【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粉末冶金的，尤其是涉及一种高性能粉末冶金工艺。
技术介绍
1、粉末冶金工艺是一种粉末烧结技术，是制取金属粉末或用金属粉末/金属粉末和非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，是一种少无切削工艺，被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、新能源等领域。
2、铁基粉末冶金作为粉末冶金的最为普遍使用的材料，具有较低的生产成本和较佳的性能，得到广泛应用。铁基粉末冶金以铁粉作为原料，还可能添加有微量的其他金属粉末、非金属粉末和润滑剂粉末，铁基粉末冶金零件被广泛应用于汽车工业。
3、随着汽车行业的发展，对于铁基粉末冶金零件的性能要求越来越高，而铁基粉末冶金零件普遍存在强度不够高、耐磨性不好的缺点，无法满足汽车零部件的要求。因此需要改善铁基粉末冶金的配方和工艺，提高铁基粉末冶金零件的硬度、强度和耐磨性。
技术实现思路
1、为了提高铁基粉末冶金零件的硬度、强度和耐磨性，本申请提供一种高性能粉末冶金工艺。
2、本申请提供的一种高性能粉末冶金工艺采用如下的技术方案：
3、一种高性能粉末冶金工艺，包括以下步骤：
4、混料：将铁粉、铜粉、碳纤维颗粒、石墨、石蜡按照97％-98％:0.7％-1.3％：0.1％-0.3％:0.3％-0.5％:0.7％-1.1％的重量配比混合均匀，得到铁基粉末；
5、压制：将混合好的铁
6、后处理：采用精整、浸油、机加工、热处理或者电镀工艺对半成品件进行后处理流程，得到粉末冶金零件成品。
7、通过采用上述技术方案，在铁基粉末的原料中，添加特定比例的铜粉、碳纤维颗粒、石墨和石蜡，制备的粉末冶金零件在保持较低成本的基础上，具有优异的强度和耐磨性，零件的硬度和密度得到提高，致密性增强。
8、铜粉能够填补铁粉颗粒的间隙，降低孔隙率，使得烧结后试样的致密度和硬度得到提升，同时铜粉的添加能够促进颗粒界面的连接和扩散，在烧结时形成铜相界面，提升强度；碳纤维颗粒和石墨均作为碳源，碳纤维颗粒具有更高的活性，在烧结时可以更剧烈的发生氧化，碳纤维颗粒和石墨粉均能够扩散到铁基体中，促进烧结硬化，同时碳纤维颗粒能够还原颗粒表面的氧化膜，促进烧结体的收缩和致密化，提升强度、韧性和耐腐蚀性；石墨粉的一部分可以留存在间隙中，作固体润滑剂，改善摩擦性能，提升耐疲劳性和耐磨性；石蜡代替硬脂酸锌作为润滑剂，能够提高粉末冶金零件的密度、硬度、光洁度，同时无害环保。
9、在一个较佳的实施例中，所述碳纤维颗粒通过以下步骤制备得到：
10、将聚丙烯腈基短切碳纤维放入丙酮中，超声分散清洗40-50min，得到脱胶短切碳纤维；
11、将脱胶短切碳纤维利用球磨机进行球磨，在200r/min的转速下球磨5-5.5h，过筛得到粒径为1-4μm的碳纤维颗粒。
12、通过采用上述技术方案，丙酮清洗对聚丙烯腈基短切碳纤维进行脱胶处理，球磨缩短碳纤维的长度，制得可以在铁基体中均匀分散的碳纤维颗粒，球磨处理后碳纤维颗粒的比表面积提高，活性提高。
13、在一个较佳的实施例中，所述混料步骤中铁基粉末以重量组分计包括：铁粉98％、铜粉0.8％、碳纤维颗粒0.1％、石墨0.3％、石蜡0.8％。
14、通过采用上述技术方案，上述特定比例搭配的铁基粉末烧结形成的粉末冶金零件的综合性能最佳。
15、在一个较佳的实施例中，所述石墨选用改性石墨，所述改性石墨通过以下步骤制备得到：
16、将酚醛树脂和无水乙醇混合，加热到60-65℃，制得饱和酚醛树脂乙醇溶液；
17、将鳞片石墨置于饱和酚醛树脂乙醇溶液中浸泡30-40min，其中鳞片石墨和酚醛树脂的质量比为1：(0.08-0.2)，捞出后置于80-90℃的烘箱中烘干至质量不再变化，得到改性石墨。
18、通过采用上述技术方案，利用酚醛树脂包覆在鳞片石墨表面，促进改性石墨在铁基体中的均匀分散，减少石墨粉的局部吸附和团聚现象，保护石墨在混料、压制过程中的结构完整，利于发挥石墨对于烧结体性能的增强作用。
19、在一个较佳的实施例中，所述铁粉选用还原铁粉、水雾化铁粉、羰基铁粉的一种或多种。
20、在一个较佳的实施例中，所述铁粉选用水雾化铁粉和还原铁粉的混合物，其中还原铁粉占混合物重量的80％-85％，还原铁粉的目数为-150目，水雾化铁粉占混合物重量的15％-20％，水雾化铁粉的目数为-400目。
21、通过采用上述技术方案，通过不同粒度和种类的铁粉配合，水雾化铁粉的形状规则不偏析，可以对还原铁粉的内部孔隙进行填充，同时提高铁基体的松装密度，增强烧结性能。
22、在一个较佳的实施例中，所述铜粉选用电解铜粉，所述铜粉的粒度为-200目。
23、通过采用上述技术方案，选用粒度较小的电解铜粉，和碳纤维颗粒、石墨有良好的协同搭配作用，共同增强烧结体的强度和致密性。
24、在一个较佳的实施例中，所述混料步骤中的具体操作为在混合器内以30-40r/min的转速混合60-80min，过80目筛得到铁基粉末。
25、通过采用上述技术方案，对转速和混合时间进行限制，使得碳纤维颗粒和石墨能够在铁基体中均匀分散，同时保持结构完整不被破坏。
26、在一个较佳的实施例中，所述压制步骤中的压力控制在560-630mpa。
27、通过采用上述技术方案，控制成型压力得到完整的生胚。
28、在一个较佳的实施例中，所述烧结步骤中，保护气氛为氮气和氢气，先用电加热预热，预热温度为600-800℃，烧结温度为1050-1120℃，烧结时间为3-4.5h。
29、通过采用上述技术方案，控制烧结温度，使得原料组分充分发生反应，得到具有高硬度、高强度、高耐磨性的烧结体。
30、综上所述，本申请至少具有以下任意一种有益效果：
31、1.在铁基粉末的原料中，添加特定比例的铜粉、碳纤维颗粒、石墨和石蜡，制备的粉末冶金零件在保持较低成本的基础上，具有优异的强度和耐磨性，零件的硬度和密度得到提高，致密性增强。
32、铜粉能够填补铁粉颗粒的间隙，降低孔隙率，使得烧结后试样的致密度和硬度得到提升，同时铜粉的添加能够促进颗粒界面的连接和扩散，在烧结时形成铜相界面，提升强度；碳纤维颗粒和石墨均作为碳源，碳纤维颗粒具有更高的活性，在烧结时可以更剧烈的发生氧化，碳纤维颗粒和石墨粉均能够扩散到铁基体中，促进烧结硬化，同时碳纤维颗粒能够还原颗粒表面的氧化膜，促进烧结体的收缩和致密化，提升强度、韧性和耐腐蚀性；石墨粉的一部分可以留存在间隙中，作固体润滑剂，改善摩擦性能，提升耐疲劳性和耐磨性；石蜡代替硬脂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于，所述碳纤维颗粒通过以下步骤制备得到：
3.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于：所述混料步骤中铁基粉末以重量组分计包括：铁粉98%、铜粉0.8%、碳纤维颗粒0.1%、石墨0.3%、石蜡0.8%。
4.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于，所述石墨选用改性石墨，所述改性石墨通过以下步骤制备得到：
5.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于：所述铁粉选用还原铁粉、水雾化铁粉、羰基铁粉的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于：所述铁粉选用水雾化铁粉和还原铁粉的混合物，其中还原铁粉占混合物重量的80%-85%，还原铁粉的目数为-150目，水雾化铁粉占混合物重量的15%-20%，水雾化铁粉的目数为-400目。
7.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于：所述铜粉选用电解铜粉，所述铜粉的粒度为-200目。<...
【技术特征摘要】
1.一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于，所述碳纤维颗粒通过以下步骤制备得到：
3.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于：所述混料步骤中铁基粉末以重量组分计包括：铁粉98%、铜粉0.8%、碳纤维颗粒0.1%、石墨0.3%、石蜡0.8%。
4.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于，所述石墨选用改性石墨，所述改性石墨通过以下步骤制备得到：
5.根据权利要求1所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于：所述铁粉选用还原铁粉、水雾化铁粉、羰基铁粉的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的一种高性能粉末冶金工艺，其特征在于：所述铁粉选用水雾化铁粉和还原铁粉的混合物，其中还原铁粉占混合物重量的8...
【专利技术属性】
技术研发人员：李习诚，李明，
申请(专利权)人：佛山市常捷粉末冶金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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