一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，屬于粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的各組分按如下質(zhì)量份組成：酚醛樹脂1-2份、硬脂酸甲酯2-3份、羥丙基甲基纖維素1-2份、粉煤灰3-5份、食鹽1份、淀粉1-3份、硬脂酸鋅2-4份、合金粉230-250份、碳粉2份、釩鈦磁鐵精礦4-6份、聚乙二醇3-4份、瓦斯灰6-8份和NaCO31-2份，且合金粉由鐵粉、銅粉、鎳粉、鉬粉、鋁粉和鉻粉等成分組成。本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，通過特定的成分配比，使得生產(chǎn)的齒輪齒面硬度、強度得到提高，耐磨性得到增強，且將粉煤灰和瓦斯灰作為粉末冶金齒輪的特定組分使用，資源化利用了冶金廢棄物。
【專利說明】一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪。

【背景技術(shù)】
[0002] 齒輪是依靠齒的嚙合可靠且無噪聲地傳輸轉(zhuǎn)矩的輪狀機械零件，齒輪通過與其它 齒狀機械零件傳動，可實現(xiàn)改變轉(zhuǎn)速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。目前齒 輪傳動已成為應(yīng)用最廣泛的傳動方式。
[0003] 粉末冶金技術(shù)，能夠以與制品形狀極其相近的形狀生產(chǎn)要求高尺寸精度、復(fù)雜的 形狀的部件，能夠大幅度地減少切削成本。尤其在齒輪制造領(lǐng)域，粉末冶金法制造齒輪是一 種高效、精密、靈活的金屬加工工藝，適于大批量低成本生產(chǎn)高強度、高精度公差的齒輪。大 大減少了傳統(tǒng)鋼材機加工所導(dǎo)致的質(zhì)量、性能差的不足。
[0004] 但是，現(xiàn)有的粉末冶金零件，由于配方不夠完善、混料不均勻，導(dǎo)致壓制成的生坯 的不均勻，通過熱處理所得的零件的整體密度不均勻，耐磨性、強度和硬度較差。
[0005] 經(jīng)專利檢索，中國專利申請?zhí)?201210493191.0,申請公布日為:2013年3月27 日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為：一種粉末冶金齒輪，其組成按重量百分比包括，0. 5-1.0%的碳、 1. 0-1. 2%的銅、0. 3-0. 5%的錳、0. 3-0. 5%的鉻、0. 1-0. 3%的硼、0. 5-1. 0%的硬脂酸鋅，余量 為鐵；該申請案雖然提高了生產(chǎn)效率、節(jié)省材料，但其生產(chǎn)的齒輪的強度和硬度有待提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的粉末冶金零件的整體密度不均勻，耐磨性、 強度和硬度較差的不足，提供了一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，該粉末冶金齒輪，不但將冶 金行業(yè)的廢棄物重新利用，而且通過特定的成分配比和處理，使得生產(chǎn)得到的粉末冶金齒 輪的性能得到了改善。
[0007] 2.技術(shù)方案 為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為： 本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，各組分按如下質(zhì)量份組成： 酚醛樹脂 1-2份； 硬脂酸甲酯 2-3份； 羥丙基甲基纖維素 1-2份； 粉煤灰 3-5份； 食鹽 1份； 淀粉 1-3份； 硬脂酸鋅 2-4份； 合金粉 230-250份； 碳粉 2份； 釩鈦磁鐵精礦 4-6份； 聚乙二醇 3-4份； 瓦斯灰 6-8份； NaC03 1-2 份； 所述的合金粉的成分的質(zhì)量百分含量為：鐵粉：95. 6%，銅粉：1. 38%，鎳粉：0. 87%，鑰 粉：0. 73%，鋁粉：0. 77%，鉻粉：0. 1%，雜質(zhì)含量：0. 55%。
[0008] 更進一步地，所述的釩鈦磁鐵精礦、粉煤灰和瓦斯灰的平均粒徑為30-40微米。
[0009] 更進一步地，各組分按如下質(zhì)量份組成： 酚醛樹脂 1份； 硬脂酸甲酯 2份； 羥丙基甲基纖維素 1份； 粉煤灰 4份； 食鹽 1份； 淀粉 2份； 硬脂酸鋅 3份； 合金粉 240份； 碳粉 2份； 釩鈦磁鐵精礦 5份； 聚乙二醇 3份； 瓦斯灰 7份； NaC03 1 份。
[0010] 更進一步地，所述的釩鈦磁鐵精礦來源于基性-超基性巖含釩鈦磁鐵礦巖體。
[0011] 3.有益效果 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果： (1)本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，混合后的混合料密度和成分更均勻，并通 過合理的燒結(jié)、熱處理，使得粉末冶金齒輪的強度和硬度都得到了提高； (2)本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，將冶金廢棄的粉煤灰和瓦斯灰作為粉末 冶金齒輪的特定組分使用，資源化利用了冶金廢棄物； (3)本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，通過特定的成分配比，使得生產(chǎn)的齒輪齒 面硬度高、強度大，耐磨性得到提高，且適于大批量快速生產(chǎn)高性能齒輪。

【具體實施方式】
[0012] 為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0013] 實施例1 本實施例的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，各組分按如下質(zhì)量份組成：酚醛樹脂1kg， 硬脂酸甲酯2kg，羥丙基甲基纖維素 1kg，粉煤灰4kg，食鹽1kg，淀粉2kg，硬脂酸鋅3kg，合 金粉240kg,碳粉2kg, f凡鈦磁鐵精礦5kg,聚乙二醇3kg,瓦斯灰7kg, NaC03l kg。
[0014] 值得說明的是，上述的酚醛樹脂也叫電木，本實施例的硬脂酸甲酯又稱十八碳酸 甲酯，熔點37-41°C，且其純度大于95%;上述的羥丙基甲基纖維素又稱為羥丙甲纖維素，是 非離子型纖維素醚，常溫時為白色的粉末狀，采用高度純凈的棉纖維素作為原料，在堿性條 件下醚化而制得，且羥丙基甲基纖維素加入到200目篩的通過率為75%。上述的粉煤灰是 引風機將燃煤煙氣排入大氣之前，急冷呈玻璃體狀態(tài)的細粒，經(jīng)過除塵器，被分離、收集得 到的細粒，該粉煤灰成分的質(zhì)量百分含量為：Si02 ：44. 5%，A1203 ：29. 2%，F(xiàn)e203 :9. 6%，CaO ： 6. 5 %，MgO ：4. 6 %，Na20+K20 :2. 5 %，其余雜質(zhì)：3. 1 %。另外，本實施例的淀粉為馬鈴薯淀 粉、酯化淀粉和小麥淀粉的混合物，其中各組分的質(zhì)量百分含量為：馬鈴薯淀粉：28. 7%，酯 化淀粉：33. 4%，小麥淀粉：37. 9%，且馬鈴薯淀粉、酯化淀粉和小麥淀粉加入到200目篩的 通過率為75%。本實施例的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的所采用的合金粉成分的質(zhì)量百 分含量為：鐵粉=95. 6%，銅粉：1. 38%，鎳粉：0. 87%，鑰粉：0. 73%，鋁粉：0. 77%，鉻粉：0. 1%， 雜質(zhì)含量：0. 55% ;上述的釩鈦磁鐵精礦來源于基性-超基性巖含釩鈦磁鐵礦巖體。本實施 例所采用的聚乙二醇為PEG-3000，分子量在2700至3300之間，熔點為51_53°C，常溫下為 乳白色固體粉末。另外，煉鐵高爐的煤氣除塵系統(tǒng)由重力除塵和精細除塵兩段組成，本實施 例所采用的瓦斯灰是第二段精細除塵器中，干式除塵得到的干式細粒粉塵。本實施例的釩 鈦磁鐵精礦、粉煤灰和瓦斯灰分別在研磨機中研磨成平均粒徑為30-40微米的粉末。
[0015] 本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)將上述的酚醛樹脂lkg、硬脂酸甲酯2kg、羥丙基甲基纖維素 lkg、粉煤灰4kg、食鹽 lkg和淀粉2kg,加入到攪拌機中混合均勻,得混合物A ； (2)將上述的硬脂酸鋅3kg、合金粉240kg、碳粉2kg、釩鈦磁鐵精礦5kg和聚乙二醇3kg 加入攪拌機中混合均勻，得混合物B ; (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機內(nèi)充分混合 得混合物C，并在混合物C中加入瓦斯灰7kg和NaC03lkg，再次混合均勻后即得到粉末冶金 混合料； 步驟二 ：壓制成形 將步驟一混合好的粉末冶金混合料放入壓機，由壓機完成將所述混合料末送入預(yù)設(shè)的 產(chǎn)品模具，并在450MPa壓力下壓制成生坯件； 步驟三：燒結(jié) 將步驟二壓制成形的生坯件放在燒結(jié)爐中，在氫氣和氮氣混合氣體的保護氣氛中，其 中氫氣占混合氣體的3%，氮氣占混合氣體的97% ;先在710°C下，預(yù)燒結(jié)40分鐘；而后： 1)以升溫速率20°C /分鐘，從710°C升溫至910°C，并保溫10分鐘； 2)以升溫速率25°C /分鐘，從910°C升溫至1060°C，并保溫15分鐘； 3)以升溫速率15°C /分鐘，從1060°C升溫至1240°C，并在此溫度下燒結(jié)130分鐘； 步驟四：熱處理 將上步得到的工件進行淬火，淬火溫度為835°C，淬火時間35分鐘，而后以升溫速率 10°C /分鐘升溫至910°C，保溫80分鐘，再進行回火，回火溫度為210°C，回火保溫時間90 分鐘，回火后在滲碳爐中820°C碳氮氣氛下共滲60分鐘，而后冷卻至120°C，保溫150分鐘； 再冷卻至室溫后，精加工，即得成品。
[0016] 實施例2 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于：各組分按如下質(zhì)量份組成：酚醛樹 脂2kg，硬脂酸甲酯3kg，羥丙基甲基纖維素 2kg，粉煤灰5kg，食鹽1kg，淀粉3kg，硬脂酸鋅 4kg,合金粉250kg,碳粉2kg, f凡鈦磁鐵精礦6kg,聚乙二醇4kg,瓦斯灰8kg, NaC032kg。
[0017] 本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)將上述的酚醛樹脂2kg、硬脂酸甲酯3kg、羥丙基甲基纖維素 2kg、粉煤灰5kg、食鹽 lkg和淀粉3kg,加入到攪拌機中混合均勻,得混合物A ； (2)將上述的硬脂酸鋅4kg、合金粉250kg、碳粉2kg、釩鈦磁鐵精礦6kg和聚乙二醇4kg 加入攪拌機中混合均勻，得混合物B ; (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機內(nèi)充分混合 得混合物C，并在混合物C中加入瓦斯灰8kg和NaC032kg，再次混合均勻后即得到粉末冶金 混合料； 步驟二 ：壓制成形 將步驟一混合好的粉末冶金混合料放入壓機，由壓機完成將所述混合料末送入預(yù)設(shè)的 產(chǎn)品模具，并在450MPa壓力下壓制成生坯件； 步驟三：燒結(jié) 將步驟二壓制成形的生坯件放在燒結(jié)爐中，在氫氣和氮氣混合氣體的保護氣氛中，其 中氫氣占混合氣體的3%，氮氣占混合氣體的97% ;先在720°C下，預(yù)燒結(jié)40分鐘；而后： 1)以升溫速率20°C /分鐘，從720°C升溫至920°C，并保溫10分鐘； 2)以升溫速率25°C /分鐘，從920°C升溫至1070°C，并保溫15分鐘； 3)以升溫速率15°C /分鐘，從1070°C升溫至1250°C，并在此溫度下燒結(jié)135分鐘； 步驟四：熱處理 將上步得到的工件進行淬火，淬火溫度為835°C，淬火時間35分鐘，而后以升溫速率 10°C /分鐘升溫至910°C，保溫80分鐘，再進行回火，回火溫度為210°C，回火保溫時間90 分鐘，回火后在滲碳爐中820°C碳氮氣氛下共滲60分鐘，而后冷卻至120°C，保溫150分鐘； 再冷卻至室溫后，精加工，即得成品。
[0018] 實施例3 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于：各組分按如下質(zhì)量份組成：酚醛樹 脂1kg，硬脂酸甲酯2kg，羥丙基甲基纖維素 1kg，粉煤灰3kg，食鹽1kg，淀粉1kg，硬脂酸鋅 2kg,合金粉230kg,碳粉2kg, f凡鈦磁鐵精礦4kg,聚乙二醇3kg,瓦斯灰6kg, NaC03lkg。
[0019] 本發(fā)明的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪的制備方法，其步驟為： 步驟一：混合攪拌 (1)將上述的酚醛樹脂lkg、硬脂酸甲酯2kg、羥丙基甲基纖維素 lkg、粉煤灰3kg、食鹽 lkg和淀粉lkg,加入到攪拌機中混合均勻,得混合物A ； (2)將上述的硬脂酸鋅2kg、合金粉230kg、碳粉2kg、釩鈦磁鐵精礦4kg和聚乙二醇3kg 加入攪拌機中混合均勻，得混合物B ; (3)將上述（1)中得到的混合物A與上述（2)中得到的混合物B在攪拌機內(nèi)充分混合 得混合物C，并在混合物C中加入瓦斯灰6kg和NaC03lkg，再次混合均勻后即得到粉末冶金 混合料； 步驟二 ：壓制成形
【權(quán)利要求】
1. 一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，其特征在于：各組分按如下質(zhì)量份組成： 酚醛樹脂 1-2份； 硬脂酸甲酯 2-3份； 羥丙基甲基纖維素 1-2份； 粉煤灰 3-5份； 食鹽 1份； 淀粉 1-3份； 硬脂酸鋅 2-4份； 合金粉 230-250份； 碳粉 2份； 釩鈦磁鐵精礦 4-6份； 聚乙二醇 3-4份； 瓦斯灰 6-8份； NaC03 1-2 份； 所述的合金粉的成分的質(zhì)量百分含量為：鐵粉：95. 6%，銅粉：1. 38%，鎳粉：0. 87%，鑰 粉：0. 73%，鋁粉：0. 77%，鉻粉：0. 1%，雜質(zhì)含量：0. 55%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，其特征在于：所述的釩鈦磁 鐵精礦、粉煤灰和瓦斯灰的平均粒徑為30-40微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，其特征在于：各組分按 如下質(zhì)量份組成： 酚醛樹脂 1份； 硬脂酸甲酯 2份； 羥丙基甲級纖維素 1份； 粉煤灰 4份； 食鹽 1份； 淀粉 2份； 硬脂酸鋅 3份； 合金粉 240份； 碳粉 2份； 釩鈦磁鐵精礦 5份； 聚乙二醇 3份； 瓦斯灰 7份； NaC03 1 份。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種性能優(yōu)異的粉末冶金齒輪，其特征在于：所述的釩 鈦磁鐵精礦來源于基性-超基性巖含釩鈦磁鐵礦巖體。
【文檔編號】B22F1/00GK104043820SQ201410224323
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】唐愛軍 申請人:蕪湖水泵制造有限公司