专利名称：粉末冶金零件尺寸控制剂及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种粉末冶金材料。尤其是涉及一种粉末冶金零件尺寸控制剂及其用途。属粉末冶金技术领域。
随着社会需求的稳步提升，粉末冶金零件的批量越来越大，质量要求越来越高。多数产品要求各批次产品尺寸统一以适应流水线生产。但一副粉末冶金模具的正常生产寿命最多40万件，如要达到各批次产品尺寸统一，则生产寿命在20万件以下；工厂的工艺设备是一个系统变量，随着时间的变化存在一定波动，这造成了各批产品的尺寸波动，影响了产品的稳定性。为了解决上述问题，或采用了模具涂层技术以修复磨损模具，或提升设备档次以提高设备能力指数Cmk等方法。但这些方法有的加工时间过长，影响生产，修复模具所用时间与修复后模具使用时间基本相当；有的投资巨大，机器的设备能力指数Cmk由1.33提升到1.67，投资额提高300％，而且周期太长。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种成本低、用量少、对产品物理性能无不利影响、加入量与产品尺寸变化成线性的粉末冶金零件尺寸控制剂及其用途以控制粉末冶金零件的尺寸变化。
本发明的目的是这样实现的一种粉末冶金零件尺寸控制剂，其特征在于它主要是由以下质量百分比的原料组成325目以下Fe3P 23％～26％100目以下Distaloy Acu 62％～70％325目以下Ni4～15％。
本发明粉末冶金零件尺寸控制剂的用途，其特征在于按配比将325目以下Fe3P、100目以下Distaloy Acu和325目以下Ni称重后在双锥混合器内以19～21r/min的转速混合30～35min以成为预混合尺寸控制剂，然后将混合好的尺寸控制剂按0.05％～0.15％的质量百分比加入到粉末冶金零件原材料内，在双锥混合器内以19～21r/min的转速混合30～35min。
添加剂用量少要求添加剂成分对通常粉末冶金材料内某种成分敏感。本发明选择P元素作为尺寸控制剂的主要作用成分，P元素加入原材料中后，在1050℃与Fe形成共晶，有强烈的固溶强化作用，对产品强度有利；P元素对原材料中的C含量非常敏感，加入量的变化直接影响最终产品的尺寸。
如直接添加磷粉后，烧结过程中P无法完全扩散，部分位置P含量0.80％，由于Fe-P共晶在P含量超过0.6％后脆性增加，引起产品的力学性能波动，所以不能采用直接添加磷粉的方式。
本发明选择Fe3P(-325目)作为本尺寸控制剂的基体，当采用Fe3P(-325目)的P元素引入方式后，最高P含量为0.21％，在此含量内Fe-P共晶有最佳的综合力学性能。另外，同时由于P元素对产品的尺寸变化影响太大，不利于生产过程中工艺控制，因此引入缓冲剂Cu和Ni，为避免偏析，Cu的引入采用了Distaloy ACu(-100目)。为了控制成本与不过多影响产品性能，设计控制剂的添加量为0.05％～0.15％。为达到尺寸控制剂加入量与产品尺寸变化成线形的要求，采用了实验拟合法，发现在加入量为0.05％～0.15％时对粉末冶金通用的Fe-C，Fe-Cu-C，Fe-Cu-Ni-Mo-C系列材料，P∶Cu∶Ni(质量比)在67∶66∶100时线形拟合误差为0.4％，73∶66∶100时线形拟合误差为9.5％，67∶85∶100时线形拟合误差为11.5％，67∶66∶80时线形拟合误差为6.8％。因此确定P∶Cu∶Ni(质量比)为67∶66∶100为最佳含量，换算成各引入剂含量质量比为12∶33∶5。即本尺寸控制剂最佳配方为Fe3P(-325目)24％，Distaloy ACu(-100目)66％，Ni(-325目)10％，加入量为0.05％～0.15％。
对通常材料(Fe-C系列，Fe-Cu-C系列，Fe-Ni-C系列，Fe-Ni-Cu-Mo-C系列)产品尺寸影响为线性，其中产品内Ni，Mo，Cu三种元素含量在加入尺寸控制剂前后无明显变化，具体参数见附图1，2，3。尺寸控制剂加入后产品尺寸变化随产品内C含量变化而变化，但变化都为线形，具体参数见附图4。加入尺寸控制剂后，对产品强度无不利影响，具体参数见图5。每吨零件加入量为0.5kg～1.5kg，成本增加50～150元。平均粉末冶金零件单件质量为60g左右，每副模具成本为12000元，即模具成本在使用尺寸控制剂后可节省10000元，质量成本可节省20000～50000元/40万件零件。
综上所述，本发明成本低、用量少、对产品物理性能无不利影响、加入量与产品尺寸变化成线性。
图1为不同Cu含量产品内加入尺寸控制剂后尺寸变化图。
图2为不同Ni含量产品内加入尺寸控制剂后尺寸变化图。
图3为不同Ni+Cu含量产品内加入尺寸控制剂后尺寸变化图。
图4为不同C含量产品内加入尺寸控制剂后尺寸变化图。
图5为不同产品内加入尺寸控制剂后抗拉强度变化图。
具体实施例方式
按照Fe3P(-325目)23％～26％，Distaloy ACu(-100目)62％～70％，Ni(-325目)4～15％配合，配好的材料在双锥混合器内以19～21r/min的转速混合30～35min以成为预混合尺寸控制剂。
将混合好的尺寸控制剂按需求加入0.05％～0.15％在原材料内，然后在双锥混合器内以19～21r/min的转速混合30～35min。
将混好的材料按通常粉末冶金生产方式生产产品。
权利要求
1.一种粉末冶金零件尺寸控制剂，其特征在于它主要是由以下质量百分比的原料组成325目以下Fe3P23％～26％100目以下Distaloy ACu62％～70％325目以下Ni 4～15％。
2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金零件尺寸控制剂，其特征在于它主要是由以下质量百分比的原料组成325目以下Fe3P24％100目以下Distaloy Acu66％325目以下Ni 10％。
3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金零件尺寸控制剂的用途，其特征在于按配比将325目以下Fe3P、100目以下Distaloy Acu和325目以下Ni称重后在双锥混合器内以19～21r/min的转速混合30～35min以成为预混合尺寸控制剂，然后将混合好的尺寸控制剂按0.05％～0.15％的质量百分比加入到粉末冶金零件原材料内，在双锥混合器内以19～21r/min的转速混合30～35min。
全文摘要
本发明涉及一种粉末冶金零件尺寸控制剂，其特征在于它主要是由以下质量百分比的原料组成325目以下Fe
文档编号B22F1/00GK101088666SQ20071002487
公开日2007年12月19日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者包敢锋 申请人:包敢锋