CN104043819A - 用于成型的粉末，润滑剂浓缩粉末和用于生产金属构件的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于成型的粉末，其为由第一金属基颗粒制成的第一组成颗粒和由第二金属基颗粒制成的第二组成颗粒的混合物。第一润滑剂浓度大于第二润滑剂浓度，其中，所述第一润滑剂浓度为附着到所述第一金属基颗粒的表面的第一内部润滑剂相对于所述第一组成颗粒的总量的质量比例，所述第二润滑剂浓度为附着到所述第二金属基颗粒的表面的第二内部润滑剂相对于所述第二组成颗粒的总量的质量比例。

Description

用于成型的粉末,润滑剂浓缩粉末和用于生产金属构件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于成型的粉末，其在需求较少的内部润滑剂的同时提供增强的成型性（尤其是，减少脱模力），本发明还涉及一种润滑剂浓缩粉末，其用于制备用于成型的粉末，且其由在表面上以高浓度附着有内部润滑剂的金属基颗粒构成，且本发明还涉及一种用于生产金属构件的方法，所述金属构件为其成型压缩体或烧结压缩体，并使用所述用于成型的粉末而得到。

背景技术

经由加压成型填充到模具的腔中的原料粉末（用于成型的粉末）而得到的成型压缩体，并经由加热该成型压缩体而得到的烧结压缩体来生产复杂形状的金属构件。这样的生产方法通过，例如，减少切割工艺而使得显著减少了金属构件的生产成本。

根据这样的方法，为了生产稳定的高品质的金属构件，重要的是成型压缩体以低脱模力顺利地取出，而不会在原料粉末的加压成型期间和在成型压缩体的脱模期间，在原料粉末或成型压缩体和模具的腔的内壁表面之间发生擦伤，滑动不佳等。在这种情况下，添加内部润滑剂并使其与原料粉末混合。该内部润滑剂的添加量越大，则可在原料粉末或成型压缩体和所述模具的内壁表面之间的边界处提供更多的内部润滑剂；因此，认为这样可以使得抑制在加压成型期间和在脱模期间擦伤等的发生。

然而，从根本上说，添加内部润滑剂的目的仅仅在于提高成型性，而不会有助于提高金属构件的特性，反而会引起成型压缩体的密度的下降并增加孔隙度（更低的无孔密度（PFD））。更大量的内部润滑剂会转化为更长的内部润滑剂的去除工艺（脱蜡工艺），这是在成型压缩体的烧结期间所需要的。因此，从根本上说，内部润滑剂的添加是以尽可能小的量来实施。

根据以上的考虑，已经提出了各种方法以减少内部润滑剂的量，同时抑制在成型期间发生擦伤等。在这方面，现有技术的文献中公开了例如以下的特征。

日本特开平1-219101（JPH1-219101A）公开了以相对少量的内部润滑剂，在内部润滑剂熔化从而完全覆盖铁粉末（原料粉末）的表面的温度下进行热成型的特征。然而，在JPH1-219101A的实施例中公开的内部润滑剂的添加量（总量）为1质量％，这并不构成内部润滑剂的量的充分降低。

公开的PCT申请的日文翻译特表2001-524605（JP-A-2001-524605）公开了这样的实施例，其中内部润滑剂的添加量是0.6质量％，这如在JPH1-219101A的情况一样，仍不构成充分的降低。

日本特开2009-523907（JP2009-523907A）公开了一个实施例，其中内部润滑剂的添加量降低到0.4质量％。然而，在JP2009-523907A中，为了减少内部润滑剂的添加量，使用了特殊的金属粉末，其中，颗粒预先以磷酸的金属盐覆盖。即使使用了该特殊金属粉末，内部润滑剂的添加量仅能最多降低至0.4质量%。JP-A-2001-524605和JP2009-523907A都使用了将颗粒状内部润滑剂均匀混入金属粉末中得到的原料粉末。

发明内容

本发明提供了：一种用于成型的粉末，其在减少内部润滑剂的添加量的同时允许保持良好的成型性；一种润滑剂浓缩粉末，其用于制备所述用于成型的粉末；以及一种用于生产金属构件的方法，所述金属构件由使用所述用于成型的粉末的成型压缩体或烧结压缩体制成。

作为针对实现上述目的深入研究和反复试验的结果，发明人想到了一种用于成型的粉末，其中，内部润滑剂并未均匀地分布在原料粉末中，而是与公知的技术知识相反地，其中，金属基颗粒与浓缩的内部润滑剂是混入原料粉末中的。通过使用该用于成型的粉末，可以实现显示出低脱模力的成型压缩体而不会发生擦伤、滑动不佳等，并且在粉末中整体上减少内部润滑剂的添加量。开发这些结果来完善将在下文中描述的本发明。

用于成型的粉末

（1）在本发明的一方面中的用于成型的粉末是这样的用于成型的粉末，其具有在其中混合的由第一金属基颗粒制成的第一组成颗粒和由第二金属基颗粒制成的第二组成颗粒。第一润滑剂浓度大于第二润滑剂浓度，其中，所述第一润滑剂浓度是附着到所述第一金属基颗粒的表面的第一内部润滑剂相对于所述第一组成颗粒的总量的质量比，所述第二润滑剂浓度是附着到所述第二金属基颗粒的表面的第二内部润滑剂相对于所述第二组成颗粒的总量的质量比。

（2）通过使用在本发明的以上方面中的用于成型的粉末，可以在成型期间以低脱模力从模具中取出成型压缩体而不会发生擦伤、滑动不佳等，同时，同时降低了相对于粉末整体或者成型压缩体整体的内部润滑剂的含量（也称为“润滑剂量”）。在成型压缩体中的润滑剂量的减少导致了增强的PFD，乃至于成型压缩体和烧结压缩体的更高的密度和更高的强度。在烧结时的脱蜡步骤相应地被缩短，其转化为烧结压缩体的制造成本的降低。

（3）在本发明的上述方面中的用于成型的粉末得出上述有益效果的潜在原因不一定清楚，但可说是涉及以下内容。在相关领域中已认为：作为通过以在金属粉末中均匀地、薄地和稀少地分散的微颗粒的内部润滑剂进行成型而得到的提高的成型性的结果，可以降低内部润滑剂的混合比例（润滑剂量）。据认为，向金属粉末中混合粗粒度的内部润滑剂相比之下转化为增加了与模具的内壁表面直接接触的金属基颗粒的比例，其会更可能导致擦伤、滑动不佳等。内部润滑剂的比重显著低于金属基颗粒的比重，因此，粗颗粒内部润滑剂从金属粉末内部上浮并轻易地从后者中分开。因此，难以均匀地混合内部润滑剂和金属粉末，并在仍保持均匀地混合的状态的同时难以将上述填充模具。在这种情况下，对于在用于成型的粉末自身内部中不均匀地分散内部润滑剂的想法迄今完全未曾设想。

然而，本发明人发现，与公知技术知识相反，在本发明的上述方面中的上述用于成型的粉末的加压成型不会导致擦伤、滑动不佳等，而是相反地，使其可以降低成型压缩体的脱模力。对此的原因是，高润滑剂浓度的组成颗粒也具有附着于所述组成颗粒的金属基颗粒的表面上的大量的润滑剂。该组成颗粒的存在可以说是提供了与在粉末中存在粗粒度（体积）的内部润滑剂相接近的状态。当这样的组成颗粒在加压成型期间压缩时，在表面的粗内部润滑剂不只是填充金属基颗粒之间的间隙，而是很容易流动，围绕颗粒或向外（换言之，内部润滑剂容易渗出）。这样的情况也发生在金属基颗粒和模具的内壁表面之间的边界附近。这被认为在成型期间提供了擦伤、滑动不佳等的减少，以及在减少相对于粉末整体的润滑剂量的同时，减少了成型压缩体的脱模力。

在本发明的上述方面的用于成型的粉末中，粒状内部润滑剂不仅如现有技术中一样为与金属粉末的混合状态，相反，浓缩的或者粗的内部润滑剂（第一内部润滑剂）为附着在金属基颗粒的表面的状态（第一组成颗粒）。相应地，在本发明的上述方面的用于成型的粉末中，如上所述，在所述内部润滑剂和所述金属粉末的混合或填充时并未出现分离，且用于成型的粉末容易处于这样的状态：其中在本发明的上述方面提出的第一组成颗粒和第二组成颗粒是以所需的混合比例基本上均匀地混合的，换言之，用于成型的粉末容易处于浓缩的内部润滑剂基本上均匀地分布（分散）的状态。

一般认为在加压成型期间，附着了内部润滑剂的金属基颗粒的塑性变形越大，渗出到金属基颗粒的周围的内部润滑剂的量变得越多。此外，金属基颗粒越粗，在加压成型期间后者越容易经历显著的塑性变形。因此，作为在本发明的以上方面中的第一金属基颗粒（在其上附着有浓缩的或者粗的内部润滑剂的金属基颗粒）的尺寸的指标，第一颗粒尺寸可以设置为大于作为第二金属基颗粒的尺寸的指标的第二颗粒尺寸。所述金属基颗粒的尺寸也可通过，例如，以下方式表明，通过图像处理等计算得到的金属基颗粒的预定数目的平均粒径等，但在此可以通过依赖于由筛分（JIS Z8801）测定的颗粒尺寸而方便地计算出颗粒的尺寸。

润滑剂浓缩粉末

本发明的上述方面，不仅能够理解为用于成型的粉末，而且也可以理解为构成上述第一组成颗粒的供给源的润滑剂浓缩粉末。具体地说，本发明的上述方面也可以理解为润滑剂浓缩粉末，其由具有浓缩至并附着于表面的内部润滑剂的金属基颗粒制成，其中，润滑剂浓度（其为内部润滑剂相对于金属基颗粒的质量比）的范围为1至5质量%，且所述润滑剂浓缩粉末组成了上述第一组成颗粒的供给源。所述润滑剂浓缩粉末可以如下得到，例如，通过使由金属基颗粒制成的金属粉末与完全熔融的所述内部润滑剂混合。

用于生产金属构件的方法

本发明的上述方面也可以理解为用于生产由上述的用于成型的粉末制成的成型压缩体或烧结压缩体的方法。具体而言，本发明的上述方面也可以理解为用于生产金属构件（成型压缩体）的方法，其中，所述方法具有通过在加热的模具中将上述用于成型的粉末加压而得到成型压缩体的热成型步骤。在本发明的上述方面中，在使用于成型的粉末成型时并没有优选的温度。然而，热成型进一步促进了内部润滑剂的渗出，并增强了在模具的内壁表面的附近的边界润滑。可在低于所使用的内部润滑剂中的最低熔融点（以下称为“最低熔融点”）的温度下通过加热模具进行热成形。例如，根据内部润滑剂的类型，可以在60至100℃范围内的合适温度下加热模具。

本发明的上述方面还可以理解为用于生产金属构件（成型压缩体）的方法，进一步具有通过加热所述成型压缩体而得到烧结压缩体的烧结步骤。在此情况下，使用上述用于成型的粉末可以缩短脱蜡步骤并减少所述烧结压缩体的生产成本。本发明的上述方面还可以理解为根据上述的生产方法而得到的成型压缩体或者烧结压缩体。

其他

（1）如在本文中所述，在本发明的上述方面中的术语“第一”和“第二”出于方便而使用，从而浓缩的内部润滑剂被称为“第一”，以及其他的被称为“第二”。所述第一组成颗粒由至少第一金属基颗粒和附着于所述第一金属基颗粒的表面的第一内部润滑剂制成，但是所述第一组成颗粒可适当地包括，改性颗粒（合金元素颗粒，石墨，碳黑（CB））等。

相反地，在一些情况下，所述第二组成颗粒可以由第二金属基颗粒单独制成。在此情况下，并没有第二内部润滑剂，因此，可认为第二内部润滑剂基本为零。在所述第二组成颗粒为其中少量的第二内部润滑剂附着于第二金属基颗粒的表面的颗粒时，用于成型的粉末的填充性提高，且成型压缩体的脱模力降低。如在第一组成颗粒的情况下，第二组成颗粒可包括各种改性颗粒。

本发明的上述方面的用于成型的粉末并不限于仅两种类型，即第一组成颗粒和第二组成颗粒，且可包括其中用于成型的粉末是由三种以上类型的组成颗粒制成的情况。在发明的上述方面的用于成型的粉末中，附着于金属基颗粒的内部润滑剂的比例（润滑剂浓度）可以有意地调整或控制为在不同的组成颗粒之间的不同的状态（浓还是稀状态）。在本发明的上述方面的用于成型的粉末由三种以上类型的组成颗粒制成的情况下，最大的润滑剂浓度的组成颗粒可以被认为是第一组成颗粒，且最低润滑剂浓度的组成颗粒可以被认为是第二组成颗粒。

例如，在本发明的上述方面的用于成型的粉末中，当第二润滑剂浓度（L2）相对于第一润滑剂浓度（L1）的润滑剂浓度比（Lr=L2/L1）在0.01至0.5，或0.03至0.4，或0.05至0.35的范围内时，脱模力降低。所述第一润滑剂浓度可以被设置为0.4至5质量%（或简写为“%”），或0.8至4%，或1至3%，或1.5至2.5%的范围。所述第二润滑剂浓度可以被设置为0.2%以下、0.17%以下、0.12%以下或0.08%以下。所述第二润滑剂浓度的下限可以为零，或者可以设置为0.01%以上，或者0.03%以上。

本发明的上述方面的目的在于在确保良好成型性的同时，在用于成型的粉末整体中减少内部润滑剂的添加量。从此观点出发，相对于100质量%（或简写为“%”）的粉末整体，在本发明的上述方面的用于成型的粉末中包含的内部润滑剂的总量可以设置为0.35%以下或0.3%以下，或者0.25%以下。

在具有混合到用于成型的粉末中的高润滑剂量的所述第一组成颗粒的同时，所述第一组成颗粒可以被设置为比所述第二组成颗粒更少，以减少用于成型的粉末整体中的润滑剂量。例如，虽然根据润滑剂的浓度和在相应的组成颗粒中的内部润滑剂的总量可有所变化，相对于100质量%的用于成型的粉末的整体，所述第一组成颗粒可以设置为3至30%，或7至25%。各个组成颗粒的大多数质量都是由金属基颗粒构成的。因此，所述组成颗粒的质量比例基本等同于构成各个组成颗粒的基质的金属基颗粒的比例。因此，所述金属基颗粒的质量比例可以代替所述组成颗粒的质量比例。

（2）由于用于成型的粉末是所述组成颗粒的聚集体，本发明的上述方面的用于成型的粉末已表示在上述方式中。然而，通常，用于成型的粉末是通过混合两种以上类型的具有不同润滑剂浓度的原料粉末（例如，由第一组成颗粒制成的第一原料粉末和由第二组成颗粒制成的第二原料粉末）而制备的。因此，在单位基础上，即，在作为任意采样的个别特定颗粒的基础上评价本发明的上述方面的润滑剂浓度等是不实际的。因此，在本发明的上述方面的组成颗粒中的术语“润滑剂浓度”，“粒径”等是在通过对100g的从用于成型的粉末或从其原料粉末随机采样的样品粉末的检查和分析而得到的代表值的基础上评价的。这些代表值为，例如，对于润滑剂浓度的平均值，或者对于颗粒尺寸通过筛分计算出来的颗粒尺寸分布。

（3）除非另有说明，在申请文件中的术语“x至y”是指包括下限x和上限y。如在申请文件中所述，如“a至b”的范围可以通过设置不同的数值，或者在数值范围内包含的任何数值至新的下限值或上限值而重新建立。在申请文件中的术语“成型性”包括，例如，粉末填充性，耐擦伤性，耐滑动不佳和脱模力的降低。

附图说明

以下将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业重要性，其中，类似的标号表示类似的元件，并且其中：

图1A为ML2粉末的组成颗粒的扫描电子显微镜（SEM）显微照片；

图1B为标准粉末的组成颗粒的SEM显微照片；

图2A为使用MLG2粉末成型而得到的成型压缩体的表面的SEM显微照片；

图2B为使用标准粉末成型而得到的成型压缩体的表面的SEM显微照片；以及

图3为说明润滑剂浓度比例和脱模力之间的关系的图。

具体实施方式

在本申请文件中的说明内容不仅适当地应用于本发明的用于成型的粉末和润滑剂浓缩粉末，还应用于使用所述用于成型的粉末生产的成型压缩体或烧结压缩体（金属构件），以及用于生产该金属构件的方法。当理解为方法限定的产品时，涉及该方法的说明类似地应用于涉及该产品的组成元件。选自申请文件中的任何一个或多个特征均可以自由地加到上述发明中。在其他因素之中，预期的目的和所需的性能将确定是否给出的实施方式为最优。

原料粉末

（1）金属基颗粒（金属粉末）

根据本发明的金属基颗粒并无优选的组成、形式或类型，但典型地为具有铁（Fe）作为主要成分的铁基颗粒。所述铁基颗粒的组成可包括纯铁或者铁合金。所述金属基颗粒（或其粉末）可以由单一类型的粉末制成，或者可以是两种以上类型的具有不同组成、制备方法、颗粒形状分布等的简单粉末的组合。例如，由铁基颗粒制成的铁基粉末可以是纯铁粉末和由铁合金或非铁合金制成的合金粉末的混合粉末，或者可以是通过不同制备方法得到的并具有不同颗粒形状（粒形）的两种以上雾化粉末（例如，水雾化粉末或者气雾化粉末）的混合粉末。

（2）强化粉末，改性粉末

本发明的金属构件可以是成型压缩体，如粉末磁芯，或构成结构构件等的烧结压缩体。在本发明的金属构件为烧结压缩体的情况下，原料粉末可包括强化元素和/或改性元素。强化可改变的特性包括，例如，强度、伸长率和韧性，同时改性可改变的特性包括，例如，烧结性、尺寸稳定性和可加工性。这样的元素的例子包括，例如，C、Cu、Ni、Cr、Mn、Si、V、Mo、P、S、W等。这些元素可以并入到金属基颗粒的粉末中；或者，可以通过混合上述的单独粉末（强化粉末或改性粉末）形式到原料粉末中以制备组合物。这些粉末的例子包括，例如，石墨（Gr）粉末，Cu粉末，Cu合金粉末，Fe-Cr合金粉末，Fe-Mo合金粉末，Fe-Mn-Si合金粉末，Fe-P粉末等。

除改性粉末（如石墨）外，本发明的用于成型的粉末可含有CB粉末。少量的CB可以提高用于成型的粉末在模具腔内的填充性。相对于100%的用于成型的粉末整体，CB的含量可为从0.005至0.05%的范围，或者0.01至0.04%的范围。

（3）颗粒尺寸分布

在本发明的用于成型的粉末中，大粒径的颗粒可以用作第一金属基颗粒或者第一组成颗粒，而小粒径的颗粒可以用作第二金属基颗粒或者第二组成颗粒。这些粒径是通过根据上述的JIS Z8801通过筛分计算出来的颗粒尺寸定义的。在本文中颗粒尺寸表示为“-aμm”，“+bμm”或“-aμm/bμm”，其中“-aμm”是指颗粒或者粉末通过aμm标称开口的筛子，且“+bμm”是指颗粒或者粉末未通过bμm标称开口的筛子。此外，“-aμm/(+)bμm”是指颗粒或者粉末通过了aμm标称开口的筛子但未通过bμm更精细的标称开口的筛子。

内部润滑剂

根据本发明的内部润滑剂没有优选的类型、组成等，且其不仅可以是单一的内部润滑剂，也可以是混合两种以上类型所得的复合润滑剂。例如，根据本发明的内部润滑剂可以是由脂肪酸酰胺、饱和脂肪酸、高级醇、酯蜡、酰胺蜡和金属皂中的一种以上类型的润滑剂的复合润滑剂制成。脂肪酸酰胺的例子包括，例如，选自硬脂酸酰胺、亚乙基双油酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、亚乙基双芥酸酰胺等中的一种或多种类型。饱和脂肪酸的例子包括，例如，棕榈酸、硬脂酸、海藻酸、山萮酸等。高级醇的例子包括，例如，选自山嵛醇、鲸蜡醇、硬脂醇、二十四烷醇等中的一种以上类型。相对于100%的总的复合润滑剂，高级醇的含量可设置为15至60%，或者5至45%的范围。

酯蜡的例子包括，例如，选自脂肪酸烷基酯、季戊四醇脂肪酸酯等中的一种或多种类型。金属皂的例子包括，例如，选自硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸镁等中的一种或多种类型。

顺带提及的是，在组成颗粒表面的内部润滑剂通过这些颗粒在组成颗粒的表面的附着，也起着防止各种改性颗粒、CB颗粒等的散射的作用。对此，内部润滑剂可以以少量不仅附着到其中所述内部润滑剂浓缩了的第一组成颗粒上，也可以附着到第二组成颗粒上。被附着到所述第一组成颗粒表面的内部润滑剂和被附着到所述第二组成颗粒表面的内部润滑剂可以是不同的类型、组成等，并其可以根据不同的附着方法而附着。内部润滑剂不仅限于其中内部润滑剂是通过附着到金属基颗粒的表面来供应的情况。例如，本发明的用于成型的粉末可以包含非常少量的单独混入用于成型的粉末中的粒状内部润滑剂。

成型和烧结

没有优选的成型条件应用于本发明的用于成型的粉末。该粉末可以是冷成型或者热成型，应用的成型压力可以通常为400至850MPa，但也可采取超过这些范围的超高压力。成型压力也取决于使用的润滑剂的熔点。在此，成型压缩体和相应的烧结压缩体的密度通过进行模具温度设定在60至100℃范围内的热成型而增加。鉴于本发明的用于成型的粉末具有内部润滑剂，尽管通常不是必须的，本发明的用于成型的粉末用于模具-润滑成型的用途并未排除。

并无优选的烧结条件，但烧结通常涉及在抗氧化气氛（如氮气气氛）中在1050至1250℃的温度范围内炉加热或高频加热1至120分钟。烧结压缩体可以适当地进行不同的热处理，如退火、正火、老化、热炼（淬火、回火）、渗碳、渗氮等。

应用

对于由本发明的用于成型的粉末得到的成型压缩体和烧结压缩体的形式和用途并没有特别限定。所述烧结压缩体的用途的例子包括，例如，在汽车领域中，各种类型的滑轮、在变速器中的同步器毂、发动机连杆、轮毂套、链轮齿、环形齿轮、停车齿轮、小齿轮等。其他用途包括，例如，太阳齿轮、传动齿轮、从动齿轮、减速齿轮等。

第一实施例

样品粉末的制备

（1）原料

准备由纯铁基颗粒、作为改性粉末的石墨粉末（Gr）（J-CPB/平均粒径：5μm，由日本石墨工业株式会社制）、以及在表1中给出的内部润滑剂制得的纯铁粉末（ASC100.29/-212μm，由Hoganas AB制）。在所有实例中，上述的纯铁粉末（金属粉末）为水雾化的。

表1

润滑剂名称	通称	命名	熔点（℃）	商品名	制造商
						kal	高级醇	山嵛醇	70	KALCOL220-80	花王株式会社
S10	脂肪酸酰胺	硬脂酸单酰胺	102	ALFLOW S10	日本油脂株式会社
						kenolub	-	-	-	Kenolub	Hoganas AB

（2）主润滑剂

粉末的制备

将上述纯铁粉末或者根据颗粒尺寸分类上述纯铁粉末而得到的粉末，以及表1中给出的内部润滑剂经过完全熔融混合步骤，以由此制备多个主润滑剂粉末（润滑剂浓缩粉末），其由在表面以高浓度附着所述内部润滑剂的颗粒（第一组成颗粒）制成。更具体而言，准备采购的纯铁粉末（纯铁粉末I），经由筛分采购的所述纯铁粉末以得到颗粒尺寸为-212μm/+106μm的纯铁粉末（纯铁粉末II），以及类似地得到的颗粒尺寸为-106μm的纯铁粉末（纯铁粉末III）。向所述粉末中以1%的量各自添加表1中的润滑剂kal和润滑剂S10（调整后，相对于粉末整体，添加量为共2%），接着进行完全熔融混合步骤。

结果得到三种主润滑剂粉末（也称为“ML粉末”），即ML1粉末（纯铁粉末I+1%的kal+1%的S10）、ML2粉末（纯铁粉末II+1%的kal+1%的S10）和ML3粉末（纯铁粉末III+1%的kal+1%的S10）。除非另有说明，在申请文件中的内部润滑剂、Gr等的添加量是指制备后相对于粉末整体的质量%（简单表示为“%”）。

如下所述进行完全熔融混合步骤。首先，使用热混合装置（由FukaePowtech制的高速混合器LFS-SG-2J）以150rpm转速搅拌，并在150℃的温度（在此温度下所有的内部润滑剂完全熔融）下使全部混合5分钟。然后使得到的混合物冷却至不高于内部润滑剂的熔点的温度（室温），并粉碎得到的凝固产物。以此方式制备各个主润滑剂粉末。

（3）样品粉末的制备（用于成型的粉末）

首先制备将与各主润滑剂粉末混合的基体粉末。通过使上述的纯铁粉末（经采购的粉末，颗粒尺寸：-212μm）、0.88%的Gr、0.05%的kal和0.05%的S10经过上述的完全熔融混合步骤来制备基体粉末。相对于粉末整体，在基体粉末（以下也称为“BG粉末”）中的内部润滑剂的总量为0.1%。

向BG粉末中以10%的量添加任何一种上述的ML粉末，并在球磨机中全部混合30分钟。以该方式制备三种样品粉末（MLG1粉末至MLG3粉末）。他们是：ML1粉末：BG粉末+10%ML1粉末，ML2粉末：BG粉末+10%ML2粉末，ML3粉末：BG粉末+10%ML3粉末。在所有的情况下，相对于粉末整体，在各个粉末中的内部润滑剂的总量为0.3%。

此外，还通过进行上述完全熔融混合步骤制备了标准粉末（Fe-0.8%+0.15%kal+0.15%S10），其内部润滑剂量大于BG粉末（Fe-0.88%+0.05%kal+0.05%S10）的内部润滑剂量。

通过在球磨机中简单地混合上述纯铁粉末（经采购的粉末，颗粒尺寸：-212μm）、0.8%的Gr和0.3%的Kenolub持续30分钟，进一步制备了对比粉末（Fe-0.8%+0.3%kenolub）。

成型和烧结

（1）使用上述的样品粉末制备成型压缩体，并通过烧结所述成型压缩体制备各个烧结压缩体（金属构件）。通过用30g的各样品粉末填充在60℃加热的模具的腔，然后在686MPa下加压而得到各成型压缩体（热成型工艺）。模具是由超硬合金制成的。模具的腔为圆柱形，Φ23mm。模具的内壁表面的表面粗糙度Ra（JIS）为0.1μm。

按照JIS Z2502,2504测量各个样品粉末的流动速率（FR）和表观密度（AD）。使用加压成型机的测压元件在各个样品粉末的加压成型以后测量将成型压缩体顶出模具所需的负荷（脱模力）。测量成型压缩体的质量和尺寸以计算各成型压缩体的密度（G.D.）。其结果总结于表2中。

表2

在所有的情况下，相对于粉末整体，内部润滑剂的总量为0.3质量%

将得到的成型压缩体在氮气气氛下在1150℃加热30分钟以得到相应的烧结压缩体。测量各烧结压缩体的质量和尺寸以计算各烧结压缩体的密度（S.D.）和尺寸变化（ΔD）。这些结果也总结于表2中。

评价

（1）成型性

在表2中标准粉末和对比粉末以及MLG1至MLG3粉末之间的对比表明，通过使用其中具有混合了不同润滑剂浓度的组成颗粒的粉末，可以显著地降低脱模力。脱模力的降低在ML2粉末中尤其显著，其中大颗粒尺寸的ML粉末加入到BG粉末中并与其混合。

如通过FR和AD显然可见的，MLG1至MLG3粉末（特别是MLG2粉末）也显示出优异的粉末填充性。

（2）表面观察

图1A和图1B示出了ML2粉末和标准粉末的相应组成颗粒的表面的SEM观察图像。在显微照片中显示为黑色的部分是附着到颗粒表面的内部润滑剂。如图1A显示的，ML2粉末的组成颗粒具有以高浓度附着于其上的内部润滑剂，从而填充了纯铁基颗粒的凹陷处。相反地，如图1B中可以看出，在标准粉末的组成颗粒中，少量的内部润滑剂薄地且基本均匀地附着在纯铁基颗粒的表面上。

也类似地观察了通过使标准粉末和MLG2粉末热成型而得到的各成型压缩体的表面，其中向BG粉末添加ML2粉末。图2A和图2B示出了得到的SEM显微照片。在显微照片中显示为黑色的部分是内部润滑剂。两个显微照片之间的对比表明，虽然在两种情况下内部润滑剂的总量相同，其中使用了MLG2粉末的成型压缩体在成型压缩体的表面附近显示出了更多的内部润滑剂，且暴露了较少的纯铁基颗粒的部分（白色部分）。这表明，在使用MLG2粉末进行成型时，更大量的润滑剂渗出到成型压缩体的表面附近（与模具的内壁表面的边界）。

第二实施例

样品粉末的制备

第一实施例显示出，通过使用包含高润滑剂浓度（L1）的粗颗粒（高浓度粗颗粒）的用于成型的粉末，显著增强了成型性（特别是脱模力的降低）。在此情况下，如以下所述，在由混合由低润滑剂浓度（L2）的细颗粒制成的粉末（低浓度细粉末）和由高浓度粗颗粒制成的粉末（高浓度粗粉末）而得到的用于成型的粉末中，对通过润滑剂浓度比例（Lr=L2/L1）而对成型性（特别是脱模力）表现出的影响进行了评价。

首先，通过筛分将纯铁粉末（颗粒尺寸-212μm）分类为具有颗粒尺寸-150μm/+106μm的粗铁粉末和具有颗粒尺寸-106μm的细铁粉末。作为参考，在颗粒尺寸分级前的纯铁粉末（-212μm）的颗粒尺寸分布被确定为三组。其结果在表3中给出。如在表3中示出的颗粒尺寸分布表明，作为上述颗粒尺寸分级的结果，具有颗粒尺寸+150μm且占约7至8%组成的颗粒被除去，从而约17至20%被用作粗铁粉末，余量被用作细铁粉末。

表3

使用上述的粗铁粉末和细铁粉末，以及上述的Gr和内部润滑剂（kal和S10）制备了表4中所示的各样品粉末。在各样品粉末中，以1:4的比例（质量比例）混合所述粗铁粉末和所述细铁粉末。在此，相对于总的粗铁粉末或者总的细铁粉末，以0.8%的比例添加Gr（Gr构成总的样品粉末的约0.8%）。

表4

样品粉末的总组成：Fe-0.8%Gr+a%kal+a%S10(a=t/2)

粗铁粉末:细铁粉末=1:4（质量比例）

在各粉末中的内部润滑剂为1:1的kal:S10（质量比）。通过进行上述的完全熔融混合步骤使内部润滑剂附着到所述颗粒。对于每个样品粉末润滑剂浓度或者内部润滑剂的总量被设定为变化的。例如，对于在样品粉末12中的0.8%的粗铁粉末的润滑剂浓度，在样品粉末12中附着到粗铁粉末的kal和S10被算出为0.8×(1/5)×(1/2)=0.08%，且在样品粉末12中附着到粗铁粉末的两种润滑剂的总量为0.16%。在细铁粉末中的润滑剂浓度为0.05%，因此在样品粉末12中附着到细铁粉末的kal和S10被算出为0.05×(4/5)×(1/2)=0.02%，且在样品粉末12中附着到细铁粉末的两种润滑剂的总量为0.04%。在考虑样品粉末12整体时，附着到颗粒的内部润滑剂的总量为0.16+0.04=0.2%。

在球磨机中混合其上分别附着有内部润滑剂（作为上述的完全熔融混合的结果）的粗铁粉末和细铁粉末30分钟而得到样品粉末11至14。对比地，样品粉末C1至C3由对通过预先混合粗铁粉末和细铁粉末而得到的混合的粉末进行上述完全熔融混合而得到。

成型

（1）以与在第一实施例中相同的方式热成型上述样品粉末以制备圆柱形的成型压缩体。以与在第一实施例中相同的方式在成型时测量各个样品粉末的成型性。得到的结果总结于表4中。

（2）在表4中的结果的基础上，图3示出了对于样品粉末11至14和样品粉末C1，润滑剂浓度比和脱模力之间的关系，其中内部润滑剂的总量为0.2%。

评价

成型压缩体的密度并未显示出大的不同，与使用的样品粉末无关。在样品粉末11中AD显著下降，其中没有内部润滑剂附着到细铁粉末，而其他的粉末在AD上未显示出大的不同。FR和脱模力随着内部润滑剂的总量的增加而改进。对于给定的内部润滑剂的总量，低浓度细粉末中的更高的润滑剂浓度转化为更高的流动性。

如图3所示，样品粉末11至14和样品粉末C1都具有相同总量的内部润滑剂，它们之间的对比表明，当润滑剂浓度比（Lr=L2/L1）（其为细铁粉末的润滑剂浓度（L2）相对于粗铁粉末的润滑剂浓度（L1）的比）在特定的范围内（例如，0.01至0.5）时，脱模力进一步降低。在样品粉末12中的内部润滑剂的总量小，为0.2%，但是该粉末显示出与其中内部润滑剂的总量为0.3%的样品粉末C2相似的脱模力。

因此可以发现，通过组合具有不同润滑剂浓度和/或颗粒尺寸的粉末，以及通过使用高浓度的粗粉末和低浓度的细粉末，可减少内部润滑剂的使用量，并确保或者增强成型性。

Claims (11)

1.一种用于成型的粉末，其特征在于，包含：

包括第一金属基颗粒的第一组成颗粒；和

包括第二金属基颗粒的第二组成颗粒；其中

所述第一组成颗粒和所述第二组成颗粒是混合的，以及

第一润滑剂浓度是附着到所述第一金属基颗粒的表面的第一内部润滑剂相对于所述第一组成颗粒的总量的质量比例，以及

第二润滑剂浓度是附着到所述第二金属基颗粒的表面的第二内部润滑剂相对于所述第二组成颗粒的总量的质量比例，

所述第一润滑剂浓度大于所述第二润滑剂浓度。

2.根据权利要求1所述的用于成型的粉末，其中，

作为所述第一金属基颗粒的尺寸的指标的第一颗粒尺寸大于作为所述第二金属基颗粒的尺寸的指标的第二颗粒尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的用于成型的粉末，其中，

所述第二润滑剂浓度（L2）相对于所述第一润滑剂浓度（L1）的润滑剂浓度比（Lr=L2/L1）在0.01至0.5的范围内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于成型的粉末，其中，

所述第一润滑剂浓度在0.4至5质量%的范围内，以及

所述第二润滑剂浓度为0.2质量%或更低。

5.根据权利要求1或4所述的用于成型的粉末，其中，

相对于100%的全部粉末，内部润滑剂的总量为0.35质量%或更低。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于成型的粉末，其中，

相对于100%的全部粉末，所述第一组成颗粒的含量为3至30质量%。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于成型的粉末，其中，

所述第一金属基颗粒和所述第二金属基颗粒包括铁基颗粒；以及

所述第一内部润滑剂包括脂肪酸酰胺、高级醇、酯蜡、酰胺蜡和金属皂之中的一种或多种的复合润滑剂。

8.一种用于生产金属构件的方法，包括：

通过在加热的模具内将根据权利要求1至7中任一项所述的用于成型的粉末加压而热成型一个成型压缩体。

9.根据权利要求8所述的用于生产金属构件的方法，进一步包括：

通过加热所述成型压缩体而烧结一个烧结压缩体。

10.一种润滑剂浓缩粉末，包含：

金属基颗粒，其中

浓缩的内部润滑剂被附着到所述金属基颗粒的表面；

润滑剂浓度为所述内部润滑剂相对于所述金属基颗粒的质量比例，在1至5质量%的范围内；以及

所述润滑剂浓缩粉末构成了根据权利要求1至7中任一项所述的第一组成颗粒的供应源。

11.根据权利要求10所述的润滑剂浓缩粉末，其中，

所述润滑剂浓缩粉末是通过使所述金属基颗粒的金属粉末和完全熔融的所述内部润滑剂混合而得到的。