粉末冶金的硫化处理

一、粉末冶金制品的硫化处理

(一) 硫化处理的目的

硫化处理在粉末冶金制品中作为减摩材料应用时, 以铁基含油轴承的应用最为广泛。烧结含油轴承（含石墨量1%—4%）制造工艺简单、成本低，在PV 〈18～25公斤·米/厘米²·秒情况下，可代替青铜，巴氏合金等减摩材料。但在繁重的工作条件下，如摩擦表面上滑动速度过高和单位负荷较大时，则烧结零件的耐磨性能和寿命会迅速降低。为了提高多孔铁基减摩零件的减摩性能，降低摩擦系数，提高工作温度以扩大其使用范围，采用硫化处理是一种值得推广的方法。

硫及大部分硫化物都具有一定的润滑性能。硫化铁就是一种良好的固体润滑剂，特别是在干摩擦的条件下，硫化铁的存在，具有很好的抗咬合性。

粉末冶金铁基制品，利用其毛细孔可以浸渍相当多的硫，经过加热可使硫与孔隙表面的铁生成硫化铁，它均匀地分布于制品的各处，在摩擦表面上起着良好的润滑作用，并可以改善切削加工性能。硫化处理后的制品，其摩擦和切削表面都显得很光滑。

多孔烧结铁经硫化处理后，最突出的作用是具有很好的干摩擦性能。在无油润滑的工作条件下（即不准加油或无法加油），是一种令人满意的自润滑材料，并且有很好的抗咬合性，减少啃轴现象。此外，这种材料的摩擦特性与一般减摩材料不同。一般材料随着比压的增加，摩擦系数开始变化不大，当比压超过一定值后，摩擦系数急剧增加。而经过硫化处理后的多孔烧结铁，其摩擦系数在很大比压范围内随其比压增加反而下降。这就是减摩材料一种可贵的特性。

经硫化处理后的烧结铁基含油轴承，可在250℃以下顺利地工作。

（二）硫化处理工艺

硫化处理的工艺比较简单，不需要专门的设备，其工艺为：

将硫放入坩埚中加热熔化，温度控制在120～130℃时，此时硫的流动性较好，若温度过高，则不利于浸渍。将需要浸渍的烧结制品先预热至100～150℃，然后将制品浸入熔化的硫液中，浸渍3～20分钟，未预热的制品浸渍25～30分钟。视制品的密度，壁厚及所需浸入量来决定浸渍时间。密度低、壁厚薄的浸渍时间可少；反之亦然。浸完后取出制品，流尽剩余的硫。最后，将浸渍过的制品放入炉内，通氢保护，亦可以用木炭保护，加热到700～720℃保温0.5～1小时，此时，浸入的硫与铁作用生成硫化铁。对于密度为6～6.2克/厘米³的制品，硫进入量约为35～4%（重量百分比）。加热焙烧是为了使浸入零件孔隙中的硫形成硫化铁。

硫化处理后的烧结制品，可进行浸油和精整等处理。

（三）硫化处理的应用举例

1、面粉机轴套该轴套安装在两根轧辊两端，共四个套。轧辊压力为280公斤，转速为700～1000转/分（P=10公斤/厘米²，V=2米/秒）。原采用锡青铜轴套，用甩油圈润滑。现改用密度为5.8克/厘米³、含S 量为6.8%的多孔烧结铁代替，可不用原润滑装置，只需开车前滴几滴油，连续工作40小时，轴套温度才40℃左右；磨面粉12000公斤，轴套仍正常工作。

2、牙轮钻小轴套牙轮钻是石油钻探的重要工具，此钻油顶部有个滑转轴套，受压力极大（压力P=500公斤力/厘米²，速度V=0.15米/秒），并有强烈的震动和冲击。

二、粉末冶金制品的浸油处理

粉末冶金多孔减摩制品浸油是一道重要的工序，可以增加粉末冶金制品的抗腐蚀性、提高耐磨性，延长其使用寿命。铁基含油轴承烧结后进行浸油处理，润滑油即进入制品孔隙中，当轴转动时，与套发生动摩擦，生热，使轴承温度上升，油遇热膨胀，从孔隙中流出到轴与轴

套之间起到自动供油，形成的油膜起润滑减摩作用。浸油也能防止制品被氧化。 浸油方法可分普通浸油、加热浸油和真空浸油。

普通浸油：把清洗干净的烧结制品放入机油（一般为20～30号机油）中浸泡。油在制品的毛细管力作用下，浸入到制品的孔隙中。此法浸油效率低、浸油时间长，需几小时，用在含油率不高的制品中。

加热浸油：把清除干净的烧结制品放入80～120℃热油中浸泡1小时。由于制品受热，连通孔隙中的空气膨胀，使一部分空气被排除。冷却后，剩余部分的空气又收缩，把油吸入到孔隙中。由于热油的流动性好，润滑性高，因而可有更多的油浸入到制品中。该浸油方法效率比普通浸油率高。

真空浸油：把清理干净的烧结制品放入真空箱内，密封抽空至-720毫米Hg ，然后向真空箱内放入机油，再加热至80℃，保持20～30分钟。由于制品连通孔隙中的空气被抽出，机油可在10分钟之内浸入制品中。这种方法浸油效率高、速度快。

此法的另一种形式，是先把放有制品的真空箱内的空气抽出，然后把预热过的油通入真空箱中，将制品覆盖起来，再使真空箱与大气接通，油即较快地浸入到制品孔隙中。

三、涂蜡

一般粉末冶金制品均具有多孔特性，与空气等接触界面较大，容易发生锈蚀现象，特别是沿海多雨地区，空气湿度大，制品的腐蚀更为严重。在有些情况下，不仅制品表面受到腐蚀，连内部连通孔隙的表面也会受到腐蚀，严重地影响其使用性能，甚至造成报废。

为了防止和减少铁基制品的腐蚀，在浸油后还必须进行表面涂腊，以隔绝制品与外界的接触。这样，在制品长途运输或较长时间的保存（按规定，制品在六个月之内不得锈蚀），不致锈蚀。

粉末冶金制品的涂腊工艺是，把腊放入上腊筒内，加热到60～80℃，使腊熔化，将清理干净的制品浸入腊液中，并立即取出，即在制品表面上涂上一层均匀的腊，凉后方可包装。 腊液是由石蜡和凡士林组成，按季节不同有不同配比。加凡士林的目的是提高腊液干后的牢度，不致开裂。气温高时凡士林可少加，气温低时可适当提高凡士林的配比。一般采用凡士林20%，石蜡80%。

四、包装

合适的包装，是为了保护粉末冶金制品在储存、运输过程中不致损坏、变质，是粉末冶金生产中最后一道工序。如果包装不好会导致最后产品的损失，应该说是十分可惜的。