一種低松裝密度銅鋅合金黃銅粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬合金領(lǐng)域，涉及一種銅鋅合金黃銅粉及其制備方法，尤其涉及一種低松裝密度銅鋅合金黃銅粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粉末冶金是一種新興的制造方法，較傳統(tǒng)的鑄造和車削機(jī)械加工方式有著很多的優(yōu)點(diǎn)，其具備顯著的節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列特性，非常適合于大批量生產(chǎn)。粉末冶金所使用的材料種類繁多，比較常見的有鐵基、銅基、硬質(zhì)合金等金屬或非金屬粉末材料，其中銅鋅合金的黃銅粉末具有優(yōu)良的耐磨和耐腐蝕的特性，在交通、機(jī)械、航空航天、船舶、兵器和核工業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的銅鋅合金黃銅粉是采用水霧化銅鋅合金熔液所得，此種方法制得的黃銅粉具有粉體球形化嚴(yán)重、松裝密度高等缺陷，例如CN 102528018 A公開了無鉛雙金屬軸承材料用銅合金粉末及其制備方法，制備方法包括以下步驟:(I)配料，(2)熔煉，(3)霧化，(4)烘干篩分:霧化粉漿通過沉積、烘干等工序，再篩分，松裝密度為3.5?5.0g/cm3。山東冶金設(shè)計(jì)院研宄涉及的“6-6-3青銅粉試劑”中6-6-3青銅粉是將銅、鋅和鉛錫合金融體用高壓空氣霧化破碎而成，其松裝密度為2.6?3.2g/cm3。合金粉末的松裝密度除了取決于原材料的密度外，很大程度上與粉末顆粒的表面形貌、顆粒形狀等因素有關(guān):粉末越不規(guī)則，松裝密度越低。原因是:因?yàn)榉勰┰讲灰?guī)則，其比表面積越大，顆粒之間的空隙越大，顆粒間的摩擦力越大，因而松裝密度越低；反之，粉末形狀越近似于球形，其比表面積越小，顆粒之間的空隙越少，松裝密度越高。最低為2.5g/cm3以上的這種銅鋅合金黃銅粉在粉末冶金的壓制成型工藝中存在著成型壓力大、成形壓縮性差、粉末之間咬合結(jié)合程度低、生胚強(qiáng)度低、燒結(jié)強(qiáng)度低的缺陷。
[0004]因此，使用傳統(tǒng)水霧化的銅鋅合金黃銅粉末用粉末冶金的方式制作生產(chǎn)耐磨、不能含油的薄壁型黃銅軸瓦的時(shí)候，往往由于其粉體球形化、松裝密度高、比表面積小的原因，壓制成型時(shí)粉體接觸面就小，要是這樣的粉末很好的“咬合”就要使加相對更高的壓力，從而使壓機(jī)壽命變短、模具磨損頻率高，而且其壓制出的軸瓦零件由于壁厚較薄，粉末接觸表面小，結(jié)合程度較淺，這樣就導(dǎo)致產(chǎn)品生胚強(qiáng)度很低，很容易在壓制成型到燒結(jié)的中轉(zhuǎn)過程中破裂損壞，生胚容易破碎；而如果使用不規(guī)則狀、低松裝密度的銅鋅合金黃銅粉，就會(huì)解決以上成型壓力高、設(shè)備壽命變短、產(chǎn)品生胚強(qiáng)度低、容易破碎的問題。
[0005]另外，采用銅鋅合金黃銅粉制作生產(chǎn)過濾器材時(shí)，如果使用傳統(tǒng)的水霧化高松裝密度銅鋅合金黃銅粉，由于其比較球形化、顆粒之間孔隙率低的特點(diǎn)，在相同的壓制力下其成品的孔隙率也較低，導(dǎo)致了過濾器材的通過率、透氣性能也較差；如果在相同的密度下，由于接觸面小、燒結(jié)頸少，所以其成品的燒結(jié)強(qiáng)度也比較弱；反之，使用低松裝密度的銅鋅合金黃銅粉，其成品的孔隙率高、透氣性能也好，成品的燒結(jié)強(qiáng)度也高。
[0006]綜上所述，從產(chǎn)業(yè)、技術(shù)的發(fā)展角度來看，粉末冶金市場迫切需要一種低松裝密度的銅鋅合金黃銅粉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種銅鋅合金黃銅粉及其制備方法，特別是提供一種低松裝密度銅鋅合金黃銅粉及其制備方法。
[0008]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]一方面，本發(fā)明一種低松裝密度銅鋅合金黃銅粉的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0010](I)高壓水霧化制備銅鋅合金粉；
[0011](2)利用高能球磨機(jī)將步驟(I)制備的銅鋅合金粉與純鋅粉混合、攪拌和研磨；
[0012](3)將步驟⑵研磨后的粉末進(jìn)行真空燒結(jié)；
[0013](4)利用粉碎機(jī)將燒結(jié)得到的銅鋅合金粉破碎，然后篩選，得到所述低松裝密度銅鋅合金黃銅粉。
[0014]在本發(fā)明所述低松裝密度銅鋅合金黃銅粉的制備方法中，步驟(I)所述高壓水霧化制備銅鋅合金粉包括以下步驟:
[0015]a、將80?90重量％的一級銅錠和10?20重量％的一級鋅錠熔化，混合成均勻的銅鋅二元合金恪液；
[0016]b、熔液溫度升至1280?1300°C，利用高壓水沖擊銅鋅合金熔液，使銅鋅合金熔液冷卻為銅鋅合金粉。
[0017]在本發(fā)明所述高壓水霧化制備銅鋅合金粉的方法中，以一級銅錠和一級鋅錠的總重量為100 %計(jì)，步驟a所述一級銅錠的用量為80?90重量％，例如80重量％、81重量%、82重量％、83重量％、84重量％、85重量％、86重量％、87重量％、88重量％、89重量％或90重量步驟(a)所述一級鋅錠的用量為10?20重量％，例如10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或20重量％。
[0018]在本發(fā)明所述高壓水霧化制備銅鋅合金粉的方法中，在步驟b中將熔液溫度升至 1280 ?1300°C，例如 1280°C、1285°C、1290°C、1295°C或 1300°C ;步驟 b 所述高壓水自內(nèi)徑為6mm的圓柱形噴嘴噴出；本發(fā)明方法所述高壓水的壓力為18?20MPa，例如18MPa、18.2MPa、18.4MPa、18.6MPa、18.8MPa、19MPa、19.2MPa、19.4MPa、19.6MPa、19.8MPa、19.9MPa或 20MPa。
[0019]在本發(fā)明所述低松裝密度銅鋅合金黃銅粉的制備方法中，以銅鋅合金粉與純鋅粉總重量為100%計(jì)，步驟(2)所述銅鋅合金粉的用量為70?80重量％，例如70重量％、71重量％、72重量％、73重量％、74重量％、75重量％、76重量％、77重量％、78重量％、79重量％或80重量％，純鋅粉的用量為20?30重量％，例如20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％或30重量％。
[0020]在本發(fā)明所述低松裝密度銅鋅合金黃銅粉的制備方法中，步驟(2)所述高能球磨機(jī)中球磨介質(zhì)與物料的比例為10:1 ;步驟(2)所述研磨的時(shí)間為I?1.5h，例如lh、l.lh、1.2h、l.3h、l.4h或1.5h ;優(yōu)選地，步驟(2)所述研磨在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行。
[0021]在本發(fā)明所述低松裝密度銅鋅合金黃銅粉的制備方法中，步驟(3)在真空燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行，步驟(3)所述真空燒結(jié)的溫度為550-650°C，例如550°C、555°C、560°C、565°C、570°C、575°C、580°C、585°C、590°C、595°C、600°C 610°C、615°C、620°C、625°C、630°C、635°C、640°C、645°C或650°C。真空燒結(jié)的目的是使純鋅粉在燒結(jié)過程中擴(kuò)散至銅鋅合金粉中。
[0022]在本發(fā)明所述低松裝密度銅鋅合金黃銅粉的制備方法中，步驟(4)所述超聲波振篩機(jī)篩選出的銅鋅合金黃銅粉的粒徑為-150目?-200目，例如-150目、-155目、-160目、-165 目、-170 目、-175 目、-180 目、-185 目、-190 目、-195 目或-200 目。
[0023]另一方面，本發(fā)明提供一種根據(jù)本發(fā)明所述制備方法制備得到的低松裝密度銅鋅合金黃銅粉，所述低松裝密度銅鋅合金黃銅粉的松裝密度為1.5-1.8g/cm3，例如1.5g/cm3、1.53g/cm3、1.55g/cm3、1.58g/cm3、1.6g/cm3、1.63g/cm3、1.65g/cm3、1.68g/cm3、1.7g/cm3、1.73g/cm3、1.75g/cm3、1.78g/cm3或 1.8g/cm 3。
[0024]在本發(fā)明所述的低松裝密度銅鋅合金黃銅粉的制備方法中，步驟⑴利用的是高壓水霧化制粉技術(shù)，步驟(2)利用的是高能球磨機(jī)械合金技術(shù)，步驟(3)利用的是高溫?cái)U(kuò)散合金技術(shù)。
[0025]本發(fā)明通過高壓水霧化制粉技術(shù)、高能球磨機(jī)械合金技術(shù)和高溫?cái)U(kuò)散合金技術(shù)相結(jié)合的方式來制備所述低松裝密度銅鋅合金黃銅粉，保留了每種合金方法的優(yōu)勢，使產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高。銅鋅合金黃銅粉產(chǎn)品的合金元素比例可以根據(jù)產(chǎn)品的性能要求標(biāo)的，在生產(chǎn)制作過程中進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而滿足產(chǎn)品不同的性能要求。
[0026]本發(fā)明提供的銅鋅合金的黃銅粉末在粉末冶金零件中主要用來生產(chǎn)軸瓦、多孔過濾材料等，其具有優(yōu)良的耐磨和耐腐蝕的特性，在交通、機(jī)械、航空航天、船舶、兵器和核工業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0028]本發(fā)明通過高壓水霧化制粉技術(shù)、高能球磨機(jī)械合金技術(shù)和高溫?cái)U(kuò)散合金技術(shù)相結(jié)合的方式來制備所述低松裝密度銅鋅合金黃銅粉，保留了每種合金方法的優(yōu)勢，所制成的銅鋅合金黃銅粉的顆粒粒徑在-150目?-200目，具有1.5?1.8g/cm3的松裝密度，能夠滿足技術(shù)和市場的需要。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的低松裝密度銅鋅合金黃銅粉制備方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
[0031]實(shí)施例1
[0032]在本實(shí)施例中，通過以下方法來制備低松裝密度銅鋅合金黃銅粉，具體包括以下步驟(工藝流程如圖1所示):
[0033](I)高壓水霧化制備銅鋅合金粉:a、將90重量％的一級銅錠和10重量％的一級鋅錠在中頻熔煉爐內(nèi)熔化，通過電磁攪拌混合成均勻的銅鋅二元合金熔液；
[0034]b、熔液溫度升至1280°C，利用從內(nèi)徑為6mm的圓柱形噴嘴噴射出的壓力為18MPa的高壓水沖擊銅鋅合金熔液，使銅鋅合金熔液冷卻為銅鋅合金粉。
[0035](2)利用高能球磨機(jī)將70重量％的步驟(I)制備的銅鋅合金粉與30重量％純鋅粉混合、攪拌、研磨，其中高能球磨機(jī)中球磨介質(zhì)與物料(即銅鋅合金粉與純鋅粉的混合物)的重量比為10:1，研磨的時(shí)間為lh，在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行研磨；
[0036](3)使用真空燒結(jié)爐，將步驟(2)研磨后的粉末在550°