一種鐵基碳化鎢粉末冶金閥門材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末冶金技術領域，尤其涉及一種鐵基碳化鎢粉末冶金閥門材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]閥門是在流體系統(tǒng)中，用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置，是使配管和設備內的介質(液體、氣體、粉末)流動或停止并能控制其流量的裝置。
[0003]閥門所用材料很多，其中粉末冶金材料制作工藝簡單，制作精度高，節(jié)約了成本，但是粉末冶金存在很多問題。例如普通鐵基粉末冶金材料耐熱、耐腐蝕性較差，承重性差，強度、硬度、耐沖擊性等力學性能不夠高。
[0004]金屬具有抗熱震性，韌性好的特點，但是金屬容易氧化，而且高溫強度不高。陶瓷材料具有高硬度、耐熱性好、耐腐蝕等特點。將金屬和陶瓷結合，可以得到硬度大、高溫強度高、高溫蠕變性好、抗熱震性好、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損等諸多優(yōu)異性能的材料，使得閥門更適合環(huán)境的變化，使用壽命更長。但是由于非金屬相和金屬相相容性差，易使成分出現偏析，組織均勻性差，強度不均勻，出現花斑，磨合性差，耐磨性差，不能承受較大的壓力，熱衰嚴重，抗裂紋性能差，抗冷熱疲勞性能差，降低了使用性能，縮短了使用壽命。
[0005]可以通過改變原料來改善鐵基粉末冶金材料的性能，還可以通過改善非金屬相和金屬相的相容性來改善材料的性能。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種鐵基碳化鎢粉末冶金閥門材料及其制備方法，該閥門材料組織均勻，強度高，韌性好，導熱性、導電性好，適用于制作高溫環(huán)境中作業(yè)的閥門。
[0007]本發(fā)明的技術方案如下:
一種鐵基碳化鶴粉末冶金閥門材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:猛娃合金2-4、鈷粉3-3.5、硼氫化鈉1-1.5、PVP0.6-0.9、乙醇3-5、鎢粉5-8、氧化鑭1.6-1.8、氧化銥
1.4-1.7、碳化鎢23-26、硅烷偶聯劑kh_550 0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉4-5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液50-60、潤濕助劑2-3、鐵粉60-64 ；
所述潤濕助劑由下列重量份的原料制成:SrCl 0.1-0.2、P205 0.2-0.4、錫酸鈉
0.4-0.6、K2ZrF62.3-2.8、Mol.3-1.6、納米 LA203 0.6-0.9、納米 Ce02 0.3-0.5、納米碳
0.2-0.4、鋁粉 0.6-0.9、NaF0.1-0.2、丙酮 8-10、聚乙二醇 400 0.1-0.2 ;制備方法為:將聚乙二醇400加入丙酮中，攪拌均勻，再加入納米LA203、納米Ce02，在8000-10000轉/分下攪拌10-15分鐘，超聲分散4-5分鐘，再加入其他剩余成分攪拌10-15分鐘，超聲分散4_5分鐘，噴霧干燥，送入高溫真空爐中，抽真空至彡10_2Pa，再通入氬氣，加熱至1300-1400°C，保溫20-30分鐘，冷卻，粉碎，即得。
[0008]所述鐵基碳化鎢粉末冶金閥門材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(!)將氧化鑭、氧化銥、碳化鎢混合，加入3-4倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至40-50°C，攪拌10-15分鐘，過濾，加入3-4倍重量份的水洗滌，重復洗滌2_3次，過濾，得到濾餅；
(2)將濾餅與潤濕助劑混合，研磨30-40分鐘，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶聯劑kh-550，攪拌10-15分鐘，加熱至60-70°C，再加入鈷粉、0.5-0.8重量份的鐵粉，攪拌30-40分鐘，過濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過130目篩，得到粉末；
(3)將第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至60-70°C，攪拌反應1-2個小時，過濾，用水洗滌至中性，通入熱氫氣干燥，粉碎，得到粉末；
(4)將PVP、乙醇混合，攪拌至溶解，與第(3)步得到的粉末和其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結、精整加工，即得。
[0009]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明閥門材料制作工藝使得金屬相與非金屬相相互穿插，緊密結合，增加了非金屬相與金屬相的潤濕性和粘結性，能夠防止成分偏析，使得材料組織均勻，增加了強度和韌性；通過添加碳化鎢，增加了閥門的硬度和導熱性、導電性，適用于制作高溫環(huán)境中作業(yè)的閥門；通過使用本發(fā)明的潤濕助劑，能夠增加金屬對非金屬相的潤濕性能，增加閥門的疲勞強度和韌性。
【具體實施方式】
[0010]一種鐵基碳化鎢粉末冶金閥門材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:錳硅合金3、鈷粉3.3、硼氫化鈉1.3、PVP0.7、乙醇4、鎢粉7、氧化鑭1.7、氧化銥1.6、碳化鎢25、硅烷偶聯劑kh-550 0.3、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉4.5、聚乙二醇0.5、2Mol/L硫酸銅溶液55、潤濕助劑2.5、鐵粉62 ；
所述潤濕助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:SrCl 0.1、P205 0.3、錫酸鈉0.5、K2ZrF62.5,Mol.5、納米 LA203 0.7、納米 Ce02 0.4、納米碳 0.3、鋁粉 0.7,NaF0.1、丙酮 9、聚乙二醇400 0.1 ;制備方法為:將聚乙二醇400加入丙酮中，攪拌均勻，再加入納米LA203、納米Ce02，在9000轉/分下攪拌13分鐘，超聲分散4分鐘，再加入其他剩余成分攪拌14分鐘，超聲分散5分鐘，噴霧干燥，送入高溫真空爐中，抽真空至< 10_2Pa，再通入氬氣，加熱至1350。。，保溫25分鐘，冷卻，粉碎，即得。
[0011]所述鐵基碳化鎢粉末冶金閥門材料的制備方法，包括以下步驟:
Cl)將氧化鑭、氧化銥、碳化鎢混合，加入3.5倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至450C，攪拌13分鐘，過濾，加入3.5倍重量份的水洗滌，重復洗滌3次，過濾，得到濾餅；
(2)將濾餅與潤濕助劑混合，研磨35分鐘，加入4.5倍重量份的水，加入硅烷偶聯劑kh-550，攪拌13分鐘，加熱至65°C，再加入鈷粉、0.7重量份的鐵粉，攪拌35分鐘，過濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過130目篩，得到粉末；
(3)將第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至65°C，攪拌反應1.5個小時，過濾，用水洗滌至中性，通入熱氫氣干燥，粉碎，得到粉末；
(4)將PVP、乙醇混合，攪拌至溶解，與第(3)步得到的粉末和其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結、精整加工，即得。
[0012]實驗數據:經測試該實施例閥門材料的硬度HB為63，致密度為96.01%，空隙率9.22%，斷裂韌性為
15.9MPa.m1/2,抗壓強度為159MPa，抗彎強度為507MPa。
【主權項】
1.一種鐵基碳化鎢粉末冶金閥門材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:錳硅合金2-4、鈷粉3-3.5、硼氫化鈉1-1.5、PVP0.6-0.9、乙醇3-5、鎢粉5-8、氧化鑭1.6-1.8、氧化銥1.4-1.7、碳化鎢23-26、硅烷偶聯劑kh-550 0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉4-5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液50-60、潤濕助劑2-3、鐵粉60-64 ； 所述潤濕助劑由下列重量份的原料制成:SrCl 0.1-0.2、P205 0.2-0.4、錫酸鈉0.4-0.6、K2ZrF62.3-2.8、Mol.3-1.6、納米 LA203 0.6-0.9、納米 Ce02 0.3-0.5、納米碳0.2-0.4、鋁粉 0.6-0.9、NaF0.1-0.2、丙酮 8-10、聚乙二醇 400 0.1-0.2 ;制備方法為:將聚乙二醇400加入丙酮中，攪拌均勻，再加入納米LA203、納米Ce02，在8000-10000轉/分下攪拌10-15分鐘，超聲分散4-5分鐘，再加入其他剩余成分攪拌10-15分鐘，超聲分散4_5分鐘，噴霧干燥，送入高溫真空爐中，抽真空至彡10_2Pa，再通入氬氣，加熱至1300-1400°C，保溫20-30分鐘，冷卻，粉碎，即得。
2.根據權利要求1所述鐵基碳化鎢粉末冶金閥門材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: Cl)將氧化鑭、氧化銥、碳化鎢混合，加入3-4倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至40-500C，攪拌10-15分鐘，過濾，加入3-4倍重量份的水洗滌，重復洗滌2_3次，過濾，得到濾餅； (2)將濾餅與潤濕助劑混合，研磨30-40分鐘，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶聯劑kh-550，攪拌10-15分鐘，加熱至60-70°C，再加入鈷粉、0.5-0.8重量份的鐵粉，攪拌30-40分鐘，過濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過130目篩，得到粉末； (3)將第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至60-70°C，攪拌反應1-2個小時，過濾，用水洗滌至中性，通入熱氫氣干燥，粉碎，得到粉末； (4)將PVP、乙醇混合，攪拌至溶解，與第(3)步得到的粉末和其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結、精整加工，即得。
【專利摘要】一種鐵基碳化鎢粉末冶金閥門材料，由下列重量份的原料制成：錳硅合金2-4、鈷粉3-3.5、硼氫化鈉1-1.5、PVP0.6-0.9、乙醇3-5、鎢粉5-8、氧化鑭1.6-1.8、氧化銥1.4-1.7、碳化鎢23-26、硅烷偶聯劑kh-550？0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉4-5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液50-60、潤濕助劑2-3、鐵粉60-64；本發(fā)明閥門材料組織均勻，提高了強度和韌性；通過添加碳化鎢，增加了閥門的硬度和導熱性、導電性，適用于制作高溫環(huán)境中作業(yè)的閥門。
【IPC分類】B22F1-00, C22C38-12
【公開號】CN104550926
【申請?zhí)枴緾N201410819116
【發(fā)明人】吳壽濤
【申請人】銅陵市經緯流體科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日