[发明专利]一种粉末冶金合金齿轮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，特别是一种粉末冶金合金齿轮及其制备方法。

背景技术

齿轮为机械传动系统中重要的零部件，具有传动效率高、结构紧凑、传动比稳定、工作可靠、等优点，使其应用广泛，一直是机械工业的重要基础件，但齿轮在应用过程中，常常出现一些问题，其中包括齿的磨损、齿形变形、齿的断裂，尤其是铸造齿轮，由于铸造合金的晶粒尺寸粗大、合金成分偏析，所以这类合金生产出来的齿轮性能差、不稳定，不能满足性能特定环境下使用性能的要求，而且常规材料制造的齿轮重量大，不能满足轻质的要求。

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金结构件制品材料成分不受熔炼限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它结构组分，并且在相当大的范围内根据要求进行调整，进而在力学性能上能达到与钢件匹配的效果。

粉末冶金机械化程度高，既能减少人员，又能提高效率，进而节约成本。粉末冶金技术能取代传统的制造工艺，为广大传统企业节约成本。

所以研究各种机械零部件的粉末冶金的配方，适应不同的需要，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉末冶金合金齿轮及其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种粉末冶金合金齿轮，由下列重量份的原料制成：镁5.2-5.5、铜2.2-2.4、铁粉74-75、Ti 5.1-5.3、Co 3.1-3.5、 As 0.3-0.5、In 0.2-0.3、助剂2-3；

所述的助剂由下列重量份的原料制成：铁粉30-40、高岭土2-3、明矾1-2、纳米碳1-2、聚异丁烯2-3、铝酸酯偶联剂DL-411 1-2、三聚磷酸钠2-3、蓖麻油酸1-2、氮化铝粉2-3；制备方法是将铁粉、高岭土、明矾、三聚磷酸钠混合，研磨成200-300目粉末，然后加入铝酸酯偶联剂DL-411混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。

本发明所述粉末冶金合金齿轮，由以下具体步骤制成：

（1）将镁、铜、铁粉、Ti、Co混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在12-15Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下600-750℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；

（2）将其它剩余成分混合均匀；

（3）将步骤（1）、（2）物料在62-66℃下混合搅拌均匀70-90分钟后，装入模具，压制成坯；

（4）将压坯放在烧结炉中，以8-12℃/分钟速率升温至450-550℃条件下烧结1-2小时，再以6-8℃/分钟速率升温至800-850℃条件下烧结1.5-2小时;然后以5-7℃/分钟速率升温至1050-1150℃条件下烧结2-3小时；空气中冷却至室温即可。

本发明添加助剂，使合金粉末分散均匀，保证产品内部组织结构的纵横均匀度，使产品的疲劳寿命有所提高；本发明微观结构良好，孔隙很少，结构刚度、硬度、耐疲劳性能、抗拉强度性能优良；工艺简单，易于实现，提高了生产效率。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种粉末冶金合金齿轮，由下列重量份（公斤）的原料制成：镁5.2、铜2.2、铁粉74、Ti 5.1、Co 3.1、 As 0.3、In 0.2、助剂2；