申请/专利权人：山东威达粉末冶金有限公司

申请日：2022-11-07

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN115612942B

主分类号：C22C38/08

分类号：C22C38/08;C22C38/12;C22C38/16;B22F1/10;B22F1/145;B22F3/02;B22F3/10;B22F9/22;C22C33/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2023.02.10#实质审查的生效;2023.01.17#公开

摘要：本发明涉及粉末冶金材料技术领域，具体地说是一种高密度铁基粉末冶金材料及其制备方法，其特征在于该材料中含有的成分为Fe、Cu、Mo、Ni、C、纳米级的稀土氧化物，其中镍占0.5~4%，铜占0.2~3.0%，钼占0.2~0.8%，稀土氧化物占0.3~1.0%，碳占0.2~0.6%，其余为铁，制备方法的步骤如下：（1）混合氧化物粉末制备；（2）含有稀土氧化物的预合金粒子制备；（3）混合料混合及压坯压制；（4）高温烧结，通过上述方法制备的成品成分中含有0.3‑1.0wt.%稀土氧化物，烧结密度达到7.4~7.6gcm3，热处理硬度HRC45~48，所制备的齿轮断齿强度为750~850MPa，具有制备流程短、致密度高、性能出色等优点。

主权项：1.一种高密度铁基粉末冶金材料，其特征在于该材料中含有的成分为Fe、Cu、Mo、Ni、C、纳米级的稀土氧化物，其中按质量分数镍占0.5~4%，铜占0.2~3.0%，钼占0.2~0.8%，稀土氧化物占0.3~1.0%，碳占0.2~0.6%，其余为铁，所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化钇或氧化铈中的一种或多种，制备方法的步骤如下：（1）混合氧化物粉末制备：将硝酸铁、硝酸铜、硝酸钼、硝酸镍及稀土元素硝酸盐在水中溶解混合得到硝酸盐水溶液，在加入甘氨酸后进行蒸发浓缩，燃烧后将得到氧化铁、氧化铜、氧化钼、氧化镍及稀土氧化物的均匀混合氧化物，将其破碎后得到混合氧化物粉末；（2）含有稀土氧化物的预合金粒子制备：将步骤（1）中得到的混合氧化物粉末放置于氢气气氛下进行还原，在一定高温下还原后得到含有亚微米级稀土氧化物的预合金亚微米粒子，在冷却到一定条件后进行低氧分压钝化处理；（3）混合料混合及压坯压制：将步骤（2）中得到的预合金亚微米粒子与一定比例的碳源和润滑剂一同混合，混合后在一定条件下进行模压，得到压制坯；（4）高温烧结：将步骤（3）得到的压制坯在一定条件下进行高温烧结，最终得到高密度铁基粉末冶金材料；所述的步骤（2）中，钝化过程在30℃~50℃间进行，钝化气氛中氧气的体积占比为2%~5%，其余为氮气，钝化时长为5~10h，所述的步骤（3）中，混合方式为行业中常用的V型混料机，双锥形混料机，混合时间为48~72h，碳源为无定形碳、石墨或其他碳源，碳源的添加量为总质量的0.3~0.8%，压制方式为冷压，通过单向压制或双向压制进行，压制压力为600MPa~800MPa，所述的步骤（1）中，在硝酸盐混合溶液中，按质量分数：镍离子占0.5~4%，铜离子占0.2~3.0%，钼离子占0.2~0.8%，稀土离子占0.2~0.9%，其余为铁离子，甘氨酸加入量为硝酸盐总摩尔量的80~120%，所述的步骤（1）中，蒸发浓缩过程在磁力搅拌器的搅拌中进行，浓缩温度为80~120℃，破碎方式采用常用的破碎机破碎，破碎后粒度范围在200~400目间，所述的步骤（2）中，氧化物还原在氢气气氛中进行，最高还原温度为800~1000℃，保温时间为2~4h，所述的步骤（4）中，烧结方式为真空烧结，烧结真空为0.001Pa~0.1Pa，最终烧结温度为1150~1250℃，所述的步骤（4）中，烧结过程采用梯度升温烧结工艺，脱水脱脂保温平台为100~130℃，脱脂温度为300~450℃，脱气温度为900~1050℃，烧结进一步致密化温度为1100~1250℃，每个阶段保温时间为1~3h，阶段间升温速度为2~5℃min。

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