CN105695845B - 一种散热耐磨材料制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种散热耐磨材料制备工艺，它包括以下原料：FeSi粉体(粉体成分：Si6.0%~10wt%，其余为铁)、Fe78Si(22‑x)Bx(其中含量为原子百分比，x=9~15)非晶态粉体、Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(其中含量为原子百分比)非晶态粉体、Fe2O3原料、Mn3O4原料和 化ZnO原料。制备过程包括预烧料的配制和制备、零件毛坯制备、零件毛坯快速烧结三个主要步骤。本发明的优点是：（1）制备的零件硬度高，不易损坏，合格率高；（2）粉体在模具中压制成型，形状和尺寸精度可控性好，操作难度小；（3）烧结温度低，对炉膛要求不高。

Description

一种散热耐磨材料制备工艺
技术领域
本发明涉及一种散热耐磨材料制备工艺,属于耐磨材料制备技术领域。
背景技术
耐磨材料在建材、火力发电、和冶金矿山等工业领域的整个能量和经济成本消耗中占有相当大的比重。金属耐磨材料主要有：高锰钢、合金钢 、镍硬铸铁、、各种白口铸铁及高铬铸铁等。
流体作用下的金属材料容易发生冲刷磨损和腐蚀。如气流粉碎机、输送粉尘的管道和阀门、流沙泵等。这种腐蚀和磨损在工业磨损中所占比重大于5%。冲刷磨损腐蚀是金属表面与腐蚀性流体之间由于高速相对运动而产生的金属损坏现象，是冲刷磨损和电化学腐蚀交互作用的结果。冲刷与腐蚀协同作用造成的金属材料失重远大于冲刷和腐蚀单独作用之和。一般来说，机械磨损在金属的冲刷腐蚀中占主要作用；而电化学腐蚀在整个冲刷腐蚀中发挥着重要作用。
耐磨材料由于高硬度，难以精密加工，所以耐磨零件制造困难。
本专利针对流体磨损情况，提供一种便于成型的耐磨材料设计和制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种散热耐磨材料制备工艺，整个制备工艺可控，可实现不同尺寸、不同厚度的耐磨零件批量生产，用途广泛，尤其是流体磨损情况如气流粉碎机中的粉碎壁、阀体等。
本发明是这样来实现的，该散热耐磨材料制备工艺步骤如下：
（1）将Fe2O3、Mn3O4和 ZnO按100/(20~25)/(20~25)质量比称量后混合均匀，在马弗炉中加热到850oC ×（60~120）min预烧，待冷却后粉碎、研磨，分别用200目和300目筛筛分，得到（200~300）目预烧料。
（2）预烧料与金属耐磨粉体（60目~150目FeSi（Si6~10wt%）粉体或Fe78Si(22-x)Bx(其中含量为原子百分比，x=9~15)非晶粉体或Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(其中含量为原子百分比)非晶粉体）按（10~20）/100质量比混合均匀，加水造粒后，在≥1500Mpa压力下模压成零件毛坯(零件现状视模具确定)。
（3）零件毛坯在中频感应加热炉中进行快速烧结成零件成品，中频感加热频率25kHz、加热功率4kW、加热（5~10）min。快速烧结后的零件具有较高的强度、硬度和传热系数。
本发明的特点是：（1）制备的零件硬度高，不易损坏，合格率高；（2）粉体在模具中压制成型，形状和尺寸精度可控性好，操作难度小；（3）烧结温度低，对炉膛要求不高。
具体实施方式
实施例1
步骤1：将Fe2O3、Mn3O4和 ZnO按100/21/23质量比称量后混合均匀，在马弗炉中加热到850oC ×60min预烧，待冷却后粉碎、研磨，分别用200目和300目筛筛分，得到（200~300）目预烧料。
步骤2：预烧料与150目FeSi6.5粉体按10/100质量比混合均匀，加水造粒后，在≥1500Mpa压力下模压成零件毛坯(零件现状视模具确定)。
步骤3：零件毛坯在中频感应加热炉中进行快速烧结成零件成品，中频感加热频率25kHz、加热功率4kW、加热5min。快速烧结后的零件具有较高的硬度（≥HRC50），传热性能好。
实施例2
步骤1：将Fe2O3、Mn3O4和 ZnO按100/21/23质量比称量后混合均匀，在马弗炉中加热到850oC ×60min预烧，待冷却后粉碎、研磨，分别用200目和300目筛筛分，得到（200~300）目预烧料。
步骤2：预烧料与150目Fe78Si13B9(其中含量为原子百分比)非晶粉体（片状）按10/100质量比混合均匀，加水造粒后，在≥1500Mpa压力下模压成零件毛坯(零件现状视模具确定)。
步骤3：零件毛坯在中频感应加热炉中进行快速烧结成零件成品，中频感加热频率25kHz、加热功率4kW、加热5min。快速烧结后的零件具有较高的硬度（≥HRC52），传热性能好。
实施例3
步骤1：将Fe2O3、Mn3O4和 ZnO按100/21/23质量比称量后混合均匀，在马弗炉中加热到850oC ×60min预烧，待冷却后粉碎、研磨，分别用200目和300目筛筛分，得到（200~300）目预烧料。
步骤2：预烧料与150目Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(其中含量为原子百分比)非晶粉体（片状）按10/100质量比混合均匀，加水造粒后，在≥1500Mpa压力下模压成零件毛坯(零件现状视模具确定)。
步骤3：零件毛坯在中频感应加热炉中进行快速烧结成零件成品，中频感加热频率25kHz、加热功率4kW、加热5min。快速烧结后的零件具有较高的硬度（≥HRC48），传热性能好。
实施例4
步骤1：将Fe2O3、Mn3O4和 ZnO按100/21/23质量比称量后混合均匀，在马弗炉中加热到850oC ×60min预烧，待冷却后粉碎、研磨，分别用200目和300目筛筛分，得到（200~300）目预烧料。
步骤2：预烧料与150目FeSi6.5粉体按20/100质量比混合均匀，加水造粒后，在≥1500Mpa压力下模压成零件毛坯(零件现状视模具确定)。
步骤3：零件毛坯在中频感应加热炉中进行快速烧结成零件成品，中频感加热频率25kHz、加热功率4kW、加热5min。快速烧结后的零件具有较高的硬度（≥HRC55），传热性能好。
实施例5
步骤1：将Fe2O3、Mn3O4和 ZnO按100/20/25质量比称量后混合均匀，在马弗炉中加热到850oC ×60min预烧，待冷却后粉碎、研磨，分别用200目和300目筛筛分，得到（200~300）目预烧料。
步骤2：预烧料与150目FeSi6.5粉体按20/100质量比混合均匀，加水造粒后，在≥1500Mpa压力下模压成零件毛坯(零件现状视模具确定)。
步骤3：零件毛坯在中频感应加热炉中进行快速烧结成零件成品，中频感加热频率25kHz、加热功率4kW、加热5min。快速烧结后的零件具有较高的硬度（≥HRC55），传热性能好。
实施例6
步骤1：将Fe2O3、Mn3O4和 ZnO按100/25/20质量比称量后混合均匀，在马弗炉中加热到850oC ×60min预烧，待冷却后粉碎、研磨，分别用200目和300目筛筛分，得到（200~300）目预烧料。
步骤2：预烧料与150目FeSi6.5粉体按20/100质量比混合均匀，加水造粒后，在≥1500Mpa压力下模压成零件毛坯(零件现状视模具确定)。
步骤3：零件毛坯在中频感应加热炉中进行快速烧结成零件成品，中频感加热频率25kHz、加热功率4kW、加热5min。快速烧结后的零件具有较高的硬度（≥HRC55），传热性能好。
更具体地，作为较佳实施方式，本发明中FeSi粉体成分：Si6.0%~10%，其余为铁，可以是FeSi（6.5-10）粉体。

Claims (6)

1.一种散热耐磨材料制备工艺，其特征在于,工艺步骤为：
（1）将Fe2O3、Mn3O4和 ZnO按100/(20~25)/(20~25)质量比称量后混合均匀，在马弗炉中加热到850oC ×（60~120）min预烧，待冷却后粉碎、研磨，分别用200目和300目筛筛分，得到200~300目预烧料;
（2）预烧料与金属耐磨粉体按（10~20）/100质量比混合均匀，加水造粒后，模压成零件毛坯；金属耐磨粉体指FeSi粉体、Fe78Si(22-x)Bx非晶粉体、Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉体；
（3）零件毛坯在中频感应加热炉中进行快速烧结成零件成品；快速烧结后的零件具有较高的强度、硬度和传热系数。
2.根据权利要求1所述的散热耐磨材料制备工艺，其特征在于, 所述金属耐磨粉体是60目~150目FeSi粉体。
3.根据权利要求1所述的散热耐磨材料制备工艺，其特征在于, 所述金属耐磨粉体是Fe78Si(22-x)Bx非晶粉体，其中含量为原子百分比，x=9~15。
4.根据权利要求1所述的散热耐磨材料制备工艺，其特征在于, 所述金属耐磨粉体是Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉体，其中含量为原子百分比。
5.根据权利要求1所述的散热耐磨材料制备工艺，其特征在于, 步骤（3）中，中频感应炉加热频率25kHz、加热功率4kW、加热5~10min。
6.根据权利要求1所述的散热耐磨材料制备工艺，其特征在于，FeSi粉体成分：Si6.0%~10wt%，其余为铁。
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