冶金粉末组合物制造技术

本发明专利技术涉及用于制造压制部件的冶金组合物，包含：（ａ）至少大约８０重量％的铁或铁基粉末；（ｂ）最多大约２０重量％的至少一种成合金粉末；（ｃ）大约０．０５至大约２重量％的含Ｃ↓［１４］－Ｃ↓［３０］脂肪醇的粘合剂；和（ｄ）大约０．００１至大约０．２重量％的流动剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于粉末冶金工业的新型金属粉末组合物。特别地，本发 明涉及包含用于将添加剂(例如成合金元素)粘合到铁基粒子上的粘合剂 的铁基粉末组合物。
技术介绍
在工业中，通过压制和烧结铁基粉末组合物制成的金属产品的应用变 得越来越普遍。这些金属产品的质量要求不断提高，因此，开发出了具有 改进性能的新型粉末组合物。最终烧结产品的最重要性质之一是密度和尺 寸公差，它们必须一致。最终产品中尺寸变动的问题通常来源于要压制的 粉末混合物中的不均匀性。对于包括尺寸、密度和形状不同的粉状组分的 粉末混合物，这些问题尤其显著，这是在粉末组合物的运输、储存和处理 过程中出现分离的原因。这种分离意味着该组合物的构成不均匀，这又意 味着由该粉末组合物制成的部件在构成上不同并因此具有不同性质。另一 问题是细粒，特别是较低密度的细粒，例如石墨，在粉末混合物处理过程 中造成起尘。添加剂的小粒度也造成与粉末的流动性质(即粉末表现为自由流动粉 末的能力)有关的问题。受损的流动性体现为用粉末填充模腔的时间增加， 这意味着较低的生产率和压制部件密度变动的较高风险，这可能造成烧结 后不可接受的形变。此外，为了从模头中推出压制部件、使模头表面的磨 损最小化并获得具有无划伤的良好表面饰面的部件，从模头中推出部件所 需的力必须低。已经试图通过在粉末组合物中添加不同粘合剂和润滑剂来解决上述问题。粘合剂的用途是将小粒度添加剂粒子(例如成合金组分)牢固且有效 地粘合到基底金属粒子表面上，并因此减轻分离和起尘问题。润滑剂的用 途是降低粉末组合物压制过程中的内部和外部摩擦，并首要降低从模头中 推出最终压制产品所需的力。已开发出各种有机粘合剂，例如美国专利4，483，905 (Engstrom)、 4,676,831 ( Engstrom ) 、 4,834,800 ( Semel) 、 5,298,055 ( Semd) 、 5，290，336 (Luk) 、 5,368,630 (Luk)。美国专利5,480,469 ( Storstrom )提供了粘 合剂在粉末冶金工业中的应用的简要综述。在最近公开的专利公开WO 2005/061157中，公开了聚乙烯蜡和亚乙 基二硬脂酸酰胺的粘合/润滑组合。在用于压制的粉末组合物中，聚乙烯蜡 作为铁或铁基粒子上的层或涂层存在，并将成合金元素粒子和亚乙基二硬 脂酸酰胺粒子粘合到铁或铁基粒子上。优选地，该组合物还包含脂肪酸和 流动剂。当聚乙烯蜡的平均分子量为500至750时，含有包括聚乙烯蜡和 亚乙基二硬脂酸酰胺的粘合/润滑组合的粉末冶金组合物实现了 AD、流动 性、粘合性和润滑性的良好组合。现已发现，如果使用脂肪醇代替聚乙烯蜡，可以获得具有明显改进的 表观密度和改进的流动性的铁基组合物。总而言之，已经发现，与流动剂 结合的脂肪醇在表观密度和流动性方面产生了有意义的结果。表观密度对 工具设计是基本的。具有低表观密度的粉末需要较高的填充高度，这使得 压制工具过高，而这又造成较长的压制和推出沖程。如上所述，流动性对 生产率是重要的。已经意外地发现，将包含作为粘合剂的脂肪醇和流动剂 的新型粉末金属组合物压制时，所得生压坯具有优异的重量稳定性，即， 在一组生压坯中重量分散较低。这种性质对于高性能产品的制造而言当然 是最重要的。在美国专利3,539,472中，已经在专利文献中与润滑相关联地提到脂肪 醇。具体而言，该专利指出可以在主要由酰胺或二酰胺构成的润滑剂中加入少量脂肪醇。该专利没有涉及粘合的混合物。日本专利申请04-294782 (7>开号06-145701 )也提到，可以使用脂肪醇作为润滑剂。具体提到了 C30醇、C50醇和C60醇。该申请文本还提到 了高级脂肪醇作为粘合剂。专利技术概要因此，本专利技术涉及新型冶金粉末组合物，其包含铁或铁基粉末、至少 一种成合金剂和作为粘合剂的脂肪醇。为了令人满意地发挥作用，脂肪醇应该是饱和或不饱和的、直链或支链的、优选饱和且直链的C"-C30脂肪醇。该新型粉末组合物还应该包括流动剂。本专利技术还涉及制造上述组合物的方 法。专利技术详述粉末冶金组合物含有铁或铁基粉末，其量为粉末冶金组合物的至少80 重量％。铁基粉末可以是任何类型的铁基粉末，例如水雾化铁粉、还原铁 粉、预合金铁基粉末或扩散合金铁基粉末。这类粉末是，例如，铁粉 ASC100.29、含有Cu、 Ni和Mo的扩散合金铁基粉末DistaloyAB、与Cr 和Mo预合金的铁基粉末Astaloy CrM和Astaloy CrL，所有这些均可获自 瑞典H3ganas AB。铁或铁基粉末的粒子通常具有最多大约500微米的重均粒度；更优选地，粒子具有大约25-150微米、最优选40-100微米的重均粒度。粘合到铁或铁基粒子上的成合金元素的实例可以选自由石墨、Cu、 M、 Cr、 Mn、 Si、 V、 Mo、 P、 W、 S和Nb组成的組。这些添加剂通常是粒 度小于基础铁粉的粉末，且多数成合金元素具有小于大约20微米的粒度。 粉末冶金組合物中成合金元素的量取决于具体的成合金元素和烧结部件的 所需最终性质。通常，其可以为最多20重量％。可能存在的其它粉状添加 剂是硬相材料、液相形成材料和机械加工性能增强剂。用于粘合成合金元素和/或任选添加剂的脂肪醇优选为饱和的、直链 的，并含有14至30个碳原子，因为它们对用于粘合成合金元素和/或其它 任选添加剂的熔体粘合技术具有有利的熔点。脂肪醇优选选自由十六烷醇、十八烷醇、二十烷醇、二十二烷醇和二十四烷醇组成的组，最优选选自由 十八烷醇、二十烷醇和二十二烷醇组成的组。所用脂肪醇的量可以为冶金组合物的0.05至2、优选0.1至1、最优选0.1至0.8重量％ 。也可以使用 脂肪醇的组合作为粘合剂。为了使新型粉末组合物具有令人满意的流动性，添加流动剂。这类试 剂之前从例如美国专利3,357,818和美国专利5,782,954中获知，它们乂^开 了金属、金属氧化物或二氧化硅可用作流动剂。当使用炭黑作为流动剂时，获得了特别好的结果。共同待审的瑞典专 利申请0401778-6中公开了炭黑作为流动剂的用途，该申请经引用并入本 文。已经发现，炭黑的量应该为0.001至0.2重量％,优选0.01至0.1 % 。 此外，已经发现，炭黑的初级粒度优选应该低于200纳米，更优选低于IOO 纳米，最优选低于50纳米。根据优选实施方案，通过BET法测得的比表 面积应该为150至1000平米/克。为了提高粉末的压缩性能和为了利于生坯部件的推出，可以在粉末冶 金组合物中加入有机润滑剂或不同有机润滑剂的组合。润滑剂可以作为自 由粒状粉末存在或粘合到铁基粉末的表面上。尽管用作粘合剂的脂肪醇也具有润滑性，但使用的附加润滑剂可能是 方便的。本专利技术的固体有机润滑剂的类型不是关键的，但由于金属有机润 滑剂的缺点(在烧结过程中产生金属氧化物残留物)，有机润滑剂优选不 包含金属。硬脂酸锌是常用的产生良好流动性和高AD的润滑剂。但是， 除了在烧结过程中产生氧化锌残留物外，另一缺点在于，该材料可能在烧 结部件的表面上产生斑点。因此，有机润滑剂可以选自非常多种具有润滑 性的有机物质。这类物质的实例是脂肪酸、蜡、聚合物或其衍生物和混合 物。优选的润滑剂是伯本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造压制部件的冶金粉末组合物，包含：　（ａ）至少大约８０重量％的铁或铁基粉末；　（ｂ）最多大约２０重量％的至少一种成合金粉末；　（ｃ）大约０．０５至大约２重量％的粘合剂，该粘合剂包含饱和或不饱和的、直链或支链的Ｃ↓［１４］－Ｃ↓［３０］脂肪醇；和　（ｄ）大约０．００１至大约０．２重量％的流动剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P克努特松，PO拉尔森，H维达尔森，
申请(专利权)人：霍加纳斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]