CN106735161A - 制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体 - Google Patents
制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106735161A CN106735161A CN201610079414.7A CN201610079414A CN106735161A CN 106735161 A CN106735161 A CN 106735161A CN 201610079414 A CN201610079414 A CN 201610079414A CN 106735161 A CN106735161 A CN 106735161A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- based alloy
- porous spherical
- alloy powder
- spherical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 167
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 74
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229940067573 brown iron oxide Drugs 0.000 claims description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 11
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 7
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 229940056319 ferrosoferric oxide Drugs 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical group [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical group O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005469 granulation Methods 0.000 abstract 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 abstract 1
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 11
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004523 agglutinating effect Effects 0.000 description 2
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- DQMUQFUTDWISTM-UHFFFAOYSA-N O.[O-2].[Fe+2].[Fe+2].[O-2] Chemical group O.[O-2].[Fe+2].[Fe+2].[O-2] DQMUQFUTDWISTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011805 ball Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229940112669 cuprous oxide Drugs 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
- B22F1/065—Spherical particles
- B22F1/0655—Hollow 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
- 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
- B22F3/10—Sintering only
-
- 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
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
-
- 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
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
-
- 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
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- 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
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- 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
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- 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
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- 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
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
一种制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体，该方法先将一氧化铁粉与一含金属的粉末混合形成一混合粉末；对该混合粉末进行一喷雾造粒工艺，使该混合粉末形成一球状喷雾造粒粉；将该球状喷雾造粒粉置于一还原环境并加热至一低于700℃的还原温度，以得到一多孔球状铁基合金粉。由该方法所制得的铁基合金粉，具有低成本、高流动性、高压缩性及优异烧结性等优点。
Description
技术领域
本发明为涉及一种制备铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体，尤指一种制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体。
背景技术
粉末冶金(Powder Metallurgy)为金属材料常见的制造技术之一，其中又以铁为主原料的粉末的应用范畴最广，其依据制备的方式大致可分为预合金粉末、扩散合金粉末、混合粉末或以上粉末的混合物等。
上述各种形式粉末的平均粒径皆为大约70μm，属于粗粉末，具有较大的颗粒间隙，颗粒间隙大将使得烧结成品中的孔隙的尺寸也较大，此大孔隙导致机械性质变差。另外，相较于细粉末，粗粉末因扩散距离较大，导致在烧结阶段时合金的均质性较差，此外，因粗粉末的表面积较小，使得烧结驱动力变低，导致烧结效率较差、烧结密度较低，进而影响该成品的质量。
当采用细铁粉，以羰基铁粉为例，虽粉末具有高比表面积，烧结性高，易烧至高密度，但此种粉末的流动性差，使得在干压成形时难以流入模穴，所以不易自动化；又因制作羰基铁粉需采用高温、高压的化学反应工艺，所以其还具有高成本的缺点。而其他如水喷雾法，虽也可制作细铁粉，但也有流动性差的问题，此外，其他传统生产细铁粉的合格率低，成本仍偏高。
鉴于上述问题，中国台湾发明专利公告第I294318以及德国专利公开第DE102006027851号所示的“烧结硬化粉末及其烧结体”，其揭示一种烧结硬化粉，该烧结硬化粉包含有铁、碳、镍、铬、钼，铁为其主成分，且合金比例以重量百分比可表示为碳含量：0.1-0.8％，镍含量：3.5-12.0％，铬含量：0.1-7％，钼含量：2.0％以下，该烧结硬化粉使用0.1～30μm的细粉，如羰基铁粉，经喷雾造粒后的粉末具流动性可供干压成形用，且烧结后的密度高、合金元素的均质性佳。
据此，可利用该烧结硬化粉以粉末冶金工艺制得一具有高密度的烧结体，该烧结体可不经淬火的热处理而仅以低温回火处理，即可达到良好的机械性质。然而，该烧结硬化粉因使用羰基铁粉，还是具有成本高的问题，若所用的羰基铁粉含有碳时其硬度高，也会造成压缩性差、生胚密度低、模具易磨耗等问题，不利于工业上的应用。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体，以解决现有粉末冶金工艺中，使用细铁粉制作具高密度、高机械性质、均匀显微组织的粉末冶金铁基合金工件成本过高的问题。
为达上述目的，本发明提供一种制备多孔球状铁基合金粉的方法，包含下列步骤：
步骤1：将一氧化铁粉与一含金属的粉末混合形成一混合粉末；
步骤2：对该混合粉末进行一喷雾造粒工艺，使该混合粉末形成一球状喷雾造粒粉；以及
步骤3：将该球状喷雾造粒粉置于一还原环境并加热至一低于700℃的还原温度，以得到一多孔球状铁基合金粉，该多孔球状铁基合金粉具有一大于0.9m2/g的比表面积。
本发明所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其中，该氧化铁粉为三氧化二铁粉或四氧化三铁粉。
本发明所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其中，该氧化铁粉具有一介于0.1μm至5μm之间的平均粒径。
本发明所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其中，该含金属的粉末选自于一金属元素粉、一金属合金粉以及一金属氧化物粉所组成的群组。
本发明所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其中，该金属元素粉所用金属元素选自于镍、钼、钨以及铜所组成的群组。
本发明所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其中，该金属合金粉为包括至少一合金用金属元素的一铁系合金粉，该合金用金属元素选自于铬、硅、钒、锰以及铌所组成的群组。
本发明所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其中，该金属氧化物粉选自于氧化镍粉、氧化钼粉、氧化钨粉以及氧化铜粉所组成的群组。
本发明所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其中，该多孔球状铁基合金粉包括重量百分比小于7wt％的镍以及至少一重量百分比分别小于1wt％的强化元素，其余为铁，其中，该强化元素选自于钼、铬、钒、钨、碳、铜、铌、锰及硅所组成的群组。
为达上述目的，本发明还提供一种多孔球状铁基合金粉，为上述制备多孔球状铁基合金粉的方法制造得到。
为达上述目的，本发明更提供一种铁基合金烧结体，为使用上述制备多孔球状铁基合金粉的方法得到的多孔球状铁基合金粉经由一烧结工艺得到。
本发明发现在低于700℃的还原温度对该球状喷雾造粒粉进行还原后，可得到外观为球状且具有大量孔洞的多孔球状铁基合金粉，其中，球状的特性可提高流动性，以利干压成形时容易进入模穴；而多孔结构可提供高比表面积，可帮助烧结反应，因而得到高烧结密度。由于本发明采用该氧化铁粉，其成本较羰基铁粉或其他细铁粉为低，且还原温度低，故可达到降低成本的功效。
另一方面，当该含有金属的粉末采用一合金元素粉时，因还原温度较低，该合金元素粉不会扩散至铁粉的内部，无法均质化，故可保留还原后铁粉的低硬度及高压缩性，较容易得到高生胚密度，而高生胚密度又有助于得到高烧结密度。此外，又因为本发明方法的还原温度低，可添加一些碳粉，如石墨粉或碳黑粉，这些碳有助于一部分的氧化铁粉及金属氧化物粉还原，且不会扩散至铁粉的内部，故也可避免压缩性降低的问题。相对地，一般制作还原铁粉时使用高温还原时，虽还原速度快，但却会造成粉末硬度提高，导致压缩性降低，以及烧结性变差，无法烧结至高密度等问题。
附图说明
图1为本发明一实施例的步骤流程图。
图2为实施例1的多孔球状铁基合金粉的电子显微镜照片。
具体实施方式
涉及本发明的详细说明及技术内容，请参阅图1所示一实施例的步骤流程图。如图所示，本发明为一种制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体，该方法包含下列步骤：
步骤1：将一氧化铁粉与一含金属的粉末混合形成一混合粉末。该氧化铁粉可为三氧化二铁(Fe2O3)或四氧化三铁(Fe3O4)，且平均粒径介于0.1μm至5μm之间，该含金属的粉末可为一金属元素粉、一金属合金粉、一金属氧化物粉或其组合，该金属元素粉可为镍(Ni)、钼(Mo)、钨(W)、铜(Cu)或其组合，该金属合金粉为包括至少一合金用金属的一铁系合金粉，该合金用金属可为铬(Cr)、硅(Si)、钒(V)、锰(Mn)、铌(Nb)或其组合，如Fe-Si、Fe-Cr-Mn粉等，而该金属氧化物粉可为氧化镍(NiO)、氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)、氧化铜(CuO)、氧化亚铜(Cu2O)或其组合。
步骤2：对该混合粉末进行一喷雾造粒工艺，使该混合粉末形成一球状喷雾造粒粉。
步骤3：将该球状喷雾造粒粉置于一还原环境并加热至一还原温度，该还原温度低于700℃，以得到一多孔球状铁基合金粉，该多孔球状铁基合金粉具有一大于0.9m2/g的比表面积，于本发明的一实施例中，该多孔球状铁基合金粉的该比表面积为介于0.9m2/g和20m2/g之间。
该还原环境可为一纯氢气气氛、一裂解氨气气氛或其他含氢气氛，该还原温度较佳地介于500℃至700℃之间，该多孔球状铁基合金粉的粒径介于5μm至80μm之间，且该多孔球状铁基合金粉的该比表面积大于0.9m2/g。于本发明的一实施例中，该多孔球状铁基合金粉可进一步含有重量百分比小于7wt％的镍以及至少一重量百分比分别小于1wt％的强化元素，而其余为铁(Fe)。该强化元素可为钼、铬、钒、钨、碳、铜、锰、铌或硅等元素，其中，钼、铬、钒、钨、碳、铜、铌、锰或硅的重量百分比小于1wt％，如此一来，可提供强化的功效。于本发明中，该多孔球状铁基合金粉的成分可为各种商用铁基合金，并根据该氧化铁粉与该含金属的粉末的比例以及所选用的该含金属的粉末的种类调配得到。
于本发明的一实施例中，该氧化铁粉与该含金属的粉末还可进一步和一碳粉混合，该碳粉可为一石墨粉或一碳黑粉，将有助于一部分的该氧化铁粉或该金属氧化物粉还原，因该还原温度较低，碳将不会扩散至铁粉的内部，故可避免压缩性降低的问题。
进一步具体说明本发明制备多孔球状铁基合金粉的方法的内容，请续参阅下述依据本发明方法进行的具体实施例以及非采本发明方法进行的对比例，表1所示为各实施例及对比例的化学组成，表2所示为各实施例和对比例的工艺条件、还原得到的多孔球状铁基合金粉的粒径、比表面积、生胚密度(％)和烧结密度(％)。在以下各实施例和对比例中，该还原环境是采用氢气气氛。
表1各实施例和对比例所使用的化学组成(wt％)
| 编号 | Fe2O3 | Fe3O4 | NiO | Ni | 316L不锈钢 | Mo | C |
| 组成1 | 91.1 | -- | 4.9 | -- | 3.5 | 0.5 | -- |
| 组成2 | 93 | -- | 5.4 | -- | -- | 0.6 | 1 |
| 组成3 | -- | 97 | -- | 2 | -- | 0.5 | 0.5 |
表2实施例1至4和对比例1至3的工艺条件、粒径、比表面积和生胚密度与烧结密度
实施例1～2：是采用组成1的混合粉末，其中三氧化二铁粉末的平均粒径为0.3μm，316L不锈钢粉含有17wt％的铬、10.4wt％的镍、2.2wt％的钼、1.6wt％的锰、0.6wt％的硅，且其平均粒径为8μm，钼粉的平均粒径为3μm，此混合粉末加入黏结剂、塑化剂及水后，经该喷雾造粒工艺后得到球状的喷雾造粒粉，经由剖面检查无中空大孔洞。将此喷雾造粒粉末分别于600℃、650℃的还原温度下，经过3小时进行还原，所得到的多孔球状铁基合金粉，比表面积分别为4.55m2/g和3.20m2/g，生胚密度在70％以上，压缩性佳，而烧结密度分别达98.9％和97.9％。图2为实施例1的多孔球状铁基合金粉的电子显微镜照片，由照片可清楚看到，该多孔球状铁基合金粉是呈良好的球状，且具有大量的微细孔洞，保留了大量的表面积，也即保留了大量的烧结驱动力。经由剖面检查此微细孔洞与还原后的细铁粉均匀分布，心部无中空大孔，所以流动性佳，适合干压成形用。
实施例3：是采用组成2的混合粉末，于600℃的还原温度下，经过3小时进行还原，所得到的多孔球状铁基合金粉，比表面积为2.56m2/g，生胚密度在70％以上，压缩性佳，而烧结密度达94.6％。由高倍率电子显微镜可清楚看到该多孔球状铁基合金粉是呈良好的球状，且具有大量的孔洞。
实施例4：是采用组成3的混合粉末，于700℃的还原温度下，经过3小时进行还原，所得到的多孔球状铁基合金粉，比表面积为1.26m2/g，而烧结密度达95.6％。该多孔球状铁基合金粉是呈良好的球状，且具有大量的孔洞。
对比例1～2：是采用组成1的混合粉末，于750℃、800℃的还原温度下，经过3小时进行还原所得到的铁基合金粉，比表面积仅为0.20m2/g和0.08m2/g，生胚密度分别为79.2％及79.4％，比实施例高，但烧结密度却仅91.5％和89.7％。该铁基合金粉虽略呈球状，但几乎不具孔洞，所以比表面积小，烧结驱动力低。
对比例3：是采用组成2的混合粉末，于750℃的还原温度下，经过3小时进行还原，所得到的铁基合金粉，比表面积仅为0.86m2/g，生胚密度为73.1％，烧结密度仅92.6％。
综上所述，本发明发现在低于700℃的还原温度对该球状喷雾造粒粉进行还原后，可得到外观为球状且具有大量孔洞的多孔球状铁基合金粉，其中，球状且心部无中空大孔洞的特性可提高流动性，以利干压成形时容易进入模穴；而多孔性可提供高比表面积，可帮助烧结反应，因而得到高烧结密度。此外，因还原温度低，合金元素及碳尚未与铁反应形成合金，所以粉末硬度仍低，压缩性佳。其次，由于本发明采用该氧化铁粉，经本发明的工艺后其整体成本仍远较常用的羰基铁粉或其他细铁粉为低，故可达到降低成本的功效。
另一方面，当该含有金属的粉末采用一合金用的元素粉如镍粉时，因还原温度较低，该合金元素粉无法均质化，故可保留该氧化铁粉的低硬度及高压缩性，较容易得到高生胚密度，而高生胚密度又有助于得到高烧结密度。此外，又因为本发明方法的还原温度低，可添加一些碳粉，如石墨粉或碳黑粉，这些碳有助于将一部分的氧化铁粉及金属氧化物粉还原，且不会扩散至铁粉的内部而形成高硬度的钢，故可避免压缩性降低的问题。相对地，使用高温还原时虽还原速度快，但却会造成粉末硬度提高，导致压缩性降低，烧结密度偏低的问题。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种制备多孔球状铁基合金粉的方法，其特征在于，该方法包含下列步骤：
步骤1：将一氧化铁粉与一含金属的粉末混合形成一混合粉末；
步骤2：对该混合粉末进行一喷雾造粒工艺，使该混合粉末形成一球状喷雾造粒粉；以及
步骤3：将该球状喷雾造粒粉置于一还原环境并加热至一低于700℃的还原温度，以得到一多孔球状铁基合金粉，该多孔球状铁基合金粉具有一大于0.9m2/g的比表面积。
2.根据权利要求1所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其特征在于，该氧化铁粉为三氧化二铁粉或四氧化三铁粉。
3.根据权利要求1所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其特征在于，该氧化铁粉具有一介于0.1μm至5μm之间的平均粒径。
4.根据权利要求1所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其特征在于，该含金属的粉末选自于一金属元素粉、一金属合金粉以及一金属氧化物粉所组成的群组。
5.根据权利要求4所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其特征在于，该金属元素粉所用金属元素选自于镍、钼、钨以及铜所组成的群组。
6.根据权利要求4所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其特征在于，该金属合金粉为包括至少一合金用金属元素的一铁系合金粉，该合金用金属元素选自于铬、硅、钒、锰以及铌所组成的群组。
7.根据权利要求4所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其特征在于，该金属氧化物粉选自于氧化镍粉、氧化钼粉、氧化钨粉以及氧化铜粉所组成的群组。
8.根据权利要求1所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法，其特征在于，该多孔球状铁基合金粉包括重量百分比小于7wt％的镍以及至少一重量百分比分别小于1wt％的强化元素，其余为铁，其中，该强化元素选自于钼、铬、钒、钨、碳、铜、铌、锰及硅所组成的群组。
9.一种多孔球状铁基合金粉，是权利要求1至8任意一项所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法制备的。
10.一种铁基合金烧结体，是使用权利要求1至8任意一项所述的制备多孔球状铁基合金粉的方法得到的多孔球状铁基合金粉经由一烧结工艺得到。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104138356A TWI570245B (zh) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | A method for preparing a porous spherical iron-based alloy powder by a reduction reaction, wherein the powder and the powder are prepared Sintered body |
| TW104138356 | 2015-11-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106735161A true CN106735161A (zh) | 2017-05-31 |
Family
ID=58608557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610079414.7A Pending CN106735161A (zh) | 2015-11-19 | 2016-02-04 | 制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017095792A (zh) |
| CN (1) | CN106735161A (zh) |
| TW (1) | TWI570245B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107267847A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-10-20 | 湘潭大学 | 一种抗高温氧化、耐碱蚀的铁基多孔材料及其制备方法 |
| CN109967736A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-07-05 | 武汉科技大学 | 一种具有核壳结构的Fe2O3@Ni复合粉体及其制备方法 |
| CN110014163A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-16 | 广东省材料与加工研究所 | 钨合金粉末及其制备方法和应用 |
| CN112969544A (zh) * | 2018-11-05 | 2021-06-15 | 株式会社Posco | 针状或棒状多孔铁粉的制备方法及由此制备的针状或棒状多孔铁粉 |
| CN116265770A (zh) * | 2021-12-16 | 2023-06-20 | 北京科技大学 | 一种粉末冶金摩擦材料及其制备方法和应用 |
| US11767271B2 (en) | 2020-01-17 | 2023-09-26 | Industrial Technology Research Institute | Porous material and method for preparing the same |
| CN116921686A (zh) * | 2022-07-29 | 2023-10-24 | 江苏集萃先进金属材料研究所有限公司 | 一种铜锡合金粉末及其制备方法 |
| CN119391388A (zh) * | 2024-10-17 | 2025-02-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油基钻井液铁基固体除硫剂及其制备方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10065244B2 (en) * | 2016-04-18 | 2018-09-04 | Taiwan Powder Technologies Co., Ltd. | Method for fabricating porous spherical iron-based alloy powder |
| TWI904923B (zh) * | 2024-11-01 | 2025-11-11 | 光洋應用材料科技股份有限公司 | 含鐵合金靶材及其製法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485162A (en) * | 1982-02-12 | 1984-11-27 | Tdk Electronics Co., Ltd. | Magnetic carrier powder having a wide chargeable range of electric resistance useful for magnetic brush development |
| US20030177867A1 (en) * | 2000-03-10 | 2003-09-25 | Lars Hultman | Method for preparation of iron-based powder and iron-based powder |
| CN101269315A (zh) * | 2008-05-12 | 2008-09-24 | 河北理工大学 | 一种用于污水处理的改性球形海绵铁及制备方法 |
| CN104195374A (zh) * | 2014-08-31 | 2014-12-10 | 成都易态科技有限公司 | 粉末烧结多孔过滤合金、其制备方法以及它的预压成型体 |
| CN104607651A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-13 | 北京科技大学 | 一种球形多孔空心纳米钴粉体的化学制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060201280A1 (en) * | 2004-06-10 | 2006-09-14 | Kuen-Shyang Hwang | Sinter-hardening powder and their sintered compacts |
| TWI246947B (en) * | 2004-06-10 | 2006-01-11 | Taiwan Powder Technologies Co | Method for making sintered body of metal powder and sintered body prepared therefrom |
| JP4799885B2 (ja) * | 2005-03-14 | 2011-10-26 | 株式会社 赤見製作所 | 金属化合物粉末の製造法 |
| CN102275887A (zh) * | 2011-01-17 | 2011-12-14 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种高容量高压实密度磷酸铁锂材料的制备方法及其产品 |
| BR112014012538A2 (pt) * | 2011-11-25 | 2017-06-13 | Ab Ferrolegeringar | péletes contendo ferro e molibdênio |
-
2015
- 2015-11-19 TW TW104138356A patent/TWI570245B/zh active
-
2016
- 2016-02-04 CN CN201610079414.7A patent/CN106735161A/zh active Pending
- 2016-03-04 JP JP2016041658A patent/JP2017095792A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485162A (en) * | 1982-02-12 | 1984-11-27 | Tdk Electronics Co., Ltd. | Magnetic carrier powder having a wide chargeable range of electric resistance useful for magnetic brush development |
| US20030177867A1 (en) * | 2000-03-10 | 2003-09-25 | Lars Hultman | Method for preparation of iron-based powder and iron-based powder |
| CN101269315A (zh) * | 2008-05-12 | 2008-09-24 | 河北理工大学 | 一种用于污水处理的改性球形海绵铁及制备方法 |
| CN104195374A (zh) * | 2014-08-31 | 2014-12-10 | 成都易态科技有限公司 | 粉末烧结多孔过滤合金、其制备方法以及它的预压成型体 |
| CN104607651A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-13 | 北京科技大学 | 一种球形多孔空心纳米钴粉体的化学制备方法 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107267847A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-10-20 | 湘潭大学 | 一种抗高温氧化、耐碱蚀的铁基多孔材料及其制备方法 |
| CN107267847B (zh) * | 2017-06-14 | 2019-08-27 | 湘潭大学 | 一种抗高温氧化、耐碱蚀的铁基多孔材料及其制备方法 |
| CN112969544A (zh) * | 2018-11-05 | 2021-06-15 | 株式会社Posco | 针状或棒状多孔铁粉的制备方法及由此制备的针状或棒状多孔铁粉 |
| CN109967736A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-07-05 | 武汉科技大学 | 一种具有核壳结构的Fe2O3@Ni复合粉体及其制备方法 |
| CN110014163A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-16 | 广东省材料与加工研究所 | 钨合金粉末及其制备方法和应用 |
| US11767271B2 (en) | 2020-01-17 | 2023-09-26 | Industrial Technology Research Institute | Porous material and method for preparing the same |
| CN116265770A (zh) * | 2021-12-16 | 2023-06-20 | 北京科技大学 | 一种粉末冶金摩擦材料及其制备方法和应用 |
| CN116921686A (zh) * | 2022-07-29 | 2023-10-24 | 江苏集萃先进金属材料研究所有限公司 | 一种铜锡合金粉末及其制备方法 |
| CN119391388A (zh) * | 2024-10-17 | 2025-02-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油基钻井液铁基固体除硫剂及其制备方法 |
| CN119391388B (zh) * | 2024-10-17 | 2025-09-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油基钻井液铁基固体除硫剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI570245B (zh) | 2017-02-11 |
| JP2017095792A (ja) | 2017-06-01 |
| TW201718901A (zh) | 2017-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106735161A (zh) | 制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体 | |
| CN103526134B (zh) | 一种高性能粉末冶金气门座圈材料 | |
| CN100374605C (zh) | 粉末金属阀座嵌件 | |
| CN107921531B (zh) | 粉末冶金用混合粉末的制造方法、烧结体的制造方法及烧结体 | |
| CN104342592B (zh) | 一种高碳化钛钢结硬质合金模具材料 | |
| US20170081747A1 (en) | Sintered alloy and manufacturing method thereof | |
| CN109128183A (zh) | 一种铁基粉末冶金零件的制造方法 | |
| CN107838414A (zh) | 一种高收缩无磁不锈钢粉末及其制造方法 | |
| CN101658930A (zh) | 一种高压缩性烧结硬化用水雾化钢铁粉及生产方法 | |
| TWI246947B (en) | Method for making sintered body of metal powder and sintered body prepared therefrom | |
| CN101479063A (zh) | 通过金属注射成型制造合金部件的方法及该合金部件 | |
| JP2002356704A (ja) | 耐摩耗性硬質相形成用合金粉末およびそれを用いた耐摩耗性焼結合金の製造方法 | |
| CN110614380B (zh) | 一种制备高均匀性的含钼、钨铁基粉末冶金零件的方法 | |
| CN104907554A (zh) | 一种粉末冶金用粉体材料及其制备方法与应用 | |
| JP4371003B2 (ja) | 粉末冶金用合金鋼粉 | |
| JP2008524447A (ja) | 拡散結合したニッケル−銅粉末冶金粉末 | |
| CN106424716B (zh) | 用草酸亚铁改善锰铜阻尼烧结合金性能的方法 | |
| US10065244B2 (en) | Method for fabricating porous spherical iron-based alloy powder | |
| EP3722022B1 (en) | A pre-alloyed water atomized steel powder | |
| CN114438370B (zh) | 一种轻质化阻尼式翻盖自锁正畸矫治装置及其近终成形制备方法 | |
| JP5497540B2 (ja) | Ｍ３ｂ２型分散物を含む合金の製造方法 | |
| JP2015183212A (ja) | 鉄基焼結材およびその製造方法 | |
| CN111432958A (zh) | 部分扩散合金钢粉 | |
| CN102534349A (zh) | 粉末冶金用合金钢粉以及铁基烧结材料及其制造方法 | |
| CN105772704A (zh) | 一种含钨铁基粉末冶金材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170531 |