体实施方式

一种高气密粉末冶金活塞环材料，由下列重量百分比的原料制成：硼3.0、铬4.2、镍4.3、铜1.2、铝3.1、硫化锰0.4、Bi2O30.5、碳黑2.3、硬酯酸锌3.1、助剂1.2、铁余量；

所述的助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：铁粉4、氧化锌2、二氧化钛1、高岭土粉6、氮化铝粉2、硅烷偶联剂KH550 3、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯2、硼化铬6、双十四碳醇酯1、顺丁烯二酸酐2、二甲基硅油2；制备方法是将铁粉、氧化锌、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉放入球磨罐中加水研磨4-5小时，喷雾干燥后，与其它剩余物料混合，研磨2-3小时，分散均匀即可。

所述的高气密粉末冶金活塞环的制备方法，包括以下步骤：

（1）将各原料在80-85℃下混合研磨60-90分钟后，装入模具，575-580Mpa下压制成坯；

（2）将压坯放在烧结炉中，以120-140℃/小时速率升温至450-480℃条件下烧结2-3小时；然后以150-160℃/小时速率升温至850-890℃条件下烧结1-2小时；再以80-90℃/小时速率升温至1150-1190℃条件下烧结2-3小时；再以130-140℃/小时速率降温至340-370℃，保温2-3小时；

（3）将压坯送入蒸汽处理炉中， 在500-540℃下蒸汽处理60-90分钟；取出；

（4）将压坯放入140-180℃溶剂油中随冷至室温；

（5）经过磨削加工即得。

本发明样品经过检测，活塞环硬度(HRC)达67-69，抗弯强度达1320-1420MPa，冲击韧性达7.2-8.6J·cm-2。