铁粉是粉末冶金工业中用量大、应用面广的金属粉末,其用量约占整个粉末冶金行业用粉量的70%~80%。铁基粉末冶金零件主要应用在汽车上,约占整个铁基粉末冶金零部件的一半以上,汽车所使用的粉末冶金产品,是科技含量非常高的制品,可以减轻汽车重量和降低制造成本,并具有优化汽车工业产品生产工艺、提高汽车工业竞争力的作用,目前世界上用于汽车上的粉末冶金零部件已经超过400多种。
在粉末冶金行业中,还原铁粉的颗粒细且多内孔,呈现不规则的形状,比表面积大,多用于低、中高密度、中高强度的粉末冶金制品以及薄壁、异性零件等, 是润滑轴承、离合器的部件、凸轮等是不可缺少的原材料。
郑州皓源新材料有限公司是专业生产还原铁粉的私营独资企业,年产中高档还原铁粉6000余吨,现拥有86米隧道窑一座,连续钢带式二次还原炉一座,推舟式还原炉一座。本厂产品规格齐全,从-20目到-300目共几十个牌号。本厂粉末冶金用还原铁粉具有高纯度,低杂质、一致性好、压缩性和成型性好等特点,综合性能指标均达到或优于国家标准、产品广泛应用于粉末冶金中高强度结构件、电焊条、金刚石工具、橡塑制品、包芯线、食用除氧剂、金属添加剂等行业领域。
粉末冶金是制造金属粉末,并以金属粉末(有时也添加少量非金属粉末)为原料,经过混合、成形和烧结,制造材料或制品的技术。粉末冶金的本质:没有把冶金所需的材料完全融化,而是靠粘结剂通过烧结工艺把材料组合在一起的冶金方式。
粉末冶金包括两部分内容:
(1)制造金属粉末(也包括合金粉末,统称"金属粉末")。
(2)用金属粉末(有时也添加少量非金属粉末)作原料,经过混合、成形和烧结,制造材料(称为"粉末冶金材料")或制品(称为"粉末冶金制品")。
粉末冶金制品的生产过程
相比于其他冶金方法,粉末冶金适用于难熔金属和小尺寸精密结构件。
1)从性能上看,其优点是材料致密度、均匀性能好;节材、成型效率很高、节能、绿色,且适用于难熔金属的冶炼。比如汽车连杆用粉末冶金比热锻造性能好。缺点是力学性能弱一些,强度、韧性差;压膜成本高;大件无法制备,因粉末的流动性不够。
2)从经济性看,粉末冶金的原材料利用率更高、能耗更低,经济型更好。综合看来,粉末冶金适用于高质量、特殊形态、难熔金属、大批量、小于10公斤、复杂结构件制备。
粉末冶金适用于汽车行业、装备制造业、金属行业、航空航天、军事工业、仪器仪表、五金工具、电子家电等领域的零配件生产和研究,相关原料、辅料生产,各类粉末制备设备、烧结设备制造。产品包括轴承、齿轮、硬质合金刀具、模具、摩擦制品等等。军工企业中,重型的武器装备如穿甲弹,鱼雷等,飞机坦克等刹车副均需采用粉末冶金技术生产。粉末冶金汽车零件近年来已成为为中国粉末冶金行业大的市场,约50%的汽车零部件为粉末冶金零部件。
粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品,如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等,是一种少无切削工艺。
(1)粉末冶金技术可以大限度地减少合金成分偏聚,消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。
(2)可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。
(3)可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。
(4)可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。
(5)可以实现近净形成和自动化批量生产,从而,可以有效地降低生产的资源和能源消耗。
(6)可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。
1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。而机械法可分为:机械粉碎及雾化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用广泛的是还原法、雾化法和电解法。
2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯,并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用多的是模压成型。此外还可使用3D打印技术进行胚块的制作。
3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结,烧结温度比所用的金属及合金的熔点低;对于多元系的液相烧结,烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低,而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外,还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。
4、产品的后序处理。烧结后的处理,可以根据产品要求的不同,采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外,近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工,取得较理想的效果。
粉末冶金工艺优点:
1、用于大批量生产精密零件
粉末冶金是用于大批量生产精密零件。这是因为粉末冶金生产过程中,从混料配方、定量压制,到各种工艺参数,都可以宏观精确控制,使零件足以获得高的精度,凡经复压、复烧、精整的零件,尺寸精度可达6~5级,犹如小型的粉冶零件上万只,甚至上10万只,其尺寸偏差可控制在0.02mm以内。
2、用于复杂而难加工的零件。
对于大量形状复杂、尺寸小而难以加工的零件,用粉末冶金方法容易加工成型,例如对于- -件组合烧结件,它是先将齿轮、列轮等烧结好,然后套在中心套管上复烧,乃至形成不可分割的整体。
3、节约原料,单件能耗少。
粉末冶金节约原材料、节约能源,在所有加工工艺中,粉末冶金的材料利用率高,达95%。能耗只为机加工的一半。
4、开辟了研制新材料和新产品的新途径
粉末冶金工艺能够根据零件的使用要求和材质性能,重新设计材料成分和配方,可获得其它常规工艺无法获得的组织结构和优异性能,从而加大了创造各种新材料的可能。粉末冶金油泵零件使用寿命比钢材加工件高,粘合性好,泵油量提高12%~24%。
5、提高了模具寿命、加工质量和加工效率。
粉末冶金工具材料为提高机械加工质量,加工效率创造了良好条件。例如粉末冶金刀盘,刀头全是硬质合金刀片,加工质量好,加工效率高。可以肯定硬质合金的出现引起机械加工的飞跃发展,满足了切削加工自动化和精密化的需要,特别是当以碳化钛为基,用不锈钢和合金钢作粘结剂的钢结硬质合金发明之后,在跟随机械加工和热处理,很适宜做磨垫材料、耐磨和耐腐蚀材料。这使工作寿命大幅提高。
粉末冶金工艺缺点:
1、在没有批量的情况下要考虑零件的大小
2、模具费用相对来说要高出铸造模具。