本发明涉及齿轮材料，尤其涉及一种耐磨粉末冶金异形齿轮及其制备方法。
背景技术：
1、齿轮是机械制造领域常用的部件，其主要运用于传动装置中，具有较好的传动准确性，且结构紧凑、工作可靠，传动效率也较高，因此被广泛应用于各种机械设备中。异形齿轮是齿轮中较为常见的一种产品，在啮合过程中，其瞬时角速度比按某种既定的运动规律而变化，可以实现特殊的运动和函数运算，对机构的运动特性很有利，可以提高机构的性能，改善机构的运动条件，具有较高的市场需求量和价值。
2、异形齿轮在工作过程中应力较大，需要承受较大的磨损和腐蚀，为了提高齿轮工作的稳定性，异形齿轮材料应具备较高的硬度、耐磨性和耐蚀性。现有的异形齿轮磨损比较严重，机械力学性能不够，耐腐蚀性能和耐磨性不足，使用寿命短，这些缺陷大大降低了异形齿轮的工作可靠性。
3、为了解决上述问题，授权公告号为cn103223484b的中国发明专利公开了一种粉末冶金异形齿轮，由下列重量份的粉末原料压制而成：铁粉100、铜粉1.8-2.0、钼粉0.5-0.8、钒粉0.1-0.3、镍粉0.8-1.2、石墨粉0.5-0.8、改性树木灰烬0.1-0.3、稀土硅铁合金0.2-0.6、cr粉0.1-0.3、乙撑双硬脂酸酰胺0.1-0.2、硅粉0.1-0.3、钇粉0.2-0.4、氮化硼0.2-0.4、硫化钼0.4-0.5。制备时先对粉末原料进行分步混合，然后经压制、烧结、热处理、表面处理后得到最终产品异形齿轮，生产出的粉末冶金异形齿轮具有较好的机械力学性能，然而，其耐磨性和耐腐蚀性仍然有待进一步提高。
4、可见，本领域仍然需要一种机械力学性能好，耐腐蚀性和耐磨性佳，使用寿命长的耐磨粉末冶金异形齿轮及其制备方法。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种机械力学性能好，耐腐蚀性和耐磨性佳，使用寿命长的耐磨粉末冶金异形齿轮及其制备方法。
2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种耐磨粉末冶金异形齿轮，是由如下按重量份计的原料压制而成：铁粉100份、铬粉0.5-1份、硼粉0.001-0.003份、硅粉0.001-0.003份、铪粉0.03-0.06份、钨粉0.1-0.3份、铜粉2-2.5份、钛粉0.2-0.4份、镓粉0.01-0.03份、铼粉0.01-0.03份、铱粉0.001-0.003份、金刚砂粉0.3-0.5份、棕刚玉粉0.4-0.9份、纳米碳化钨0.05-0.1份、纳米氮化钽0.01-0.03份、稀土粉0.01-0.04份。
3、优选的，所述耐磨粉末冶金异形齿轮的制备原料还包括：超支化聚醚酰亚胺环氧化合物0.06-0.12份、苯代三聚氰胺0.02-0.04份、1,4-二氨基-2,3-二氰基蒽醌0.01-0.03份。
4、优选的，所述超支化聚醚酰亚胺环氧化合物的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述超支化聚醚酰亚胺环氧化合物是按中国发明专利cn110951076b中实施例35的方法制成。
5、优选的，所述稀土粉为钪粉、钇粉、镨粉按质量比1:(0.8-1.2):(0.3-0.5)混合形成的混合物。
6、优选的，所述稀土粉的粒径为800-1200目；所述金刚砂粉的粒径为600-900目；所述棕刚玉粉的粒径为700-1000目。
7、优选的，所述纳米碳化钨的粒径为10-60nm；所述纳米氮化钽的粒径为20-80nm。
8、优选的，所述铁粉的粒径为800-1000目；所述铬粉的粒径为1000-1200目；所述硼粉的粒径为900-1100目；所述硅粉的粒径为1000-1200目；所述铪粉的粒径为800-1000目；所述钨粉的粒径为1000-1200目；所述铜粉的粒径为1300-1600目；所述钛粉的粒径为1200-1500目；所述镓粉的粒径为1100-1400目；所述铼粉的粒径为1000-1300目；所述铱粉的粒径为1000-1200目。
9、本发明的另一个目的，在于提供一种所述耐磨粉末冶金异形齿轮的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，放入混料机中混配均匀后，得到混合粉末；然后装入模具中，压制成型后，依次进行烧结、热处理，得到耐磨粉末冶金异形齿轮。
10、优选的，所述压制成型的压力为540-610mpa。
11、优选的，所述烧结为热压烧结，是在氮气的保护气氛中进行的，分为二段，第一段的烧结温度为1010-1060℃，烧结时间为15-25min，第二段的烧结温度为1170-1250℃，烧结时间为1-2h，烧结过程中对模具施加的压力为22-35mpa。
12、优选的，所述热处理包括正火处理、回火处理和淬火处理；所述正火处理的温度为820-860℃，保温时间为40-70min，后在空气中冷却；所述回火处理为二级回火处理，第一级回火处理的温度为480-530℃，保温时间为1-2h，第二级回火处理的温度为150-200℃，保温时间为1-3h；所述淬火处理的温度为660-720℃下保温1-3小时后用淬火油冷却。
13、相比于现有技术，本发明的有益效果为：
14、(1)本发明公开的耐磨粉末冶金异形齿轮的制备方法，工艺和设备简单，操作方便，对环境影响小，耗能低，制备效率和成品合格率高，适于工业化生产，具有较高的推广应用价值。
15、(2)本发明公开的耐磨粉末冶金异形齿轮，是由如下按重量份计的原料压制而成：铁粉100份、铬粉0.5-1份、硼粉0.001-0.003份、硅粉0.001-0.003份、铪粉0.03-0.06份、钨粉0.1-0.3份、铜粉2-2.5份、钛粉0.2-0.4份、镓粉0.01-0.03份、铼粉0.01-0.03份、铱粉0.001-0.003份、金刚砂粉0.3-0.5份、棕刚玉粉0.4-0.9份、纳米碳化钨0.05-0.1份、纳米氮化钽0.01-0.03份、稀土粉0.01-0.04份。通过各原料之间的相互配合共同作用，使得制成的齿轮机械力学性能好，耐腐蚀性和耐磨性佳，使用寿命长。
16、(3)本发明公开的耐磨粉末冶金异形齿轮，制备原料还包括：超支化聚醚酰亚胺环氧化合物0.06-0.12份、苯代三聚氰胺0.02-0.04份、1,4-二氨基-2,3-二氰基蒽醌0.01-0.03份；通过上述组分同时引入超支化聚醚酰亚胺、苯代三聚氰胺和氰基蒽醌结构，这些结构在电子效应、位阻效应和共轭效应的多重作用下，使得各原料之间的相容性更好，与其它原料配合作用，能进一步改善材料内部结构的致密度，提高机械力学性能、耐腐蚀性和耐磨性，进而延长齿轮的使用寿命。超支化聚醚酰亚胺环氧化合物上的环氧基能与苯代三聚氰胺、1,4-二氨基-2,3-二氰基蒽醌上的氨基发生环氧开环反应，形成互穿网络结构，进一步改善上述性能。
1.一种耐磨粉末冶金异形齿轮，其特征在于，是由如下按重量份计的原料压制而成：铁粉100份、铬粉0.5-1份、硼粉0.001-0.003份、硅粉0.001-0.003份、铪粉0.03-0.06份、钨粉0.1-0.3份、铜粉2-2.5份、钛粉0.2-0.4份、镓粉0.01-0.03份、铼粉0.01-0.03份、铱粉0.001-0.003份、金刚砂粉0.3-0.5份、棕刚玉粉0.4-0.9份、纳米碳化钨0.05-0.1份、纳米氮化钽0.01-0.03份、稀土粉0.01-0.04份。
2.如权利要求1所述的耐磨粉末冶金异形齿轮，其特征在于，所述耐磨粉末冶金异形齿轮的制备原料还包括：超支化聚醚酰亚胺环氧化合物0.06-0.12份、苯代三聚氰胺0.02-0.04份、1,4-二氨基-2,3-二氰基蒽醌0.01-0.03份。
3.如权利要求1所述的耐磨粉末冶金异形齿轮，其特征在于，所述稀土粉为钪粉、钇粉、镨粉按质量比1:(0.8-1.2):(0.3-0.5)混合形成的混合物。
4.如权利要求1所述的耐磨粉末冶金异形齿轮，其特征在于，所述稀土粉的粒径为800-1200目；所述金刚砂粉的粒径为600-900目；所述棕刚玉粉的粒径为700-1000目；所述纳米碳化钨的粒径为10-60nm；所述纳米氮化钽的粒径为20-80nm。
5.如权利要求1所述的耐磨粉末冶金异形齿轮，其特征在于，所述铁粉的粒径为800-1000目；所述铬粉的粒径为1000-1200目；所述硼粉的粒径为900-1100目；所述硅粉的粒径为1000-1200目；所述铪粉的粒径为800-1000目；所述钨粉的粒径为1000-1200目；所述铜粉的粒径为1300-1600目；所述钛粉的粒径为1200-1500目；所述镓粉的粒径为1100-1400目；所述铼粉的粒径为1000-1300目；所述铱粉的粒径为1000-1200目。
6.一种如权利要求1-5任一项所述耐磨粉末冶金异形齿轮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，放入混料机中混配均匀后，得到混合粉末；然后装入模具中，压制成型后，依次进行烧结、热处理，得到耐磨粉末冶金异形齿轮。
7.一种如权利要求6所述耐磨粉末冶金异形齿轮的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压力为540-610mpa。
8.一种如权利要求6所述耐磨粉末冶金异形齿轮的制备方法，其特征在于，所述烧结为热压烧结，是在氮气的保护气氛中进行的，分为二段，第一段的烧结温度为1010-1060℃，烧结时间为15-25min，第二段的烧结温度为1170-1250℃，烧结时间为1-2h，烧结过程中对模具施加的压力为22-35mpa。
9.如权利要求6所述耐磨粉末冶金异形齿轮的制备方法，其特征在于，所述热处理包括正火处理、回火处理和淬火处理。
10.如权利要求9所述耐磨粉末冶金异形齿轮的制备方法，其特征在于，所述正火处理的温度为820-860℃，保温时间为40-70min，后在空气中冷却；所述回火处理为二级回火处理，第一级回火处理的温度为480-530℃，保温时间为1-2h，第二级回火处理的温度为150-200℃，保温时间为1-3h；所述淬火处理的温度为660-720℃下保温1-3小时后用淬火油冷却。
