[发明专利]一种高强度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，具体是一种高强度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强度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，强度高，成本纸、速度快的特点。

本发明的技术方案如下：

一种高强度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：石墨3.4-3.6、硅3.2-3.5、钛0.7-0.9、、锰5.7-5.9、铬1.2-1.6、B0.2-0.3、锌0.7-0.9、钼0.2-0.6、GeO0.1-0.16、SnO0.2-0.3、微晶蜡1.4-1.8、硬酯酸锌2.1-2.3、助剂1.4-1.5、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。

所述的高强度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75-80℃下混合研磨60-90分钟后，装入模具，580-590Mpa下压制成坯；

（2）将压坯放在烧结炉中，以80-90℃/小时速率升温至450-550℃条件下烧结2-3小时；然后以120-130℃/小时速率升温至950-980℃条件下烧结1-2小时；再以以80-90℃/小时速率升温至1150-1180℃条件下烧结2-3小时；再以250-280℃/小时速率降温至250-280℃条件下，保温2-3小时；

（3）将压坯送入蒸汽处理炉中， 在590-640℃下蒸汽处理40-50分钟；取出；

（4）在230-250℃下保温2-3小时，取出放入0℃冰水中，冷却至室温；

（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。

本发明材料不仅可获得细小均匀的显微组织，而且使烧结过程中碳化物和非金属夹杂物弥散分布。烧结后材料的硬度、抗弯强度高均较高，其硬度即可达到68HRC以上。

具体实施方式

一种高强度粉末冶金活塞环材料，由下列重量百分比的原料制成：

石墨3.4、硅3.2、钛0.9、、锰5.7、铬1.2、B0.2、锌0.7、钼0.2、GeO0.1、SnO0.2、微晶蜡1.4、硬酯酸锌2.3、助剂1.4、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。

所述的高强度粉末冶金活塞环的制备方法，包括以下步骤：

（1）将各原料在75-80℃下混合研磨60-90分钟后，装入模具，580-590Mpa下压制成坯；

（2）将压坯放在烧结炉中，以80-90℃/小时速率升温至450-550℃条件下烧结2-3小时；然后以120-130℃/小时速率升温至950-980℃条件下烧结1-2小时；再以以80-90℃/小时速率升温至1150-1180℃条件下烧结2-3小时；再以250-280℃/小时速率降温至250-280℃条件下，保温2-3小时；

（3）将压坯送入蒸汽处理炉中， 在590-640℃下蒸汽处理40-50分钟；取出；