一種高密度無磁平衡塊及其粉末冶金制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種高密度無磁平衡塊及其粉末冶金制備方法和應(yīng)用。該粉末冶金制備方法通過將Fe-Mn-C預(yù)合金與WC經(jīng)高速壓制、高溫?zé)Y(jié)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明通過利用WC對(duì)Fe-Mn-C增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)高性能，通過高速壓制成形技術(shù)解決增強(qiáng)顆粒WC加入后的壓縮性差的問題，得到密度高、性能優(yōu)異的合金材料，在無磁平衡塊較少組分的前提下實(shí)現(xiàn)高性能，所得無磁平衡塊密度高達(dá)7.6～7.8g/cm3。本發(fā)明的粉末冶金制備方法工藝簡(jiǎn)單、流程短、近凈成形、成本低、實(shí)用性好、成形快、生產(chǎn)效率高，具有良好的工業(yè)化生產(chǎn)前景。
【專利說明】一種高密度無磁平衡塊及其粉末冶金制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種高密度無磁平衡塊及其粉末冶金制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮機(jī)中的平衡塊作用重大，其維持了曲軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的平穩(wěn)狀態(tài)。物體各部位質(zhì)量本身有差異，在靜態(tài)和低速旋轉(zhuǎn)下，質(zhì)量的不均勻就會(huì)影響物體旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)速越高，震動(dòng)就會(huì)越大，平衡塊保護(hù)了電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。目前，有的曲軸平衡塊是鍛造或鑄造時(shí)與曲軸連成一體的。有的用螺栓擰在曲軸上，在安裝空間不夠時(shí)，多采用螺栓緊固方式。平衡塊在使用時(shí)，在交變電流的環(huán)境下不能發(fā)生磁化或磁場(chǎng)作用，必須保持材料的無磁性。
[0003]壓縮機(jī)中的平衡塊材料一般有銅、鋅和無磁鋼等，因?yàn)殂~和鋅的價(jià)格不斷上升，無磁鋼是目前應(yīng)用的熱點(diǎn)。由于電機(jī)的尺寸不斷變小，平衡塊的尺寸也在降低，這對(duì)材料的尺寸提出了新的要求，一般精密鑄造生產(chǎn)的無磁鋼產(chǎn)品材料的均勻性不佳、鑄件表面質(zhì)量較差且生產(chǎn)效率低，很難滿足大批量低成本無污染的生產(chǎn)需求。國(guó)內(nèi)外針對(duì)壓縮機(jī)無磁平衡塊進(jìn)行了一定程度的研究，其中，發(fā)明專利ZL102517520A-—種無磁壓縮機(jī)電機(jī)平衡塊雖然利用粉末冶金的方法制作，但材料的成分過于復(fù)雜，合金組元多；發(fā)明專利ZL102528040A-壓縮機(jī)平衡塊粉末冶金制作工藝方法，雖然也是利用粉末冶金的方法制作，但合金元素或含碳量過高，難于采用傳統(tǒng)壓制方法獲得高的密度及全致密，特別是高達(dá)
7.6~7.8g/cm3的密度。所述的前面兩種無磁鋼平衡塊雖然利用粉末冶金的方法制作，但仍然有一些不足。為此，開發(fā)一種高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法是很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法。`
[0005]本發(fā)明另一目的在于提供上述方法制備的高密度無磁平衡塊。
[0006]本發(fā)明再一目的在于提供上述高密度無磁平衡塊在壓縮機(jī)中的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，通過將Fe-Mn-C預(yù)合金與WC經(jīng)高速壓制、高溫?zé)Y(jié)實(shí)現(xiàn)。
[0009]具體包括以下步驟:
[0010]把Fe-Mn-C預(yù)合金與WC混合,機(jī)械球磨混合均勻，經(jīng)高速壓制成形，高溫?zé)Y(jié)，得到高密度無磁平衡塊。
[0011]優(yōu)選地，所述Fe-Mn-C預(yù)合金中，Mn的含量為12~16wt%、C的含量為0.1~
0.5wt%,余量為 Fe。
[0012]所用Fe-Mn-C預(yù)合金與WC的質(zhì)量比為92:8~97:3。
[0013]所述的高速壓制(HVC)指在速率為3.0~8.0m/s下壓制成形。[0014]優(yōu)選地，所述的高溫?zé)Y(jié)指在1120~1250°C燒結(jié)I小時(shí)。
[0015]所述WC優(yōu)選為粒度5~20 μ m的粉末。
[0016]優(yōu)選地，所述Fe-Mn-C預(yù)合金的粒度小于147 μ m,粉末流動(dòng)性為25~30s/50g。
[0017]所述Fe-Mn-C預(yù)合金由Fe、Mn、C經(jīng)預(yù)合金化得到。
[0018]所述預(yù)合金化可采用常規(guī)的N2氣氣霧化的方法制備。
[0019]優(yōu)選地，所述預(yù)合金化具體包括以下步驟:將Mn、C、Fe粉末在真空條件下熔煉，采用N2氣氣霧化制備得到Fe-Mn-C預(yù)合金。
[0020]優(yōu)選地，所述高速壓制前添加硬脂酸鋰潤(rùn)滑劑并再次混合均勻。
[0021]所用硬脂酸鋰潤(rùn)滑劑的量為Fe-Mn-C預(yù)合金和WC總質(zhì)量的0.3~0.5%。
[0022]所述再次混合均勻優(yōu)選為在V型混料機(jī)中混合30~90min。
[0023]優(yōu)選地,所述球磨均勻指利用機(jī)械球磨20~60min至均勻。
[0024]優(yōu)選地，所述高溫?zé)Y(jié)在分解氨保護(hù)氛圍下進(jìn)行。
[0025]所述制備得到的高密度無磁平衡塊可進(jìn)行去毛刺等后處理。
[0026]上述方法制備得到 的高密度無磁平衡塊的密度可高達(dá)7.6~7.8g/cm3，適用于壓縮機(jī)中。
[0027]本發(fā)明的機(jī)理為:
[0028]本發(fā)明通過利用WC對(duì)Fe-Mn-C增強(qiáng)，及高速壓制成形技術(shù)解決增強(qiáng)顆粒加入后的壓縮性差的問題，得到密度高、性能優(yōu)異的合金材料，在較少組分的前提下實(shí)現(xiàn)高性能，所得無磁平衡塊密度高達(dá)7.6~7.8g/cm3。
[0029]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0030](I)本發(fā)明的高密度無磁平衡塊由WC增強(qiáng)的Fe-Mn-C粉末冶金制備得到，具有密度高、性能優(yōu)異、成形快、生產(chǎn)效率高等優(yōu)異特性。
[0031](2)本發(fā)明的制備方法采用高速壓制(HVC)成形技術(shù)有效地解決了增強(qiáng)顆粒WC加入后的壓縮性差的問題，獲得7.6~7.8g/cm3的高密度。
[0032](3)本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單、流程短、近凈成形、成本低、實(shí)用性好，具有良好的工業(yè)化生產(chǎn)前景。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0034]實(shí)施例1:壓縮機(jī)用高密度無磁平衡塊的制備
[0035]將Fe、Mn、C粉末按比例混合在真空下熔煉，熔煉后經(jīng)常規(guī)N2氣霧化制成預(yù)合金化的Fe-16Mn-0.1C橢圓形粉末，粉末粒度小于147 μ m，粉末流動(dòng)性為25s/50g。其中，F(xiàn)e-16Mn-0.1C指預(yù)合金中錳含量為16wt%，碳含量為0.lwt%，余下為鐵。
[0036]將粒度為5~20 μ m的WC粉末與Fe-16Mn_0.1C粉末混合，F(xiàn)e-16Mn_0.1C與WC的質(zhì)量比為94:6，并經(jīng)機(jī)械球磨混合30min。再添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3wt%的硬脂酸鋰潤(rùn)滑劑，并在V型混料機(jī)中混合90min。粉末混合均勻后,將混合粉末采用3.0m/s的高速壓制成形，即得到密度為7.59g/cm3的壓坯。將平衡塊壓坯在分解氨保護(hù)氣氛下經(jīng)過網(wǎng)帶爐，其中在1120°C段燒結(jié)I小時(shí)，得到密度為7.61 g/cm3的高密度無磁平衡塊。最后，進(jìn)行去毛刺處理得到最終成品。[0037]實(shí)施例2:壓縮機(jī)用高密度無磁平衡塊的制備
[0038]將Fe、Mn、C粉末按比例混合在真空下熔煉，熔煉后經(jīng)N2氣霧化制成預(yù)合金化的Fe-12Mn-0.5C橢圓形粉末，粉末粒度小于147 μ m，粉末流動(dòng)性為30s/50g。其中，F(xiàn)e-12Mn-0.5C指錳含量為12wt%，碳含量為0.5wt%，余下為鐵。
[0039]將粒度為5~20 μ m的WC粉末與Fe-12Mn_0.5C粉末混合，F(xiàn)e-12Mn_0.5C與WC的質(zhì)量比為97:3，并經(jīng)機(jī)械球磨混合30min。再添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4wt%的硬脂酸鋰潤(rùn)滑劑，并在V型混料機(jī)中混合90min。粉末混合均勻后,將混合粉末采用8.0m/s的高速壓制成形，即得到密度為7.77g/cm3的壓坯。將平衡塊壓坯在分解氨保護(hù)氣氛下經(jīng)過網(wǎng)帶爐，其中在1120°C段燒結(jié)I小時(shí)，得到密度為7.80g/cm3的高密度無磁平衡塊。最后，進(jìn)行去毛刺處理得到最終成品。
[0040]實(shí)施例3:壓縮機(jī)用高密度無磁平衡塊的制備
[0041]將Fe、Mn、C粉末按比例混合在真空下熔煉，熔煉后經(jīng)N2氣霧化制成預(yù)合金化的Fe-14Mn-0.3C橢圓形粉末，粉末粒度小于147 μ m，粉末流動(dòng)性為28s/50g。其中，F(xiàn)e-14Mn-0.3C指錳含量為14wt%，碳含量為0.3wt%，余下為鐵。 [0042]將粒度為5~20 μ m的WC粉末與Fe-14Mn_0.3C粉末混合，F(xiàn)e-14Mn-0.3C與WC的質(zhì)量比為92:8，并經(jīng)機(jī)械球磨混合30min。再添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5wt%的硬脂酸鋰潤(rùn)滑劑，并在V型混料機(jī)中混合90min。粉末混合均勻后,將混合粉末采用6.0m/s的高速壓制成形，即得到密度為7.75g/cm3的壓坯。將平衡塊壓坯在分解氨保護(hù)氣氛下經(jīng)過網(wǎng)帶爐，其中1250°C段燒結(jié)I小時(shí)，得到密度為7.79g/cm3的高密度無磁平衡塊。最后，進(jìn)行去毛刺處理得到最終成品。
[0043]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，其特征在于通過將Fe-Mn-C預(yù)合金與WC經(jīng)高速壓制、高溫?zé)Y(jié)實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，其特征在于:所述Fe-Mn-C預(yù)合金中，Mn的含量為12~16wt%、C的含量為0.1~0.5wt%，余量為Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，其特征在于:所用Fe-Mn-C預(yù)合金與WC的質(zhì)量比為92:8~97:3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，其特征在于:所述的高速壓制指在速率為3.0~8.0m/s下壓制成形；所述的高溫?zé)Y(jié)指在1120~1250°C高溫?zé)Y(jié)I小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，其特征在于:所述WC為粒度5~20 μ m的粉末；所述Fe-Mn-C預(yù)合金的粒度小于147 μ m,粉末流動(dòng)性為25~30s/50go
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，其特征在于:所述Fe-Mn-C預(yù)合金由Fe、Mn、C經(jīng)預(yù)合金化得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，其特征在于:所述預(yù)合金化具體包括以下步驟:將Mn、C、Fe粉末在真空條件下熔煉，采用N2氣氣霧化制備得到Fe-Mn-C預(yù)合金。
8.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法，其特征在于:所述高速壓制前添加硬脂酸鋰潤(rùn)滑劑并再次混合均勻；所用硬脂酸鋰潤(rùn)滑劑的量為Fe-Mn-C預(yù)合金和WC總質(zhì)量的0.3~0.5%。
9.一種高密度無磁平衡塊，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的高密度無磁平衡塊的粉末冶金制備方法得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高密度無磁平衡塊在壓縮機(jī)中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C22C38/12GK103834847SQ201410062172
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】肖志瑜, 陸宇衡, 劉瀟, 溫利平 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)