RU2524510C2 - Способ получения диффузионно-легированного порошка железа или порошка на основе железа, диффузионно-легированный порошок, композиция, включающая диффузионно-легированный порошок, и прессованная и спеченная деталь, изготовленная из упомянутой композиции - Google Patents
Способ получения диффузионно-легированного порошка железа или порошка на основе железа, диффузионно-легированный порошок, композиция, включающая диффузионно-легированный порошок, и прессованная и спеченная деталь, изготовленная из упомянутой композиции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2524510C2 RU2524510C2 RU2011130527/02A RU2011130527A RU2524510C2 RU 2524510 C2 RU2524510 C2 RU 2524510C2 RU 2011130527/02 A RU2011130527/02 A RU 2011130527/02A RU 2011130527 A RU2011130527 A RU 2011130527A RU 2524510 C2 RU2524510 C2 RU 2524510C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- iron
- copper
- diffusion
- nickel
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 192
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 159
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 146
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 103
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 77
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 71
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 64
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 12
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 claims description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 4
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 3
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 3
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical class [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010024453 Ligament sprain Diseases 0.000 description 1
- 229910018054 Ni-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018481 Ni—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000010040 Sprains and Strains Diseases 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229940047586 chemet Drugs 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- RKISUIUJZGSLEV-UHFFFAOYSA-N n-[2-(octadecanoylamino)ethyl]octadecanamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)NCCNC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC RKISUIUJZGSLEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004482 other powder Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- -1 stearic acid Chemical compound 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- ACTRVOBWPAIOHC-XIXRPRMCSA-N succimer Chemical compound OC(=O)[C@@H](S)[C@@H](S)C(O)=O ACTRVOBWPAIOHC-XIXRPRMCSA-N 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0292—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/12—Metallic powder containing non-metallic particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/17—Metallic particles coated with metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12181—Composite powder [e.g., coated, etc.]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковой композиции на основе железа, и способу получения диффузионно-легированного порошка. Диффузионно-легированный порошок получен смешиванием порошка железа или на основе железа с частицами легирующего порошка, содержащими медь и никель, и нагрев смеси порошков в неокислительной или восстановительной атмосфере до температуры 500-1000°С в течение 10-120 минут для связывания частиц легирующего порошка с поверхностью базового порошка. Гранулометрический состав легирующего порошка из меди и никеля такой, что D50 составляет менее 15 мкм. Общее содержание меди и никеля составляет максимально 20 вес.%, при содержании меди более 4 вес.% и соотношении между медью и никелем от 9/1 до 3/1. Спеченные детали имеют минимальное изменение размеров в процессе спекания. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 табл., 2 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
В целом, настоящее изобретение относится к новому диффузионно-легированному порошку железа или порошку на основе железа, который может быть использован для получения из него спеченных порошковых металлургических изделий, а также к способу получения нового порошка.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к новому способу получения диффузионно-легированного порошка, состоящего из базового порошка железа или порошка на основе железа, включающего частицы легирующего порошка, содержащие медь и никель, связанные с поверхностью базовых частиц.
Настоящее изобретение также относится к диффузионно-легированному порошку, состоящему из базового порошка железа или порошка на основе железа и содержащему частицы легирующего порошка, связанные с поверхностью базовых частиц.
Далее настоящее изобретение относится к композиции из диффузионно-легированного порошка железа или на основе железа.
Кроме того, настоящее изобретение относится к прессованной и спеченной детали, изготовленной из диффузионно-легированной порошковой композиции на основе порошка железа.
Уровень техники
Основное преимущество порошковых металлургических процессов перед традиционными способами, такими как ковка или литье, заключается в том, что детали различной сложности могут быть получены посредством прессования и спекания в окончательном виде, требующем относительно ограниченной механической обработки. Поэтому чрезвычайно важным является тот факт, чтобы изменение размеров во время спекания являлось предсказуемым и чтобы различие в размерах от детали к детали было как можно меньшим. Это особенно важно при использовании высокопрочной стали, с трудом поддающейся механической обработке после спекания.
Следовательно, предпочтительными являются материалы и процессы, обеспечивающие небольшие изменения размеров во время спекания, поскольку близкое к нулю изменение размеров между прессованной и спеченной деталью неизбежно обеспечивает небольшую разницу в изменении размеров от детали к детали.
Для достижения достаточно высокого уровня механических свойств, таких как прочность на растяжение, вязкость, твердость и усталостная прочность, используют различные легирующие элементы и легирующие системы элементов.
Обычно используемым легирующим элементом является углерод, эффективно повышающий прочность и твердость спеченной детали. Углерод почти всегда добавляют в виде графитового порошка и смешивают с порошком на основе железа до прессования (компактирования), поскольку сжимаемость (прессуемость) порошка на основе железа оказывается неэффективной из-за отверждающего действия углерода при предварительном легировании данным элементом порошка на основе железа.
Другим обычно используемым элементом является медь, которая также улучшает способность к упрочнению спеченной детали и, кроме того, способствует спеканию, поскольку при температурах спекания формируется жидкая фаза, усиливающая диффузию. Проблема при использовании порошковой меди заключается в том, что она вызывает вспучивание во время спекания.
Никель является другим элементом, обычно используемым благодаря своему действию по повышению способности к упрочнению, а также положительному влиянию на вязкость и удлинение. Никель, добавляемый к порошку на основе железа в виде макрочастиц, а также в виде предварительного легирования, вызывает усадку во время спекания.
Медь и никель могут быть введены путем предварительного легирования элементами и в виде макрочастиц. Преимущество введения меди и никеля в виде макрочастиц заключается в том, что они не влияют на прессуемость более мягкого порошка на основе железа по сравнению с предварительным легированием легирующими элементами. Однако недостаток заключается в том, что легирующие элементы, которые в большинстве случаев существенно мельче, чем порошок на основе железа, имеют тенденцию сегрегироваться в смеси, вызывая изменения химического состава и механических свойств спеченных деталей. Поэтому предлагались различные способы для предотвращения сегрегации, но сохранения прессуемости базового порошка.
Диффузионное легирование представляет собой один из способов, включающих смешивание тонкоизмельченных легирующих элементов, в металлическом или оксидном состоянии, с порошком на основе железа с последующей стадией отжига при таких условиях, чтобы легирующие металлы диффундировали в поверхность порошка на основе железа. В результате получают частично легированный порошок, имеющий хорошую прессуемость, при этом предотвращается сегрегация легирующих элементов. Однако углерод представляет собой элемент, который не может быть использован в диффузном легировании из-за высокой скорости его диффузии.
Другой известный способ, например, описанный в US 5926686 (Engström et al.), использует органические связующие, образующие «механическую связь» между базовым порошком и легирующими элементами. Данный способ также подходит для связывания графита, тем самым предотвращая сегрегацию углерода.
В патентной литературе предлагается множество диффузионно-легированных порошков на основе железа с использованием легирующего действия меди и/или никеля. Примеры таких порошков приведены в следующих документах.
В US 5567890 (Lindberg et al.) описан порошок на основе железа для получения высокостойких деталей с небольшими местными изменениями размеров. Порошок содержит 0,5-4,5% вес. Ni, 0,65-2,25% вес. Мо и 0,35-0,65% вес. С. Согласно предпочтительному варианту осуществления диффузионное легирование Ni порошка на основе железа, предварительно легированного Мо, порошок смешивают с графитом.
В US 2008/0089801 (Larsson) описана металлическая порошковая комбинация, включающая порошок А на основе железа, состоящий по существу из базовых частиц, предварительно легированных Мо и содержащих 6-15% Cu, диффузно связанных с поверхностью, при этом порошок В состоит по существу из базовых частиц, предварительно легированных Мо и содержащих 4,5-8% вес. Ni, связанных с их поверхностью, а порошок С на основе железа представляет собой по существу из железный порошок, предварительно легированный Мо. Данная комбинация порошков обеспечивает возможность получения спеченных деталей, изменение размеров в которых во время спекания не зависит от количества добавленного графита.
В JP 6116601 описан порошок, который может быть использован для получения спеченных деталей, имеющих высокую статическую и динамическую механическую прочность и небольшое изменение размеров во время спекания. Данный порошок представляет собой порошок на основе железа, содержащий, по меньшей мере, один из таких элементов, как 0,1-2,5% Мо, 0,5-5,0% Ni и 0,5-3,0% Cu, диффузно связанных с поверхностью железных частиц.
В JP 2145702 описан высокочистый железный порошок, содержащий, по меньшей мере, два таких компонента, как 0,5-1,0% порошка Мо, 6-8% порошка Ni и до 2% порошка Cu, диффузно связанных с поверхностью порошка железа. Такой порошок подходит для получения спеченных изделий, имеющих высокую механическую прочность.
В JP 2217401 описана порошковая композиция на основе железа, полученная посредством смешивания двух следующих порошков: [1] сплава, полученного в результате добавления металлических порошков для получения соотношения смешивания, составляющего 0,1-5% Ni и 0,1-2% Cu, и отжига, и [2] сплава, полученного в результате добавления Ni-Cu сплава к восстановленному металлическому порошку для получения соотношения смешивания, составляющего 0,1-5% Ni и 0,1-2% Cu, и отжига. Изменение размеров спеченных деталей, изготовленных из такого порошка, варьируется в зависимости от соотношений смешивания.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является разработка нового способа получения базового порошка железа или порошка на основе железа, содержащего диффузно связанные медь и никель, который после прессования и спекания имеет пониженный уровень вспучивания и минимальный разброс изменения размеров во время спекания, связанные с изменениями содержания углерода и температуры спекания.
Изменения содержания углерода и температуры спекания часто происходят при промышленном производстве. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает способ существенного снижения уровня влияния таких изменений.
Далее, целью настоящего изобретения является разработка нового диффузно связанного базового порошка железа или порошка на основе железа, содержащего частицы легирующего порошка, связанные с поверхностью базовых частиц, который после прессования и спекания имеет пониженный уровень вспучивания и минимальный разброс изменения размеров во время спекания, связанные с изменениями содержания углерода и температуры спекания.
Кроме того, целью настоящего изобретения является разработка новой диффузионно-легированной порошковой композиции из железа или на основе железа для получения методами порошковой металлургии прессованных и спеченных деталей, имеющих минимальные изменения размеров во время процесса спекания.
И, наконец, целью настоящего изобретения является разработка прессованной и спеченной детали, получаемой из диффузионно-легированной порошковой композиции на основе железа, имеющей минимальные изменения размеров от компонента к компоненту.
Согласно настоящему изобретению данные цели могут быть достигнуты благодаря получению унитарного легирующего порошка, способного формировать частицы содержащего Cu и Ni сплава, смешивания унитарного легирующего порошка с базовым порошком и нагревания смешанных порошков в неокислительной или восстановительной атмосфере до температуры 500-1000°С в течение 10-120 минут для превращения легирующего порошка в содержащий Cu и Ni сплав таким образом, чтобы диффузно связать частицы Cu и Ni сплава с поверхностью базового порошка железа или порошка на основе железа. Общее содержание Cu и Ni предпочтительно составляет менее 20% вес., например 1-20% вес., предпочтительно 4-16% вес. Содержание Cu предпочтительно составляет более 4,0% вес. Согласно предпочтительному варианту осуществления содержание Cu составляет 5-15% вес., а содержание Ni составляет 0,5-5% вес., например 8-12% вес. Cu и 1-4,5% вес. Ni.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен способ получения диффузионно-легированного порошка, общее содержание меди и никеля в котором составляет максимально 20% вес., содержание меди составляет более 4,0% вес., а соотношение между медью и никелем составляет от 9/1 до 3/1, при этом упомянутый порошок состоит из базового порошка железа или порошка на основе железа, содержащего частицы легирующего порошка, содержащие медь и никель, связанные с поверхностью частиц базового порошка, включающий: получение унитарного легирующего порошка, содержащего медь и никель, при этом упомянутый унитарный легирующий порошок имеет такой гранулометрический состав, чтобы D50 составляло менее 15 мкм; смешивание унитарного легирующего порошка с базовым порошком; и нагревание смешанных порошков в неокислительной или восстановительной атмосфере до температуры 500-1000°С в течение 10-120 минут для превращения легирующего порошка в содержащий медь и никель сплав посредством диффузного связывания частиц медного и никелевого легирующего порошка с поверхностью базового порошка железа или порошка на основе железа.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен диффузионно-легированный порошок, общее содержание меди и никеля в котором составляет максимально 20% вес., содержание меди составляет более 4,0% вес., а соотношение между медью и никелем составляет от 9/1 до 3/1, при этом упомянутый порошок состоит из базового порошка железа или порошка на основе железа, содержащего частицы, средний размер которых составляет менее 15 мкм, и унитарного легирующего порошка, содержащего медь и никель, связанные с поверхностью базовых частиц.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения разработана порошковая композиция из диффузионно-легированного порошка железа или порошка на основе железа, включающая диффузионно-легированный порошок в соответствии с вышеописанным аспектом настоящего изобретения и дополнительно включающая графит и, необязательно, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из группы, состоящей из органических смазывающих веществ, твердофазных материалов, твердых смазывающих веществ и других легирующих веществ.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения разработана порошковая композиция на основе железа, состоящая из: порошка железа или на основе железа; диффузионно-легированного порошка в соответствии с вышеописанным аспектом настоящего изобретения; до 1% вес. графита; и, необязательно, по меньшей мере, одной добавки, выбранной из группы, состоящей из органических смазывающих веществ, твердофазных материалов, твердых смазывающих веществ и других легирующих веществ.
Термин «унитарный порошок» в данном контексте означает порошок, отдельные частицы которого содержат как Cu, так и Ni. Таким образом, это не смесь частиц порошка, содержащих Cu, и других частиц порошка, содержащих Ni, но, например, частицы легирующего порошка, содержащие как Cu, так и Ni, или комплексные частицы порошка, в которых различные виды частиц связаны один с другим, формируя комплексные частицы, каждая из которых включает как Cu, так и Ni.
Легирующий порошок может представлять собой сплав Cu и Ni, оксиды, карбонаты или другие подходящие соединения, которые при нагреве формируют сплав Cu и Ni. Гранулометрический состав легирующего порошка из Cu и Ni таков, что D50 составляет менее 15 мкм, а соотношение Cu/Ni в % вес. составляет от 9/1 до 3/1.
К удивлению, было обнаружено, что минимальное изменение размеров во время спекания прессованного порошка на основе железа, содержащего такие легирующие элементы, как медь и никель, может быть получено при условии, что медь и никель присутствуют в унитарном легирующем порошке, включающем как медь, так и никель, диффузно связанном с частицами порошка на основе железа.
Краткое описание чертежей
Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления и прилагаемые чертежи.
Фиг.1 представляет собой диаграмму, показывающую твердость HV10 прессованных и спеченных образцов в зависимости от отношения Cu к Ni при различных средних размерах D50 частиц легирующих порошков.
Фиг.2 представляет собой диаграмму, показывающую прочность на растяжение (МПа) прессованных и спеченных образцов в зависимости от отношения Cu к Ni при различных средних размерах D50 частиц легирующих порошков.
Фиг.3 представляет собой диаграмму, показывающую разброс изменений размеров во время спекания в зависимости от отношения Cu к Ni при различных средних размерах D50 частиц легирующих порошков.
Варианты осуществления изобретения
Базовой порошок для получения диффузионно-легированного порошка
Базовой порошок предпочтительно представляет собой чистый порошок на основе железа, такой как АНС100.29, ASC100.29 и АВС100.30, выпускаемые Höganäs АВ, Sweden.
Размер частиц базового порошка
Размер частиц базового порошка не ограничен, равно как и диффузионно-легированного порошка на основе железа. Однако предпочтительным является использование порошка, имеющего размер частиц, обычно используемый в порошковой металлургии.
Медь и никель, содержащиеся в унитарном легирующем порошке
Содержащее медь и никель легирующее вещество, связываемое с поверхностью порошка на основе железа, может иметь вид металлического сплава, оксида или карбоната или любой другой вид, обеспечивающий получение порошка на основе железа согласно настоящему изобретению. Соотношение между медью и никелем, Ni (% вес.)/Cu (% вес.), в содержащем медь и никель легирующем веществе предпочтительно составляет от 1/3 до 1/9. В том случае, если весовое соотношение между Ni и Cu составляет более 1/3, влияние на твердость и прочность на растяжение окажется неприемлемым, а если данное соотношение составляет менее 1/9, разброс изменений размеров из-за варьирующегося содержания углерода и температуры спекания окажется слишком высоким, более 0,035% вес., согласно описываемой здесь методике.
Размер частиц содержащего медь и никель легирующего порошка предпочтительно таков, что D50, означающий, что 50% масс. порошка имеют размер частиц менее величины D50, предпочтительно менее 15 мкм, более предпочтительно менее 13 мкм, наиболее предпочтительно менее 10 мкм.
Получение нового порошка
Базовой порошок и содержащий медь и никель легирующий порошок смешивают в таких пропорциях, чтобы общее содержание меди и никеля в новом порошке составляло максимум 20% вес., предпочтительно от 1% до 20% вес., более предпочтительно от 4% до 16% вес. Содержание Cu предпочтительно составляет более 4,0% вес. Согласно предпочтительному варианту осуществления содержание Cu составляет 5-15% вес., а содержание Ni 0,5-5% вес., например Cu 8-12% вес., а Ni 1-4,5% вес.
Предполагается, что низкое содержание, такое как содержание менее 1%, является слишком низким для того, чтобы получить желаемые механические свойства спеченного компонента. В том случае, если содержание содержащего медь и никель легирующего порошка превышает 20%, уровень связывания легирующего порошка с базовым порошком оказывается недостаточным и риск сегрегации повышается.
Гомогенную смесь затем подвергают процессу диффузионного отжига, при котором порошок нагревают в восстановительной атмосфере до температуры 500-1000°С в течение 10-120 минут. Полученный диффузно связанный порошок в виде слабоспеченного брикета затем подвергают осторожному размалыванию.
Получение спеченных компонентов
Перед прессованием новый порошок смешивают с графитом в количестве до 1% вес. в зависимости от предполагаемого использования готового компонента, органическими связывающими веществами в количестве до 2% вес., предпочтительно от 0,05 до 1% вес.; необязательно, другими легирующими веществами, твердофазными материалами и неорганическими твердыми смазывающими веществами, обеспечивающими смазку готового компонента.
Органическое смазывающее вещество уменьшает межчастичное трение между отдельными частицами, а также трение между стенкой формы и прессованным порошком или выталкиваемой прессованной заготовкой во время прессования и выталкивания.
Твердые смазывающие вещества могут быть выбраны из группы стеаратов, таких как стеарат цинка, амидов или бис-амидов, таких как этилен-бис-стеарамид, жирных кислот, таких как стеариновая кислота, Kenolube®, других органических веществ или их комбинаций, имеющих соответствующие смазывающие свойства.
Новый порошок может быть разбавлен чистым железным порошком или порошком на основе железа для получения порошковой композиции на основе железа, общее содержание меди и никеля в которой не превышает 5% вес. от массы композиции, например от 0,5% до 4,5% вес. или от 1,0% до 4,0% вес., поскольку содержание более 5% вес. может нежелательным образом повысить стоимость получения улучшенных желаемых свойств. Соотношение между медью и никелем в разбавленном сплаве, Ni (% вес.)/Cu (% вес.), предпочтительно составляет от 1/3 до 1/9.
Полученная железная порошковая композиция переносится в форму для прессования и прессуется при температуре окружающей среды или повышенной температуре до прессованной неспеченной заготовки при давлении прессования, составляющем до 2000 МПа, предпочтительно 400-1000 МПа.
Спекание неспеченной заготовки осуществляют в неокислительной атмосфере при температуре, составляющей от 1000 до 1300°С, предпочтительно 1050-1250°С.
Примеры
Настоящее изобретение проиллюстрировано следующими примерами.
Пример 1
Получают три образца диффузно связанных порошков на основе железа вначале посредством смешивания различных легирующих порошков, закиси меди Cu2O, порошка Cu2O+Ni и содержащего Cu и Ni порошка с порошком железа ASC100.29.
Гомогенно смешанные порошковые смеси диффузно отжигают при 800°С в течение 60 минут в атмосфере из 75% водорода/25% азота. После диффузного отжига слабоспеченные порошковые брикеты осторожно дробят и просеивают до частиц размером существенно менее 150 мкм.
| Таблица 1 | |||||
| Диффузно отожженный порошок на основе железа | Исполь- зуемый легирующий порошок |
Соотношение Cu/Ni легирующего порошка | D50 легирующего порошка[мкм] | Содержание Cu в дифф. отожженном порошке[%] | Содержание Ni в дифф. отожженном порошке[%] |
| 1 (сравн.) | Cu2O | 100/0 | 8,8 | 10 | 0 |
| 2 (сравн.) | Cu2O+Ni | 100/0 0/100 |
8,8 8,5 |
9 | 1 |
| 3 (изобр.) | Cu-Ni легирующий порошок | 9/1 | 8,5 | 9 | 1 |
В таблице 1 показан размер частиц, D50, и соотношение Cu и Ni в легирующих порошках, а также содержание Cu и Ni в диффузно отожженных порошках. Средний размер частиц, D50, определяют с помощью лазерной дифракции, используя прибор Sympatec.
Три порошковых композиции на основе железа, состоящих из 20% вес. диффузно отожженных порошков на основе железа 1, 2 и 3 соответственно, 0,5% вес. графита C-UF4 и 0,8% вес. амидного воска для порошковой металлургии, сбалансированного ASC100.29, получают, гомогенно смешивая компоненты.
Из каждой композиции при 600 МПа прессуют семь образцов на испытание прочности на растяжение согласно ISO 2740. Образцы спекают при 1120°С в течение 30 минут в атмосфере из 90% азота/10% водорода. Согласно ISO 4492 и EN 10 002-1 определяют изменения размеров, а также механические свойства. Согласно ISO 4498 измеряют твердость, HV10.
| Таблица 2 | |||||
| Различные отожженные порошки на основе железа, используемые в порошковой композиции на основе железа | Изменение размеров, средняя величина из 7 образцов [%] | Изменение размеров, стандартное изменение из 7 образцов[%] | Прочность на растяжение [МПа] | Удлинение [%] | Твердость [HV10] |
| 1 (сравн.) | 0,34 | 0,007 | 437 | 3,2 | 135 |
| 2 (сравн.) | 0,29 | 0,006 | 436 | 3,6 | 139 |
| 3 (изобр.) | 0,22 | 0,004 | 424 | 3,8 | 135 |
В таблице 2 показано, что существенное уменьшение величины изменения размеров между прессованной и спеченной деталью, а также отклонения изменения размеров между различными деталями получают благодаря использованию диффузии отожженного порошка на основе железа согласно настоящему изобретению.
Сравн. пример 2 показывает, что при использовании закиси меди и порошка никеля для получения диффузионно связанного порошка уровень вспучивания во время спекания снижается. Образец 3 согласно настоящему изобретению имеет такое же содержание меди и никеля, как и сравн. образец 2, однако он имеет намного более высокий уровень снижения вспучивания и разброса.
Пример 2
В качестве содержащего медь и никель легирующего порошка используют различные виды содержащего медь/никель легирующего порошка согласно таблице 3, имеющие различные соотношения меди и никеля, равно как и различный гранулометрический состав. В качестве сравнения используют порошок закиси меди, Cu2O, выпускаемый American Chemet. Гранулометрический состав определяют с помощью лазерной дифракции, используя прибор Sympatec. Для упрощения определения порошки, D50 которых составляет менее 8,5 мкм, обозначают как «мелкие», от 8,5 мкм до менее чем 15,1 мкм обозначают как «средние», а более 15,1 мкм - как «крупные».
В качестве базового порошка используют чистый порошок железа, ASC100.29, выпускаемый Höganäs АВ, Sweden.
Различные образцы, вес диффузно связанного порошка которых составляет 2 кг, получают, смешивая ASC100.29 легирующим порошком, содержащим медь и никель, в таких количествах, чтобы получить общее содержание меди и никеля в диффузно связанном отожженном порошке, равное 10% вес.
Сравн. образец получают, смешивая железный порошок с закисью меди, получая в результате общее содержание меди в диффузно связанном отожженном порошке, равное 10% вес.
Образцы из смешанного порошка отжигают в лабораторной печи при 800°С в течение 60 минут в атмосфере из 75% водорода/25% азота. После охлаждения полученные слабоспеченные порошковые брикеты осторожно перемалывают и просеивают до частиц размером существенно менее 150 мкм.
Тридцать три порошковых композиции на основе железа, состоящих из 20% вес. диффузно отожженных порошков на основе железа 1-11, 0,4, 0,6 и 0,8% вес. графита C-UF4 соответственно, 0,8% вес. амидного воска для порошковой металлургии, сбалансированного ASC100.29, получают, гомогенно смешивая компоненты.
Различные композиции прессуют при 600 МПа для получения образцов для прочности на растяжение образцов согласно примеру 1.
Образцы для испытаний на растяжение, полученные из композиций с добавлением 0,6% графита, спекают при трех различных температурах, 1090°С, 1120°С и 1150°С в течение 30 минут соответственно в атмосфере из 90% азота/10% водорода, по семь образцов за каждый цикл спекания. Образцы, полученные из композиций с добавлением 0,4% графита, и образцы, полученные из композиций с добавлением 0,8% графита, спекают при 1120°С в течение 30 минут в атмосфере из 90% азота/10% водорода, также по семь образцов за каждый цикл спекания. Определяют изменения размеров, а также механические свойства, включая твердость, согласно методикам, описанным в примере 1.
В следующей таблице 4 описана серия испытаний.
| Таблица 4 | ||
| Серия испытаний | Графит, добавленный к композициям 1-11 [% вес.] | Температура спекания [°C] |
| А | 0,4 | 1120 |
| В1 | 0,6 | 1120 |
| В2 | 0,6 | 1150 |
| В3 | 0,6 | 1190 |
| С | 0,8 | 1120 |
Серия испытаний
В следующей таблице 5 показаны результаты измерения изменений размеров во время спекания, а также результаты анализа содержания С, Cu и Ni спеченных образцов.
| Таблица 5 | ||||||||
| Серия испы-таний | № диффу-зионно отож-женного порошка |
Добав-ление графита (%) | Темпе-ратура спекания (°С) | Изменение размеров DC (%) | Стандарт. отклонение между А, В1, В2, В3, С (%) | Содер-жание С (%) |
Содер-жание Cu (%) |
Содер-жание Ni (%) |
| A | 1 | 0,4 | 1120 | 0,37 | 0,37 | 2,12 | 0,02 | |
| B1 | 1 | 0,6 | 1090 | 0,33 | 0,56 | 2,04 | 0,02 | |
| B2 | 1 | 0,6 | 1120 | 0,31 | 0,56 | 2,02 | 0,02 | |
| B3 | 1 | 0,6 | 1150 | 0,24 | 0,55 | 2,03 | 0,02 | |
| C | 1 | 0,8 | 1120 | 0,19 | 0,072 | 0,75 | 2,10 | 0,02 |
| A | 2 | 0,4 | 1120 | 0,31 | 0,38 | 1,95 | 0,12 | |
| B1 | 2 | 0,6 | 1090 | 0,27 | 0,55 | 1,89 | 0,11 | |
| B2 | 2 | 0,6 | 1120 | 0,26 | 0,55 | 1,88 | 0,11 | |
| B3 | 2 | 0,6 | 1150 | 0,21 | 0,55 | 1,90 | 0,11 | |
| C | 2 | 0,8 | 1120 | 0,19 | 0,049 | 0,74 | 1,97 | 0,12 |
| A | 3 | 0,4 | 1120 | 0,32 | 0,36 | 1,95 | 0,12 | |
| B1 | 3 | 0,6 | 1090 | 0,28 | 0,54 | 1,88 | 0,12 | |
| B2 | 3 | 0,6 | 1120 | 0,27 | 0,56 | 1,83 | 0,12 | |
| B3 | 3 | 0,6 | 1150 | 0,22 | 0,56 | 1,88 | 0,12 | |
| C | 3 | 0,8 | 1120 | 0,19 | 0,052 | 0,76 | 1,96 | 0,12 |
| A | 4 | 0,4 | 1120 | 0,32 | 0,35 | 1,92 | 0,14 | |
| B1 | 4 | 0,6 | 1090 | 0,29 | 0,54 | 1,88 | 0,14 | |
| B2 | 4 | 0,6 | 1120 | 0,27 | 0,54 | 1,86 | 0,14 | |
| B3 | 4 | 0,6 | 1150 | 0,23 | 0,54 | 1,87 | 0,14 | |
| C | 4 | 0,8 | 1120 | 0,19 | 0,051 | 0,76 | 2,00 | 0,15 |
| A | 5 | 0,4 | 1120 | 0,20 | 0,36 | 1,66 | 0,27 | |
| B1 | 5 | 0,6 | 1090 | 0,17 | 0,54 | 1,59 | 0,25 | |
| B2 | 5 | 0,6 | 1120 | 0,16 | 0,55 | 1,58 | 0,25 | |
| B3 | 5 | 0,6 | 1150 | 0,14 | 0,55 | 1,61 | 0,25 | |
| C | 5 | 0,8 | 1120 | 0,15 | 0,025 | 0,74 | 1,67 | 0,27 |
| A | 6 | 0,4 | 1120 | 0,22 | 0,38 | 1,75 | 0,29 | |
| B1 | 6 | 0,6 | 1090 | 0,19 | 0,55 | 1,71 | 0,28 | |
| B2 | 6 | 0,6 | 1120 | 0,19 | 0,54 | 1,72 | 0,28 | |
| B3 | 6 | 0,6 | 1150 | 0,17 | 0,55 | 1,72 | 0,28 | |
| C | 6 | 0,8 | 1120 | 0,16 | 0,025 | 0,74 | 1,79 | 0,29 |
| A | 7 | 0,4 | 1120 | 0,27 | 0,35 | 1,82 | 0,30 |
| B1 | 7 | 0,6 | 1090 | 0,20 | 0,55 | 1,71 | 0,27 | |
| B2 | 7 | 0,6 | 1120 | 0,21 | 0,54 | 1,67 | 0,27 | |
| B3 | 7 | 0,6 | 1150 | 0,18 | 0,55 | 1,71 | 0,28 | |
| C | 7 | 0,8 | 1120 | 0,19 | 0,34 | 0,73 | 1,89 | 0,31 |
| A | 8 | 0,4 | 1120 | 0,17 | 0,38 | 1,67 | 0,40 | |
| B1 | 8 | 0,6 | 1090 | 0,14 | 0,54 | 1,67 | 0,40 | |
| B2 | 8 | 0,6 | 1120 | 0,16 | 0,54 | 1,66 | 0,39 | |
| B3 | 8 | 0,6 | 1150 | 0,13 | 0,54 | 1,67 | 0,39 | |
| C | 8 | 0,8 | 1120 | 0,14 | 0,019 | 0,76 | 1,69 | 0,41 |
| A | 9 | 0,4 | 1120 | 0,17 | 0,38 | 1,66 | 0,41 | |
| B1 | 9 | 0,6 | 1090 | 0,13 | 0,55 | 1,57 | 0,40 | |
| B2 | 9 | 0,6 | 1120 | 0,15 | 0,55 | 1,58 | 0,39 | |
| B3 | 9 | 0,6 | 1150 | 0,12 | 0,55 | 1,59 | 0,40 | |
| C | 9 | 0,8 | 1120 | 0,13 | 0,020 | 0,74 | 1,65 | 0,41 |
| A | 10 | 0,4 | 1120 | 0,19 | 0,38 | 1,64 | 0,44 | |
| B1 | 10 | 0,6 | 1090 | 0,13 | 0,54 | 1,55 | 0,42 | |
| B2 | 10 | 0,6 | 1120 | 0,15 | 0,57 | 1,55 | 0,42 | |
| B3 | 10 | 0,6 | 1150 | 0,12 | 0,53 | 1,56 | 0,42 | |
| C | 10 | 0,8 | 1120 | 0,14 | 0,023 | 0,71 | 1,72 | 0,46 |
| A | 11 | 0,4 | 1120 | -0,01 | 0,37 | 1,05 | 1,01 | |
| B1 | 11 | 0,6 | 1090 | -0,01 | 0,56 | 1,04 | 1,00 | |
| B2 | 11 | 0,6 | 1120 | -0,03 | 0,55 | 1,02 | 0,99 | |
| B3 | 11 | 0,6 | 1150 | -0,06 | 0,55 | 1,01 | 1,98 | |
| C | 11 | 0,8 | 1120 | -0,02 | 0,020 | 0,74 | 1,04 | 1,01 |
В следующей таблице 6 показаны результаты механического испытания образцов, изготовленных из прессованных и спеченных композиций, состоящих из 20% вес. различных диффузно отожженных порошков на основе железа, 0,8% вес. амидного воска для порошковой металлургии, 0,6% вес. графита, сбалансированного ASC100.29.
Спекание осуществляют при 1120°С в течение 30 минут в атмосфере из 90% азота/10% водорода.
| Таблица 6 | ||||
| № Диффузно отожженного порошка на основе железа | Соотно- шение Cu/Ni |
D50 мкм дифф. отожженного порошка на основе железа | Прочность на растяжение [МПа] | Твердость [HV 10] |
| 1 (сравн.) | ∞ | 8,8 (средний) | 504 | 150 |
| 2 | 19 | 7,1 (мелкий) | 500 | 148 |
| 3 | 19 | 9,9 (средний) | 507 | 154 |
| 4 | 19 | 15,5 (крупный) | 506 | 144 |
| 5 | 9 | 4,7 (мелкий) | 479 | 141 |
| 6 | 9 | 10,1 (средний) | 498 | 146 |
| 7 | 9 | 21,1 (крупный) | 492 | 133 |
| 8 | 4 | 4,2 (мелкий) | 481 | 139 |
| 9 | 4 | 8,5 (средний) | 488 | 141 |
| 10 | 4 | 15,1 (крупный) | 489 | 134 |
| 11 | 1 | 6,4 (мелкий) | 445 | 127 |
Диаграммы 1 и 2, представляющие компилированные результаты испытаний, показывают, что в том случае, когда соотношение Cu/Ni в диффузно связанном отожженном порошке на основе железа составляет менее 3/1 (более 30% Ni), это отрицательно влияет на твердость и прочность на растяжение.
Более того, диаграмма 3 показывает, что в том случае, когда соотношение Cu/Ni превышает 9/1 (менее 10% Ni), разброс изменения размеров во время спекания, связанный с колебаниями содержания углерода и температурой спекания, является неприемлемо высоким.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение может быть использовано в процессах порошковой металлургии в тех случаях, когда детали, получаемые из нового порошка, имеют минимальное различие изменений размеров от компонента к компоненту.
Claims (15)
1. Способ получения диффузионно-легированного порошка, состоящего из базового порошка железа или на основе железа, с поверхностью частиц которого связаны частицы легирующего порошка, содержащего медь и никель, включающий
получение легирующего порошка, каждая частица которого содержит медь и никель, с гранулометрическим составом, при котором D50 менее 15 мкм,
смешивание легирующего порошка с базовым порошком,
нагревание смешанных порошков в неокислительной или восстановительной атмосфере до температуры 500-1000°С в течение 10-120 минут с обеспечением диффузионного связывания частиц медного и никелевого легирующего порошка с поверхностью базового порошка, при этом общее содержание меди и никеля в диффузионно-легированном порошке составляет максимально 20 вес.% при содержании меди более 4,0 вес.% и соотношении между медью и никелем от 9/1 до 3/1.
получение легирующего порошка, каждая частица которого содержит медь и никель, с гранулометрическим составом, при котором D50 менее 15 мкм,
смешивание легирующего порошка с базовым порошком,
нагревание смешанных порошков в неокислительной или восстановительной атмосфере до температуры 500-1000°С в течение 10-120 минут с обеспечением диффузионного связывания частиц медного и никелевого легирующего порошка с поверхностью базового порошка, при этом общее содержание меди и никеля в диффузионно-легированном порошке составляет максимально 20 вес.% при содержании меди более 4,0 вес.% и соотношении между медью и никелем от 9/1 до 3/1.
2. Способ по п.1, в котором легирующий порошок представляет собой сплав, по существу состоящий из меди и никеля.
3. Способ по п.1, в котором легирующий порошок по существу представляет собой металлический сплав, оксид или карбонат.
4. Способ по п.1, в котором путем диффузионого связывания частиц легирующего порошка с поверхностью частиц базового порошка железа или на основе железа получают слабоспеченный брикет, который затем размалывают и просеивают до размера частиц, по существу менее 150 мкм.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором содержание меди в диффузионно-легированном порошке составляет 5-15 вес.%, а содержание никеля составляет 0,5-5 вес.%.
6. Способ по любому из пп.1-4, в котором общее содержание меди и никеля в диффузионно-легированном порошке составляет более 4% до 16% вес.
7. Диффузионно-легированный порошок, состоящий из базового порошка железа или на основе железа, с поверхностью частиц которого связаны частицы легирующего порошка со средним размером менее 15 мкм, каждая из которых содержит медь и никель, при этом общее содержание меди и никеля составляет максимально 20 вес.% при содержании меди более 4,0 вес.% и соотношении между медью и никелем от 9/1 до 3/1.
8. Диффузионно-легированный порошок по п.7, в котором размер частиц порошка по существу составляет менее 150 мкм.
9. Диффузионно-легированный порошок по п.7 или 8, в котором содержание меди составляет 5-15 вес.%, а содержание никеля составляет 0,5-5 вес.%.
10. Порошковая диффузионно-легированная композиция на основе железа, включающая диффузионно-легированный порошок по любому из пп.7-9, графит и, необязательно, по меньшей мере одну добавку, выбранную из группы, состоящей из органических смазывающих веществ, твердофазных материалов, твердых смазывающих веществ и легирующих веществ.
11. Порошковая композиция на основе железа, состоящая из:
- порошка железа или на основе железа;
- диффузионно-легированного порошка по любому из пп.7-9;
- до 1% вес. графита;
- необязательно, по меньшей мере одной добавки, выбранной из группы, состоящей из органических смазывающих веществ, твердофазных материалов, твердых смазывающих веществ и легирующих веществ.
- порошка железа или на основе железа;
- диффузионно-легированного порошка по любому из пп.7-9;
- до 1% вес. графита;
- необязательно, по меньшей мере одной добавки, выбранной из группы, состоящей из органических смазывающих веществ, твердофазных материалов, твердых смазывающих веществ и легирующих веществ.
12. Композиция по п.11, в которой порошок железа или на основе железа состоит по существу из чистого железа.
13. Композиция по п.11, в которой общее содержание меди и никеля не превышает 5 вес.% от массы композиции.
14. Композиция по п.11 или 12, в которой соотношение между медью и никелем составляет от 9/1 до 3/1.
15. Спеченная деталь из порошковой композиции на основе железа, отличающаяся тем, что она получена путем прессования и спекания порошковой композиции по любому из пп.10-14.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14009308P | 2008-12-23 | 2008-12-23 | |
| US61/140,093 | 2008-12-23 | ||
| SE0802666 | 2008-12-23 | ||
| SE0802666-8 | 2008-12-23 | ||
| PCT/SE2009/051434 WO2010074634A1 (en) | 2008-12-23 | 2009-12-16 | A method of producing a diffusion alloyed iron or iron-based powder, a diffusion alloyed powder, a composition including the diffusion alloyed powder, and a compacted and sintered part produced from the composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011130527A RU2011130527A (ru) | 2013-01-27 |
| RU2524510C2 true RU2524510C2 (ru) | 2014-07-27 |
Family
ID=42288002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011130527/02A RU2524510C2 (ru) | 2008-12-23 | 2009-12-16 | Способ получения диффузионно-легированного порошка железа или порошка на основе железа, диффузионно-легированный порошок, композиция, включающая диффузионно-легированный порошок, и прессованная и спеченная деталь, изготовленная из упомянутой композиции |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20110252922A1 (ru) |
| EP (1) | EP2379764B1 (ru) |
| JP (1) | JP5504278B2 (ru) |
| KR (1) | KR20110099336A (ru) |
| CN (1) | CN102325915B (ru) |
| CA (1) | CA2747889A1 (ru) |
| ES (1) | ES2601603T3 (ru) |
| MX (1) | MX2011006761A (ru) |
| RU (1) | RU2524510C2 (ru) |
| TW (1) | TW201033375A (ru) |
| WO (1) | WO2010074634A1 (ru) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2012362827B2 (en) | 2011-12-30 | 2016-12-22 | Scoperta, Inc. | Coating compositions |
| CN102672160B (zh) * | 2012-05-28 | 2014-04-16 | 湖南顶融科技有限公司 | 一种预合金胎体粉末的制备方法 |
| CN103317136B (zh) * | 2013-06-06 | 2015-09-09 | 山东莱芜金华辰粉末冶金制品有限公司 | 发动机连杆母合金添加方法 |
| CN105593543B (zh) | 2013-10-03 | 2019-09-17 | Ntn株式会社 | 烧结轴承及其制造方法 |
| US9802387B2 (en) | 2013-11-26 | 2017-10-31 | Scoperta, Inc. | Corrosion resistant hardfacing alloy |
| CN104907554A (zh) * | 2014-03-12 | 2015-09-16 | 北京有色金属研究总院 | 一种粉末冶金用粉体材料及其制备方法与应用 |
| US11130205B2 (en) | 2014-06-09 | 2021-09-28 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | Crack resistant hardfacing alloys |
| US10774403B2 (en) * | 2014-12-12 | 2020-09-15 | Jfe Steel Corporation | Iron-based alloy powder for powder metallurgy, and sinter-forged member |
| CN107532265B (zh) | 2014-12-16 | 2020-04-21 | 思高博塔公司 | 含多种硬质相的韧性和耐磨铁合金 |
| WO2017040775A1 (en) | 2015-09-04 | 2017-03-09 | Scoperta, Inc. | Chromium free and low-chromium wear resistant alloys |
| US10851444B2 (en) | 2015-09-08 | 2020-12-01 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | Non-magnetic, strong carbide forming alloys for powder manufacture |
| WO2017083419A1 (en) | 2015-11-10 | 2017-05-18 | Scoperta, Inc. | Oxidation controlled twin wire arc spray materials |
| JP7033541B2 (ja) * | 2016-03-18 | 2022-03-10 | ホガナス アクチボラグ （パブル） | 切削加工容易な金属粉末組成物 |
| KR102408916B1 (ko) | 2016-03-22 | 2022-06-14 | 스코퍼타 아이엔씨. | 완전히 판독 가능한 열 스프레이 코팅 |
| ES2916093T3 (es) * | 2016-03-23 | 2022-06-28 | Hoeganaes Ab Publ | Polvo a base de hierro |
| CA3098289A1 (en) | 2017-04-25 | 2018-11-01 | William Norton | Helical toothed driver and compatible fastener |
| USD897806S1 (en) | 2018-04-30 | 2020-10-06 | William Norton | Driver |
| CA3117043A1 (en) | 2018-10-26 | 2020-04-30 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | Corrosion and wear resistant nickel based alloys |
| WO2020198302A1 (en) | 2019-03-28 | 2020-10-01 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | Thermal spray iron-based alloys for coating engine cylinder bores |
| EP3962693A1 (en) | 2019-05-03 | 2022-03-09 | Oerlikon Metco (US) Inc. | Powder feedstock for wear resistant bulk welding configured to optimize manufacturability |
| CN112643023B (zh) * | 2020-12-09 | 2022-08-09 | 暨南大学 | 一种激光选区熔化成形高强高韧铜铁基偏晶合金的方法 |
| CN114147229A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-08 | 江苏萌达新材料科技有限公司 | 一种铜锌合金扩散粉的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043868C1 (ru) * | 1993-07-06 | 1995-09-20 | Тамара Ароновна Пумпянская | Способ получения спеченных изделий из диффузионно-легированных железных порошков |
| UA84235C2 (ru) * | 2005-02-04 | 2008-09-25 | Хеганес Аб | Порошковая металлургическая композиция на основе железа и способ получения спеченного компонента на ее основе |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61104052A (ja) * | 1984-10-27 | 1986-05-22 | Toyota Motor Corp | 高強度鉄系焼結合金 |
| JPS63297502A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Kobe Steel Ltd | 粉末冶金用高強度合金鋼粉及びその製造方法 |
| JPH0711002B2 (ja) * | 1988-02-24 | 1995-02-08 | 川崎製鉄株式会社 | 熱処理における寸法変化のばらつきの小さい合金鋼粉およびその製造方法 |
| JPH0689363B2 (ja) * | 1988-11-26 | 1994-11-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉末治金用高強度合金鋼粉 |
| JPH0645802B2 (ja) * | 1988-11-26 | 1994-06-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉末治金用高強度合金鋼粉 |
| JPH02217401A (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-30 | Kobe Steel Ltd | 鉄系焼結部材の製造方法 |
| CA2069700C (en) * | 1991-05-28 | 1998-08-18 | Jinsuke Takata | Mixed powder for powder metallurgy and sintered product thereof |
| US6068813A (en) * | 1999-05-26 | 2000-05-30 | Hoeganaes Corporation | Method of making powder metallurgical compositions |
| JP3786267B2 (ja) * | 2002-10-02 | 2006-06-14 | 三菱マテリアルＰｍｇ株式会社 | 高面圧付加条件下ですぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法 |
| TWI325896B (en) * | 2005-02-04 | 2010-06-11 | Hoganas Ab Publ | Iron-based powder combination |
| US7309374B2 (en) * | 2005-04-04 | 2007-12-18 | Inco Limited | Diffusion bonded nickel-copper powder metallurgy powder |
-
2009
- 2009-12-16 RU RU2011130527/02A patent/RU2524510C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2009-12-16 CN CN200980157254.1A patent/CN102325915B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-12-16 US US13/132,974 patent/US20110252922A1/en not_active Abandoned
- 2009-12-16 CA CA2747889A patent/CA2747889A1/en not_active Abandoned
- 2009-12-16 WO PCT/SE2009/051434 patent/WO2010074634A1/en active Application Filing
- 2009-12-16 ES ES09835345.1T patent/ES2601603T3/es active Active
- 2009-12-16 EP EP09835345.1A patent/EP2379764B1/en not_active Not-in-force
- 2009-12-16 MX MX2011006761A patent/MX2011006761A/es unknown
- 2009-12-16 JP JP2011543473A patent/JP5504278B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2009-12-16 KR KR1020117017479A patent/KR20110099336A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-12-22 TW TW098144278A patent/TW201033375A/zh unknown
-
2018
- 2018-12-05 US US16/210,366 patent/US20190177820A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043868C1 (ru) * | 1993-07-06 | 1995-09-20 | Тамара Ароновна Пумпянская | Способ получения спеченных изделий из диффузионно-легированных железных порошков |
| UA84235C2 (ru) * | 2005-02-04 | 2008-09-25 | Хеганес Аб | Порошковая металлургическая композиция на основе железа и способ получения спеченного компонента на ее основе |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012513541A (ja) | 2012-06-14 |
| CA2747889A1 (en) | 2010-07-01 |
| CN102325915A (zh) | 2012-01-18 |
| MX2011006761A (es) | 2011-07-29 |
| RU2011130527A (ru) | 2013-01-27 |
| EP2379764A4 (en) | 2014-12-17 |
| CN102325915B (zh) | 2014-09-10 |
| ES2601603T3 (es) | 2017-02-15 |
| US20190177820A1 (en) | 2019-06-13 |
| TW201033375A (en) | 2010-09-16 |
| KR20110099336A (ko) | 2011-09-07 |
| WO2010074634A1 (en) | 2010-07-01 |
| EP2379764A1 (en) | 2011-10-26 |
| JP5504278B2 (ja) | 2014-05-28 |
| US20110252922A1 (en) | 2011-10-20 |
| EP2379764B1 (en) | 2016-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2524510C2 (ru) | Способ получения диффузионно-легированного порошка железа или порошка на основе железа, диффузионно-легированный порошок, композиция, включающая диффузионно-легированный порошок, и прессованная и спеченная деталь, изготовленная из упомянутой композиции | |
| RU2490352C2 (ru) | Порошок на основе железа и его состав | |
| JP5613049B2 (ja) | 鉄基複合粉末 | |
| JP5920984B2 (ja) | 鉄基粉末組成物 | |
| RU2366537C2 (ru) | Порошковая композиция на основе железа | |
| JPH04231404A (ja) | 最適化２回プレス−２回焼結粉末冶金方法 | |
| US12168818B2 (en) | Iron based powder | |
| CN101124058B (zh) | 不锈钢粉末 | |
| TWI288034B (en) | Iron-based powder composition | |
| KR20240095297A (ko) | 분말 야금용 철기 혼합분 및 철기 소결체 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151217 |