CN105925898A - 一种进气门座圈材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种进气门座圈材料及制备方法,主要经过粉体制备、原料添加、压制、预烧结、精压、烧结、渗铜、复压、后处理等工艺进行制备,其中座圈材料主要由石墨、锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及高纯雾化铁粉按照特定比例组成,本发明所制得气门座圈材质组分比例分配合理,对现有工艺进行优化,制得材料耐磨性能和耐腐蚀性能较好,同时高温性能也较佳,满足进气门座圈的使用要求。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域,具体涉及一种进气门座圈材料及制备方法。
背景技术
发动机进气门座圈的工作温度可达200-400摄氏度,因长时间处于较高的温度内工作,导致进气门座圈的硬度下降而产生变形,进气时高频率的反复冲击,气门不断的开合加速其磨损,高温燃气的氧化和硫化等共同作用,对其不断进侵蚀,降低其使用时间,加之不断严格的环保要求,无铅环保燃油、醇类燃料以及CNG燃料的不断普及,如之前铅能与燃料中的硫、磷等产生具有润滑作用的氧化铅、硫酸铅等不断减少或完全消失,导致铅的润滑、减摩作用降低或者不复存在,同时随着技术水平的提高,各种性能指标的不断提升,对进气门座圈的要求越来越高。
发明内容
为了解决上述存在的磨损、氧化、腐蚀、失效等问题,满足技术不断进度对发动机对高性能组件的需求,本发明提供了一种耐磨、耐腐蚀,抗冲击性强的进气门座圈材料,材料具有可用于各种燃料且使用寿命长等特点。
本发明提供了一种进气门座圈材料及制备方法, 其中座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成:C:0.7-1.5%,Mn:0.3-0.7%,Ni:0.5-2.5%,Cr:3.5-5.2%,Mo:0.8-5.5%,Co:2-5.5%,Si:0.2-0.7%,W:0-3.5%,Cu:0-8%,V:0-1.5%,余量为Fe。
一种进气门座圈材料及制备方法,其主要制备步骤如下:
(1)原料准备:根据进气门座圈材料的性能要求,合理设计各元素的含量,通过换算后,根据比例配置各组分原料备用,其中各组分粉末纯度大于99.5%,然后称量0.6-0.8%的硬脂酸锌备用;
(2)前处理:根据各种原料的物理性质,将上述粉末分别在60-120摄氏度的洁净烘箱中烘干2-30小时,将粉末状原料过筛处理,不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理,然后过筛,粒径控制在80-300目;
(3)原料添加:将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中,然后加入30%质量分数的石墨,已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面,再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉,20%质量分数的石墨,20%质量分数的硬脂酸锌,最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉;
(4)原料混合:将上述已加入的原料进行搅拌混合,搅拌时间为2-10小时,然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨,继续进行搅拌混合0.5-2小时;
(5)压制成形:将混合均匀的粉末倒入预压模具,然后在50吨压力成型机进行压制成形,压力控制在150-300兆帕,压制时间控制在1-3小时;
(6)去脂处理:将上述初步压制的产品在350-380摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理,时间为0.5-2小时;
(7)预烧结:将压制成形的压制品从模具取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结,采用阶梯烧结模式进行烧结处理,温度达到350-400摄氏度保温1-2小时,温度在550-600摄氏度保温2-3小时,温度在850-900摄氏度保温1-2小时,温度在1250-1400摄氏度保温1-3小时,最后将温度控制在1450-1500摄氏度,烧结1-4小时;
(8)精压:将预烧结的压制件在精压机进行压制处理,压力控制在200-350兆帕;
(9)烧结:将精压后的产品取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结,温度达到400-450摄氏度保温1-2小时,温度在600-650摄氏度保温1-3小时,温度在900-950摄氏度保温1-2小时,温度在1200-1250摄氏度保温1-2小时,最后将温度控制在1520-1580摄氏度,烧结1-2小时;
(10)渗铜处理:将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理,熔渗保护气体氛围为分解氨,其中熔渗温度为1115-1135摄氏度,熔渗时间为0.5-1小时,然后炉冷;
(11)复压校形:将烧结后的粉末压制件放入压制模具中,进行再次压制,压力控制在150-300兆帕,压制时间1-2小时;
(12)后处理:将复压后的产品进行热处理,在820-875摄氏度,在0.5%-0.8%的碳势保护氛围中加热1-2小时,进行淬火处理,在170-235摄氏度回火1-2小时。
本发明的有益之处在于:
(1)经过粉体制备、原料添加、压制、预烧结、精压、烧结、渗铜、复压、后处理等工艺进行制备,采用多次烧结、多次压制,保证了材料的致密度及性能的稳定性;
(2)座圈材料主要由石墨、锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及高纯雾化铁粉按照特定比例组成,圈材质组分比例分配合理,对现有工艺进行优化,制得材料耐磨性能和耐腐蚀性能较好,同时高温性能也较佳,满足进气门座圈的使用要求。
具体实施方式
实施例1
一种进气门座圈材料及制备方法, 其中座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成:C:0.7%,Mn:0.3%,Ni:0.5%,Cr:3.5%,Mo:0.8%,Co:2%,Si:0.2%,余量为Fe。
一种进气门座圈材料及制备方法,其主要制备步骤如下:
(1)原料准备:根据进气门座圈材料的性能要求,合理设计各元素的含量,通过换算后,根据比例配置各组分原料备用,其中各组分粉末纯度大于99.5%,然后称量0.6%的硬脂酸锌备用;
(2)前处理:根据各种原料的物理性质,将上述粉末分别在60摄氏度的洁净烘箱中烘干2小时,将粉末状原料过筛处理,不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理,然后过筛,粒径控制在80目;
(3)原料添加:将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中,然后加入30%质量分数的石墨,已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面,再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉,20%质量分数的石墨,20%质量分数的硬脂酸锌,最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉;
(4)原料混合:将上述已加入的原料进行搅拌混合,搅拌时间为2小时,然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨,继续进行搅拌混合0.5小时;
(5)压制成形:将混合均匀的粉末倒入预压模具,然后在50吨压力成型机进行压制成形,压力控制在150兆帕,压制时间控制在1小时;
(6)去脂处理:将上述初步压制的产品在350摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理,时间为0.5小时;
(7)预烧结:将压制成形的压制品从模具取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结,采用阶梯烧结模式进行烧结处理,温度达到350摄氏度保温1小时,温度在550摄氏度保温2小时,温度在850摄氏度保温1小时,温度在1250摄氏度保温1小时,最后将温度控制在1450摄氏度,烧结1小时;
(8)精压:将预烧结的压制件在精压机进行压制处理,压力控制在200兆帕;
(9)烧结:将精压后的产品取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结,温度达到400摄氏度保温1小时,温度在600摄氏度保温1小时,温度在900摄氏度保温1小时,温度在1200摄氏度保温1小时,最后将温度控制在1520摄氏度,烧结1小时;
(10)渗铜处理:将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理,熔渗保护气体氛围为分解氨,其中熔渗温度为1115摄氏度,熔渗时间为0.5小时,然后炉冷;
(11)复压校形:将烧结后的粉末压制件放入压制模具中,进行再次压制,压力控制在150兆帕,压制时间1小时;
(12)后处理:将复压后的产品进行热处理,在820摄氏度,在0.5%的碳势保护氛围中加热1小时,进行淬火处理,在170摄氏度回火1小时。
实施例2
一种进气门座圈材料及制备方法, 其中座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成:C:1.5%,Mn:0.7%,Ni:2.5%,Cr:5.2%,Mo:5.5%,Co:5.5%,Si:0.7%,W:3.5%,Cu: 8%,V:1.5%,余量为Fe。
一种进气门座圈材料及制备方法,其主要制备步骤如下:
(1)原料准备:根据进气门座圈材料的性能要求,合理设计各元素的含量,通过换算后,根据比例配置各组分原料备用,其中各组分粉末纯度大于99.5%,然后称量0.8%的硬脂酸锌备用;
(2)前处理:根据各种原料的物理性质,将上述粉末分别在120摄氏度的洁净烘箱中烘干30小时,将粉末状原料过筛处理,不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理,然后过筛,粒径控制在300目;
(3)原料添加:将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中,然后加入30%质量分数的石墨,已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面,再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉,20%质量分数的石墨,20%质量分数的硬脂酸锌,最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉;
(4)原料混合:将上述已加入的原料进行搅拌混合,搅拌时间为10小时,然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨,继续进行搅拌混合2小时;
(5)压制成形:将混合均匀的粉末倒入预压模具,然后在50吨压力成型机进行压制成形,压力控制在300兆帕,压制时间控制在3小时;
(6)去脂处理:将上述初步压制的产品在350-380摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理,时间为0.5-2小时;
(7)预烧结:将压制成形的压制品从模具取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结,采用阶梯烧结模式进行烧结处理,温度达到400摄氏度保温2小时,温度在600摄氏度保温3小时,温度在900摄氏度保温2小时,温度在1400摄氏度保温3小时,最后将温度控制在1500摄氏度,烧结4小时;
(8)精压:将预烧结的压制件在精压机进行压制处理,压力控制在350兆帕;
(9)烧结:将精压后的产品取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结,温度达到450摄氏度保温2小时,温度在650摄氏度保温3小时,温度在950摄氏度保温2小时,温度在1250摄氏度保温2小时,最后将温度控制在1580摄氏度,烧结2小时;
(10)渗铜处理:将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理,熔渗保护气体氛围为分解氨,其中熔渗温度为1135摄氏度,熔渗时间为1小时,然后炉冷;
(11)复压校形:将烧结后的粉末压制件放入压制模具中,进行再次压制,压力控制在300兆帕,压制时间2小时;
(12)后处理:将复压后的产品进行热处理,在875摄氏度,在0.8%的碳势保护氛围中加热2小时,进行淬火处理,在235摄氏度回火2小时。
实施例3
一种进气门座圈材料及制备方法, 其中座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成:C:1%,Mn:0.5%,Ni:0.9%,Cr:3.8%,Mo:2%,Co:3.2%,Si:0.5%,W:2%,Cu:7%,V:1%,余量为Fe。
一种进气门座圈材料及制备方法,其主要制备步骤如下:
(1)原料准备:根据进气门座圈材料的性能要求,合理设计各元素的含量,通过换算后,根据比例配置各组分原料备用,其中各组分粉末纯度大于99.5%,然后称量0.6-0.8%的硬脂酸锌备用;
(2)前处理:根据各种原料的物理性质,将上述粉末分别在80摄氏度的洁净烘箱中烘干10小时,将粉末状原料过筛处理,不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理,然后过筛,粒径控制在200目;
(3)原料添加:将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中,然后加入30%质量分数的石墨,已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面,再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉,20%质量分数的石墨,20%质量分数的硬脂酸锌,最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉;
(4)原料混合:将上述已加入的原料进行搅拌混合,搅拌时间为5小时,然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨,继续进行搅拌混合1小时;
(5)压制成形:将混合均匀的粉末倒入预压模具,然后在50吨压力成型机进行压制成形,压力控制在150兆帕,压制时间控制在1小时;
(6)去脂处理:将上述初步压制的产品在380摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理,时间为2小时;
(7)预烧结:将压制成形的压制品从模具取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结,采用阶梯烧结模式进行烧结处理,温度达到350摄氏度保温2小时,温度在550摄氏度保温2小时,温度在850摄氏度保温2小时,温度在1250摄氏度保温1小时,最后将温度控制在1450摄氏度,烧结1小时;
(8)精压:将预烧结的压制件在精压机进行压制处理,压力控制在200兆帕;
(9)烧结:将精压后的产品取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结,温度达到400摄氏度保温2小时,温度在600摄氏度保温3小时,温度在900摄氏度保温2小时,温度在1200摄氏度保温1小时,最后将温度控制在1560摄氏度,烧结1.2小时;
(10)渗铜处理:将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理,熔渗保护气体氛围为分解氨,其中熔渗温度为1130摄氏度,熔渗时间为1小时,然后炉冷;
(11)复压校形:将烧结后的粉末压制件放入压制模具中,进行再次压制,压力控制在300兆帕,压制时间1小时;
(12)后处理:将复压后的产品进行热处理,在855摄氏度,在0.7%的碳势保护氛围中加热1小时,进行淬火处理,在185摄氏度回火1小时。
Claims (2)
1.一种进气门座圈材料及制备方法, 其特征在于,座圈材料主要由以下成分按质按量百分比组成:C:0.7-1.5%,Mn:0.3-0.7%,Ni:0.5-2.5%,Cr:3.5-5.2%,Mo:0.8-5.5%,Co:2-5.5%,Si:0.2-0.7%,W:0-3.5%,Cu:0-8%,V:0-1.5%,余量为Fe。
2.根据权利要求1所述一种进气门座圈材料及制备方法,其特征在于,主要制备步骤如下:
(1)原料准备:根据进气门座圈材料的性能要求,合理设计各元素的含量,通过换算后,根据比例配置各组分原料备用,其中各组分粉末纯度大于99.5%,然后称量0.6-0.8%的硬脂酸锌备用;
(2)前处理:根据各种原料的物理性质,将上述粉末分别在60-120摄氏度的洁净烘箱中烘干2-30小时,将粉末状原料过筛处理,不达粒径大小要求的利用球磨机进行球磨处理,然后过筛,粒径控制在80-300目;
(3)原料添加:将已经过处理的锰、镍、铬、钼、钴、硅、钨、铜、钒以及25%质量分数的高纯雾化铁粉先加入粉末混合机中,然后加入30%质量分数的石墨,已经称量总量30%的硬脂酸锌加在石墨上面,再依次加入50%质量分数的高纯雾化铁粉,20%质量分数的石墨,20%质量分数的硬脂酸锌,最后加入20%质量分数的石墨和25%质量分数的高纯雾化铁粉;
(4)原料混合:将上述已加入的原料进行搅拌混合,搅拌时间为2-10小时,然后加入50%质量分数的硬脂酸锌和30%质量分数的石墨,继续进行搅拌混合0.5-2小时;
(5)压制成形:将混合均匀的粉末倒入预压模具,然后在50吨压力成型机进行压制成形,压力控制在150-300兆帕,压制时间控制在1-3小时;
(6)去脂处理:将上述初步压制的产品在350-380摄氏度的热空气中进行去除硬脂酸锌处理,时间为0.5-2小时;
(7)预烧结:将压制成形的压制品从模具取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行预烧结,采用阶梯烧结模式进行烧结处理,温度达到350-400摄氏度保温1-2小时,温度在550-600摄氏度保温2-3小时,温度在850-900摄氏度保温1-2小时,温度在1250-1400摄氏度保温1-3小时,最后将温度控制在1450-1500摄氏度,烧结1-4小时;
(8)精压:将预烧结的压制件在精压机进行压制处理,压力控制在200-350兆帕;
(9)烧结:将精压后的产品取出,置入带气体保护氛围的网带式铁基烧结炉中进行烧结,温度达到400-450摄氏度保温1-2小时,温度在600-650摄氏度保温1-3小时,温度在900-950摄氏度保温1-2小时,温度在1200-1250摄氏度保温1-2小时,最后将温度控制在1520-1580摄氏度,烧结1-2小时;
(10)渗铜处理:将渗铜块放在烧结成形产品的顶部进行渗铜处理,熔渗保护气体氛围为分解氨,其中熔渗温度为1115-1135摄氏度,熔渗时间为0.5-1小时,然后炉冷;
(11)复压校形:将烧结后的粉末压制件放入压制模具中,进行再次压制,压力控制在150-300兆帕,压制时间1-2小时;
(12)后处理:将复压后的产品进行热处理,在820-875摄氏度,在0.5%-0.8%的碳势保护氛围中加热1-2小时,进行淬火处理,在170-235摄氏度回火1-2小时。
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