CN108778570A - 容易加工的粉末金属组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铁基粉末组合物,其除铁基粉末外还包含次要量的加工性增强添加剂,所述添加剂包含至少埃洛石。本发明进一步涉及加工性增强添加剂的用途和生产容易加工的铁基烧结组件的方法。
Description
本发明技术领域
本发明涉及用于生产粉末金属部件的粉末金属组合物,以及生产具有改进加工性的粉末金属部件的方法。
发明背景
粉末冶金制造的一个主要优点是可通过压实和烧结生产最终或者非常接近最终形状的组件。然而,存在要求随后加工(machining)的情况。例如,由于高耐受性要求或者因为最终组件具有不能直接挤压的形状,这可能是必需的。更具体而言,几何形状,例如与压制方向垂直的孔、下切口和螺纹要求随后的加工。
通过连续开发具有较高强度和较高硬度的新烧结钢,在组件的粉末冶金制造中,加工变成了挑战。它通常是在评估粉末冶金制造是否是制造组件的最划算方法时的限制因素。
目前,存在加入铁基粉末混合物中以促进烧结以后的组件的加工的大量已知物质。最常用的粉末添加剂为MnS(硫化锰),其例如在EP 0 183 666中提到,其描述了烧结钢的加工性如何通过该粉末的混合改进。
美国专利No.4,927,461描述了将0.01%和0.5%(以重量计)六方BN(氮化硼)加入铁基粉末混合物中以改进烧结以后的加工性。
美国专利No.5,631,431涉及用于改进铁基粉末组合物的加工性的添加剂。根据该专利,添加剂包含以粉末组合物的0.1%-0.6%(以重量计)的量包含的氟化钙颗粒。
日本专利申请08-095649描述了加工性增强剂。该试剂包含Al2O3-SiO2-CaO且具有钙长石或钙黄长石晶体结构。钙长石为网硅酸盐(tectosilicate),属于长石族,具有6-6.5的莫氏硬度,钙黄长石为具有5-6的莫氏硬度的俦硅酸盐(sorosilicate)。
美国专利7,300,490描述了用于生产挤压和烧结部件的粉末混合物,其由硫化锰粉(MnS)和磷酸钙粉或羟基磷灰石粉的组合组成。
WO公开2005/102567公开了用作加工增强剂的六方氮化硼和氟化钙粉组合。
与硫组合的含硼粉末如氧化硼、硼酸或硼酸铵描述于US 5,938,814中。
待用作加工添加剂的粉末的其它组合描述于EP 1985393A1中,该组合包含选自talc和steatite中的至少一种和脂肪酸。
作为加工增加剂的滑石在JP1-255604中提到。
申请EP1002883描述了用于制造金属部件,尤其是阀座嵌入物的粉状金属混合物。所述混合物包含0.5-5%固体润滑剂以提供低摩擦并防止滑动磨损以及提供加工性的改进。在一个实施方案中,云母作为固体润滑剂提到。用于生产耐磨损且高温稳定组件的这些类型的粉末混合物总是包含高量,通常10%(以重量计)的合金元素,和硬质相,通常硬质合金(carbide)。
US 4,274,875教导了通过粉末冶金生产制品的方法,其类似于EP1002883中所述的,包括在压制和烧结以前将粉状云母以0.5%至2%(以重量计)的量加入金属粉末中得的步骤。具体而言,公开了可使用任何类型的云母。
另外,日本专利申请JP10317002描述了具有降低的摩擦系数的粉末和具有降低的摩擦系数的烧结压实体。粉末具有1-10%(以重量计)硫、3-25%(以重量计)钼和余量铁的化学组成。另外,加入固体润滑剂和硬质相材料。
WO2010/074627公开了除铁基粉末,包含次要量的加工性增强添加剂的铁基粉末组合物,所述添加剂包含至少一种来自页硅酸盐组的硅酸盐。添加剂的具体实例为白云母、膨润土和高岭石。
挤压和烧结组件的加工是非常复杂的,并且受参数如组件的合金体系类型、合金元素的量、烧结条件如温度、气氛和冷却速率、组件的烧结密度、组件的尺寸和形状影响。它还明显受加工操作的类型和加工参数影响,这对加工操作的结果而言是极重要的。待加入粉末冶金组合物中的建议加工增强剂的多样性反映出PM加工技术的复杂性质。
发明概述
术语“包含”在本文中意指除明确提到的那些外可存在其它物质或物种。
术语“由……组成”在本文中意指除明确提到的那些外不存在其它物质或物种。
本发明公开了用于改进烧结钢的加工性的新添加剂。具体而言,该添加剂促进烧结钢的加工操作,例如钻孔,特别是包含铁、铜和碳的烧结组件,例如连杆(connectingrod)、主轴承盖(main bearing cap)和可变气门正时(variable valve timing,VVT)组件的钻孔。新加工性增强添加剂还促进其它加工操作,例如车削(turning)、铣削(milling)和车螺纹(threading)。另外,该新添加剂可用于待通过几类工具材料如高速钢、碳化钨、金属陶瓷、陶瓷和立方氮化硼加工的组件中并且工具也可以为带有涂层的。
本发明的一个目的因此是提供用于改进加工性的粉末金属组合物的新添加剂。
本发明的另一目的是提供在不同类型的烧结钢的各种加工操作时待使用的这类添加剂。
本发明的另一目的是提供对挤压和烧结组件的机械性能不具有影响或具有可忽略的影响的新加工性增强添加剂。
本发明的另一目的是提供包含新加工性增强添加剂的粉末冶金组合物,以及由该组合物制备压实部件的方法。
本发明的另一目的是提供具有改进加工性的烧结组件,特别是包含铁-铜-碳的烧结组件。然而,本发明不限于铁-铜碳体系。由具有各种合金元素如Mo、Ni、Cu、Cr、Mn、Si等的烧结不锈钢粉末、扩散结合粉末(diffusion bonded powder)、低合金粉末(low alloypowder)制备的组件也可获益于新加工性增强添加剂。
现在发现,通过铁基粉末组合物中包含含有粉末形式的指定埃洛石(halloysite)化合物的加工性增强添加剂,实现由铁基粉末组合物制备的烧结组件的加工性令人惊讶的大改进。此外,甚至在非常低的添加量下得到对加工性的正面影响,因此,预期使加入其它非金属物质对压缩性的负面影响最小化。
根据本发明,以上目的以及从以下讨论中获悉的其它目的中的至少一个通过本发明的不同方面实现。
根据本发明的第一方面,存在用于促进烧结钢组件的加工的包含埃洛石的新加工性增强添加剂。
根据本发明的第二方面,存在包含铁基粉末、少量粉末形式的加工性增强添加剂的铁基粉末组合物,所述添加剂包含埃洛石。
根据本发明的第三方面,存在加工性改进添加剂中所含粉末形式的埃洛石在铁基粉末组合物中的用途。
根据本发明的第四方面,存在制备铁基粉末组合物的方法,其包括:提供铁基粉末;和将铁基粉末混合物与粉末形式的加工性增强添加剂混合,加工性增强添加剂包含埃洛石。
根据本发明的第五方面,存在生产具有改进加工性的铁基烧结组件的方法,其包括:制备根据以上方面的铁基粉末组合物;将铁基粉末组合物在400-1200MPa的压力下压实;将压实部件在700-1350℃的温度下烧结;和任选将烧结组件热处理。
根据本发明的第六方面,存在包含新加工性增强添加剂的烧结组件。在一个实施方案中,烧结组件包含铁、铜和碳。在另一实施方案中,烧结组件选自连杆、主轴承盖和可变气门正时(VVT)组件。
发明详述
埃洛石为天然存在的硅酸盐矿物且具有与高岭石(kaolinite)类似的组成,不同的是它包含层之间的其它水分子,并且与高岭石中通常观察到的板状形式相比,最通常具有管状形态。因此,水合埃洛石(hydrated halloysite)具有比高岭石更大的底面间隔(basal spacing)。以其全水合形式,式为Al2Si2O5(OH)4-2H2O。当埃洛石失去其层间水时,它通常以部分脱水状态观察到。在这种情况下,埃洛石可通过乙二醇溶剂化,其后通过X射线粉末衍射(XRPD)分析识别或与高岭石区别。两种矿物显现出独立地形成,因为在老化进展时没有观察到过渡相(在埃洛石与高岭石之间)。埃洛石也是高岭石的快速成型亚稳定前体,使得埃洛石颗粒的粒度小于高岭石的,并且埃洛石的比表面积(SSA)通常大于高岭石的。
加工性增强添加剂(第一方面)
本发明加工性增强添加剂包含具有至少15m2/g,优选至少20m2/g,更优选至少25m2/g的比表面积(SSA,用BET方法测量)的埃洛石,并且还可包括或者与其它已知的加工增强物质如硫化锰、六方氮化硼、其它含硼物质、氟化钙、云母如白云母、滑石(talc)、顽辉石(enstatite)、膨润土、高岭石、钛酸盐、钙长石、gelehnite、硫化钙、硫酸钙等混合。优选的物质为硫化锰、六方氮化硼、氟化钙、云母如白云母、膨润土、高岭石、钛酸盐。当本发明加工性增强添加剂包含除埃洛石外的其它加工性增强物质时,加工性增强添加剂中的埃洛石含量为至少50%(以重量计)。本发明加工性增强添加剂可仅包含埃洛石。
根据SS-ISO 13320-1测量,本发明加工性增强添加剂中所含埃洛石的粒度X90可以为低于50μm,优选低于40μm,更优选低于30μm,更优选低于20μm,例如低于15μm或低于10μm。替代性地或附加地,平均粒度X50可以为低于25μm,优选低于20μm,更优选低于15μm,更优选低于10μm,例如低于8μm或低于5μm。然而,粒度为高于0.1μm,优选高于0.5μm,或者更优选低于1μm,即至少90%(以重量计)颗粒可以为高于0.5μm或者高于1μm。如果粒度为低于0.5μm,则可能难以将添加剂与其它铁基粉末组合物混合以得到均匀的粉末混合物。太细的粒度还会负面影响烧结性能,例如机械强度和尺寸变化。高于50μm的粒度也可能负面影响加工性增强性能和机械性能。
因此,本发明加工性增强添加剂所含埃洛石的优选粒度粉末的实例为:
X90低于50μm,X50低于25μm,且至少90%(以重量计)高于0.1μm,或者,
X90低于30μm,X50低于15μm且至少90%(以重量计)高于0.1μm,或者,
X90低于20μm,X50低于10μm且至少90%(以重量计)高于0.5μm,或者
X90低于10μm,X50低于5μm且至少90%(以重量计)高于0.5μm。
优选粒度分布的其它实例为:
X90低于50μm,X50低于25μm且至少90%(以重量计)高于0.5μm,或者,
X90低于30μm,X50低于15μm且至少90%(以重量计)高于0.5μm,或者,
X90低于20μm,X50低于10μm且至少90%(以重量计)高于1μm,或者
X90低于10μm,X50低于5μm且至少90%(以重量计)高于1μm。
铁基粉末组合物(第二方面)
铁基粉末组合物中加工性增强添加剂的量可以为0.01%至1.0%(以重量计),优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%(以重量计)。较低的量不能得到对加工性的意欲影响,且较高的量可能对机械性能具有负面影响。
本发明加工性增强添加剂可用于基本任何含铁粉末组合物中。因此,铁基粉末组合物中所含的铁基粉末可以为纯铁粉,例如雾化铁粉、还原铁粉等。也可使用包括合金元素如Ni、Mo、Cr、Si、V、Co、Mn、Cu的预合金粉末,例如低合金钢粉和不锈钢粉,以及其中合金元素与铁基粉末表面扩散结合的部分合金钢粉。铁基粉末组合物还可包含粉末形式的合金元素,即包含合金元素的粉末作为离散颗粒存在于铁基粉末组合物中。
加工性增强添加剂以粉末形式存在于组合物中。加工性增强添加剂粉末颗粒可作为游离粉末颗粒与铁基粉末组合物混合或者例如借助粘合剂与铁基粉末颗粒结合。
为了不负面影响由本发明铁基粉末组合物制备的压实和烧结部件的机械性能,加工性增强添加剂的量必须足够低而不会显著阻碍金属颗粒之间的烧结。这意指在加工性增强添加剂粉末颗粒与铁或铁基粉末颗粒的表面结合的情况下,加工性增强添加剂作为单独的离散颗粒存在,而不是作为铁或铁基颗粒上的粘附涂层存在。
因此,加工性增强添加剂的最大含量为铁基粉末组合物的1%(以重量计),优选0.5%(以重量计),优选0.4%(以重量计),优选0.3%(以重量计)。
本发明铁基粉末组合物还可包括其它添加剂,例如石墨、粘合剂和润滑剂以及其它常规加工性增强添加剂。润滑剂可以以0.05-2%(以重量计),优选0.1-1%(以重量计)加入。石墨可以以0.05-2%(以重量计),优选0.1-1%(以重量计)加入。
在第二方面的一个实施方案中,铁基粉末组合物包含或者由铁基粉末组合物的至少90%(以重量计)的含量的普通铁粉(plain iron powder,普通铁粉具有至少99%(以重量计)的铁含量),0.1-1%(以重量计)的含量的石墨,0.1-1%(以重量计)的含量的润滑剂,任选0.2%至5%(以重量计)铜粉,任选0.2%至4%(以重量计)镍粉和铁基粉末组合物的0.01%至1.0%(以重量计),优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
在第二方面的另一实施方案中,铁基粉末组合物包含或者由铁基粉末组合物的至少92%(以重量计)的含量的普通铁粉(普通铁粉具有至少99%(以重量计)的铁含量),0.1-1%(以重量计)的含量的石墨,0.1-1%(以重量计)的含量的润滑剂,0.2-5%(以重量计)的含量的铜粉和铁基粉末组合物的0.01%至1.0%(以重量计),优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
在第二方面的另一实施方案中,铁基粉末组合物包含或者由铁基粉末组合物的至少93%(以重量计)的含量的普通铁粉(普通铁粉具有至少99%(以重量计)的铁含量),0.1-1%(以重量计)的含量的石墨,0.1-1%(以重量计)的含量的润滑剂,0.2-4%(以重量计)的含量的镍粉和铁基粉末组合物的0.01%至1.0%(以重量计),优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
在第二方面的另一实施方案中,铁基粉末组合物包含或者由铁基粉末组合物的至少90%(以重量计)的含量的普通铁粉(普通铁粉具有至少99%(以重量计)的铁含量),铁基粉末组合物的相当于0.1-2%(以重量计)磷,优选0.1-1%(以重量计)磷的含量的磷铁粉(ferrophosphorous powder),任选至多1%(以重量计)的含量的石墨,0.1-1%(以重量计)的含量的润滑剂,和铁基粉末组合物的0.01%至1.0%(以重量计),优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
在第二方面的另一实施方案中,铁基粉末组合物包含或者由铁基粉末组合物的至少90%(以重量计)的含量的预合金或扩散合金铁粉(预合金或扩散合金铁粉具有至少90%(以重量计)的铁含量且进一步包含至多10%(以重量计)的含量的合金元素),0.1-1%(以重量计)的含量的石墨,0.1-1%(以重量计)的含量的润滑剂,和铁基粉末组合物的0.01%至1.0%(以重量计),优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。任选至多4%(以重量计)的铜粉和/或至多4%(以重量计)的镍粉也可包含在铁基粉末组合物中。
在第二方面的又一实施方案中,铁基粉末组合物包含或者由铁基粉末组合物的至少90%(以重量计)的含量的不锈钢粉(不锈钢粉具有至少50%(以重量计)的铁含量且进一步包含至多45%(以重量计)的总含量的合金元素,包括Si和Cr以及任选Ni、Mo和Nb),任选至多1%(以重量计)的含量的石墨,0.1-1%(以重量计)的含量的润滑剂和铁基粉末组合物的0.01%至1.0%(以重量计),优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
方法(第四和第五方面)
根据本发明的组件的粉末冶金制造可以以常规方式,即通过以下方法进行:可将铁基粉末,例如铁或钢粉与任何所需合金元素如镍、铜、钼和任选碳以及本发明加工性增强添加剂混合。合金元素也可作为预合金或扩散合金加入铁基粉末中或者作为混合合金元素、扩散合金粉末或预合金粉末组合加入。在压实以前可将该粉末混合物与常规润滑剂,例如硬脂酸锌或酰胺蜡混合。混合料中较细的颗粒可借助粘合物质与铁基粉末结合以使分离最小化并改进粉末混合物的流动性。其后可将粉末混合物在挤压工具中压实,得到接近最终几何形状的所谓坯体(green body)。压实通常在400-1200MPa的压力下进行。在压实以后,可将压实体在700-1350℃的温度下烧结,然后以0.01-5℃/s的速率冷却以实现其最终强度、硬度、伸长率等。任选地,可将烧结部件进一步热处理以实现所需微观结构。
烧结组件(第六方面)
烧结组件包含存在于铁基粉末组合物中的所有物质,在烧结过程期间分解和消失的有机润滑剂除外。由于铁基粉末组合物中的润滑剂含量仅为至多1%(以重量计),此处假定合金元素、加工性增强剂等的含量实际上在烧结组件中与在铁基粉末组合物中是相同的。下文中的百分数为烧结组件的重量百分数。除明确提到的元素外,烧结组件包含不多于1%(以重量计),优选不多于0.5%(以重量计)的不可避免的杂质。
在第六方面的一个实施方案中,烧结组件包含或者由至少90%Fe,0.1-1%C,任选0.2%至5%Cu,任选0.2%至4%Ni和任选其它合金元素如Mo、Cr、Si、V、Co、Mn,和铁基粉末组合物的0.01%至1.0%,优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
在第六方面的一个实施方案中,烧结组件包含或者由至少92%Fe,0.1-1%C,0.2-5%Cu和烧结组件的0.01%至1.0%,优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
在第六方面的一个实施方案中,烧结组件包含或者由至少93%Fe,0.1-1%C,0.2-4%Ni和烧结组件的0.01%至1.0%,优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
在第六方面的一个实施方案中,烧结组件包含或者由至少96%Fe,任选至多1%碳,0.1%至2%,优选0.1%至1%磷和烧结组件的0.01%至1.0%,优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
在第六方面的一个实施方案中,烧结组件包含或者由至少50%Fe,任选至多1%C,至多45%(以重量计)其它合金元素,至少包括Si和Cr,和烧结组件的0.01%至1.0%,优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,优选0.1%至0.3%(以重量计)的含量的根据第一方面的加工性增强添加剂组成。
实施例
本发明阐述于以下非限定性实施例中:
加工性增强添加剂
根据下表1测试新加工性增强添加剂,源自两种不同来源的埃洛石,并与作为加工性增强添加剂已知的常用硅酸盐矿物对比。主要化学组成通过常用X射线粉末衍射(XRPD)分析测定。SSA(比表面积)通过根据ISO9277:2010的BET方法测量,且水分含量通过在将5g粉末在230℃下在空气中干燥30分钟以后材料的失重测量测定。粒度根据ISO 13320:1999用激光衍射测定。
表1
表1中的所有材料显示出近似的平均粒度,X50。关于X90(它意指90%(以重量计)的颗粒具有该值以下的粒度),埃洛石A小于埃洛石B,而埃洛石B的粒度近似于高岭石和云母;埃洛石A的粒度近似于滑石的粒度。两种埃洛石材料具有与高岭石类似的化学组成,但它们不同于包含大量氧化镁(MgO)的其它硅酸盐矿物如云母和滑石。正如所料,埃洛石材料包含比所有其它硅酸盐材料高得多的水分百分数。存在于其化学组成中的层间水贡献了水分。对于全水合埃洛石,根据基于化学式的计算,它包含12.2%H2O。因此,表1中所列埃洛石材料为部分脱水的,即约25%H2O仍保留在结构中。
如表2所示制备六(6)种粉末冶金组合物。各个混合料包含可由AB,瑞典得到的纯雾化铁粉ASC100.29,2%(以重量计)可由ACuPowder,美国得到的铜粉Cu165,0.85%(以重量计)可由Asbury Graphite,美国得到的石墨粉Gr1651,和0.75%(以重量计)可由Lonza,美国得到的润滑剂Acrawax C。混合料No.1和2包含0.3%(以重量计)本发明加工性增强添加剂,且混合料No.3-5包含0.3%(以重量计)已知加工性增强添加剂。混合料No.6用作参比,并且不包含任何加工性增强物质。
表2
混合料No. | 描述 | 硅酸盐矿物 | 添加剂,% |
1 | 根据本发明 | 埃洛石A | 0.3 |
2 | 根据本发明 | 埃洛石B | 0.3 |
3 | 对比例 | 高岭石 | 0.3 |
4 | 对比例 | 云母 | 0.3 |
5 | 对比例 | 滑石 | 0.3 |
6 | 参比 | 无 | 0 |
通过单轴挤压至6.9g/cm3的坯密度(green density),其后在90%氮气/10%氢气的气氛中在1120℃下烧结30分钟时间而将混合料压制成高度=20mm,内径=35mm,外径=55mm的环形坯试样(green sample)。在冷却至环境温度以后,试样用于加工性试验。
还通过将粉末冶金组合物单向压制至6.9g/cm3的坯密度,其后在90%氮气/10%氢气的气氛中在1120℃下烧结30分钟时间而生产根据ISO 3325的横向断裂强度试验试样。在冷却至环境温度以后,试样用于根据ISO3325的横向断裂强度(TRS)试验。
烧结试样的加工性分别以钻孔和车削操作评估。
对于钻孔,使用1/8英寸普通(未涂覆)高速钢钻头在湿条件下,即使用冷却剂钻出18mm深度的盲孔。关于钻孔失败如切削工具的过度磨损或破裂以前钻出的孔数目,评估由各个混合料制备的材料的加工性。两个试验:钻孔试验1和钻孔试验2分别以0.075mm/转和0.13mm/转的不同进给速度(feed rate)进行。钻出最多36个孔/环试样。
关于车削,在湿条件下,即使用冷却剂,使用TiCN涂覆的硬质合金刀片切削环试样的内径(ID)。车削参数为:速度275mm/min,进给0.1mm/转,深度0.5mm,长度20mm/切削。进行最多30次切削/环试样。工具磨损分别在90次切削(车削1)和180次切削(车削2)下评估。当工具磨损(后刀面磨损(flank wear))为大于200μm时,认为过度工具磨损。
下表3显示加工性试验和TRS试验的结果。
表3
*试验未经工具破损而终止。
关于用本发明混合料1和混合料2的试验,钻孔1和钻孔2分别在180和72个孔以后停止而未注意到任何钻孔失败。
除赋予一些改进的高岭石外,已知的加工性增强剂都没有显示出在钻孔时与不加入任何加工性增强添加剂的参比实施例相比的任何改进。
关于车削,两种本发明加工性增强添加剂和已知的加工性增强物质在90次切削(车削1)以后与不具有加工性增强添加剂的参比例相比相当地降低工具磨损。然而,在180次切削(车削2)以后,以混合料3、4、5中所用的已知加工性增强剂,观察到过度工具磨损,而具有本发明加工性增强添加剂的混合料,混合料1和混合料2仍显示出在改进车削加工性方面的良好性能。
TRS试验显示,与云母和滑石相比,埃洛石的加入对TRS具有较小的影响。
从表3中,作为加工性增强添加剂的埃洛石显然呈现出钻孔和车削中的优异结果。
Claims (16)
1.一种铁基粉末组合物,其包含0.01%至1.0%,以重量计,优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%,以重量计,的加工性增强添加剂,所述添加剂包含粉末形式的埃洛石。
2.根据权利要求1的铁基粉末组合物,其中加工性增强添加剂由埃洛石组成。
3.根据权利要求1或2的铁基粉末组合物,其中根据SS-ISO 13320-1测量,表示为X90的埃洛石粒度分布低于30μm,X50低于15μm,且至少90%,以重量计,高于0.1μm。
4.根据权利要求3的铁基粉末组合物,其中根据SS-ISO 13320-1测量,表示为X90的埃洛石粒度分布低于20μm,X50低于10μm,且至少90%,以重量计,高于1μm。
5.根据权利要求3的铁基粉末组合物,其中根据SS-ISO 13320-1测量,表示为90%,以重量计,的埃洛石的粒度分布低于10μm,50%,以重量计,低于5μm,且至少90%,以重量计,高于0.5μm。
6.根据前述权利要求中任一项的铁基粉末组合物,其中通过根据ISO 10 9277:2010的BET方法测量,埃洛石的比表面积为至少15m2/g,优选至少20m2/g,更优选至少25m2/g。
7.埃洛石化合物的用途,其包含在铁基粉末组合物中的加工性增强添加剂中。
8.一种制备铁基粉末组合物的方法,其包括以下步骤:
-提供铁基粉末;和
-将铁基粉末与加工性增强添加剂混合,加工性增强添加剂包含埃洛石,且其中加工性增强添加剂的含量为铁基粉末组合物的0.01%至1.0%,以重量计,优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%,以重量计。
9.根据权利要求8的方法,其中加工性增强添加剂由埃洛石组成。
10.一种生产具有改进加工性的铁基烧结部件的方法,其包括以下步骤:
-提供根据权利要求1-6中任一项的铁基粉末组合物;
-将铁基粉末组合物在400-1200MPa的压实压力下压实;
-将压实部件在700-1350℃的温度下烧结;和
-任选将烧结部件热处理。
11.一种烧结组件,其包含至少90%Fe,0.1-1%C,任选0.2%至5%Cu,任选至多4%Ni和任选其它合金元素如Mo、Cr、Si、V、Co、Mn,和烧结组件的0.01%至1.0%,以重量计,优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%,以重量计,的含量的加工性增强添加剂,且所述加工性增强添加剂包含埃洛石。
12.根据权利要求10的烧结组件,其中加工性增强添加剂由埃洛石组成。
13.根据权利要求10或11的烧结组件,其包含烧结组件的0.2-5%,以重量计的Cu。
14.根据权利要求10-12的烧结组件,其包含烧结组件的0.2-4%,以重量计的Ni。
15.一种烧结组件,其包含烧结组件的至少96%Fe,0.1%至2%,优选0.1%至1%磷,和0.01%至1.0%,以重量计,优选0.01%至0.5%,优选0.05%至0.4%,优选0.05%至0.3%,更优选0.1%至0.3%,以重量计,的含量的加工性增强添加剂,且其中所述加工性增强添加剂包含埃洛石。
16.根据权利要求10-13中任一项的烧结组件,其中所述烧结组件选自连杆、主轴承盖和可变气门正时(VVT)组件。
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