渗铜烧结钢用高性能渗铜剂的研究及应用

介绍了国内外烧结钢用渗铜剂的研究现状,对国内外渗铜剂的性能进行了对比,分析了渗铜剂成分对熔渗性能的影响,指出了渗铜时的基体侵蚀和表面残留(粘附)产生的原因,提出了解决方法,对国内高性能渗铜剂的开发和应用提出了一些建议。

渗铜剂成分对烧结钢渗铜性能的影响

采用纯Cu粉、Cu-2Zn粉、Cu-2Fe粉、Cu-2Zn-2Fe粉等4种不同成分的渗铜剂,以Fe-Cu-C烧结钢为基体,在1 120～1 150℃、保温30 min工艺下渗铜,研究不同成分渗铜剂的熔渗性能及其对渗铜烧结钢力学性能的影响。结果表明:同其它3种渗铜剂相比,Cu-2Zn-2Fe渗铜剂渗铜性能最好,烧结钢渗铜后表面质量均匀一致、无溶蚀现象;上下表面硬度基本一致,较未渗铜烧结钢提高了约60%;4种渗铜剂渗铜的烧结钢冲击韧性为13.7～14.0 J/cm2,较未渗铜的提高2倍以上;在渗铜剂中,Fe元素可以降低渗铜剂熔体活性、增加黏度;Zn元素可以降低渗铜剂熔体黏度、增加其活性。

Fe、Zn含量对渗铜剂性能的影响

采用扩散部分预合金化的方法制备不同成分的渗铜剂,以Fe-2Cu-0.8C烧结钢为基体,在1 120℃下保温30 min进行渗铜,研究Fe、Zn含量对渗铜剂熔渗表面性能和熔渗效率的影响。结果表明:Fe含量是影响熔渗表面性能的重要因素,当其低于1.6%时,表面出现腐蚀但无残留;当其高于2.2%时,表面无腐蚀但出现残留;Fe含量为1.9%时,表面无腐蚀和残留。Zn含量对熔渗表面性能影响小,锌会在熔渗过程中挥发而导致熔渗效率降低。经综合比较,Cu-1.9Fe-2.0Zn渗铜剂熔渗表面性能优异,综合力学性能好。

机械能助渗铜的研究

利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪以及自行设计制造的机械能助渗装置和自己开发的渗铜剂 ,研究了机械能助渗铜工艺及其组织结构。将渗铜温度由常规的 1 1 0 0℃降低到 42 0～ 460℃ ,保温时间由 4～ 8h减少到 1～ 2h ,节能效果十分显著。渗铜层由断续 (有时连续 )岛状白亮层、黑色中间层和紧靠基体的白亮层组成。渗层中白色组织为溶解少量铁的铜固溶体 ,黑色组织为屈氏体。