專利名稱：振動馬達用高比重偏心輪用的金屬粉末及其用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用85％-97％W+9.5％-1.9％Ni+4.5％-1.0％Cu+1％-0.1％Fe金屬混合粉末與一種特制粘結劑經(jīng)高溫混合，然后通過注射或模壓成形振動馬達用高比重偏心輪的加工方法。
背景技術：
高比重合金材料是一類以鎢為基體(W含量85-99％)，并添加有Ni、Cu、Co、Mo、Cr等元素組成的合金。按合金組成特性及用途分為W-Ni-Fe、W-Ni-Cu、W-Ni-Co、W-Ni-Cr、W-Ni-Mo等主要系列，其密度高達16.5-19.0g/cm3，而被世人稱為高比重合金，它還具有一系列優(yōu)異的特性，比重大一般比重為16.5-18.75g/cm3，強度高抗拉強度為700-1000Mpa，吸收射線能力強其能力比鉛高30-40％，導熱系數(shù)大為模具鋼的5倍；熱膨脹系數(shù)小只有鐵或鋼的1/2-1/3，良好的可導電性能；具有良好的可焊性和加工性。鑒于高比重合金有上述優(yōu)異的功能，它被廣泛地運用在航天、航空、軍事、石油鉆井，電器儀表、醫(yī)學等工業(yè)。
而用于高比重偏心輪的主要是鎢鎳銅合金或鎢鎳鐵合金。鎢鎳銅合金的燒結溫度低(1300-1450℃)，生產(chǎn)能耗低，并且其密度能達到高比重偏心輪一般所要求的密度，即大于18.0g/cm3，但是因達到上述密度的鎢鎳銅合金的強度和延性差，且振動馬達用高比重偏心輪是靠鉚接連接在馬達的軸上的，所以該合金的延性差、產(chǎn)品容易開裂。
另外，鎢鎳鐵合金雖然其強度和延性好，但要求燒結的溫度高(1500-1650℃)，能耗和設備的要求高；而本發(fā)明采用在W-Ni-Cu的基礎上按一定比例加入Fe的配方，不僅可以降低燒結溫度，而且增加了高比重偏心輪的物理-力學性能，產(chǎn)品不易開裂。
另外，一般高比重偏心輪用模壓或注射成形方法成形。本發(fā)明所提供的上述金屬合金組合物既可用于模壓又可用于注射成形。
采用本發(fā)明的上述金屬粉末組合物，以模壓和/或注射成形方法成形，所制得的成形坯密度分布均勻，燒結后不變形，尺寸精度高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的，是提供一種振動馬達用高比重偏心輪的配方及采用該配方原料與一種粘結劑的混合料經(jīng)過注射成形和模壓成形的加工方法。
在本發(fā)明的第一方面，提供了一種金屬粉末組合物，其特征在于，所述的組合物含有以下組分(a)97-85wt％W；(b)9.5-1.9wt％Ni；(c)4.5-1.0wt％Cu；(d)1-0.1wt％Fe；其中，所述的重量百分比按組分(a)至(d)的總重量計算，并且所述金屬粉末的平均粒度為1-50微米。
本發(fā)明還提供一種組合物，其特征在于，所述的組合物含有(a)97-85wt％W；(b)9.5-1.9wt％Ni；(c)4.5-1.0wt％Cu；(d)1-0.1wt％Fe；其中，組分(a)至(d)的重量百分比是按組分(a)至(d)的總重量計算，并且所述金屬粉末的平均粒度為1-50微米；(e)粘結劑，其中所述的粘結劑是聚乙烯、石蠟、EVA、硬脂酸的混合物，并且粘結劑的含量為組分(a)至(d)的總重量的2-6wt％。
另外，本發(fā)明還涉及一種制備振動馬達用高比重偏心輪的方法，其特征在于，包括如下步驟(i)按照振動馬達用高比重偏心輪的形狀，對權利要求3所述的組合物進行注射成形或模壓成形，從而成形振動馬達用高比重偏心輪坯件；(ii)對成形坯件進行脫脂，形成脫脂坯；(iii)對脫脂坯進行燒結，形成振動馬達用高比重偏心輪。
另外，前述方法的特征還在于，所述(i)的注射成形的條件包括在注射成形機內，以100-160℃，注射壓力為30-80Mpa，模溫為25-50℃條件下，加工成坯件。
另外，前述方法的特征還在于，所述(i)模壓成形的條件包括將所述的組合物以壓制壓力1-3t/cm2模壓成形，加工成坯件。
另外，所述步驟(ii)包括將加工的坯件加熱至35-50℃并保溫5-8小時，溶解坯件中的石蠟；然后將該坯件放入脫脂爐中、在氨分解氣的保護下，以100-300℃/小時加熱到700-900℃的溫度進行熱脫脂和預燒，形成預燒后的脫脂坯。
再者，所述步驟(iii)包括將預燒后的脫脂坯放在陶瓷器皿中，在鉬絲燒結爐里，在露點0度-30度的氫氣或氨分解氣，溫度1300-1450℃燒結30-120分鐘，然后以30℃/min以下的速度冷到室溫，形成振動馬達用高比重偏心輪。
本發(fā)明還涉及前述組合物的用途，其特征在于，用于制備振動馬達用高比重偏心輪。
具體實施例方式
本發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究，發(fā)現(xiàn)將鎢(W)、鎳(Ni)、銅(Cu)和鐵(Fe)的金屬顆粒按特定比例混合，可形成一種用于制備振動馬達用高比重偏心輪的組合物。用該組合物制備的偏心輪具有優(yōu)異的性能，密度高、韌性好。在另一優(yōu)選例中，將所述組合物與粘結劑混合，可形成一種即可用于注射成形，又可用于模壓成形的組合物。在此基礎上完成了本發(fā)明。
用作本發(fā)明的金屬粉末組合物的各種金屬成分，要滿足如下條件對用于本發(fā)明的鎢金屬(W)，使其符合GB/T 3458-1982中FW-1要求，粉末平均粒度為2-3微米。
對于用于本發(fā)明的鎳(Ni)，使其符合GB/T 7160-1987中FTN-1要求，粉末平均粒度為2.0-3.2微米。
對于用于本發(fā)明的銅(Cu)，使其符合GB/T 5246-1985中FTD3要求，粉末粒度要求400目。
對用于本發(fā)明的鐵(Fe)，使其符合Q/21430069-0.1-1999中FTF-4要求，粉末平均粒度為2.0-3.2微米。
本發(fā)明的金屬粉末組合物可通過將上述四種粉末按如下比例稱好后倒入V型混料設備中，混合30-120分鐘就可獲得均勻混合料(a)97-85wt％W；(b)9.5-1.9wt％Ni；(c)4.5-1.0wt％Cu；(d)1-0.1wt％Fe；其中，所述的重量百分比按組分(a)至(d)的總重量計算。
本發(fā)明的金屬粉末組合物的平均粒度為1-50微米，較佳為2-10微米。
粘結劑是聚乙烯、石蠟、EVA、硬脂酸的混合物，重量比例為0.1-10∶50-80∶10-30∶0.1-5。該混合物可采用通常的混合方式進行混合而成；另外，也可在制作組合物時，將聚乙烯、石蠟、EVA、硬脂酸按照相應比例與其他4種金屬成分混合。
該粘結劑的用量為金屬粉末組合物的4組分的總重量的2-6wt％，較佳含量為3.7-3.8wt％。粘結劑用量的多少取決于金屬粉末的特性，在金屬粉末和粘結劑混合物有良好的流動性的前提下，粘結劑的含量盡可能的少。但若粘結劑含量少于2wt％的話，混合物流動性差，不能順利成形；若粘結劑太多，超過6wt％時，后續(xù)工序的脫脂和燒結會變形。所述組合物顆粒(金屬+粘結劑所共同構成的顆粒)的粒度范圍為40-200目。
將V混好的金屬粉末與相應的粘結劑倒入SHR-50高速混合設備中在135-165℃的溫度下混合30-60分鐘，然后冷卻至室溫，在SWP-200破碎機中破碎即可得到要求的組合物顆粒。
制備振動馬達用高比重偏心輪的加工方法。該加工方法包括如下步驟(i)按照振動馬達用高比重偏心輪的形狀，對上述金屬粉末組合物進行注射成形或模壓成形，從而振動馬達用高比重偏心輪成坯件；(ii)對成形坯件進行脫脂，形成脫脂坯；(iii)對脫脂坯進行燒結，形成振動馬達用高比重偏心輪。
對于偏心輪的形狀無特別限定，為本領域技術人員認同的通常的形狀。
另外，對于上述加工方法中的注射成形，工藝條件為在注射成形機內，以成形溫度為100-160℃，注射壓力為30-80Mpa，模溫為25-50℃條件下，加工成坯件。工藝條件的限定是由本發(fā)明中金屬粉末和粘結劑的組合物的特性決定的。若成形溫度在100℃以下，流動性差不易成形；若成形溫度在160℃以上，粘結劑易與金屬粉末分離和分解，產(chǎn)品不能成形或成形密度、強度低，不能實現(xiàn)本發(fā)明的成形效果；對于注射壓力，若小于30Mpa，不易成形；若高于80Mpa，粉末易與粘結劑分離，產(chǎn)品不能成形或成形密度、強度低，不能實現(xiàn)成形要求。
對于上述加工方法中的模壓成形，該成形的條件包括將所述的組合物以壓制壓力1-3t/cm2模壓成形，加工成坯件。壓制壓力也與金屬粉末和粘結劑的混合物的特性有關。若壓制壓力低，產(chǎn)品不能成形或成形密度、強度低；若壓制壓力過高，雖然產(chǎn)品密度、強度在一定階段也會相應增高，但到了一定程度后，產(chǎn)品密度、強度不再隨壓力增加而升高，反而設備、模具損傷大。
采用本發(fā)明的金屬粉末和粘結劑所形成的組合物，不僅可用于模壓成形，也可用于注射成形?？筛鶕?jù)偏心輪的形狀、產(chǎn)量等特征，采用二種成形工藝中的任一種工藝，除成形機以外，在不需要額外生產(chǎn)設備的基礎上，就可獲得密度分布均勻、產(chǎn)品一致性好，精度高的偏心輪；另外采用本發(fā)明模壓和注射成形一樣可形成帶有階梯形的偏心輪。
本發(fā)明的主要優(yōu)點在于(a)本發(fā)明的組合物既可用于注射成形，也可用于模壓成形，從而實現(xiàn)了注射成形和模壓原料的通用。
(b)采用本發(fā)明生產(chǎn)的振動馬達用高比重偏心錘，產(chǎn)品組織均勻，性能好，尺寸精度高。
下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。
除非另外說明，否則份數(shù)和百分比為重量份數(shù)和重量百分比。
實施例制備例1將符合要求的金屬粉末按95.1wt％W-3wt％Ni-1.5wt％Cu-0.4wt％Fe比例放入V型混合設備中進行混合60分鐘，獲得組合物1。
將組合物1與3.78wt％的粘結劑，在SHR-50高速混合機中，135-165℃溫度下混合30分鐘，冷卻到室溫后在SWP-200破碎機中破碎形成組合物5。
將組合物1與2wt％的粘結劑，在SHR-50高速混合機中，135-165℃溫度下混合30分鐘，冷卻到室溫后在SWP-200破碎機中破碎形成組合物6。
將組合物1與6wt％的粘結劑，在SHR-50高速混合機中，135-165℃溫度下混合30分鐘，冷卻到室溫后在SWP-200破碎機中破碎形成組合物7。
將組合物1與1.5wt％的粘結劑，在SHR-50高速混合機中，135-165℃溫度下混合30分鐘，冷卻到室溫后在SWP-200破碎機中破碎形成組合物8。
將組合物1與8wt％的粘結劑，在SHR-50高速混合機中，135-165℃溫度下混合30分鐘，冷卻到室溫后在SWP-200破碎機中破碎形成組合物9。
在注射機和脫脂設備中分別對組合物5-9進行流動性和保形性測試，測試結果如表1。
表1

對組合物5-9評定要求流動性和保形性兩個指標都好，綜合考慮組合物5-7綜合性能好。
將組合物5在注射機中140℃，50MPa的注射壓力下成形，形成半徑為2.0mm的偏心輪的成形坯。然后在45℃的酒精中溶脫8小時，再在氨分解中800℃的溫度下進行熱脫脂，脫脂后的產(chǎn)品在鉬絲燒結爐中于氨分解氣中1400℃燒結，獲得振動馬達用高比重偏心輪1。
制備例2將符合要求的金屬粉末按97wt％W-1.9wt％Ni-1.0wt％Cu-0.1wt％Fe比例放入V型混合設備中進行混合60分鐘，獲得組合物2。
組合物2和3.78wt％的粘結劑再在SHR-50高速混合機中混合30分鐘，混合料冷卻、破碎后在注射機中140℃，50MPa的注射壓力下成形，形成半徑為2.0mm的偏心輪的成形坯。然后在45℃的酒精中溶脫8小時，再在氨分解中800℃的溫度下進行熱脫脂，脫脂后的產(chǎn)品在鉬絲燒結爐中于氨分解氣中1400℃燒結，獲得振動馬達用高比重偏心輪2。
制備例3將符合要求的金屬粉末按85wt％W-9.5wt％Ni-4.5wt％Cu-1.0wt％Fe比例放入V型混合設備中進行混合60分鐘，獲得組合物3。
組合物3和3.78wt％的粘結劑再在SHR-50高速混合機中混合30分鐘，混合料冷卻、破碎后在注射機中140℃，50MPa的注射壓力下成形，形成半徑為2.0mm的偏心輪的成形坯。然后在45℃的酒精中溶脫8小時，再在氨分解中800℃的溫度下進行熱脫脂，脫脂后的產(chǎn)品在鉬絲燒結爐中于氨分解氣中1400℃燒結，獲得振動馬達用高比重偏心輪3。
比較例1將符合要求的金屬粉末按95.5wt％W-3wt％Ni-1.5wt％Cu比例放入V型混合設備中進行混合60分鐘，獲得組合物4。
組合物4和3.78wt％的粘結劑再在SHR-50高速混合機中混合30分鐘，混合料冷卻、破碎后在注射機中140℃，50MPa的注射壓力下成形，形成半徑為2.0mm的偏心輪的成形坯。然后在45℃的酒精中溶脫8小時，再在氨分解中800℃的溫度下進行熱脫脂，脫脂后的產(chǎn)品在鉬絲燒結爐中于氨分解氣中1400℃燒結，獲得振動馬達用高比重偏心輪4。
測試方法將上述制備例和比較例中制得的振動馬達用高比重偏心輪在專用鉚接機上進行鉚接產(chǎn)品是否開裂測試，測試的結果如表2。
表2

本發(fā)明的97-85wt％W+9.5-1.9wt％Ni+4.5-1.0wt％Cu+1-0.1wt％Fe組合物所形成的產(chǎn)品的強度、韌性較好，產(chǎn)品鉚接不開裂。
本發(fā)明的95.1wt％W-3wt％Ni-1.5wt％Cu-0.4wt％Fe組合物所形成的產(chǎn)品的性能明顯優(yōu)于95.5wt％W-3wt％Ni-1.5wt％Cu組合物所形成的產(chǎn)品。
制作振動馬達用高比重偏心輪的方法制作例1將組合物5在注射機中140℃，50MPa的注射壓力下成形，形成半徑為3.0mm的偏心輪的成形坯。然后在45℃的酒精中溶脫8小時，再在氨分解中800℃的溫度下進行熱脫脂，脫脂后的產(chǎn)品在鉬絲燒結爐中于氨分解氣中1400℃燒結，燒結產(chǎn)品密度18.15g/cm3，產(chǎn)品尺寸、性能良好，完全滿足零缺陷要求。
制作例2將組合物5過40-200目，在壓機上以1-3t/cm2的壓力，在單一下模沖的模具中壓制成形，形成總高度2.4mm，其中臺階高1.2mm的馬達用高比重偏心輪，該成形坯是金屬粉末和粘結劑組合物的均勻致密體，密度分布均勻。然后在45℃的酒精中溶脫8小時，再在氨分解中800℃的溫度下進行熱脫脂，脫脂后的產(chǎn)品在鉬絲燒結爐中于氨分解氣中1400℃燒結，燒結產(chǎn)品密度18.15g/cm3，燒結后測量高度方向產(chǎn)品徑向尺寸一致，產(chǎn)品尺寸、性能良好，完全滿足零缺陷要求。
利用現(xiàn)有技術，采用一般的模壓料、一般的模壓方法很難成形總高度2.4mm，其中臺階高1.2mm的馬達用高比重偏心輪。
在本發(fā)明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
權利要求
1.一種金屬粉末組合物，其特征在于，所述的組合物含有以下組分(a)97-85wt％W；(b)9.5-1.9wt％Ni；(c)4.5-1.0wt％Cu；(d)1-0.1wt％Fe；其中，所述的重量百分比按組分(a)至(d)的總重量計算，并且所述金屬粉末的平均粒度為1-50微米。
2.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述金屬粉末的平均粒度為2-10微米。
3.一種組合物，其特征在于，所述的組合物含有(a)97-85wt％W；(b)9.5-1.9wt％Ni；(c)4.5-1.0wt％Cu；(d)1-0.1wt％Fe；其中，組分(a)至(d)的重量百分比是按組分(a)至(d)的總重量計算，并且所述金屬粉末的平均粒度為1-50微米；(e)粘結劑，其中所述的粘結劑為聚乙烯、石蠟、EVA、硬脂酸的混合物，其含量為組分(a)至(d)的總重量的2-6wt％。
4.如權利要求3所述的組合物，其特征在于，所述組合物顆粒的粒度范圍為40-200目。
5.如權利要求3所述的組合物，其特征在于，所述的粘結劑是聚乙烯、石蠟、EVA、硬脂酸的混合物。
6.一種制備振動馬達用高比重偏心輪的方法，其特征在于，包括如下步驟(i)按照振動馬達用高比重偏心輪的形狀，對權利要求3所述的組合物進行注射成形或模壓成形，從而成形振動馬達用高比重偏心輪坯件；(ii)對成形坯件進行脫脂，形成脫脂坯；(iii)對脫脂坯進行燒結，形成振動馬達用高比重偏心輪。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的注射成形的條件包括在注射成形機內，在100-160℃，注射壓力為30-80Mpa，模溫為25-50℃的條件下，加工成坯件。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的組合物的平均粒徑為40-200目。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的模壓成形的條件包括將所述的組合物以壓制壓力1-3t/cm2模壓成形，加工成坯件。
10.權利要求1金屬粉末組合物或權利要求3所述的組合物的用途，其特征在于，用于制備振動馬達用高比重偏心輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種97－85wt％W+9.5－1.9wt％Ni+4.5－1.0wt％Cu+1－0.1wt％Fe金屬混合粉末，以及該混合粉末與粘結劑經(jīng)高溫混合，然后通過注射或模壓成形制成振動馬達用高比重偏心輪的加工方法。
文檔編號B22F3/10GK1887484SQ20061002965
公開日2007年1月3日 申請日期2006年8月2日 優(yōu)先權日2006年8月2日
發(fā)明者段滿堂, 吳天堂, 王云平 申請人:上海-東機電有限公司