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權(quán)利要求
1.銅基粉末冶金材料,其特征在于:所述銅基粉末冶金材料按質(zhì)量份由以下組分制備所得:Sn 3%-8%、Al 0.5-2%、Cu 2O 2%-5%、硬脂酸鋅0.3-0.7%、余量為Cu。2.如權(quán)利要求1所述的銅基粉末冶金材料的制備方法,其特征在于:包括以下步驟: S1、分別稱取Sn、Al、Cu 2O、硬脂酸鋅和Cu后,將其混合均勻得到混合料; S2、將混合料加入模具中并鋪平,經(jīng)壓制成型后得到壓坯; S3、將壓坯放置在加熱設(shè)備中在還原性氣氛下進(jìn)行燒結(jié)處理,得到銅基粉末冶金材料。 3.如權(quán)利要求2所述的銅基粉末冶金材料的制備方法,其特征在于:步驟S2中,所述壓制成型的壓力為400-600MPa。 4.如權(quán)利要求2所述的銅基粉末冶金材料的制備方法,其特征在于:步驟S3中,所述加熱設(shè)備為燒結(jié)爐。 5.如權(quán)利要求2所述的銅基粉末冶金材料的制備方法,其特征在于:步驟S3中,所述還原性氣氛為氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚夥铡?nbsp;6.如權(quán)利要求2所述的銅基粉末冶金材料的制備方法,其特征在于:步驟S3中,所述燒結(jié)處理的溫度為800℃~950℃,時(shí)間為40~80min。
說(shuō)明書
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于粉末冶金燒結(jié)材料領(lǐng)域,具體涉及銅基粉末冶金材料及其制備方法。
背景技術(shù)
粉末冶金是一種制取金屬粉末,以及采用成形和燒結(jié)工藝將金屬粉末制成材料或制品的工藝技術(shù)。它包括原料粉末的制取和物料準(zhǔn)備,以及成形、燒結(jié)、后處理等工序。粉末冶金能夠生產(chǎn)具有特殊性能的結(jié)構(gòu)材料、功能材料和復(fù)合材料,是一種少切削甚至無(wú)切削的制造機(jī)械零件的新工藝,可以大大節(jié)約金屬材料,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。它是一種既能生產(chǎn)具有特殊性能材料的技術(shù),又是一種制造廉價(jià)優(yōu)質(zhì)機(jī)械零件的工藝。從五金零件到大型機(jī)械,從民用工業(yè)到軍事工業(yè),從一般技術(shù)到尖端技術(shù)都能見(jiàn)到粉末冶金工藝的應(yīng)用。
銅基粉末冶金材料具有導(dǎo)電導(dǎo)熱好、磨合快等優(yōu)勢(shì),在交通運(yùn)輸、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,常作為剎車片等關(guān)鍵摩擦副材料。但銅基粉末冶金材料添加錫、鐵等硬質(zhì)組元時(shí),容易產(chǎn)生成分偏析,造成燒結(jié)樣品組織不均勻,韌性差。常見(jiàn)的銅基粉末冶金增韌是通過(guò)纖維增韌、加壓燒結(jié)等方式進(jìn)行的,工藝復(fù)雜,生產(chǎn)成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種銅基粉末冶金材料及其制備方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種銅基粉末冶金材料,所述銅基粉末冶金材料按質(zhì)量份由以下組分制備所得:Sn 3%-8%、Al 0.5-2%、Cu 2O 2%-5%、硬脂酸鋅0.3-0.7%、余量為Cu。
本發(fā)明還提供了上述所述的銅基粉末冶金材料的制備方法,包括以下步驟:
S1、分別稱取Sn、Al、Cu 2O、硬脂酸鋅和Cu后,將其混合均勻得到混合料;
S2、將混合料加入模具中并鋪平,經(jīng)壓制成型后得到壓坯;優(yōu)選的,所述壓制成型的壓力為400-600MPa。
S3、將壓坯放置在加熱設(shè)備中在還原性氣氛下進(jìn)行燒結(jié)處理,得到銅基粉末冶金材料。優(yōu)選的,所述加熱設(shè)備為燒結(jié)爐;所述還原性氣氛為氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚夥眨瑑?yōu)選的,所述氮?dú)夂蜌錃獾捏w積比為9:1,氫氣的作用是還原燒結(jié)過(guò)程中的雜質(zhì);所述燒結(jié)處理的溫度為800℃~950℃,時(shí)間為40~80min。
與現(xiàn)有銅基粉末冶金材料相比,本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)本發(fā)明中硬脂酸鋅的作用如下:一方面,其作為一種常見(jiàn)的粉末冶金潤(rùn)滑劑使用;另一方面,硬脂酸鋅在燒結(jié)處理過(guò)程中在高溫條件下可分解成氧化鋅,隨后在高溫條件下原料組分中的鋁通過(guò)鋁熱反應(yīng)將氧化鋅還原成鋅,鋅在銅中的固溶度較大,能夠起到較好的固溶強(qiáng)化作用,改善銅基粉末冶金材料的韌性。
(2)錫是一種常見(jiàn)強(qiáng)化銅基元素,但制備過(guò)程中常有雜質(zhì),其主要雜質(zhì)成分為氧化錫,本發(fā)明在原料中使用具有較強(qiáng)還原性的Cu 2O,通過(guò)Cu 2O還原氧化錫,達(dá)到提純的作用,從而保持產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。
(3)本發(fā)明通過(guò)材料配方設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)銅基粉末冶金材料的增韌,相比其他熱加工工藝,具有成本低、安全性高等特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明,以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明并能予以實(shí)施,但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。需要說(shuō)明的是,下列實(shí)施例中使用的原料均為市售產(chǎn)品,市購(gòu)可得。
實(shí)施例1
一種銅基粉末冶金材料的制備方法,包括以下步驟:
S1、將Cu粉、Sn粉、Al粉、Cu 2O粉、以及硬脂酸鋅粉末按照Sn:3%,Al:0.5%,Cu 2O:2%,硬脂酸鋅:0.3%,余量為Cu的比例混合均勻;
S2、將混合均勻的原材料粉末裝入模具中并鋪平,在400MPa壓力下壓制成壓坯;
S3、將壓制后的壓坯放置在燒結(jié)爐中,在氮?dú)夂蜌錃怏w積比為9:1的混合氣氛中進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)溫度800℃,燒結(jié)時(shí)間80min;冷卻后即得目標(biāo)產(chǎn)物。
實(shí)施例2
一種銅基粉末冶金材料的制備方法,包括以下步驟:
S1、將Cu粉、Sn粉、Al粉、Cu 2O粉、以及硬脂酸鋅粉末按照Sn:4%,Al:1%,Cu 2O:3.8%,硬脂酸鋅:0.5%,余量為Cu的比例混合均勻;
S2、將混合均勻的原材料粉末裝入模具中并鋪平,在500MPa壓力下壓制成壓坯;
S3、將壓制后的壓坯放置在燒結(jié)爐中,在氮?dú)夂蜌錃怏w積比為9:1的混合氣氛中進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)溫度900℃,燒結(jié)時(shí)間80min;冷卻后即得目標(biāo)產(chǎn)物。
實(shí)施例3
一種銅基粉末冶金材料的制備方法,包括以下步驟:
S1、將Cu粉、Sn粉、Al粉、Cu 2O粉、以及硬脂酸鋅粉末按照Sn:8%,Al:2%,Cu 2O:5%,硬脂酸鋅:0.7%,余量為Cu的比例混合均勻;
S2、將混合均勻的原材料粉末裝入模具中并鋪平,在600MPa壓力下壓制成壓坯;
S3、將壓制后的壓坯放置在燒結(jié)爐中,在氮?dú)夂蜌錃怏w積比為9:1的混合氣氛中進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)溫度950℃,燒結(jié)時(shí)間80min;冷卻后即得目標(biāo)產(chǎn)物。
對(duì)比例1
一種銅基粉末冶金材料的制備方法,包括以下步驟:
S1、將Cu粉、Sn粉以及硬脂酸鋅粉末按照Sn:3%,硬脂酸鋅:0.3%,余量為Cu的比例混合均勻;
S2、將混合均勻的原材料粉末裝入模具中并鋪平,在400MPa壓力下壓制成壓坯;
S3、將壓制后的壓坯放置在燒結(jié)爐中,在氮?dú)夂蜌錃怏w積比為9:1的混合氣氛中進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)溫度800℃,燒結(jié)時(shí)間80min;冷卻后即得目標(biāo)產(chǎn)物。
對(duì)比例2
一種銅基粉末冶金材料的制備方法,包括以下步驟:
S1、將Cu粉、Sn粉以及硬脂酸鋅粉末按照Sn:4%,硬脂酸鋅:0.5%,余量為Cu的比例混合均勻;
S2、將混合均勻的原材料粉末裝入模具中并鋪平,在500MPa壓力下壓制成壓坯;
S3、將壓制后的壓坯放置在燒結(jié)爐中,在氮?dú)夂蜌錃怏w積比為9:1的混合氣氛中進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)時(shí)間80min;冷卻后即得目標(biāo)產(chǎn)物。
對(duì)比例3
一種銅基粉末冶金材料的制備方法,包括以下步驟:
S1、將Cu粉、Sn粉以及硬脂酸鋅粉末按照Sn:8%,硬脂酸鋅:0.7%,余量為Cu的比例混合均勻;
S2、將混合均勻的原材料粉末裝入模具中并鋪平,在600MPa壓力下壓制成壓坯;
S3、將壓制后的壓坯放置在燒結(jié)爐中,在氮?dú)夂蜌錃怏w積比為9:1的混合氣氛中進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)溫度950℃,燒結(jié)時(shí)間80min;冷卻后即得目標(biāo)產(chǎn)物。
對(duì)上述各實(shí)施例和對(duì)比例制得的產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測(cè),其中沖擊韌性的測(cè)試方法采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9096-2002《燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金)沖擊試驗(yàn)方法》;測(cè)試結(jié)果如下表1所示:
表1各實(shí)施例和對(duì)比例制得的產(chǎn)品的性能檢測(cè)結(jié)果
從表1中數(shù)據(jù)可看出各實(shí)施例制備的材料的密度稍低于對(duì)比例中的材料,但沖擊韌性獲得了顯著提高;并且各實(shí)施例制備的材料的摩擦磨損性能與對(duì)比例沒(méi)有明顯變化。采用實(shí)施例可以在保證材料摩擦磨損性能的同時(shí),顯著提高材料的沖擊韌性。
顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。