制备含粘合剂/润滑剂的改进的冶金组合物的方法技术

本发明专利技术涉及制备含粘合剂/润滑剂的改进的冶金组合物的方法。本发明专利技术提供一种制备具有改进抗偏析性和抗尘性的含有通过一种粘合剂粘合至金属基粉末的合金粉末的冶金组合物的方法。该粘合的冶金组合物可用于冲压工艺以制造能够烧结出高冲击强度的成型件。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为1998年9月16日、申请号为98810359.1、专利技术名称为“含粘合剂/润滑剂的改进的冶金组合物及其制备方法”的专利技术专利申请的分案申请。专利
本专利技术涉及涂敷工艺和由该工艺制备的组合物。本专利技术特别涉及铁基冶金组合物，更具体地说涉及含有粘合剂的冶金组合物，该粘合剂在用于形成部件的冲压工艺中也提供润滑作用。专利技术背景颗粒的涂敷是一种用于改进颗粒以及颗粒的表面性质的重要过程。颗粒涂敷的方法包括Wurster工艺，该工艺在USP2,648,609，3,117,027和3,253,944，以及最近的USP4,731,195和5,085,930中进行了描述；在该工艺中颗粒以某种方式流动，然后将流动的颗粒用溶解在各种溶剂中的涂敷材料进行喷涂，或者将涂敷材料以低粘度熔融物的形式喷涂在核心颗粒上；也可以将颗粒和涂敷材料通过一个合适的雾化器而进行喷涂。这种方法的一个例子如USP4,675,140中所描述，其中的涂敷材料为熔融的聚合物。USP5,262,240中提出了一种有趣的方法，其中通过将颗粒与一种胶乳混合并将所得混合物干燥而实行涂敷。在该工艺中会产生涂敷聚合体。用薄有机层涂敷颗粒的已知的方法可以使用表面活性剂如有机硅烷和碳氟化合物，以改进表面性质。在该方法中，颗粒被浸泡在溶液中，表面活性剂与颗粒反应。USP4,994,326是这种工艺和由该工艺所得材料的一个例子。最后，一种优选的颗粒涂敷的方法是翻滚混合法或高剪切力热混合法。有一系列专利描述了该工艺。USP4,233,387描述了一种工艺，其中的静电复印载体用大约325°F的热塑性树脂处理。然后将所得混合物冷却，研磨成合适的大小，并用于装填影印机中的色粉。USP4,774,139描述了一种用于将石蜡涂敷在热塑性热熔融树脂上的方法。USP4,885,175描述了一种用熔融蜡涂敷甜料，将混合物冷却，并将冷却物研磨至所希望的大小的方法。最后，作为该热熔融混合工艺的一个例子，USP4,136,566描述了一种通过将组分在高剪切力混合器中在高于聚合物涂敷材料的熔点的温度下混合而用聚合物和添加剂涂敷铁粉的方法。所有上述情况下的方法在许多重要的方面有缺点。在Wurster类工艺中，该方法都包括具有可流动的颗粒。具体地说，这是一种具有至少50微米的平均大小的颗粒。另外，在Wurster类工艺中如果使用溶液作为涂敷载体，则其溶剂，水或者有机溶剂，必须通过干燥而除去。对于水这种干燥是冗长的，而对于可燃性液体这种干燥是危险的。在直接雾化方法中，存在着涂敷颗粒与未涂敷颗粒的分离的困难。虽然USP4,675,140描述了一种用于颗粒分离的方法，但这种技术不能普遍适用于所有材料。存在二个问题阻碍了加工温度高于熔点的热混合法的应用。第一，聚集对于该工艺是一种不希望有的负效应。对于许多应用来说，后研磨和分粒工作可能是困难的，或者成本太高。第二，高于熔点的工艺操作导致高的能耗，这一般是希望避免的。USP5,147,722提出了一种方法，其中颗粒的涂敷可以在低于聚合物粘合剂熔点下进行。在该方法的条件下，颗粒通过高剪切混合和高使用压力而被涂敷，但是形成网状基质。而且，对于各种组合物，聚集体是不希望的，并且高剪切混合器和-->高压力增加了额外的资金和操作成本。USP5,236,649也提出颗粒涂敷可以在低于涂敷材料的熔点的温度下进行。但是，与USP5,147,722一样，该方法需要高剪切混合以获得良好的涂敷。涂敷颗粒已用于装饰性砖石，油井支持者，食品和药物工业的味觉掩蔽，以及粉末冶金工业中。粉末冶金工业已经开发了金属基粉末组合物，一般是铁基粉末，它可以被加工成具有各种形状和大小的，可用于各种工业包括汽车和电子工业的整金属部件。用于从基础粉末生产该部件的一种加工技术是，用粉末装填模槽，并在高压力下冲压该粉末。然后将所得生冲压件从模槽取出并烧结，形成最后的部件。由金属粉末组合物的冲压和烧结而制造的金属部件的工业使用已迅速扩展到许多领域。这些带有金属粉末组合物的部件的制造与那些在制造步骤中必须使用熔融合金的方法相比具有巨大的好处。例如，金属粉末组合物的制造工艺只需要一种高压冲模机和一种烧结炉便可进行。通过简单地更换冲模便可制造不同的部件。而且，不必运用熔融合金。在这种部件的制造中，铁或钢的颗粒粉末一般与至少一种其它的也为颗粒形式的合金元素混合。这些合金元素可使最后的烧结部件保持较高的强度和其它机械性能。合金元素在颗粒大小、形状和密度方面与基质铁或钢的粉末明显不同。例如，铁基粉末的平均颗粒大小典型的是大约70～100微米或更大，而大多数合金组分的平均颗粒大小为小于大约20微米，更经常的是小于大约15微米，在某些情况下小于大约5微米。合金粉末特意以这种细分的状态使用，以通过烧结操作过程中的固相扩散促进合金组分的快速均质化。不同颗粒大小的材料的存在导致诸如在运输、储存和使用时的偏析和尘积等问题。铁和合金元素粉末在开始时混合成均匀的粉末。储存和转移过程中混合粉末的动态操作将使较小的合金粉末颗粒迁移通过铁基粉末基质的空隙，导致混合物均匀性的损失，或者产生偏析。另一方面，在操作时粉末基质产生的空气流可使较小的合金粉末向上迁移，特别是当它们比铁基粉末密度小时。如果这些浮力足够高，一些合金颗粒，在称为除尘的现象中，可以完全脱离混合物，导致合金元素浓度的降低。已有各种有机粘合剂用于将较细的合金粉末粘合或“胶合”在较粗的铁基颗粒上防止偏析和尘积，以使粉末在室温下冲压。例如，颁发给Engstrom的美国专利USP4,483,905提出了粘合剂的使用，该粘合剂只是宽范围地描述为“一种有粘性的或脂肪性的特性”，其用量高至粉末组合物重量的1％。颁发给Engstrom的美国专利USP4,676,831公开了使用特定的妥尔油作为粘合剂。颁发给Semel的美国专利USP4,834,800公开了使用特定的不溶或基本不溶于水的成膜的聚合物树脂作为粘合剂。有多种其它类型的粘合剂在专利文献中公开。在USP5,298,055中描述了用具有至少大约7000的分子量的聚醚作为粘合剂。在USP5,290,336中描述了用二元有机酸与一种或多种添加组分如固态聚醚、液态聚醚和丙烯酸树脂的结合作为粘合剂。在USP5,368,630中描述了粘合剂可以与高温冲压润滑油一起使用。USP5,480,469(“专利469”)提供了在粉末冶金工业中使用粘合剂的简短综述。专利469指出，重要的是不仅有具有通过粘合剂的方式粘合在铁基粉末上的合金粉末的粉末组合物，而且也有润滑剂存在，以使模穴中的粉末组合物获得合适的可压缩性，并降低部件从模穴中取出时所需要的力。专利469讨论了各种公开了与铁基和合金粉末混合的与润滑剂粉末如金属皂联合使用的粘合剂的参考文献。然后将这种混合物加热并混合，以使粘-->合剂和润滑剂熔融，并使合金粉末与铁基粉末粘合。然后将这种混合物冷却以形成最后的组合物。专利469公开了一种通过使用二酰胺蜡作为粘合剂从而不需要金属皂润滑剂的对该类技术的改进。粘合剂的存在不应对粉末冶金组合物的可压缩性有不利影响。粉末混合物的“可压缩性”是在各种冲压条件下对其性能的度量。在粉末冶金领域，粉末组合物在模穴中在高压下被逐渐冲压，然后将冲压的“生”部件从模本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备具有改进抗偏析性和抗尘性的含有通过一种粘合剂粘合至金属基粉末的合金粉末的冶金组合物的方法，该冶金组合物包含：（ａ）至少８０重量％的金属基粉末；（ｂ）０．２５－４．０重量％的合金粉末；和（ｃ）０．０５－２重量％的用于金属基粉末和合金粉末的粘合剂，其中该粘合剂是一种具有低于１５０℃的软化温度的固态、低熔点的聚合物或蜡，并在至少一维上具有小于１００微米的平均颗粒尺寸，所述方法包括：（１）预备一种金属基粉末和至少一种合金粉末的混合物；以及（２）将粘合剂与所说金属基粉末和所说至少一种合金粉末混合以形成一种初始混合物，其中所述粘合剂是一种具有低于１５０℃的软化温度的固态、低熔点的聚合物或蜡，并且该粘合剂在至少一个方向上具有低于１００微米的平均颗粒尺寸；（３）将所述初始混合物升温至至少５０℃但低于所述粘合剂的熔点温度以通过所述粘合剂将所述金属基粉末与至少一种合金粉末有效地粘合；和（４）将该混合物的温度降至室温以形成所述冶金粉末组合物，其中以冶金粉末组合物的总重量为基准，所述金属基粉末以至少８０重量％的量存在，合金粉末以０．２５－４重量％的量存在，所述粘合剂以０．０５－２重量％的量存在。

【技术特征摘要】
1997.10.21 US 08/955,3821.一种制备具有改进抗偏析性和抗尘性的含有通过一种粘合剂粘合至金属基粉末的合金粉末的冶金组合物的方法，该冶金组合物包含：(a)至少80重量％的金属基粉末；(b)0.25-4.0重量％的合金粉末；和(c)0.05-2重量％的用于金属基粉末和合金粉末的粘合剂，其中该粘合剂是一种具有低于150℃的软化温度的固态、低熔点的聚合物或蜡，并在至少一维上具有小于100微米的平均颗粒尺寸，所述方法包括：(1)预备一种金属基粉末和至少一种合金粉末的混合物；以及(2)将粘合剂与所说金属基粉末和所说至少一种合金粉末混合以形成一种初始混合物，其中所述粘合剂是一种具有低于150℃的软化温度的固态、低熔点的聚合物或蜡，并且该粘合剂在至少一个方向上具有低于100微米的平均颗粒尺寸；(3)将所述初始混合物升温至至少50℃但低于所述粘合剂的熔点温度以通过所述粘合剂将所述金属基粉末与至少一种合金粉末有效地粘合；和(4)将该混合物的温度降至室温以形成所述冶金粉末组合物，其中以冶金粉末组合物的总重量为基准，所述金属基粉末以至少80重量％的量存在，合金粉末以0.25-4重量％的量存在，所述粘合剂以0.05-2重量％的量存在。2.权利要求1的方法，其中的粘合剂包括聚酯、环氧化物、尿烷、石蜡、亚乙基双硬脂酰胺、或棉籽蜡。3.权利要求1的方法，其中的粘合剂包括具有低于4000的重均分子量的聚乙烯。4.权利要求3的方法，其中的组合物含有至少80重量％的铁基粉末。5.权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·亨德里克森，悉尼·卢科，
申请(专利权)人：赫格纳斯公司，阿韦卡公司，
类型：发明
国别省市：US