用于粉末冶金的粉末混合料制造技术

一种用于粉末冶金的粉末混合料包括一种用于粉末冶金的含金属粉末、改进粉末物理性能的组分和润滑剂和粉末原料，及与此混合作为粘结剂的合成苯乙烯橡胶共聚物，该共聚物包括５－７５重量份数的苯乙烯和９５－２５重量份数的丁二烯和／或异戊二烯作为单体组分或它们的氢化产物。粘结剂能抑制物理性能改进剂和润滑剂的偏析，以及加工粉末时的尘粉。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于粉末冶金的粉末混合料及为此使用的粘结剂。一种用于粉末冶金的粉末原料包括作为基体组分的金属粉末，例如铁粉或钢粉，以及与此混合的改进粉末物理性能的组分，例如合金化元素和石墨，以及与预定组成比的共聚物组分一起掺入的润滑剂粉末，以便抑制改进粉末物理性能的组分和润滑剂粉末偏析而不降低作为基体组分的金属粉末的物理性能，并在加工时抑制粉末的尘粉。在粉末冶金中使用一种金属粉末如铁粉或钢粉作为主要原料经常与合金化元素如铜、镍、铬和钼，一种改进粉末物理性能的组分如石墨、磷和硫，及一种润滑剂粉末如硬脂酸锌相混合，以便改进烧结制品的物理性能(例如强度性能或加工性能)。通常，改进粉末粒度、比重等物理性能的组分和润滑剂粉末变化显著。例如，由于各个比重不同，在基体金属粉末是一种铁粉或钢粉(在下文总称一种铁-钢粉)和改进粉末物理性能的组分是石墨、磷等的情况下，比重的差别往往导致在混合后直至压制的加工过程中形成偏析而恶化烧结制品的性能和均匀性。另外，如果用于延长模具寿命的润滑剂粉末生产偏析，则当从模具中取出压制品时往往引起卸料压力增加，并导致粉末性能波动。作为防止上述偏析的方法，已经提出如在日本专利申请公开说明书昭56-136901和昭63-103001所述的沉积方法，例如通过使用一种有机粘结剂使石墨粉向铁/钢粉或诸如此类的粉末沉积。但是，由于如上述文献中所述的有机粘结剂是亲水性的，在贮存时它们就免不了有吸收湿气的问题而降低流动性或引起粉末生锈，这将会降低粉末冶金制品的质量。另外，由于有机粘结剂具有较大提高铁粉/钢粉彼此之间的粘合强度的作用，而不提高铁粉/钢粉和改进粉末物理性能组合或润滑剂粉末之间的粘合强度，因此防止石墨或诸如此类的粉末偏析作用是不足的，并且为了达到更好的效果必须掺合大量的粘结剂。因此，由于各个铁粉/钢粉之间的粘合(团聚)是显著的，在混合和干燥之后，再粉碎步骤是必不可少的。鉴于上述情况完成了本专利技术，本专利技术的一个目的是提供一种用于粉末冶金的粉末混合料，它没有基体金属粉末的诸如变性和流动性降低之类的问题，或者各个基体金属粉末间的团聚，能够防止不令人满意的分散，即改进粉末物理性能的组分或润滑剂粉末的偏析，以及在加工时能抑制尘粉。本专利技术的上述目的可以由一种用于粉末冶金的粉末混合料来达到，该粉末混合料包括一种含有金属粉末的用于粉末冶金的粉末原料、一种改进粉末物理性能的组分和润滑剂粉末以及与此混合的作为粘结剂的合成苯乙烯橡胶共聚物，该共聚物包括5-75重量份数的苯乙烯和95-25重量份数的丁二烯和/或异戊二烯(作为单体组分)，或它们的氢化产物。上述的共聚物或其氢化产物本身作为一种用于冶金的粉末原料的粘结剂具有工业价值。为了克服现有技术中存在的上述问题，本专利技术已进行了各种研究，结果已实证，通过使用如上所述的特殊共聚物可以完全解决上述问题。这就是说，可以有效地防止改进粉末物理性能的组分和润滑剂粉末的偏析而不引起例如基体金属粉末的变性、团聚或流动性降低的问题，也能抑制粉末混合料加工时的尘粉。通过阅读关于附图的本专利技术优选的具体实施方案的描述，本专利技术的这些和其他目的以及优越的特征是显而易见的，其中附图说明图1是说明试验方法的流程图;以及图2是用于测量石墨分散率装置的横截面图。现在说明随试验过程确定作为粘结剂的共聚物中的单体组分的理由，在如图1(流程图)所示的试验中，准备一种作为基体金属粉末的钢粉(“ATOMEL 300M”，由Kobe制钢公司制造的产品商品名称，粒度小于180μm)和石墨粉(“1651J”，由South Westen公司制备的产品商品名称，平均粒度2微米)，使用含有99重量份数的前一种粉末和1重量份数的后一种粉末的混合料。在用有叶片的混料机以高速搅拌粉末原料的同时，从下面滴入或喷入将要描述的一种有机粘结剂，并且强烈搅拌约5分钟后，转变为缓和搅拌，然后将其干燥一预定时间周期，以去除溶剂。然后提取部分干燥过的粉末作为测量石墨分散率的样品。将0.75%(重量)的硬脂酸锌粉末作为润滑剂加到保持干燥粉末中，并搅拌它们以制备用于测量流动性的样品。在使用润滑剂的情况下，也可以借助于一种粘结剂使石墨粉和润滑剂同时附着到基体金属粉末上。为了测量石墨分散率，使用一个漏斗型玻璃管2(内径16mm，高106mm)和一个微孔(nuclipore)滤器(12μm目)，该玻璃管2如图2所示那样与微孔滤器连接，将如上所述得到的样品粉末P(25g)放入其中，并使氮气以0.8升/分的流量从下方流过20分钟，以便按照下式测定石墨分散率。石墨分散率(%)＝(1-氮气通过之后的碳量/氮气通过之前的碳量)×100另外，按照JIS-Z-2502测定流动性。作为一个实施例，在使用苯乙烯和丁二烯作为单体组分构成粘结剂的情况下，检验共聚合比对粉末混合料的石墨分散率和流动性的影响，结果列于表1。表1 Zn-St硬脂酸锌(润滑剂)正如由表1看到的那样，如果苯乙烯的共聚合比小于5份(这里和下文以重量为基准)，虽然能抑制石墨分散率，但降低粉末混合料的流动性而导致压粉成型性的问题。另一方面，如果苯乙烯的共聚合比超过75份，则不能充分降低石墨分散率，并且不能充分达到起粘结剂的作用。因此，为同时满足石墨分散率和流动性，苯乙烯与丁二烯的共聚合比必须规定在5-75份/95-25份范围之内。对于上述趋向，在使用异戊二烯作为打算与苯乙烯共聚合的单体组分，一起使用丁二烯和异戊二烯或使用它们的氢化产物的情况下，基本上也能够达到相同的效果。表2示出一种三元共聚物的特性，该共聚物含有比例为57∶85∶5(重量比)的丙烯酸丁酯-异丁烯酸甲酯-丙烯酸，选择其他有机粘结剂作为一般例子(比较例重均分子量约50000)和按照本专利技术的粘结剂(共聚物的苯乙烯和丁二烯的比例为35∶65，重均分子量100000)进行比较。如上所述，试验方法是相同的。正如由表中所能看到的那样，本专利技术的粘结剂与其他有机粘结剂相比，石墨分散率和流动性两者都好。 S-B共聚物＝苯乙烯-丁二烯共聚物A-MMA共聚物＝丙烯酸-异丁烯酸甲酯共聚物一种在本专利技术中使用的粘结剂的优选共聚物组成是如上所述。当使用这种粘结剂时，粘结剂在混合步骤中必须均匀流过整个粉末混合体系，并且在正好均匀地覆盖基体金属粉末的表面的同时，必须有效地与改进粉末物理性能的组分和润滑剂结合。为此目的，应考虑到，粘结剂的浓度和加到起始粉末中的量同样是重要的。鉴于上述情况，使用苯乙烯和丁二烯之比为35∶65的共聚物(重均分子量约100，000)，并且进行甲苯溶液中的粘结剂浓度及加入量对石墨分散率影响的试验。在这种试验中，也研究干燥时间比对生产率产生的影响(甲苯溶液中的粘结剂浓度为5%及粉末原料中的粘结剂混合量为0.1%(作为固体含量)的情况下，时间比以干燥时间是1为基准计算)。结果示于表3。 正如由表3看到的那样，在加入粘结剂(二元共聚物)时，不仅必须考虑到粘结剂的溶液浓度和粉末原料中的加入量(作为固体)，而且必须考虑粉末原料中的粘结剂溶液加入量。如果粘结剂溶液量不足，则不能均匀流过整个铁粉表面，而导致不充分粘结，这就难以充分抑制偏析和石墨分散。另一方面，如果加入量过大，则粘结剂溶液本身在混合体系中发生偏析而导致不均匀混合，这就局部形成粘结力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于粉末冶金的粉末混合料，它包括用于粉末冶金的含金属粉末、改进粉末物理性能的组分和润滑剂粉末的粉末原料及与此混合作为粘结剂的合成苯乙烯橡胶共聚物，该共聚物包括：５－７５重量份数的苯乙烯和９５－２５重量份数和丁二烯和／或异戊二烯作为单体组分或它们的氢化产物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：村上政博，铃木浩则，佐久间均，早见威彦，长曾我部次郎，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]