專利名稱：一種滲銅劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種滲銅劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，鐵基粉末冶金零部件由于其低成本、易加工的特點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)尤其是汽車 工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，常用的零部件有齒輪、凸輪、閥座、排氣門座等，這些零部件由于 其服役條件惡劣，對(duì)性能要求很高，既要耐磨、耐腐蝕，又要保持較高的強(qiáng)度和硬度。但是 粉末冶金燒結(jié)鋼含有大量孔隙，孔隙的存在影響了燒結(jié)鋼的抗拉強(qiáng)度、彈性模量、延伸率、 沖擊韌性、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度和硬度等性能，因此，提高燒結(jié)鋼力學(xué)性能的最有效途徑之 一就是消除或減少殘留孔隙。對(duì)燒結(jié)鋼滲銅是制備高性能粉末冶金零部件的方法之一，許 多研究表明，用銅或銅合金粉末對(duì)燒結(jié)鋼進(jìn)行滲銅能明顯減少或消除粉末冶金零件中的孔 隙，提高粉末冶金零部件的性能。最初人們采用普通銅或普通銅合金粉末作為滲銅劑熔滲 零部件時(shí)容易產(chǎn)生侵蝕基體、粘附殘留等現(xiàn)象。因此開發(fā)新型高性能滲銅劑來滿足國(guó)內(nèi)外 市場(chǎng)對(duì)滲銅劑的需求很有現(xiàn)實(shí)意義。 針對(duì)上述滲銅劑的不足，需要調(diào)整滲銅劑中的添加元素和元素含量，而且需要找 出一種合適的制備方法來實(shí)現(xiàn)滲銅劑的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種滲銅劑及其制備方法。 —種滲銅劑，其特征在于，組分為Fe、 Zn、 Mn、 Sn、 P和Cr元素中的一種或幾種和 Cu，按重量百分比為，F(xiàn)e、 Zn、 Mn、 Sn、 P和Cr元素中的一種或幾種0. 5 10%、 Cu :90 99. 5%。 所述Cu原料包括電解銅粉、水霧化銅粉或氣霧化銅粉，粒度小于100目，松裝密度 為1. 2 4. 0g/cm3。 所述Fe原料包括電解鐵粉、還原鐵粉或羰基鐵粉，其中電解鐵粉、還原鐵粉粒度 小于150目，羰基鐵粉粒度小于700目。所述Zn、 Mn、 Sn、 P和Cr原料為單質(zhì)、合金或化合物，粒度小于200目。
—種滲銅劑的制備方法，其特征在于，該方法步驟如下 (1)將原料按所述比例稱重，按球料質(zhì)量比1 : 5 20加入陶瓷球或不銹鋼球，按 重量百分比加入占原料質(zhì)量總和0. 1 1%的擴(kuò)散促進(jìn)劑，在混料機(jī)中混合0. 5 2h ;
(2)混料過程結(jié)束后，將粉末送入氫氣還原爐進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為300 IOO(TC，擴(kuò)散時(shí)間為0. 5 25h ; (3)冷卻、出爐破碎、蹄分收集，然后按重量百分比加入占原料質(zhì)量總和0 1. 5% 的潤(rùn)滑劑合批。 所述陶瓷球包括氧化鋁陶瓷球、氧化鋯陶瓷球。所述擴(kuò)散促進(jìn)劑包括NH4C1、 ZnCl2、 NH4I、 Znl2中的一種或幾種。
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所述潤(rùn)滑劑包括硬脂酸鋅、硬脂酸鋰或微臘粉。 本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明利用擴(kuò)散法制備的滲銅劑具有成形性好、熔滲效率 高、無侵蝕、低殘留、顯著提高材料密度和力學(xué)性能的特點(diǎn)。該方法流程簡(jiǎn)單，所需設(shè)備易操 作，可以批量生產(chǎn)。


圖1是實(shí)施例3制備的滲銅劑的掃描電鏡圖片。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明 實(shí)施例1 —種滲銅劑，組分為Cu-3Fe-3Mn-3Zn，原料為電解銅粉、還原鐵粉、錳粉和CuZn30 粉。 所述電解銅粉，粒度小于100目，松裝密度2. 0g/cm3。 所述還原鐵粉，粒度小于150目。 所述錳粉，粒度小于200目。 所述CuZn30粉，粒度小于200目。 —種滲銅劑的制備方法，該方法步驟如下 (1)稱取電解銅粉84kg，還原鐵粉3kg，錳粉3kg， CuZn30粉10kg，按球料比
1 : 20，加入5kg氧化鋁陶瓷球，加入0. 2kg的NH4C1作為擴(kuò)散促進(jìn)劑，在混料機(jī)中混合lh ;
(2)混料過程結(jié)束后，將粉末送入氫氣還原爐進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為80(TC，擴(kuò)散 時(shí)間為90min ; (3)循環(huán)水冷卻、出爐破碎，100目篩分收集，然后加入0. 5kg的硬脂酸鋅合批，制 備出Cu-3Fe-3Mn-3Zn滲銅劑。 通過粉末面掃描觀察粉末各成分基本分布均勻，采用國(guó)際檢測(cè)方法測(cè)定粉末的松 裝密度為2. 5g/cm3，流速為32s/50g。
實(shí)施例2 —種滲銅劑，組分為Cu-2Fe-lMn-2Cr，原料為電解銅粉、電解鐵粉、錳鐵粉和鉻粉。 所述電解銅粉，粒度小于100目，松裝密度2. 0g/cm3。 所述電解鐵粉，粒度小于150目。 所述錳鐵粉，含Mn50 % ，粒度小于200目。 所述鉻粉，粒度小于200目。 —種滲銅劑的制備方法，該方法步驟如下 (1)稱取電解銅粉95kg，電解鐵粉lkg，錳鐵粉2kg，鉻粉2kg，按球料比
1 : 20，加入5kg氧化鋯陶瓷球，加入0. 15kg的ZnCl2作為擴(kuò)散促進(jìn)劑，在混料機(jī)中混合 1. 5h ; (2)混料過程結(jié)束后，將粉末送入氫氣還原爐進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為60(TC，擴(kuò)散 時(shí)間為120min ; (3)循環(huán)水冷卻、出爐破碎，100目篩分收集，然后加入0. 4kg的硬脂酸鋰合批，制備出Cu-2Fe-lMn-2Cr滲銅劑。 通過粉末面掃描觀察粉末各成分基本分布均勻，采用國(guó)際檢測(cè)方法測(cè)定粉末的松 裝密度為2. 4g/cm 流速為35s/50g。
實(shí)施例3 —種滲銅劑，組分為Cu-l. 5Fe-lSn-2Mn-0. 5P，原料為霧化銅粉、羰基鐵粉、CuSn10 粉、錳粉和磷鐵粉。 所述霧化銅粉，松裝密度3. 5g/cm3，粒度小于100目。 所述羰基鐵粉，粒度小于700目。 所述CuSnlO粉，粒度小于200目。 所述錳粉，粒度小于200目。 所述磷鐵粉，含P50% ，粒度小于200目。 —種滲銅劑的制備方法，該方法步驟如下 (1)稱取霧化銅粉86kg，羰基鐵粉lkg， CuSnlO : 10kg，錳粉2kg，磷鐵粉lkg，
按球料比1 : 20，加入5kg不銹鋼球，加入0. 25kg的NH4I作為擴(kuò)散促進(jìn)劑，在混料機(jī)中混 合2h ; (2)混料過程結(jié)束后，將粉末送入氫氣還原爐進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為85(TC，擴(kuò)散 時(shí)間為100min ; (3)，循環(huán)水冷卻、出爐破碎，100目篩分收集，然后加入0. 3kg的微臘粉合批，制備 出Cu-l. 5Fe-lSn-2Mn-0. 5P滲銅劑。 圖1是實(shí)施例3制備的滲銅劑的掃描電鏡圖片，通過粉末面掃描觀察粉末各成分 基本分布均勻，采用國(guó)際檢測(cè)方法測(cè)定粉末的松裝密度為3. 8g/cm3，流速為22s/50g。
權(quán)利要求
一種滲銅劑，其特征在于，組分為Fe、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一種或幾種和Cu，按重量百分比為，F(xiàn)e、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一種或幾種0.5～10％、Cu90～99.5％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滲銅劑，其特征在于，所述Cu原料包括電解銅粉、水霧化 銅粉或氣霧化銅粉，粒度小于100目，松裝密度為1. 2 4. 0g/cm3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滲銅劑，其特征在于，所述Fe原料包括電解鐵粉、還原鐵 粉或羰基鐵粉，其中電解鐵粉、還原鐵粉粒度小于150目，羰基鐵粉粒度小于700目。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滲銅劑，其特征在于，所述Zn、 Mn、 Sn、 P和Cr原料為單 質(zhì)、合金或化合物，粒度小于200目。
5. —種滲銅劑的制備方法，其特征在于，該方法步驟如下(1) 將原料按所述比例稱重，按球料質(zhì)量比l : 5 20加入陶瓷球或不銹鋼球，按重量 百分比加入占原料質(zhì)量總和0. 1 1%的擴(kuò)散促進(jìn)劑，在混料機(jī)中混合0. 5 2h ;(2) 混料過程結(jié)束后，將粉末送入氫氣還原爐進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為300 IOO(TC，擴(kuò) 散時(shí)間為0. 5 25h ;(3) 冷卻、出爐破碎、篩分收集，然后按重量百分比加入占原料質(zhì)量總和0 1.5%的潤(rùn) 滑劑合批。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種滲銅劑的制備方法，其特征在于，所述陶瓷球包括氧化 鋁陶瓷球、氧化鋯陶瓷球。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種滲銅劑的制備方法，其特征在于，所述擴(kuò)散促進(jìn)劑包括 NH4C1 、 ZnCl2、 NH4I 、 Znl2中的一種或幾種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種滲銅劑的制備方法，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑包括硬脂 酸鋅、硬脂酸鋰或微臘粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域的一種滲銅劑及其制備方法。滲銅劑組分為Fe、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一種或幾種和Cu，按重量百分比為，F(xiàn)e、Zn、Mn、Sn、P和Cr元素中的一種或幾種0.5～10％、Cu90～99.5％。制備方法為，將原料按所述比例稱重，加入陶瓷球或不銹鋼球、擴(kuò)散促進(jìn)劑，混合后，將粉末送入氫氣還原爐進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為300～1000℃，擴(kuò)散時(shí)間為0.5～25h，冷卻、出爐破碎、篩分收集，然后加入潤(rùn)滑劑合批。本發(fā)明制備的滲銅劑具有成形性好、熔滲效率高、無侵蝕、低殘留、顯著提高材料密度和力學(xué)性能的特點(diǎn)。該方法流程簡(jiǎn)單，所需設(shè)備易操作，可以批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C23C10/36GK101736285SQ20081022677
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者張景懷, 徐景杰, 戴赫, 汪禮敏, 王林山, 董小江, 閆世凱 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院;有研粉末新材料(北京)有限公司