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含油軸承用粉末的現(xiàn)狀與展望

發(fā)布日期：2008-12-29 作者：葉桂斌

    含油軸承作為機電基礎(chǔ)零件已被廣泛應用于汽車、事務(wù)機械、家電制品、電動工具、音響器材、電腦相關(guān)設(shè)備等多種行業(yè)中。不同的工作條件對含油軸承提出了各種不同的材料和性能要求，比如說，一般的電動工具用含油軸承對耐磨性有特別的要求，音響機械用含油軸承則需要較低的摩擦系數(shù)等等。

    GB/T2688中規(guī)定的分為鐵系、鐵碳系、鐵銅碳系、鐵銅系、6-6-3青銅系等7種含油軸承材料已遠遠不能滿足各種工況的需求，各軸承生產(chǎn)廠家又參照國外標準生產(chǎn)鐵青銅系、鐵黃銅系等材料的軸承。原料粉末的特性很大程度上決定了含油軸承的*終性能，如國外采用了鍍銅鐵粉為原料的軸承，含油率可以達到30%，壓潰強度20kg/cm2以上。

    下面就結(jié)合揚州保來得在粉末國產(chǎn)化的過程中遇到的問題談?wù)劕F(xiàn)階段國產(chǎn)粉末在含油軸承中的應用及原料的改進需求，請大家參考。

一、還原鐵粉

還原鐵粉作為粉末冶金產(chǎn)業(yè)*重要的原材料，消耗量約占鐵粉總量的70%~80%。自上世紀八十年代來還原鐵粉已取得了長足的發(fā)展，主要生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝已發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的變化，如一次還原從*初的倒焰窯發(fā)展到現(xiàn)在的150米以上的隧道窯，精還原爐也從自制的還原爐到逐漸使用引進的進口還原爐，破碎機組也在逐漸引進國外先進設(shè)備，*直接的結(jié)果是還原鐵粉的質(zhì)量和性能有了普遍的提高。近年來出現(xiàn)了采用赫格納斯方法生產(chǎn)的鐵精礦還原鐵粉，并獲得了部分市場。國產(chǎn)還原鐵粉作為傳統(tǒng)產(chǎn)品，占有國內(nèi)總用量的*多數(shù)并部分出口，但綜合揚州保來得目前的使用狀況，國產(chǎn)還原鐵粉我們認為仍存在以下問題：

1.雜質(zhì)含量高。

國內(nèi)還原鐵粉大多數(shù)采用鐵鱗作為原料，經(jīng)過沖洗、粉碎、多道磁選、還原等工藝制成。受鐵鱗來源的影響，錳、硅等的雜質(zhì)不能在后面的工序中被有效去除，一般成品粉中錳含量0.4%~0.5%，硅含量0.15%以上，酸不溶物含量也在0.40%以上。這些雜質(zhì)作為硬質(zhì)相加劇了粉末成形和燒結(jié)品整形過程中模具的磨損。通常采用赫格納斯生產(chǎn)的還原鐵粉整形芯棒每50萬只更換，而國產(chǎn)粉芯棒更換的頻率為20萬只。

2.顆粒形狀不佳。

鐵粉的表面形狀直接影響壓制后顆粒的相互嵌合，嵌合的多少很大程度上決定著成形性。國內(nèi)鐵粉生產(chǎn)廠家一般采用普通粉碎設(shè)備對鐵鱗和海綿鐵進行破碎，合批設(shè)備為雙錐形攪拌機，在破碎和攪拌的同時破壞了顆粒表面的形貌，使粉末和粉末之間的咬合變少，從而降低了粉末的成形性。采用赫格納斯的MH80.23和國內(nèi)相同牌號鐵粉制成密度6.0g/cm3的軸承成形品，其拉脫拉值分別為0.5%和2%。

3.氧和碳含量偏高。

由于國內(nèi)大多數(shù)還原鐵粉受到鐵粉還原爐密封性、保護氣氛流動方向、溫控*度等方面的限制，成品粉的氧含量一般在0.5%左右，碳含量一般在0.05%左右，大大降低了粉末的壓制性，并很大程度上影響了燒結(jié)活性，降低了壓潰強度；而進口還原粉分別控制在0.3%和0.02%以下。

4.松裝比重偏高。

粉末的粒度分布會對松比產(chǎn)生很大的影響。由于因為受到粉碎及粒度分布的影響，鐵粉中細粉含量特別是325目篩下物國產(chǎn)還原粉的松比一般情況下偏高，且波動較大，給批量生產(chǎn)帶來了不穩(wěn)定因素。國外一般用分級后的粉按一定的粒度分布按比例加入，保證了松比和流動性的穩(wěn)定性。

5.含油率偏低。

   鐵粉顆粒內(nèi)部的孔隙數(shù)量和大小直接影響著含油軸承的儲油能力和出油速度。鐵鱗還原粉內(nèi)部孔隙較少且細小，橫截面的孔隙率一般是15~30%，國外還原鐵粉的顆�？紫堵士蛇_到40%以上。對一般的鐵基含油軸承，考慮到成品的強度，其密度一般5.90~6.10 g/cm3，國產(chǎn)粉的封閉孔隙率一般為6~8%，而進口粉為3.5~4.5%。

總之，國產(chǎn)還原鐵粉在一般要求的軸承中已得到廣泛的應用，但隨著5級、6級精度軸承的逐步推廣，主機廠也要求不良品率提高到ppm級，現(xiàn)階段還原鐵粉的質(zhì)量水平已不能滿足需求，我們希望鐵粉生產(chǎn)企業(yè)能在以下方面有所提高：

1. 改善破碎設(shè)備，發(fā)展螺旋混粉合批機，盡可能保持鐵粉顆粒表面形狀的不規(guī)則；

2. 保證穩(wěn)定的鐵鱗來源，并有足夠大的混合能力，改進批量之間的穩(wěn)定性；

3. 保證細粉比例在可控制的范圍內(nèi)，實現(xiàn)不通過增加粗粉比例就能得到低松比；

4. 改善球磨工藝，減少片狀粉的含量，提高顆粒內(nèi)部孔隙率并得到較大的孔隙；

5. 改善成品粉包裝，減少運輸、儲存過程中的氧化、結(jié)塊問題。

二、霧化銅粉

由于銅的低摩擦系數(shù)和優(yōu)良的抗咬合性，純銅粉、青銅粉與還原鐵粉混合或單獨使用，用于制作廣泛的使用的鐵銅基、銅基含油軸承，年需求量相當巨大。隨著環(huán)保意識的加強，6-6-3青銅粉正逐漸退出市場，電解銅粉也會逐漸減少，取而代之的是水霧化銅粉、銅錫擴散粉或合金粉。國內(nèi)近年來興建了很多銅粉生產(chǎn)企業(yè)，但產(chǎn)品與OMG，美國青銅公司，日本霧化株式會社等國際知名企業(yè)的相比仍有較大差距。就保來得目前使用情況而言，國內(nèi)霧化純銅粉的差距主要有：

1.松比高

國外先進的銅粉生產(chǎn)工藝是將霧化后的粉末進行焙燒氧化或研磨氧化，再高溫還原得到類似還原鐵粉內(nèi)部形貌的霧化鐵粉，松比一般在2.3~2.5 g/cm3，而國內(nèi)現(xiàn)行工藝得到的霧化銅粉松比一般在2.7~3.0 g/cm3，相對較小的壓縮比導致生坯強度較差；

2.氧含量高

類似于還原鐵粉，受還原爐的局限國內(nèi)霧化銅粉的氧含量偏高，導致燒結(jié)后的強度偏低且粉末的壓制性較差。

三、青銅粉

由于目前霧化青銅粉的技術(shù)目前還不成熟，現(xiàn)階段用得較多的是銅錫擴散粉或銅錫混合粉。國內(nèi)基于霧化銅粉的擴散青銅粉同樣存在松比高、氧含量高、燒結(jié)強度低等缺陷，集中表現(xiàn)在：

1.類似于霧化青銅粉，松比和氧含量比較高；

2.由于錫粉在燒結(jié)時向表面擴散或其他原因，燒結(jié)后產(chǎn)品的表面有“綠”色，影響了產(chǎn)品外觀；

3.燒結(jié)后強度低。一般進口粉燒結(jié)強度為21kg/cm2，目前國產(chǎn)粉僅為17 kg/cm2，相對低的燒結(jié)強度限制了國產(chǎn)銅粉使用范圍；

4.燒結(jié)尺寸穩(wěn)定性差。銅粉和錫粉進行混合時，由于錫粉較細容易產(chǎn)生偏析，導致了燒結(jié)時同一批次產(chǎn)品有大有小或同一產(chǎn)品變形嚴重，嚴重影響到整形后尺寸的精度。

5.封閉孔隙率高。國產(chǎn)銅粉表面形狀雖然不規(guī)則，但整體看表面比較光滑，顆粒內(nèi)部也沒有形成孔隙，含油軸承的封閉孔隙率比較高，導致相同密度的產(chǎn)品出現(xiàn)含油率不足的現(xiàn)象。

    我們希望國產(chǎn)銅粉能克服上述問題，爭取達到國外銅粉的水平，打破在高端銅粉市場進口粉一統(tǒng)天下的局面。

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