容易加工的粉末金属组合物制造技术

本发明专利技术涉及铁基粉末组合物，其除铁基粉末外还包含次要量的加工性增强添加剂，所述添加剂包含至少埃洛石。本发明专利技术进一步涉及加工性增强添加剂的用途和生产容易加工的铁基烧结组件的方法。

Easily processed powder metal composition

The invention relates to an iron-based powder composition comprising, in addition to iron-based powder, a minor amount of processability enhancement additive comprising at least halloysite. The invention further relates to the use of processability enhancing additives and the method for producing easily processable iron-based sintering components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】容易加工的粉末金属组合物本专利技术
本专利技术涉及用于生产粉末金属部件的粉末金属组合物，以及生产具有改进加工性的粉末金属部件的方法。专利技术背景粉末冶金制造的一个主要优点是可通过压实和烧结生产最终或者非常接近最终形状的组件。然而，存在要求随后加工(machining)的情况。例如，由于高耐受性要求或者因为最终组件具有不能直接挤压的形状，这可能是必需的。更具体而言，几何形状，例如与压制方向垂直的孔、下切口和螺纹要求随后的加工。通过连续开发具有较高强度和较高硬度的新烧结钢，在组件的粉末冶金制造中，加工变成了挑战。它通常是在评估粉末冶金制造是否是制造组件的最划算方法时的限制因素。目前，存在加入铁基粉末混合物中以促进烧结以后的组件的加工的大量已知物质。最常用的粉末添加剂为MnS(硫化锰)，其例如在EP0183666中提到，其描述了烧结钢的加工性如何通过该粉末的混合改进。美国专利No.4,927,461描述了将0.01％和0.5％(以重量计)六方BN(氮化硼)加入铁基粉末混合物中以改进烧结以后的加工性。美国专利No.5,631,431涉及用于改进铁基粉末组合物的加工性的添加剂。根据该专利，添加剂包含以粉末组合物的0.1％-0.6％(以重量计)的量包含的氟化钙颗粒。日本专利申请08-095649描述了加工性增强剂。该试剂包含Al2O3-SiO2-CaO且具有钙长石或钙黄长石晶体结构。钙长石为网硅酸盐(tectosilicate)，属于长石族，具有6-6.5的莫氏硬度，钙黄长石为具有5-6的莫氏硬度的俦硅酸盐(sorosilicate)。美国专利7,300,490描述了用于生产挤压和烧结部件的粉末混合物，其由硫化锰粉(MnS)和磷酸钙粉或羟基磷灰石粉的组合组成。WO公开2005/102567公开了用作加工增强剂的六方氮化硼和氟化钙粉组合。与硫组合的含硼粉末如氧化硼、硼酸或硼酸铵描述于US5,938,814中。待用作加工添加剂的粉末的其它组合描述于EP1985393A1中，该组合包含选自talc和steatite中的至少一种和脂肪酸。作为加工增加剂的滑石在JP1-255604中提到。申请EP1002883描述了用于制造金属部件，尤其是阀座嵌入物的粉状金属混合物。所述混合物包含0.5-5％固体润滑剂以提供低摩擦并防止滑动磨损以及提供加工性的改进。在一个实施方案中，云母作为固体润滑剂提到。用于生产耐磨损且高温稳定组件的这些类型的粉末混合物总是包含高量，通常10％(以重量计)的合金元素，和硬质相，通常硬质合金(carbide)。US4,274,875教导了通过粉末冶金生产制品的方法，其类似于EP1002883中所述的，包括在压制和烧结以前将粉状云母以0.5％至2％(以重量计)的量加入金属粉末中得的步骤。具体而言，公开了可使用任何类型的云母。另外，日本专利申请JP10317002描述了具有降低的摩擦系数的粉末和具有降低的摩擦系数的烧结压实体。粉末具有1-10％(以重量计)硫、3-25％(以重量计)钼和余量铁的化学组成。另外，加入固体润滑剂和硬质相材料。WO2010/074627公开了除铁基粉末，包含次要量的加工性增强添加剂的铁基粉末组合物，所述添加剂包含至少一种来自页硅酸盐组的硅酸盐。添加剂的具体实例为白云母、膨润土和高岭石。挤压和烧结组件的加工是非常复杂的，并且受参数如组件的合金体系类型、合金元素的量、烧结条件如温度、气氛和冷却速率、组件的烧结密度、组件的尺寸和形状影响。它还明显受加工操作的类型和加工参数影响，这对加工操作的结果而言是极重要的。待加入粉末冶金组合物中的建议加工增强剂的多样性反映出PM加工技术的复杂性质。专利技术概述术语“包含”在本文中意指除明确提到的那些外可存在其它物质或物种。术语“由……组成”在本文中意指除明确提到的那些外不存在其它物质或物种。本专利技术公开了用于改进烧结钢的加工性的新添加剂。具体而言，该添加剂促进烧结钢的加工操作，例如钻孔，特别是包含铁、铜和碳的烧结组件，例如连杆(connectingrod)、主轴承盖(mainbearingcap)和可变气门正时(variablevalvetiming,VVT)组件的钻孔。新加工性增强添加剂还促进其它加工操作，例如车削(turning)、铣削(milling)和车螺纹(threading)。另外，该新添加剂可用于待通过几类工具材料如高速钢、碳化钨、金属陶瓷、陶瓷和立方氮化硼加工的组件中并且工具也可以为带有涂层的。本专利技术的一个目的因此是提供用于改进加工性的粉末金属组合物的新添加剂。本专利技术的另一目的是提供在不同类型的烧结钢的各种加工操作时待使用的这类添加剂。本专利技术的另一目的是提供对挤压和烧结组件的机械性能不具有影响或具有可忽略的影响的新加工性增强添加剂。本专利技术的另一目的是提供包含新加工性增强添加剂的粉末冶金组合物，以及由该组合物制备压实部件的方法。本专利技术的另一目的是提供具有改进加工性的烧结组件，特别是包含铁-铜-碳的烧结组件。然而，本专利技术不限于铁-铜碳体系。由具有各种合金元素如Mo、Ni、Cu、Cr、Mn、Si等的烧结不锈钢粉末、扩散结合粉末(diffusionbondedpowder)、低合金粉末(lowalloypowder)制备的组件也可获益于新加工性增强添加剂。现在发现，通过铁基粉末组合物中包含含有粉末形式的指定埃洛石(halloysite)化合物的加工性增强添加剂，实现由铁基粉末组合物制备的烧结组件的加工性令人惊讶的大改进。此外，甚至在非常低的添加量下得到对加工性的正面影响，因此，预期使加入其它非金属物质对压缩性的负面影响最小化。根据本专利技术，以上目的以及从以下讨论中获悉的其它目的中的至少一个通过本专利技术的不同方面实现。根据本专利技术的第一方面，存在用于促进烧结钢组件的加工的包含埃洛石的新加工性增强添加剂。根据本专利技术的第二方面，存在包含铁基粉末、少量粉末形式的加工性增强添加剂的铁基粉末组合物，所述添加剂包含埃洛石。根据本专利技术的第三方面，存在加工性改进添加剂中所含粉末形式的埃洛石在铁基粉末组合物中的用途。根据本专利技术的第四方面，存在制备铁基粉末组合物的方法，其包括：提供铁基粉末；和将铁基粉末混合物与粉末形式的加工性增强添加剂混合，加工性增强添加剂包含埃洛石。根据本专利技术的第五方面，存在生产具有改进加工性的铁基烧结组件的方法，其包括：制备根据以上方面的铁基粉末组合物；将铁基粉末组合物在400-1200MPa的压力下压实；将压实部件在700-1350℃的温度下烧结；和任选将烧结组件热处理。根据本专利技术的第六方面，存在包含新加工性增强添加剂的烧结组件。在一个实施方案中，烧结组件包含铁、铜和碳。在另一实施方案中，烧结组件选自连杆、主轴承盖和可变气门正时(VVT)组件。专利技术详述埃洛石为天然存在的硅酸盐矿物且具有与高岭石(kaolinite)类似的组成，不同的是它包含层之间的其它水分子，并且与高岭石中通常观察到的板状形式相比，最通常具有管状形态。因此，水合埃洛石(hydratedhalloysite)具有比高岭石更大的底面间隔(basalspacing)。以其全水合形式，式为Al2Si2O5(OH)4-2H2O。当埃洛石失去其层间水时，它通常以部分脱水状态观察到。在这种情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁基粉末组合物，其包含0.01％至1.0％，以重量计，优选0.01％至0.5％，优选0.05％至0.4％，优选0.05％至0.3％，更优选0.1％至0.3％，以重量计，的加工性增强添加剂，所述添加剂包含粉末形式的埃洛石。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.18 EP 16161116.51.一种铁基粉末组合物，其包含0.01％至1.0％，以重量计，优选0.01％至0.5％，优选0.05％至0.4％，优选0.05％至0.3％，更优选0.1％至0.3％，以重量计，的加工性增强添加剂，所述添加剂包含粉末形式的埃洛石。2.根据权利要求1的铁基粉末组合物，其中加工性增强添加剂由埃洛石组成。3.根据权利要求1或2的铁基粉末组合物，其中根据SS-ISO13320-1测量，表示为X90的埃洛石粒度分布低于30μm，X50低于15μm，且至少90％，以重量计，高于0.1μm。4.根据权利要求3的铁基粉末组合物，其中根据SS-ISO13320-1测量，表示为X90的埃洛石粒度分布低于20μm，X50低于10μm，且至少90％，以重量计，高于1μm。5.根据权利要求3的铁基粉末组合物，其中根据SS-ISO13320-1测量，表示为90％，以重量计，的埃洛石的粒度分布低于10μm，50％，以重量计，低于5μm，且至少90％，以重量计，高于0.5μm。6.根据前述权利要求中任一项的铁基粉末组合物，其中通过根据ISO109277:2010的BET方法测量，埃洛石的比表面积为至少15m2/g，优选至少20m2/g，更优选至少25m2/g。7.埃洛石化合物的用途，其包含在铁基粉末组合物中的加工性增强添加剂中。8.一种制备铁基粉末组合物的方法，其包括以下步骤：-提供铁基粉末；和-将铁基粉末与加工性增强添加剂混合，加工性增强添加剂包含埃洛石，且其中加工性增强添加剂的含量为铁基粉末组合物的0.01％至1.0％，以重量计，优选0.01％...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·胡，
申请(专利权)人：霍加纳斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE