用于粉末冶金学的改进的润滑剂系统技术方案

本发明专利技术涉及具有改进的润滑性质的冶金粉末组合物。本发明专利技术的这些组合物包括至少90重量％的铁基冶金粉末、1族或2族金属硬脂酸盐、熔化范围在约80至100℃之间的第一种蜡、熔化范围在约80至90℃之间的第二种蜡、磷酸锌、硼酸、乙酸、磷酸和聚乙烯吡咯烷酮。还公开了压实所述组合物的方法以及使用那些方法制备的压实物品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于粉末冶金学的改进的润滑剂系统与相关申请的交叉引用本申请要求2013年2月24日提交的美国临时申请号61/602,748的利益，所述临时申请的全部内容通过参考并入本文。
本专利技术涉及包含改进的润滑剂系统的冶金粉末组合物。这些冶金粉末组合物可用于形成压实部件。
技术介绍
有机润滑剂通常在粉末冶金领域中用于协助压实金属部件从模具脱模。但是尽管润滑剂是必需的，但它们的使用损害了压实部件的可获得的最大压坯密度。因此，本领域技术人员为了充分润滑压实部件以便可以将它从模具脱模，必须牺牲压坯和烧结密度。对最大化压坯密度的润滑剂仍有需求。专利技术简述本专利技术涉及冶金粉末组合物，其包含至少90重量％的铁基冶金粉末、1族或2族金属硬脂酸盐、熔化范围在约80至100℃之间的第一种蜡、熔化范围在约80至90℃之间的第二种蜡、磷酸锌、硼酸、乙酸、磷酸和聚乙烯吡咯烷酮。还描述了压实这样的冶金粉末组合物的方法，以及根据那些方法制备的压实物。附图说明图1示出了本专利技术的一种冶金粉末组合物与其他冶金粉末组合物相比的板条滑动数据。示例性实施方式的详细描述本专利技术涉及包含改进的有机润滑剂组合物的冶金粉末组合物。使用本专利技术的组合物，提供了与使用另一种有机润滑剂组合物制造的部件相比具有更高压坯密度的压实部件。本专利技术涉及包含铁基粉末的冶金粉末组合物。本专利技术的冶金粉末组合物优选地包含至少90重量％的铁基冶金粉末。基本上纯的铁粉是含有不超过约1.0重量％、优选不超过约0.5重量％的正常杂质的铁粉。这样的可高度压缩的冶金级铁粉的实例是可以从HoeganaesCorporation,Riverton,NewJersey获得的ANCORSTEEL1000系列的纯铁粉，例如1000、1000B和1000C。例如，ANCORSTEEL1000铁粉具有约22重量％的颗粒小于325号筛(美国系列)，约10重量％的颗粒大于100号筛，并且剩余颗粒在这两个尺寸之间(痕量颗粒大于60号筛)的典型筛分分布情况。ANCORSTEEL1000粉末具有约2.85-3.00g/cm3、通常为2.94g/cm3的表观密度。可用于本专利技术的其他基本上纯的铁粉是典型的海绵铁粉，例如Hoeganaes的ANCORMH-100粉末。示例性的预合金铁基粉末是不锈钢粉。这些不锈钢粉可以以各种不同级别，以Hoeganaes系列的名称商购，例如303L、304L、316L、410L、430L、434L和409Cb粉末。此外，铁基粉末还包括通过粉末冶金方法制造的工具钢。其他示例性的铁基粉末是与合金元素例如钼(Mo)预合金的基本上纯的铁粉。与钼预合金的铁粉，通过将含有约0.5至约2.5重量％的Mo的基本上纯的铁的熔体雾化来生产。这样的粉末的实例是Hoeganaes的ANCORSTEEL85HP钢粉，其含有约0.85重量％的Mo，总计少于约0.4重量％的诸如锰、铬、硅、铜、镍、钼或铝的其他材料，以及少于约0.02重量％的碳。含钼铁基粉末的其他实例是Hoeganaes的ANCORSTEEL737粉末(含有约1.4重量％Ni–约1.25重量％Mo–约0.4重量％Mn；其余为Fe)、ANCORSTEEL2000粉末(含有约0.46重量％Ni–约0.61重量％Mo–约0.25重量％Mn；其余为Fe)、ANCORSTEEL4300粉末(约1.0重量％Cr–约1.0重量％Ni–约0.8重量％Mo–约0.6重量％Si–约0.1重量％Mn；其余为Fe)和ANCORSTEEL4600V粉末(约1.83重量％Ni–约0.56重量％Mo–约0.15重量％Mn；其余为Fe)。其他示例性铁基粉末公开在美国申请系列号10/818,782中，以其全部内容通过参考并入本文。另一种预合金铁基粉末公开在美国专利号No.5,108,493中，以其全部内容通过参考并入本文。这些钢粉组合物是两种不同的预合金铁基粉末的混合物，一种是铁与0.5-2.5重量％的钼的预合金，另一种是铁与碳和至少约25重量％的过渡元素组分的预合金，其中所述组分包含选自由铬、锰、钒和铌组成的组的至少一种元素。所述混合物处于向钢粉组合物提供至少约0.05重量％的过渡元素组分的比例。这样的粉末的实例可以作为Hoeganaes的ANCORSTEEL41AB钢粉商购，其含有约0.85重量％的钼、约1重量％的镍、约0.9重量％的锰、约0.75重量％的铬和约0.5重量％的碳。铁基粉末的另一个实例是扩散粘结的铁基粉末，其是基本上纯的铁的颗粒，并具有扩散进它们的外表面中的一种或多种其他合金元素或金属例如成钢元素的层或涂层。制造这样的粉末的典型方法是将铁熔体雾化，然后将该雾化的退火粉末与合金粉末合并，并将该粉末混合物在熔炉中重新退火。这样的可商购的粉末包括来自于HoeganaesCorporation的DISTALOY4600A扩散粘结粉末，其含有约1.8％的镍、约0.55％的钼和约1.6％的铜，以及来自于HoeganaesCorporation的DISTALOY4800A扩散粘结粉末，其含有约4.05％的镍、约0.55％的钼和约1.6％的铜。铁基粉末例如基本上纯的铁、扩散粘结铁和预合金铁的颗粒，具有一定的粒径分布。通常，这些粉末表现为至少约90重量％的粉末样品可以通过45号筛(U.S.系列)，更优选地至少约90重量％的粉末样品可以通过60号筛。这些粉末通常具有至少约50重量％的通过70号筛并保留在高于或大于400号筛的粉末，更优选地具有至少约50重量％的通过70号筛并保留在高于或大于325号筛的粉末。此外，这些粉末通常具有至少约5重量％、更通常至少约10重量％、一般至少约15重量％的通过325号筛的颗粒。对于筛分析来说，参考的是MPIF标准05。因此，冶金粉末组合物可以具有小至1微米或以下，或高达约850-1,000微米的重均颗粒尺寸，但是通常颗粒将具有约10-500微米范围内的重均颗粒尺寸。优选的是最大重均颗粒尺寸高达约350微米的铁或预合金铁颗粒；更优选地，颗粒将具有约25-150微米范围内的重均颗粒尺寸。在优选实施方式中，冶金粉末组合物具有小于150微米(-100目)的典型颗粒尺寸，包括例如38％至48％的颗粒具有小于45微米(-325目)的颗粒尺寸的粉末。所描述的构成金属基粉末或至少占其主要量的铁基粉末，优选地是水雾化的粉末。这些铁基粉末具有至少2.75、优选地2.75至4.6之间、更优选地2.8至4.0之间、在某些情况下更优选地2.8至3.5g/cm3之间的表观密度。耐腐蚀冶金粉末组合物合并有增强最终压实部件的机械或其他性质的一种或多种合金添加剂。通过本领域技术人员已知的常规粉末冶金技术例如掺混技术、预合金技术或扩散粘结技术，将合金添加剂与基础铁粉合并。优选地，通过预合金技术将合金添加剂与铁基粉末合并，即制备铁和所需合金元素的熔体，然后将熔体雾化，由此使雾化的液滴在固化后形成粉末。合金添加剂是在粉末冶金工业中已知增强压实物品的耐腐蚀性、强度、淬硬性或其他所需性质的添加剂。成钢元素属于最广为人知的这些材料。合金元素的实例包括但不限于铬、石墨(碳)、钼、铜、镍、硫、磷、硅、锰、钛、铝、镁、金、钒、铌或它们的组合。优选的合金元素是成钢合金，例如铬、石墨、钼、镍或它们的组合。掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶金粉末组合物，其包含：至少90重量％的铁基冶金粉末；1族金属硬脂酸盐、2族金属硬脂酸盐或亚乙基双硬脂酰胺；熔化范围在约80至100℃之间的第一种蜡；熔化范围在约80至90℃之间的第二种蜡；磷酸锌；硼酸；乙酸；磷酸；以及粘合剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.24 US 61/602,7481.一种冶金粉末组合物，其包含：至少90重量％的铁基冶金粉末；1族金属硬脂酸盐、2族金属硬脂酸盐或亚乙基双硬脂酰胺；熔化范围在80至100℃之间的第一种蜡；熔化范围在80至90℃之间的第二种蜡；磷酸锌；硼酸；乙酸；磷酸；以及粘合剂。2.权利要求1的冶金粉末组合物，其包含：0.05重量％至1.5重量％的所述1族金属硬脂酸盐、2族金属硬脂酸盐或亚乙基双硬脂酰胺；0.03重量％至0.1重量％的熔化范围在80至100℃之间的第一种蜡；0.03重量％至0.1重量％的熔化范围在80至90℃之间的第二种蜡；0.03重量％至0.1重量％的磷酸锌；0.03重量％至0.1重量％的硼酸；0.03重量％至0.1重量％的乙酸；0.03重量％至0.1重量％的磷酸；以及0.03重量％至0.1重量％的所述粘合剂。3.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其中所述第一种蜡是褐煤蜡。4.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其中所述第二种蜡是巴西棕榈蜡。5.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其包含0.08重量％至1.2重量％的所述1族金属硬脂酸盐、2族金属硬脂酸盐或亚乙基双硬脂酰胺。6.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其包含0.09重量％至1.1重量％的所述1族金属硬脂酸盐、2族金属硬脂酸盐或亚乙基双硬脂酰胺。7.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其包含亚乙基双硬脂酰胺。8.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其中所述1族金属硬脂酸盐是硬脂酸锂。9.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其包含0.03重量％至0.07重量％的所述第一种蜡。10.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其包含0.05重量％的所述第一种蜡。11.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其包含0.03重量％至0.07重量％的所述第二种蜡。12.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其包含0.05重量％的所述第二种蜡。13.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其包含0.03重量％至0.07重量％的磷酸锌。14.权利要求1或2的冶金粉末组合物，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰西斯·G·哈涅科，威廉姆·坦布西，
申请(专利权)人：赫格纳斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US