DE60125110T2

DE60125110T2 - Eisenbasispulver für Pulvermetallurgie

Info

Publication number: DE60125110T2
Application number: DE60125110T
Authority: DE
Inventors: c/o Kawasaki Steel Corporation Satoshi Chiba-shi Uenosono; c/o Kawasaki Steel Corporation Yukiko Chiba-shi Ozaki
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2021-07-07
Also published as: EP1179607A2; CN1370645A; US6533836B2; CA2352123A1; US20020029657A1; EP1179607A3; JP2002020801A; DE60125110D1; CN1229196C; CA2352123C; EP1179607B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung ist auf ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis zur Verwendung in der Pulvermetallurgie gerichtet.
2. Stand der Technik
Gemischte Pulver auf Eisenbasis zur Verwendung in der Pulvermetallurgie (nachfolgend auch als "gemischtes Pulver auf Eisenbasis" bezeichnet) werden herkömmlich durch Zusammenfügen von: (1) ein Eisenpulver für ein Pulver auf Eisenbasis als ein Substratmaterial (welches eine Mischung von einen oder mehreren Typen von Eisenpulver sein kann), (2) wenigstens ein Legierungspulver (ein oder mehrere Typen von Legierungspulver, wie beispielsweise Kupferpulver, Graphitpulver und Eisenphosphidpulver), wahlweise (3) ein Schmiermittel wie beispielsweise Zinkstearat (welches eine Mischung von einen oder mehreren Typen von Schmiermitteln sein kann) und wahlweise (4) wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit (ein oder mehrere Typen von Pulvern zum Verbessern der Bearbeitbarkeit) hergestellt.
Die oben beschriebenen gemischten Pulver auf Eisenbasis haben jedoch ein Problem, indem das Ausgangspulver, insbesondere das wenigstens eine Legierungspulver, dazu neigt, Absonderungen zu erzeugen. Der Grund hierfür ist, dass das gemischte Pulver auf Eisenbasis eine Vielzahl von Pulverarten enthält, die unterschiedliche Größen, Formen und Dichten aufweisen. Insbesondere ist die Verteilung der Ausgangspulver in dem gemischten Pulver auf Eisenbasis während dem Transport nach dem Mischen, Zuführen zu einem Trichter, Ausstoßen von dem Trichter, oder beim Füllen der Form oder während des Pressens nicht einheitlich.
Es ist beispielsweise allgemein bekannt, dass bei dem gemischten Pulver aus dem Eisenpulver und dem Graphitpulver sich das Eisenpulver und das Graphitpulver unabhängig voneinander in einem Transportbehälter während des Transports bewegen und verschieben und als ein Ergebnis dessen fließt das Graphitpulver mit einer geringeren relativen Dichte zu der Oberfläche und verursacht Absonderung. Da sich außerdem das gemischte Pulver aus dem Eisenpulver und dem Graphitpulver, welches in dem Trichter geladen ist, aufgrund der Bewegung in dem Trichter absondert, ist es auch allgemein bekannt, dass die Konzentration des Graphitpulvers zwischen beispielsweise jeden von Ausgangszustand, Zwischenzustand und Endzustand des Ausstoßens von dem Trichter unterschiedlich ist.
Wenn das abgesonderte gemischte Pulver auf Eisenbasis in eine Form geladen wird und zu einem Formteil gepresst wird und das Formteil letztendlich zu einem Sinterkörper als ein Endprodukt gesintert wird, schwankt die Zusammensetzung für jedes Produkt (gesintertes Produkt). Aufgrund der Schwankung der Zusammensetzung unterscheiden sich die Größe und die Festigkeit der Produkte sehr, wodurch missglückte Produkte erzeugt werden.
Da außerdem jedes der zu vermischenden Legierungspulver, wie beispielsweise Kupferpulver, Graphitpulver und Eisenphosphidpulver, feiner als das Pulver auf Eisenbasis ist, erhöht sich die Oberflächenkennzahl des gemischten Pulvers auf Eisenbasis durch das Mischen mit dem wenigstens einem Legierungspulver, um die Fließfähigkeit des gemischten Pulvers auf Eisenbasis zu verringern. Das Verringern der Fließfähigkeit des gemischten Pulvers auf Eisenbasis verringert die Zuführungsrate des gemischten Pulvers auf Eisenbasis in die Form und deshalb verringert dies die Herstellungsgeschwindigkeit des Formteils (auch als verdichtetes Pulver oder Grünling bezeichnet).
Als eine Gegenmaßnahme gegen solche Probleme bei gemischten Pulvern auf Eisenbasis schlägt beispielsweise das offengelegte japanische Patent Nr. 219101/1989 ein Verfahren zum Verhindern von Absonderung vor, indem ein Eisenpulver zur Verwendung in der Pulvermetallurgie von 0,3 bis 1,3 % eines Schmiermittels, von 0,1 bis 10 % eines Legierungselementpulvers und der Rest eines Eisenpulvers umfasst, bei welchem das Legierungselementpulver an der Oberfläche des Eisenpulvers haftet. Gemäß dieser Veröffentlichung verursacht das Eisenpulver keine Absonderung der Bestandteile während der Bearbeitung und ermöglicht den Erhalt von homogen gesinterten Produkten.
Das offengelegte japanische Patent 162502/1991 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines gemischten Pulvers auf Eisenbasis zur Verwendung in der Pulvermetallurgie mit weniger Absonderung von Additiven und weniger Alterungsänderungen der Fließfähigkeit. Das in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 162502/1991 beschriebene Verfahren umfasst Durchführen von primären Mischen durch Hinzufügen einer Fettsäure zu einem Pulver auf Eisenbasis, dann Durchführen von sekundären Mischen durch Hin zufügen einer Metallseife zu dem wenigstens einem Legierungspulver, Erhöhen der Temperatur während oder nach dem sekundären Mischen und dann Durchführen von Abkühlen während einer tertiären Mischung, wodurch das wenigstens eine Legierungspulver an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis durch einen Bindeeffekt eines geschmolzenen Produkts der Fettsäure und der Metallseife haftet.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 3004800 offenbart ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis, welches ein Bindemittel ohne einen metallischen Bestandteil als ein Bindemittel für das wenigstens eine Legierungspulver an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis benutzt. Es ist beschrieben, dass die Verunreinigung eines Sinterofens verringert werden kann, indem das Bindematerial ohne den metallischen Bestandteil benutzt wird.
Das gemischte Pulver auf Eisenbasis mit daran angewandter Absonderungsverhindernden-Behandlung gemäß jede der oben beschriebenen Veröffentlichungen hat ein Problem hinsichtlich der Formfüllungseigenschaft (die filling property) zu einer Form und hat insbesondere eine Eigenschaft, dass die Zuführungsmenge zu einem engen Breitenabschnitt der Form (dünnwandiger Hohlraum) dazu neigt, verringert zu werden.
Unter Berücksichtigung des Obigen haben die gegenwärtigen Erfinder experimentell die Formfüllungseigenschaft des gemischtes Pulvers auf Eisenbasis, an welchen die absonderungsverhindernde Behandlung wie in den oben beschriebenen Veröffentlichungen offenbart angewandt wurde, bestätigt. Zuerst wird das Ergebnis dieses Experiments wie folgend erläutert.
Zu einem verdüsten Eisenpulver als das Pulver auf Eisenbasis wurden 2 Gew.-% eines Kupferpulvers und 0,8 Gew.-% eines Graphitpulvers als das wenigstens eine Legierungspulver, und 0,4 Gewichtsteile an Zinkstearat und 0,2 Gewichtsteile eines Maschinenöls (Spindelöl) als das Bindemittel auf Basis von 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge für das Eisenpulver und des Legierungspulvers vermischt und erwärmt, damit das wenigstens eine Legierungspulver an der Oberfläche des Eisenpulvers (beispiel einer Bindemittelbehandlung) haftet. Dann wurden 0,3 Gewichtsteile an Zinkstearat mit diesen Bestandteilen als ein freies Schmiermittel gemischt. Ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis enthaltend eine Mischung eines Eisenpulvers und eines freien Schmiermittels, bei welchem das wenigstens eine Legierungspulver an der Oberfläche des Eisenpulvers (bekanntes Produkt) haftet, wurde durch diese Behandlung erhalten. 150 g des gemischten Pulvers auf Eisenbasis wurden in einen Schuhkarton mit der Größe 20 mm × 60 mm × 100 mm wie in 1 gezeigt geladen.
Der Schuhkarton wurde in Richtung zu einer Form bei einer Geschwindigkeit von 200 mm/s bewegt, wurde kurz oberhalb der Form für 1 Sekunde stillgehalten und dann zu seiner Ausgangsposition bei dem in 1 gezeigten Aufbau zurückgeführt. Das gemischte Pulver auf Eisenbasis wurde durch den Vorgang in die Form geladen. Die benutzte Form hat einen Hohlraum mit einer Dicke von T mm, Länge L von 60 mm und Tiefe D von 60 mm. Die Dicke T mm variierte von 1, 2 und 5 mm.
Nach dem Aufladen wurde das in dem Hohlraum geladene gemischte Pulver auf Eisenbasis bei einem Druck von 488 MPa geformt und das Gewicht des erhaltenen geformten Produkts wurde gemessen. Dann wurde die Ladungsdichte (= das Gewicht des geformten Produkts/Volumen der Form) berechnet, um die Formfüllungseigenschaft des gemischten Produkts auf Eisenbasis zu der Form auszuwerten. Das Ergebnis des gemischten Pulvers auf Eisenbasis (bekanntes Produkt) ist in 2 gezeigt. Es ist aus 2 ersichtlich, dass die Ladungsdichte sich verringert, wenn die Hohlraumdicke T der Form sich bei dem bekannten Produkt verringert. Wenn beispielsweise die Hohlraumdicke T der Form 1 mm ist, dann wird das vorhandene gemischte Pulver auf Eisenbasis bei weniger als die Hälfte der Fülldichte geladen. Wie oben beschrieben wird die Formfüllungseigenschaft des gemischten Pulvers auf Eisenbasis, behandelt hinsichtlich der Absonderung, durch die bekannten Verfahren verschlechtert, wenn die Hohlraumdicke der Form dünn ist.
Bei dem bekannten Produkt mit der verringerten Formfüllungseigenschaft wie oben beschrieben, ist die Ladungsdichte (charged density), wenn es in eine Form mit beispielsweise einer Zahnradform geladen wird, bei einem engen Breitenabschnitt der Zahnspitze im Vergleich mit den anderen Abschnitten des Zahnrads geringer. Wenn es danach beim Formen zu dem geformten Produkt unter Druck gesetzt wird und ferner gesintert wird, wird die Maßhaltigkeit eines Bauteils verschlechtert, weil die Schrumpfmenge sich abhängig von den Abschnitten unterscheidet. Wenn die Ladungsdichte und die Presskörperdichte für unterschiedliche Abschnitte unterschiedlich sind, dann unterscheidet sich das Verhältnis der Dimensionsänderungen beim Sintern ebenfalls und außerdem ist die Sinterdichte ebenfalls unterschiedlich. Demzufolge neigt in dem Abschnitt bei der Zahnspitze des Zahnrads mit der niedrigen Ladungsdichte die Sinterdichte dazu, verringert zu werden und somit wird die Festigkeit verringert. Weil die höchste Spannung nor malerweise an dem Abschnitt der Zahnspitze in dem Zahnrad auftritt, ist es erforderlich, dass der Abschnitt mit der Zahnspitze eine höhere Festigkeit hat und vorzugsweise ist die Ladungsdichte vorzugsweise höher.
Hinsichtlich der oben beschriebenen Probleme offenbart das offengelegte japanische Patent Nr. 267195/1997 beispielsweise ein Pulverzuführungsverfahren umfassend: Anbringen eines Rohrs mit Gasauslasslöchern an der Oberfläche in einem Schuhkarton, Verwirbeln eines Pulvers mit dem aus den Gasauslasslöchern austretendem Gas und dann Zuführen des Pulvers unter Schwerkraft in den Hohlraum. Da das in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 267195/1997 offenbarte Verfahren eine spezielle Vorrichtung erfordert, besitzt es das Problem der erhöhten Installationskosten und auch der erhöhten Herstellungskosten.
In dem Gebiet von Sinterteilen zur Verwendung in beispielsweise Kraftfahrzeugen wurde in den letzten Jahren eine Verringerung der Größe der Sinterteile im Zusammenhang mit einer Nachfrage zur Gewichtsreduzierung von Kraftfahrzeugskarosserien erwünscht. Jedoch neigt die an den Bauteilen ausgeübte Spannung sich im Zusammenhang mit der Größenreduktion der Bauteile zu erhöhen. Für Bauteile mit identischen Zusammensetzungen sind somit die Bauteile mit höherer Festigkeit, insbesondere die Bauteile mit höherer Dichte demzufolge erwünscht (bei Sinterprodukten mit identischer Zusammensetzung ist normalerweise die Festigkeit höher wenn die Dichte höher ist). Um ein Sinterteil mit reduzierter Größe und hoher Dichte zu erhalten, ist es notwendig, dass das gemischte Pulver auf Eisenbasis mit der Absonderungsverhindernden-Behandlung bearbeitet wird und hinsichtlich seiner Verdichtbarkeit hervorragend ist. Außerdem wird von einem gemischten Pulver auf Eisenbasis verlangt, dass es hinsichtlich der Formfüllungseigenschaft in den engeren Breitenabschnitt der Form hervorragend ist und auch die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung kann auf vorteilhafterweise die Probleme der oben beschriebenen bekannten Pulver überwinden und ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis bereitstellen, welches zum Herstellen von Sinterteilen mit beständig hoher Dichte und mit weniger Schwankungseigenschaften in der Lage ist. Insbesondere beabsichtigt sie ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis bereitzustellen, welches mit einer Absonderungsverhindern den-Behandlung bearbeitet ist und hinsichtlich der Verdichtbarkeit (hohe Dichte für das geformte Produkt) und hinsichtlich der Formfüllungseigenschaft hervorragend ist.
Die gegenwärtigen Erfinder haben ernsthafte Studien durchgeführt, um die vorgenannten Probleme der unterschiedlichen Faktoren, die die Verdichtbarkeit und die Formfüllungseigenschaft des gemischten Pulvers auf Eisenbasis behandelt mit der Absonderungsverhindernden-Behandlung (beispielsweise eine Bindemittelbehandlung) beeinflussen, zu lösen.
Zuerst wird das Pulver auf Eisenbasis generell in zwei Typen von Pulvern klassifiziert, und zwar in ein verdüstes Eisenpulver und in ein reduziertes Eisenpulver. Das reduzierte Eisenpulver hat eine größere Uneinheitlichkeit auf der Oberfläche und mehr Lücken in dem Eisenpulver im Vergleich mit dem verdüsten Eisenpulver. Demzufolge ist allgemein bekannt, dass das gemischte Pulver auf Eisenbasis, welches reduziertes Eisenpulver verwendet, eine geringere Verdichtbarkeit und schlechtere Fließfähigkeit (Fließgeschwindigkeit) im Vergleich zu denen, die verdüstes Eisenpulver benutzen, hat. Während die Fließfähigkeit und die Formfüllungseigenschaft nicht eine identische Eigenschaft sind, kann allgemein angenommen werden, dass eine gute Fließfähigkeit für die Formfüllungseigenschaft vorteilhaft ist. Außerdem kann das gemischte Pulver auf Eisenbasis mit hervorragender Fließfähigkeit industriell einfacher bearbeitet werden.
Demzufolge wurden verdüste Eisenpulver mit hervorragender Verdichtbarkeit und Fließfähigkeit für das gemischte Pulver normalerweise als die Pulver auf Eisenbasis zum Erhalt von hoher Sinterdichte, die allgemein für Sinterbauteile erforderlich ist, benutzt (reduziertes Eisenpulver kann ausnahmsweise für Lagerbauteile benutzt werden, um den Öleinlagerungseffekt der Lücken zu nutzen).
Als ein Ergebnis der Untersuchungen haben die gegenwärtigen Erfinder herausgefunden, dass das gemischte Pulver auf Eisenbasis, welches reduziertes Eisenpulver benutzt, im Hinblick auf die Formfüllungseigenschaft zu der Form mit einem engen Hohlraum, im Gegensatz zu der Schlussfolgerung hinsichtlich der Fließfähigkeit hervorragender als das gemischte Pulver auf Eisenbasis, welches das verdüste Eisenpulver nutzt, ist.
Andererseits ist es schwierig eine ausreichende Verdichtbarkeit bei einem gemischten Pulver auf Eisenbasis, welches reduziertes Eisenpulver als das Pulver auf Eisenbasis benutzt, zu erhalten. Die gegenwärtigen Erfinder haben weitere Untersuchungen durch geführt und entdeckt, dass die Formfüllungseigenschaft des gemischten Pulvers auf Eisenbasis erstaunlich verbessert werden kann, ohne die Verdichtbarkeit signifikant zu verringern, indem eine geeignete Menge eines reduzierten Eisenpulvers zu dem verdüsten Eisenpulver als eine Hauptkomponente beigemischt wird. Die gegenwärtigen Erfinder haben ferner herausgefunden, dass die Nutzung eines geeigneten Bindemittels und eines Schmiermittels die Formfüllungseigenschaft weiterhin verbessern kann.
Ein Beispiel der Formfüllungseigenschaft des gemischten Pulvers auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung ist in 2 als das erfindungsgemäße Produkt gezeigt. Das gemischte Pulver auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung (erfindungsgemäßes Produkt) kann sogar bei einer Hohlraumdicke von 1 mm gute geladen werden und es ist ersichtlich, dass die Formfüllungseigenschaft im Vergleich zu dem bekannten Produkt erstaunlich verbessert ist.
Diese Erfindung wurde auf Basis der oben beschriebenen Entdeckungen vervollständigt und als ein Ergebnis von einer weiteren Untersuchung.
Das heißt, die Erfindung stellt ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis zur Verwendung in der Pulvermetallurgie bereit, das hervorragende Formfüllungseigenschaft aufweist, umfassend ein Pulver auf Eisenbasis, wenigstens ein Legierungspulver, ein Bindemittel und wahlweise wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit und vorzugsweise ferner enthaltend ein freies Schmiermittel. Das Pulver auf Eisenbasis umfasst von ungefähr 60 % bis ungefähr 90 % eines verdüsten Eisenpulvers und von ungefähr 10 % bis ungefähr 40 % eines reduzierten Eisenpulvers auf Gewichtsprozentbasis, auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis (vorzugsweise schließt der Rest das verdüste Eisenpulver aus und umfasst im Wesentlichen das reduzierte Eisenpulver) und das wenigstens eine Legierungspulver und wahlweise das wenigstens eine Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit haften aufgrund des Bindemittels an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis.
Bei der oben beschriebenen Erfindung wird bevorzugt, dass das für das Pulver auf Eisenbasis benutzte reduzierte Eisenpulver als freies Pulver auf Eisenbasis (Pulver auf Eisenbasis mit keinem Legierungspulver oder Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit haftend an der Oberfläche) in einer Menge von ungefähr 10 % bis ungefähr 30 % auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis vorhanden ist. Für diesen Zweck kann das freie Pulver auf Eisenbasis nach der Bindemittelbehandlung beigemischt werden.
Bei der Erfindung ist außerdem der Anteil des Bindemittels vorzugsweise von ungefähr 0,1 Gewichtsteilen bis 1,0 Gewichtsteilen auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge für das Pulver auf Eisenbasis, das wenigstens eine Legierungspulver und das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit.
Gemäß dieser Erfindung ist das Bindemittel vorzugsweise eines oder mehrere der Bestandteile ausgewählt von Stearinsäure, Oleamid, Stearamid, einem geschmolzenem Gemisch aus Stearamid und Ethylenbis(stearamid) und Ethylenbis(stearamid).
Gemäß dieser Erfindung kann das Bindemittel ein oder mehrere Bestandteile ausgewählt aus Ölsäure, Spindelöl, Turbinenöl und Zinkstearat sein.
Bei dieser Erfindung ist der Gehalt an dem freien Schmiermittel vorzugsweise von ungefähr 0,1 Gewichtsteilen bis ungefähr 0,8 Gewichtsteilen auf Basis von 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge für das Pulver auf Eisenbasis, das wenigstens eine Legierungspulver und das wenigstens eine Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit.
Bei dieser Erfindung umfasst das freie Schmiermittel vorzugsweise ein oder mehrere Bestandteile ausgewählt von Thermoplastharzpulver, Zinkstearat und Lithiumstearat, oder wahlweise enthaltend ein oder mehrere Bestandteile ausgewählt von Stearinsäure, Oleamid, Stearamid, einem geschmolzenen Gemisch aus Stearamid und Ethylenbis(stearamid), Ethylenbis(stearamid), Polyethylen mit einem Molekulargewicht von ungefähr 10000 oder weniger und einem geschmolzenen Gemisch aus Ethylenbis(stearamid) und Polyethylen mit einem Molekulargewicht von ungefähr 10000 oder weniger.
Bei dieser Erfindung umfasst das Thermoplastharzpulver vorzugsweise 50 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das Thermoplastharzpulver, von wenigstens einem Bestandteil, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Acrylestern, Methacrylestern, und den aromatischen Vinylverbindungen als ein damit polymerisierter Monomer besteht, und hat eine durchschnittliche primäre Teilchengröße von ungefähr 0,03 μm bis ungefähr 5,0 μm, eine durchschnittliche Agglomerations-Teilchengröße von ungefähr 5 μm bis ungefähr 50 μm und ein durchschnittliches Molekulargewicht gemessen anhand der spezifischen Viskosität einer Lösung von ungefähr 30000 bis ungefähr 5000000.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische erläuternde Ansicht, die eine Versuchsvorrichtung für einen Versuch der Formfüllungseigenschaft zeigt;
2 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen einer Formfüllungseigenschaft und der Hohlraumdicke einer Form für ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis eines bekannten gemischten Pulvers auf Eisenbasis (bekanntes Produkt) und eines gemischten Pulvers auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung (erfindungsgemäßes Produkt) zeigt; und
3 ist ein erläuternde Ansicht, die die Definition der primären Teilchengröße und der Agglomerations-Teilchengröße zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemischte Pulver auf Eisenbasis zur Verwendung in der Pulvermetallurgie gemäß dieser Erfindung umfassen ein Pulver auf Eisenbasis, wenigstens ein Legierungspulver, ein Bindemittel (welches eine Mischung von einem oder mehreren Typen von Bindemitteln sein kann) und wahlweise ein Schmiermittel und ferner wahlweise wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit, bei welchen das wenigstens eine Legierungspulver oder wahlweise das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit durch das Bindemittel an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis als eine absonderungsverhindernde Behandlung haftet.
Gemäß dieser Erfindung ist das Pulver auf Eisenbasis ein gemischtes Eisenpulver umfassend von ungefähr 60 bis ungefähr 90 % eines verdüsten Eisenpulvers als ein Hauptbestandteil und ferner umfassend von ungefähr 40 bis ungefähr 10 Gew.-% eines reduzierten Eisenpulvers auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis. Als Ergebnis kann die Formfüllungseigenschaft erstaunlich verbessert werden, ohne dass die Verdichtbarkeit zu sehr verringert wird. Der Anteil des reduzierten Eisenpulvers ist als ungefähr 40 Gew.-% oder weniger zum Gewährleisten der zufriedenstellenden Verdichtbarkeit des gemischten Pulvers auf Eisenbasis definiert. Besonders bevorzugt ist dessen Anteil ungefähr 30 Gew.-% oder weniger. Der Anteil des reduzierten Eisenpulvers ist als ungefähr 10 Gew.-% oder mehr definiert, um den Verbesserungseffekt der Formfüllungseigenschaft vollständig auszuschöpfen. Dessen Anteil ist besonders bevorzugt ungefähr 15 Gew.-% oder mehr. In dem gemischten Pulver auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung kann es ausreichend sein, dass das verdüste Eisenpulver und das reduzierte Eisenpulver lediglich miteinander vermischt sind und es ist nicht notwendig, dass diese metallurgisch aneinander haften.
Um die Formfüllungseigenschaft des gemischten Pulvers auf Eisenbasis weiterhin zu verbessern, wird bevorzugt, dass ein Teil des enthaltenen reduzierten Eisenpulvers, d.h. von ungefähr 10 bis ungefähr 30 %, in Gew.-%, des reduzierten Eisenpulvers auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis, ein Eisenpulver mit weder wenigstens einem Legierungspulver noch wenigstens einem Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit haftend an der Oberfläche davon (nachfolgend als freies Pulver auf Eisenbasis bezeichnet) umfasst. Der Anteil des reduzierten Eisenpulvers als das freie Pulver auf Eisenbasis ist als ungefähr 10 Gew.-% oder mehr definiert, um den Verbesserungseffekt der Formfüllungseigenschaft vollständig auszuschöpfen. Andererseits ist der Anteil auf ungefähr 30 Gew.-% oder weniger festgelegt, um eine zufriedenstellende Verdichtbarkeit des gemischten Pulvers auf Eisenbasis zu gewährleisten. Der Anteil des reduzierten Eisenpulvers als das freie Pulver auf Eisenbasis ist besonders bevorzugt innerhalb eines Bereichs von ungefähr 15 bis ungefähr 30 Gew.-%.
Der Anteil des reduzierten Eisenpulvers ist auf ungefähr 40 % oder weniger festgelegt, um eine zufrieden stellende Verdichtbarkeit des gemischten Pulvers auf Eisenbasis zu gewährleisten. Der Anteil des reduzierten Eisenpulvers ist außerdem auf ungefähr 10 Gew.-% oder mehr festgelegt, um den Verbesserungseffekt der Formfüllungseigenschaft vollständig auszuschöpfen.
Das verdüste Eisenpulver, welches hauptsächlich als das Pulver auf Eisenbasis bei dieser Erfindung benutzt wird, ist vorzugsweise ein reines Eisenpulver oder ein legiertes Stahlpulver, das aus geschmolzenem Metall durch ein Verdüsungsverfahren hergestellt wird, oder es kann eine Mischung dieser Pulver sein. Das zu verwendende verdüste Eisenpulver kann auch ein reines Eisenpulver oder ein teillegiertes Stahlpulver sein, in welchem wenigstens ein Legierungspulver teilweise an der Oberfläche des verdüsten Pulvers legiert ist.
Als das reduzierte Eisenpulver, welches zusätzlich zu dem verdüsten Eisenpulver als das Pulver auf Eisenbasis benutzt wird, wird vorzugsweise reduziertes Eisenpulver benutzt, das aus Walzsinter, das beim Herstellen von Stahlmaterialien geformt wird, oder aus Eisenerz hergestellt ist.
Das wenigstens eine Legierungspulver wird mit dem gemischten Pulver auf Eisenbasis gemäß den erwünschten mechanischen Eigenschaften des Sinterprodukts vermischt und unterschiedliche Typen von Legierungspulvern, wie beispielsweise Graphitpulver, Kupferpulver und Nickelpulver werden vorzugsweise als das wenigstens eine Legierungspulver verwendet.
Der Anteil des wenigstens einen Legierungspulvers ist im Hinblick darauf, die hohe Dichte des Presslings zu gewährleisten, vorzugsweise ungefähr 5,0 Gew.-% oder weniger basierend auf Basis der Gesamtmenge, enthaltend das Pulver auf Eisenbasis, das wenigstens eine Legierungspulver und das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit (wahlweise vermischt). Wenn das Stahllegierungspulver oder das legierte Stahlpulver als das Pulver auf Eisenbasis in dieser Erfindung benutzt wird, dann ist der darin enthaltene Anteil der Legierung nicht in der Menge des wenigstens einen Legierungspulvers für diesen Zweck enthalten.
Wenn es notwendig ist, die Bearbeitbarkeit des Sinterteils zu verbessern, wird wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit mit dem gemischten Pulver auf Eisenbasis vermischt. Für das wenigstens eine Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit wird ein Talkumpulver, ein Metallsulfidpulver oder dergleichen im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften, die für das Sinterteil erforderlich sind, ausgewählt. Der Anteil des wenigstens einen Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit ist vorzugsweise ungefähr 5,0 Gew.-% oder weniger, basierend auf der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis, des wenigstens einen Legierungspulvers und des wenigstens einen Pulvers zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit, um eine hohe Dichte des Presslings zu gewährleisten.
Bei dem gemischten Pulver auf Eisenbasis wird außerdem ein Bindemittel beigemischt, damit das wenigstens eine Legierungspulver und wahlweise das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis haftet und um die Absonderung zu verhindern.
Bei dieser Erfindung ist der Anteil des Bindemittels vorzugsweise von ungefähr 0,1 Gewichtsteilen bis ungefähr 1,0 Gewichtsteilen auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge für das Pulver auf Eisenbasis, das wenigstens eine Legierungspulver und das wenigstens eine Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit. Das Bindemittel wird somit vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 0,1 Gewichtsteilen oder mehr be nutzt, um eine Behandlung zu erzielen, die wirksam die Absonderung des wenigstens einen Legierungspulvers (Bindemittelbehandlung) verhindert und das Bindemittel wird vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 1,0 Gewichtsteilen oder weniger benutzt, um eine zufrieden stellende Formfüllungseigenschaft des gemischten Pulvers auf Eisenbasis beizubehalten.
Bei dieser Erfindung enthält das verwendete Bindemittel vorzugsweise wenigstens einen Bestandteil, ausgewählt von Stearinsäure, Oleamid, Stearamid, einem geschmolzenem Gemisch aus Stearamid und Ethylenbis(stearamid) und Ethylenbis(stearamid) (Bindemittel A). Das benutzte Bindemittel A kann vorzugsweise wenigstens ein Bestandteil ausgewählt aus Stearinsäure, Oleamid, Stearamid, ein geschmolzenes Gemisch aus Stearamid und Ethylenbis(stearamid) und Ethylenbis(stearamid), welches durch Erwärmen geschmolzen wird, sein.
Bei dieser Erfindung kann ferner ein Bindemittel umfassend Zinkstearat und wenigstens ein Element ausgewählt aus Ölsäure, Spindelöl und Turbinenöl benutzt werden (Bindemittel B). Als das Bindemittel B können Zinkstearat und wenigstens ein Element ausgewählt von Ölsäure, Spindelöl und Turbinenöl, welche durch Erwärmen geschmolzen werden, benutzt werden.
Außerdem wird das gemischte Pulver auf Eisenbasis normalerweise mit einem Schmiermittel vermischt, mit dem Ziel die Fließfähigkeit des gemischten Pulvers auf Eisenbasis und die Formfüllungseigenschaft in die Form zu verbessern und auch mit dem Ziel, die Abziehkraft zu verringern, indem es durch die Friktionswärme beim Pressen des gemischten Pulvers auf Eisenbasis in einer Form geschmolzen oder erweicht wird.
Um einen solchen Effekt des Schmiermittels zu erzielen, ist zumindest ein geringer Teil des Schmiermittels als ein freies Schmiermittel vorhanden. Das in dieser Erfindung beschriebene "freie Schmiermittel" bezieht sich auf ein Schmiermittel, welches nicht mit dem Pulver auf Eisenbasis (Eisenpulver), dem wenigsten einem Legierungspulver oder dem wenigsten einem Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit in dem gemischten Pulver auf Eisenbasis haftet, sondern in einem freien Zustand vorhanden ist. Der Anteil des freien Schmiermittels ist vorzugsweise von ungefähr 0,1 Gewichtsteilen bis ungefähr 0,8 Gewichtsteilen auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge für das Pulver auf Eisenbasis, des wenigstens einen Legierungspulvers und des wenigstens einen Pulvers zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit. Wenn das freie Schmiermittel ungefähr 0,1 Gewichtsteile oder mehr ist, dann kann die Formfüllungseigenschaft des gemischten Pulvers auf Eisenbasis weiterhin verbessert werden. Wenn der Anteil des freien Schmiermittels ungefähr 0,8 Gewichtsteile oder weniger ist, besonders bevorzugt ungefähr 0,5 Gewichtsteile oder weniger, dann kann eine zufrieden stellende Formfüllungseigenschaft und eine hohe Dichte des geformten Produkts erzielt werden.
In dieser Erfindung ist die Verwendung von einem oder mehreren aus Thermoplastharzpulver, Zinkstearat und Lithiumstearat als das freie Schmiermittel bevorzugt. Als das freie Schmiermittel wird auch ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus Thermoplastharzpulver, Zinkstearat und Lithiumstearat, die ferner mit einem oder mehreren Elementen ausgewählt aus Stearinsäure, Oleamid, Stearamid, einem geschmolzenem Gemisch aus Stearamid und Ethylenbis(stearamid), Ethylenbis(stearamid), Polyethylen mit einem Molekulargewicht von ungefähr 10000 oder weniger sowie einem geschmolzenem Gemisch aus Ethylenbis(stearamid) und Polyethylen mit einem Molekulargewicht von 10000 oder weniger enthalten sind, bevorzugt.
Wenn ein oder mehrere Elemente ausgewählt von Thermoplastharzpulver, Zinkstearat und Lithiumstearat als das freie Schmiermittel enthaltend sind, wird die Formfüllungseigenschaft des gemischten Pulvers auf Eisenbasis erstaunlich verbessert. Der Anteil von einem oder mehreren Elementen ausgewählt aus Thermoplastharzpulver, Zinkstearat und Lithiumstearat ist im Hinblick auf die Verbesserung der Fließfähigkeit und der Formfüllungseigenschaft in die Form des gemischten Pulvers auf Eisenbasisvorzugsweise ungefähr 0,05 Gewichtsteile bis ungefähr 0,8 Gewichtsteile, besonders bevorzugt von ungefähr 0,1 Gewichtsteile bis ungefähr 0,5 Gewichtsteile auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge für das Pulver auf Eisenbasis, das wenigsten eine Legierungspulver und das wenigsten eine Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit (wahlweise hinzugefügt).
Das Thermoplastharzpulver enthält ferner vorzugsweise 50 Gew.-% oder mehr von wenigstens einem Element ausgewählt aus Acrylestern, Methacrylestern und aromatischen Vinylverbindungen (jeder als ein Monomer) basierend auf der gesamten Menge des Thermoplastharzpulvers, welches damit polymerisiert ist. Wenn der Anteil des wenigstens einen Elementes ausgewählt aus Acrylestern, Methacrylestern und aromatischen Vinylverbindungen als das Monomer 50 Gew.-% oder mehr, basierend auf der gesamten Mengen des Thermoplastharzpulvers, ist, dann wird die Fließfähigkeit des gemischten Pulvers auf Eisenbasis ausreichend verbessert. Als das Monomer kann wenigstens ei ner von den Acrylestern, Methacrylestern und aromatischen Vinylverbindungen allein oder zwei oder mehrere davon in Kombination benutzt werden.
Der Acrylester kann z. B. Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, Isopropylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, sec-Butylacrylat, t-Butylacrylat, n-Hexylacrylat, Cyclohexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat und n-Octylacrylat einschließen.
Ferner kann der Methacrylester z. B. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat und n-Octylmethacrylat einschließen. Von den vorstehend beschriebenen Monomeren kann Methylmethacrylat besonders zweckmäßig verwendet werden.
Ferner kann die aromatische Vinylverbindung z. B. Monomere wie Styrol, a-Methylstyrol und Divinylbenzol einschließen. Ferner können auch Monomere, bei denen eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe oder Butylgruppe an dem Benzolring des vorstehend beschriebenen Monomers substituiert ist, z. B. Vinyltoluol oder Isobutylstyrol zu der aromatischen Vinylverbindung gehören.
Ferner kann wenigstens ein Monomer von Acrylestern, Methacrylestern und aromatischen Vinylverbindungen eingearbeitet und mit einem anderen copolymerisierbaren Monomer in einer Menge von vorzugsweise ungefähr 50 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmenge des Monomers, copolymerisiert sein, um ein thermoplastisches Harz zu bilden.
Andere Monomere, die mit den vorstehend beschriebenen drei Arten von Monomeren copolymerisierbar sind, können z. B. ungesättigte Monocarbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, 2-Ethylacrylsäure, Crotonsäure und Zimtsäure; ungesättigte Dicarbonsäuren, wie Maleinsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Citraconsäure und Chlormaleinsäure, sowie Anhydride davon, Monoester von ungesättigten Dicarbonsäuren, wie Monomethylmaleat, Monobutylmaleat, Monomethylfumarat, Monoethylfumarat, Monomethylitaconat, Monoethylitaconat und Monobutylitaconat, sowie Derivate davon; Glycidylether, wie Glycidylmethacrylat, Glycidylacrylat, Glycidyl-p-vinylbenzoat, Methylglycidylitaconat, Ethylglycidylmaleat und Glycidylvinylsulfonat; Epoxidolefine wie Butadienmonoxid, Vinylcyclohexenmonoxid, 5,6-Epoxyhexen und 2-Methyl-5,6-epoxyhexen; Vinylcyanide wie Acrylnitril und Methacrylnitril; Vinylester wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylmyristat, Vinyloleat und Vinylbenzoat; konjugierte Dienverbindungen wie Butadien, Isopren, 1,3-Pentadien und Cyclopentadien; und nicht-konjugierte Dienverbindungen, wie 1,4-Hexadien, Dicyclopentadien und Ethylidennorbornen einschließen.
Ferner kann als das copolymerisierbare Monomer ein vernetzendes Monomer mit zwei oder mehr Doppelbindungen, die im Hinblick auf die Reaktivität im Wesentlichen gleich sind, in einer Menge von ungefähr 0,1 bis ungefähr 2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Monomers, zugegeben werden. Das vernetzende Monomer kann z. B. Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Butylenglycoldiacrylat, Butylenglycoldimethacrylat, Trimethylolpropandiacrylat, Trimethylolpropandimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Hexandioldimethacrylat, Oligoxyethylendiacrylat und Oligoxyethylendimethacrylat sowie aromatische Divinylmonomere, wie Divinylbenzol, Triallyltrimeritat und Triallylisocyanurat einschließen.
Das Thermoplastharzpulver wie oben beschrieben hat vorzugsweise eine primäre Teilchengröße von ungefähr 0,03 μm bis ungefähr 5,0 μm, eine durchschnittliche Agglomerations-Teilchengröße von ungefähr 5 μm bis ungefähr 50 μm und ein durchschnittliches Molekulargewicht gemessen anhand der spezifischen Viskosität einer Lösung von ungefähr 30000 bis ungefähr 5000000.
Die durchschnittliche primäre Teilchengröße auf die in dieser Erfindung Bezug genommen wird, ist ein durchschnittlicher Größenwert 3 für die einzelnen Teilchen oder primären Teilchen 1 des Thermoplastharzpulvers wie in 3 gezeigt. Die durchschnittliche Agglomerations-Teilchengröße ist ein durchschnittlicher Wert 4 für die Teilchengröße des agglomerierten Teilchens 2, das durch Kohäsion der primären Teilchen 1 geformt wird. Die durchschnittliche primäre Teilchengröße wird durch Beobachten der agglomerierten Teilchen mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) erhalten, welches den Durchmesser (primäre Teilchengröße) für ungefähr 50 der primären Teilchen misst, die das agglomerierte Teilchen bilden und bildet anschließend den Mittelwert davon. Die durchschnittliche agglomerierte Teilchengröße wird durch Beobachten des agglomerierten Teilchens mit dem SEM auf die gleiche Art und Weise erhalten und durch Messen der Partikelgröße für ungefähr 50 der agglomerierten Teilchen basierend auf der SEM-Fotografie und dann durch Bilden des Mittelwerts.
Bei dieser Erfindung wird außerdem das durchschnittliche Molekulargewicht mit einem Verfahren gemessen, welches anhand der spezifischen Viskosität einer Lösung die Messung durchführt. Die Messung anhand der spezifischen Viskosität einer Lösung wird mit den folgenden Maßnahmen durchgeführt. 0,2 g einer Harzprobe wird in 50 ml Tetramethylenoxid aufgelöst, um die Viskosität A der Lösung bei 35°C zu bestimmen. Auf die gleiche Art und Weise wird die Viskosität B einer Lösung (Tetramethylenoxid) bei einer identischen Temperatur bestimmt, um die spezifische Viskosität (A/B) zu berechnen. Aufgrund dessen, dass das Verhältnis der spezifischen Viskosität – durchschnittliches Molekulargewicht vorab mit unterschiedlichen Typen von Standardpolystyrole bestimmt wird, wird das durchschnittliche Molekulargewicht der Harzprobe auf Basis der spezifischen Viskosität durch Nutzung des Verhältnisses wie oben beschrieben bestimmt.
Die durchschnittliche primäre Teilchengröße des Thermoplastharzpulvers ist vorzugsweise von ungefähr 0,03 μm bis ungefähr 5,0 μm. Wenn die durchschnittliche primäre Teilchengröße ungefähr 0,03 μm oder mehr ist, dann sind die Herstellungskosten des Harzpulvers nicht teuer, so dass die Produktionskosten des gemischten Pulvers auf Eisenbasis nicht erhöht werden. Die Teilchengröße ist ferner vorzugsweise ungefähr 0,05 μm oder mehr. Wenn sie als ungefähr 5,0 μm oder weniger definiert ist, dann kann die Dichte des geformten Produkts auf einem hohen Niveau beibehalten werden (d.h. die Verdichtbarkeit kann auf einem zufrieden stellenden Niveau beibehalten werden). Sie ist vorzugsweise ferner ungefähr 3,0 μm oder weniger.
Die durchschnittliche Agglomerations-Teilchengröße des Thermoplastharzpulvers ist vorzugsweise von ungefähr 5 μm bis ungefähr 50 μm. Wenn die durchschnittliche Agglomerations-Teilchengröße ungefähr 5 μm oder mehr ist, dann können die Fließfähigkeit und die Trichter-Ausstoßfähigkeit des gemischten Pulvers auf Eisenbasis auf einem zufrieden stellenden Niveau beibehalten werden. Die durchschnittliche Agglomerations-Teilchengröße ist ferner vorzugsweise ungefähr 10 μm oder mehr. Wenn diese Teilchengröße ferner ungefähr 50 μm oder weniger ist, dann kann die Zugfestigkeit des Sinterteils bei dem Niveau des bekannten Produkts oder höher beibehalten werden. Diese Teilchengröße ist ferner vorzugsweise ungefähr 40 μm oder weniger.
Als das Thermoplastharzpulver können zwei oder mehrere Typen von Thermoplastharzpulvern mit unterschiedlichen durchschnittlichen primären Teilchengrößen gemischt werden. In diesem Fall ist das Mischverhältnis vorzugsweise derart kontrolliert, dass die durchschnittliche primäre Teilchengröße des gemischten Pulvers die bevorzugten Bedingungen der durchschnittlichen primären Teilchengröße wie oben beschrieben erfüllt.
Das durchschnittliche Molekulargewicht des Thermoplastharzpulvers, gemessen anhand der spezifischen Viskosität einer Lösung, ist vorzugsweise von ungefähr 30000 bis ungefähr 5000000. Wenn das durchschnittliche Molekulargewicht ungefähr 30000 oder mehr ist, dann sind die Herstellungskosten des Harzpulvers nicht teuer, sondern können unterdrückt werden und es kann verhindert werden, dass die Produktionskosten des gemischten Pulvers auf Eisenbasis steigen. Wenn das durchschnittliche Molekulargewicht ungefähr 5000000 oder weniger ist, dann können die Fließfähigkeit oder die Trichter-Ausstoßfähigkeit des gemischten Pulvers auf Eisenbasis auf den gleichen oder einem höheren Niveau im Vergleich zu den von existierenden Produkten beibehalten werden.
Es gibt keine bestimmten Einschränkungen hinsichtlich des Herstellungsverfahrens des Thermoplastharzpulvers wie oben beschrieben und irgendeines von mehreren Verfahren, die bis heute für die Herstellung von feinem Harzpulver, wie beispielsweise Polymethylmethacrylsäureester benutzt werden, sind geeignet. Unter diesen Verfahren sind Polymerisationsverfahren, welche die Teilchengröße nicht auf eine extrem feine Größe reduzieren und in der Lage sind, sphärische Teilchen zu erhalten, wie beispielsweise ein Mikrosuspensions-Polymerisationsverfahren, ein Emulsions-Polymerisationsverfahren und ein Seeding-Emulsionspolymerisationsverfahren besonders bevorzugt.
Als das Mikrosuspensions-Polymerisationsverfahren ist es geeignet, ein Verfahren zu benutzen, welches einen öllöslichen Initiator als einen Radikalpolymerisationsinitiator, vorheriges Kontrollieren der Teilchengröße der Monomeröltröpfchen durch Homogenisieren (zum Vereinheitlichen) vor dem Start der Polymerisation und Durchführen der Polymerisation in einem homogen dispergierten Zustand verwendet.
Der öllösliche Radikalpolymerisationsinitiator, der in dieser Anmeldung verwendet werden kann, kann z. B. Benzoylperoxid, Diacylperoxide wie Di-3,5,5-trimethylhexanoylperoxid und Dilauroylperoxid; Peroxydicarbonate, wie Diisopropylperoxydicarbonat, Di-secbutylperoxydicarbonat und Di-2-ethylhexylperoxydicarbonat; Peroxyester wie t-Butylperoxypivalat und t-Butylperoxyneodecanoat; organische Peroxide wie Acetylcyclohexylsulfonylperoxid und Dibernsteinsäureperoxid; und Azoverbindungen wie 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis-2-methylbutyronitril und 2,2'-Azobisdimethylvaleronitril einschließen.
Solche Radikalpolymerisationsinitiatoren können allein oder zwei oder mehrere davon können in Kombination miteinander benutzt werden. Die benutzte Menge kann auf geeignete Weise abhängig von dem Typ und der Menge des Monomers und des Zufüh rungsverfahrens ausgewählt werden und normalerweise wird bevorzugt, diese innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,001 bis ungefähr 5,0 Gewichtsteile auf Basis von 100 Gewichtsteilen des benutzten Monomers zu benutzen.
Wenn das Mikrosuspensions-Polymerisationsverfahren angewandt wird, werden normalerweise ein grenzflächenaktiver Stoff (surfactant) und ein Dispergiermittel benutzt.
Der grenzflächenaktive Stoff kann z. B. anionische grenzflächenaktive Stoffe, z. B. Alkylsulfat, wie Natriumlaurylsulfat und Natriummyristylsulfat; Alkylarylsulfonate wie Natriumdodecylbenzolsufonat und Kaliumdodecylbenzolsulfonat; Sulfosuccinate wie Natriumdioctylsulfosuccinat und Natriumdihexylsulfosuccinat; Salze von Fettsäuren wie Ammoniumlaurat und Kaliumstearat; Polyoxyethylenalkylsulfat; Polyoxyethylenalkylarylsulfat; anionische grenzflächenaktive Stoffe wie Natriumdodecyldiphenyletherdisulfonat; Sorbitanester wie Sorbitanmonooleat, Polyoxyethylensorbitanmonostearat; Polyoxyethylenalkylether; nichtionische grenzflächenaktive Stoffe wie Polyoxyethylenalkylphenylether; und kationische grenzflächenaktive Stoffe wie Cetylpyridiniumchlorid und Cetyltrimethylammoniumbromid einschließen.
Das Dispergiermittel kann z. B. Polyvinylalkohol, Methylcellulose und Polyvinylpyrrolidon einschließen.
Solch ein grenzflächenaktiver Stoff und ein Dispergiermittel können allein, oder zwei oder mehrere von diesen können in Kombination miteinander benutzt werden. Die benutzte Menge kann vorteilhaft innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,05 bis ungefähr 5 Gewichtsteilen, vorzugsweise von ungefähr 0,2 bis ungefähr 4 Gewichtsteilen auf Basis von 100 Gewichtsteilen des Monomers festgelegt werden.
Bei dem Mikrosuspensions-Polymerisationsverfahren werden sowohl ein öllöslicher Initiator, ein Monomer, ein grenzflächenaktiver Stoff als auch ein polymerisationsbegünstigtes Mittel, wie beispielsweise höhere Fettsäuren oder höhere Alkohole wahlweise benutzt und andere Additive werden zuerst zu einer wässrigen Lösung hinzugefügt und vorab vermischt, und Homogenisierung durch einen Homogenisierapparat zum Kontrollieren der Teilchengröße der Öltropfen ausgesetzt.
Als der Homogenisierapparat können beispielsweise eine Kolloidmühle, ein Vibrationsrührer, eine Hochdruckpumpe mit zwei Stufen, Hochdruckströmung, die aus einer Düse oder Öffnung ausströmt und ein Überschallrührer benutzt werden. Zum Kontrollieren der Teilchengröße der Öltropfen können geeignete Bedingungen durch ein einfaches primäres Experiment ausgewählt werden, während dies abhängig von der Kontrolle der Scherkräfte beim Homogenisieren, Rührbedingungen während Polymerisation, Reaktortyp und die Menge des grenzflächenaktiven Stoffes und der Additive abhängig ist. Dann wird die homogenisierungsbehandelte Lösung des gesamten Monomers zu einem Polymerisationsbehälter gefördert und während die Temperatur unter mäßigen Rührbedingungen erhöht wird, wird die Polymerisation normalerweise bei einer Temperatur von ungefähr 30 bis ungefähr 80°C durchgeführt.
Auf diese Art und Weise wird eine flüssige Emulsion oder eine flüssige Suspension erhalten, in welcher Thermoplastharzpulver-Teilchen mit einem erwünschten Wert für die durchschnittliche primäre Teilchengröße (beispielsweise von 0,03 bis 5,0 μm) homogen verteilt sind. Nach Sprühtrocknen der flüssigen Emulsion oder der flüssigen Suspension zur Kohäsion der Thermoplastharzteilchen, wird die flüssige Komponente durch Filtration getrennt, getrocknet und pulverisiert, um ein Thermoplastharzpulver zu erhalten. Das durchschnittliche Molekulargewicht des Thermoplastharzes kann auf einen vorbestimmten Wert durch die Reaktionstemperatur oder der Polymerisationsgrad-Kontrolleinheit kontrolliert werden.
Als Nächstes wird ein Beispiel des bevorzugten Herstellungsverfahrens des gemischten Pulvers auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung erläutert.
Von ungefähr 60 % bis ungefähr 90 %, in Gew.-%, eines verdüsten Eisenpulvers, im Wesentlichen der Rest (von ungefähr 10 bis ungefähr 40 %) eines reduzierten Eisenpulvers als das Pulver auf Eisenbasis, wenigstens ein Legierungspulver und wahlweise wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit und ein Bindemittel werden auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis vermischt, um eine Mischung zu formen.
Das Bindemittel wird vorzugsweise von ungefähr 0,1 Gewichtsteilen bis ungefähr 1,0 Gewichtsteilen oder weniger auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge des Pulvers auf Eisenbasis, des wenigstens einen Legierungspulvers und des wenigstens einen Pulvers zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit beigemischt. Das Bindemittel ist vorzugsweise ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus Stearinsäure, Oleamid, Stearamid, ein geschmolzenes Gemisch aus Stearamid und Ethylenbis(stearamid) und Ethylenbis(stearamid).
Die Mischung wird unter Erwärmung vermischt (der Prozess bis zu diesem Schritt wird als primäres Mischen bezeichnet). Wenn ein Typ eines Bindemittels benutzt wird, dann ist die Erwärmungstemperatur bei dem primären Mischen vorzugsweise bei einer Temperatur, die mit ungefähr 10 bis ungefähr 100°C höher als der Schmelzpunkt des Bindemittels ist. Wenn zwei oder mehr Typen von Bindemitteln benutzt werden, dann ist die Erwärmungstemperatur vorzugsweise ungefähr 10°C oder höher als der niedrigste Wert der Schmelzpunkte der Bindemittel und niedriger als der höchste Wert unter den Schmelzpunkten der Bindemittel. Wenn Erwärmen bei einer Temperatur höher als die untere Temperaturgrenze wie oben beschrieben durchgeführt wird, wird zumindest ein Typ von Bindemittel geschmolzen, um die Bindefunktion durch das Bindemittel für die Pulverteilchen bereitzustellen. Wenn die Erwärmungstemperatur geringer als die obere Grenze wie oben beschrieben ist, dann kann Reduktion der Bindefunktion aufgrund von Thermo-Dekomposition des Bindemittels oder dergleichen ausreichend verhindert werden und zufrieden stellende Trichter-Ausstoßfähigkeit kann beibehalten werden.
Dann wird das primär gemischte Pulver abgekühlt, damit das wenigstens eine Legierungspulver oder das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis haftet. Die Prozesse des Mischens der Ausgangspulver enthaltend das Bindemittel bis zu diesem Schritt werden generell als die Bindemittelbehandlung oder Haftbehandlung beschrieben.
Dann wird ferner ein Schmiermittel zu dem primär gemischten Pulver hinzugefügt, in welchem das wenigstens eine Legierungspulver oder wahlweise das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis haften, und vermischt (bezeichnet als sekundäres Mischen), um das gemischte Pulver auf Eisenbasis zu formen. Die Temperatur für das sekundäre Mischen ist vorzugsweise niedriger als der kleinste Wert unter den Schmelzpunkten der zu hinzufügenden Schmiermittel, um die Schmierfunktion zu erhalten. Die Temperatur ist besonders bevorzugt bei einer Raumtemperatur. Die Menge des zu hinzufügenden Schmiermittels ist vorzugsweise von ungefähr 0,1 Gewichtsteilen bis ungefähr 0,8 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt ungefähr 0,5 Gewichtsteile oder weniger basierend auf 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge für das Pulver auf Eisenbasis, das wenigstens eine Legierungspulver und das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit (welches wahlweise hinzugefügt wird). Das beim sekundären Mischen hinzugefügte Schmiermittel bildet ein freies Schmiermittel und ist in einem freien Zustand vorhanden, d.h. es haftet nicht mit dem Pulver auf Eisenbasis in der Pulvermischung.
Das beim sekundären Mischen hinzugefügte Schmiermittel als das freie Schmiermittel enthält im Wesentlichen eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus Thermoplastharzpulver, Zinkstearat und Lithiumstearat wie oben beschrieben und wahlweise enthält es eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus Stearinsäure, Oleamid, Stearamid, ein geschmolzenes Gemisch aus Stearamid und Ethylenbis(stearamid), Ethylenbis(stearamid), Polyethylen mit einem Molekulargewicht von 10000 oder weniger, ein geschmolzenes Gemisch aus Ethylenbis(stearamid) und Polyethylen mit einem Molekulargewicht von 10000 oder weniger. Das Thermoplastharzpulver umfasst vorzugsweise 50 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das Thermoplastharzpulver, wenigstens eine Komponente ausgewählt aus Acrylestern, Methacrylestern, aromatischen Vinylverbindungen als das Monomer, welches damit polymerisiert ist.
Bei dieser Erfindung kann ein Teil des reduzierten Eisenpulvers, welches als das Pulver auf Eisenbasis hinzuzufügen ist, von ungefähr 10 bis ungefähr 30 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis während der sekundären Mischung hinzugefügt werden. Dies kann dazu führen, dass das beim sekundären Mischen hinzugefügte reduzierte Eisenpulver als ein freies Pulver auf Eisenbasis ausgebildet wird, bei dem kein Legierungspulver oder Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an der Oberfläche davon haftet. Wenn wenigstens ein Teil eines reduzierten Eisenpulvers ein freies Pulver auf Eisenbasis ist, dann kann die Formfüllungseigenschaft des gemischtes Pulvers auf Eisenbasis weiterhin erstaunlich verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Herstellungsverfahren kann das gemischte Pulver auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung auch durch die folgenden Schritte (1)-(4) hergestellt werden.

(1) Nach Hinzufügen von wenigstens einem Legierungspulver und wahlweise wenigstens einem Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit zu einem Pulver auf Eisenbasis, welches im Wesentlichen von ungefähr 90 bis ungefähr 60 Gew.-% eines verdüsten Eisenpulvers und von ungefähr 10 bis ungefähr 40 Gew.-% eines reduzierten Eisenpulvers enthält und ferner Sprühen eines flüssigen Bindemittels zu solchen Pulvern (das flüssige Bindemittel wird nachfolgend als ein Sprühbindemittel bezeichnet) werden diese vermischt. Als ein flüssiges Bindemittel werden vorzugsweise eine oder mehrere von Ölsäure, Spindelöl und Turbinenöl benutzt.
(2) Zinkstearat wird ferner hinzugefügt und mit der Mischung zum Formen einer primären Mischung vermischt. Die Menge des Zinkstearats zusammen mit dem Sprühbindemittel ist vorzugsweise von ungefähr 0,1 bis ungefähr 1,0 Gewichtsteile auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge für das Pulver auf Eisenbasis, das wenigstens ein Legierungspulver und das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit.
(3) Das primär gemischte Pulver wird sekundärem Mischen unter Erwärmung bei einer Temperatur von ungefähr 110 bis ungefähr 150°C unterworfen. Ein geschmolzenes Produkt wird durch das Erwärmen von Zinkstearat und wenigstens einem der Sprühbindemittel gebildet. Wenn die Erwärmungstemperatur für das sekundäre Mischen ungefähr 110°C oder höher ist, dann ist die Wirkung des Bindemittels vollständig vorhanden, um Absonderung des wenigstens einen Legierungspulvers zu verhindern. Wenn die Erwärmungstemperatur ferner ungefähr 150°C oder weniger ist, dann kann die Verringerung der Verdichtbarkeit aufgrund von Oxidation (Aushärtung) des Pulvers auf Eisenbasis ausreichend verhindert werden. Wenn danach das sekundär gemischte Pulver abgekühlt ist, dann haften das wenigstens eine Legierungspulver und wahlweise das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit fest an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis.
(4) Ein Schmiermittel wird ferner zu dem sekundär gemischten Pulver hinzugefügt, bei welchem das wenigstens eine Legierungspulver und wahlweise das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis haften und werden einer tertiären Mischung zum Formen des gemischten Pulvers auf Eisenbasis unterworfen. Die Temperatur beim tertiären Mischen ist vorzugsweise geringer als der kleinste Wert der Schmelzpunkte der zu hinzufügenden Schmiermittel. Besonders bevorzugt ist sie bei Raumtemperatur. Die Menge des hinzuzufügenden Schmiermittels ist vorzugsweise von ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,8 Gewichtsteile auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge des Pulvers auf Eisenbasis, des Legierungspulvers und des Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit. Das beim tertiären Mischen hinzugefügte Schmiermittel bildet ein freies Schmiermittel, welches nicht wesentlich mit dem Pulver auf Eisenbasis haftet und in dem gemischten Pulver in einem freien Zustand vorhanden ist.

Der Typ des Schmiermittels, welches beim tertiären Mischen hinzugefügt wird, kann ohne weiteres identisch mit dem freien Schmiermittel wie oben beschrieben sein.
Bei dem Beispiel des Herstellungsverfahrens wie oben beschrieben bilden die Behandlungen (1)-(3) die Bindemittelbehandlung.
Ein Teil des reduzierten Eisenpulvers, welches in dem Schritt (1) des Herstellungsverfahrens gemäß dieser Erfindung beigemischt wird, vorzugsweise von ungefähr 10 bis ungefähr 30 Gew.-% auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis, kann beim tertiären Mischen (4) beigefügt werden. Dies kann dazu führen, dass das beim tertiären Mischen beigefügte reduzierte Eisenpulver ein freies Pulver auf Eisenbasis wird, bei welchem das Legierungspulver oder das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit nicht wesentlich an der Oberfläche davon haften. Wenn wenigstens ein Teil des reduzierten Eisenpulvers als ein freies Pulver auf Eisenbasis geformt wird, dann kann die Formfüllungseigenschaft des gemischten Pulvers auf Eisenbasis weiterhin erstaunlich verbessert werden.
Außerdem ist das Herstellungsverfahren des gemischten Pulvers auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung nicht nur auf die zwei obigen Beispiele der Herstellungsverfahren wie oben beschrieben beschränkt. Als ein anderes Beispiel als die Herstellungsverfahren wie oben beschrieben wird beispielsweise nach Beimischen des Bindemittels, aufgelöst oder dispergiert in einem organischen Lösemittel, in dem Pulver auf Eisenbasis, in dem wenigsten einem Legierungspulver und wahlweise in dem Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit, das organische Lösungsmittel verdampft, damit das wenigstens eine Legierungspulver und das wenigstens eine Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis (die Prozesse bis zu diesem Schritt bilden die Bindemittelbehandlung) haften und dann wird das Schmiermittel beigemischt, um das gemischte Pulver auf Eisenbasis zu formen, in welchem das freie Schmiermittel vorhanden ist.
Die Bindemittelbehandlung ist nicht nur auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt, sondern alle Behandlungen mit dem Ziel zum Haften des Ausgangspulvers, außer das Pulver auf Eisenbasis, an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis, sind in der Bindemittelbehandlung enthalten. Für eine effektive Bindemittelbehandlung ist es wichtig, dass eine wesentliche Menge des wenigstens einen Legierungspulvers oder des wenigstens einen Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an dem Pulver auf Eisenbasis haftet. Beispielsweise wird im Falle eines Graphitpulvers, welches häufig hinzugefügt wird, bevorzugt, die Bindemittelbehandlung durchzuführen, während solch eine Bedingung ausgewählt wird, dass ungefähr 60 % oder mehr (Gew.-%) davon haftet.
Für das gemischte Pulver auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung kann irgendeine der Produktionsprozesswege der Pulvermetallurgie angewandt werden, wie beispielsweise Pressen – Sintern, Pressen – Sintern – aufgekohltes Abschrecken (CQT), Pressen – Sintern – zunderfreies Abschrecken (BQT) und Pressen – Sintern – Induktionsabschrecken. Bei all diesen wie oben beschriebenen Prozessrouten kann ein Größenbestimmungsprozess wenn notwendig hinzugefügt werden.
BEISPIEL
(Beispiel 1)
Zuerst wurden 974 g eines Pulvers auf Eisenbasis, wenigstens ein Legierungspulver in der Menge wie in TABELLE 1 gezeigt und das Bindemittel in der Menge wie in TABELLE 1 gezeigt in eine erwärmbare Mischmaschine geladen und ausreichend vermischt, um eine Mischung zu bilden.
Als das Pulver auf Eisenbasis wurden ein verdüstes Eisenpulver (KIP301A hergestellt durch Kawasaki Steel Corporation) und ein reduziertes Eisenpulver (255M hergestellt durch Kawasaki Steel Corporation) bei einem wie in TABELLE 1 gezeigten Verhältnis benutzt. Jedes dieser ist ein herkömmliches Eisenpulver für industrielle Anwendung. Als das wenigstens eine Legierungspulver wurden 6 g eines Graphitpulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 μm und 20 g eines elektrolytischen Kupferpulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 μm hinzugefügt. Außerdem wurden als das Bindemittel, Bindemittel des Typs und mit der Menge wie in TABELLE 1 gezeigt vorab vermischt und benutzt. Der in TABELLE 1 gezeigte Anteil ist durch Gewichtsteile auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge des Pulvers auf Eisenbasis, des wenigstens einen Legierungspulvers und wahlweise des wenigstens einen Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit dargestellt.
Dann wurden die Mischungen erwärmt, während das Mischen bei den in der TABELLE 1 gezeigten Temperaturen (die Prozesse bis zu diesen Schritten werden als primäres Mischen bezeichnet) zum Formen einer primären Mischung fortgesetzt wurden.
Die primäre Mischung wurde sukzessiv auf 85°C oder weniger während des Mischens abgekühlt. Nach dem Abkühlen auf 40°C wurden freie Schmiermittel des Typs und in der Menge wie in TABELLE 1 gezeigt hinzugefügt und nach dem Mischen zum Homogenisieren (Prozesse bis zu diesem Schritt werden als sekundäres Mischen bezeichnet) wurde die Mischung von der erwärmbaren Mischmaschine zum Formen eines gemischten Pulvers auf Eisenbasis ausgestoßen. TABELLE 3 zeigt das Verhältnis zwischen den Symbolen und dem freien Schmiermittel außer für das Thermoplastharzpulver, Zinkstearat und Lithiumstearat, welche während des sekundären Mischens hinzugefügt wurden. TABELLE 4 zeigt außerdem das Verhältnis zwischen den Symbolen und dem Typ des für das sekundäre Mischen benutzten Thermoplastharzpulvers, die Zusammensetzungen, das Polymerisationsverfahren, die primäre Teilchengröße, die Agglomerations-Teilchengröße und das Molekulargewicht davon.
Ein reduziertes Eisenpulver (15 Gew.-%) wurde zusammen mit dem Schmiermittel während des sekundären Mischens in einem bestimmten Experiment (gemischtes Pulver auf Eisenbasis: Nr. 1-17) hinzugefügt.
Die Formfüllungseigenschaft, Verdichtbarkeit und Absonderungseigenschaft wurden für das resultierende gemischte Pulver auf Eisenbasis ausgewertet.
(1) Formfüllungsversuch
Der Formfüllungsversuch für das gemischte Pulver auf Eisenbasis wurde durch Nutzung einer Vorrichtung durchgeführt, die schematisch in dem Aufbau in 1 gezeigt ist. Ein Schuhkarton (100 × 60 × 20 mm) gefüllt mit 150 g eines gemischten Pulvers auf Eisenbasis (getestetes gemischtes Pulver) wurde bei einer Geschwindigkeit von 200 mm/s in Richtung einer Form bewegt, welcher kurz oberhalb einer Form mit einer Hohlraumdicke von 1 mm angehalten wurde, für 1 Sekunde beibehalten wurde und dann nach dem Ausstoßen der Mischung auf Eisenbasis in die Form zurückgeführt wurde. Nach dem Ausstoßen wurde Pressen unter einem Druck von 488 MPa zum Formen eines Grünlings durchgeführt.
Das Gewicht des Grünlings wurde gemessen, um die Ladungsdichte {=(Gewicht des Grünlings)/(Volumen des Hohlraums)} zu bestimmen. Der durch Dividieren der Ladungsdichte mit der Fülldichte des gemischten Pulvers auf Eisenbasis in dem Schuhkarton erhaltene Wert wurde als ein Ladungswert definiert und die Formfüllungseigenschaft wurde ausgewertet. Es wurde bestimmt, dass die Formfüllungseigenschaft verbessert wird, wenn sich der Ladungswert erhöht.
(2) Verdichtbarkeitsversuch
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis (getestetes gemischtes Pulver) wurde bei einem Druck von 5 Tonnen/cm³ (490 MPa) zu einem Tablett mit einem Durchmesser von 25 mm × einer Höhe von 20 mm gepresst. Die Dichte (Presskörperdichte) des Grünlings wurde gemessen, um die Verdichtbarkeit auszuwerten.
(3) Absonderungsversuch
Absonderung des Graphitpulvers (ein Typ des Legierungspulvers) enthaltend in dem gemischten Pulver auf Eisenbasis wurde untersucht, um die Absonderungseigenschaft auszuwerten. Das gemischte Pulver auf Eisenbasis (getestetes gemischtes Pulver) wurde gesiebt und Kohlenstoff wurde quantitativ für das durch einen 100 mesh (150 μm), aber nicht durch einen 200 mesh (75 μm) Sieb durchströmende Pulver analysiert. Außerdem wurden quantitative Analysen auch für den Kohlenstoff des gesamten gemischten Pulvers auf Eisenbasis (getestetes gemischtes Pulver) durchgeführt. Aus diesen Ergebnissen wurde die Absonderungseigenschaft durch Nutzung des Grads der Kohlenstoffadhäsion wie unten beschreiben ausgewertet.
Grad der Kohlenstoffadhäsion = {C Analysewert des gemischten Pulvers auf Eisenbasis mit Teilchengröße durchströmend 100 mesh (150 μm), aber nicht 200 mesh (75 μm)}/(C Analysewert für gemischtes Pulver auf Eisenbasis) × 100 (Gew.-%).
Ein höherer Grad der Kohlenstoffadhäsion bedeutet weniger Absonderung des Graphitpulvers in dem gemischten Pulver auf Eisenbasis. Die Ergebnisse sind in TABELLE 2 gezeigt.
TABELLE 2
TABELLE 3
TABELLE 4

Anmerkung *) MMA: Methylmethacrylat; BMA: n-Butylmethacrylat; EA: Ethylacrylat; BA: n-Butylacrylat; AN: Acrylnitril; BD: Butadien; ST: Styrol

Es ist aus TABELLE 2 erkennbar, dass jedes Beispiel gemäß der bevorzugten Bedingungen dieser Erfindung (gemischtes Pulver auf Eisenbasis Nr. 1-1 bis Nr. 1-18) ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis ist, welches exzellente Formfüllungseigenschaft und Verdichtbarkeit mit geringerer Absonderung von Graphitpulver und mit einer Dichte des Grünlings von 6,83 Mg/m³ oder mehr, einen Grad der Kohlenstoffadhäsion von 80 % oder mehr und einen Ladungswert von 0,8 oder mehr aufweist.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung mit weniger bevorzugten Bedingungen (Nrn. 1-22 bis 1-25) haben dennoch gute Formfüllungseigenschaften und Verdichtbarkeit, mit weniger Absonderung des Graphitpulvers, obwohl es ein wenig geringer als bei den bevorzugten Bedingungen ist.
Bei dem gemischten Pulver auf Eisenbasis, bei welchem die Menge des reduzierten Eisenpulvers außerhalb des Bereichs dieser Erfindung ist (Nr. 1-19 und 1-20) ist die Formfüllungseigenschaft verringert. Bei dem gemischten Pulver auf Eisenbasis (Nr. 1-21), bei welchem die Menge des Bindemittels ungenügend ist, und der Zweck der Bindemittelbehandlung nicht erzielt werden kann, haftete das wenigstens eine Legierungspulver nicht ausreichend an dem Eisenpulver und als ein Ergebnis dessen, war die Verhinderung der Absonderung sehr schlecht.
Bei dem gemischten Pulver auf Eisenbasis (Nr. 1-25), bei welchem die Menge des Bindemittels geringer als der bevorzugte Bereich dieser Erfindung ist, war die Absonderung erhöht. Bei dem gemischten Pulver auf Eisenbasis (Nr. 1-22), bei welchem die Menge des Bindemittels höher als der geeignete Bereich dieser Erfindung ist, war die Formfüllungseigenschaft verringert. Bei dem gemischten Pulver auf Eisenbasis (Nr. 1-23), bei welchem die Menge des freien Schmiermittels weniger als der bevorzugte Bereich dieser Erfindung ist, war die Formfüllungseigenschaft verringert. Bei dem gemischten Pulver auf Eisenbasis (Nr. 1-24), bei welchem die Menge des freien Schmiermittels viel höher als der bevorzugte Bereich dieser Erfindung ist, war die Verdichtbarkeit verringert.
(Beispiel 2)
Zuerst wurde primäres Mischen durch Sprühen eines oder mehrere Typen von Elementen ausgewählt von Ölsäure, Spindelöl und Turbinenöl wie in TABELLE 5 gezeigt als ein Bindemittel zu 974 g eines Pulvers auf Eisenbasis, 6 g eines Graphitpulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 μm als das wenigstens eine Legierungspulver und 20 g eines elektrolytischen Kupferpulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 μm durchgeführt und dann wurden diese miteinander vermischt. Die hinzugefügte Menge des Bindemittels ist durch Gewichtsteile auf Basis von 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis des wenigstens einen Legierungspulvers und wahlweise des wenigstens einen Pulvers zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit repräsentiert.
Als das Pulver auf Eisenbasis wurden ein verdüstes Eisenpulver (KIP301A, hergestellt durch Kawasaki Steel Corporation) und ein reduziertes Eisenpulver (207M, hergestellt durch Kawasaki Steel Corporation) bei einem Verhältnis wie in TABELLE 5 gezeigt benutzt. Das bei diesem Versuch benutzte Eisenpulver war auch ein herkömmliches Eisenpulver für industrielle Nutzung. Ein Graphitpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 μm und ein elektrolytisches Kupferpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 μm wurden als die Legierungspulver benutzt.
In dem gemischten Pulver auf Eisenbasis Nr. 2-9 wurde ein MnS-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 20 μm als das Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit statt des Kupferpulvers hinzugefügt.
Dann wurde Zinkstearat in einer Menge wie in TABELLE 5 gezeigt weiterhin als ein Bindemittel zu dem primär gemischten Pulver hinzugefügt und diese wurden in eine erwärmbare Mischmaschine geladen und sorgfältig miteinander vermischt, um eine Mischung zu bilden. Die Mischung wurde während des Mischens bei einer Temperatur von 140°C zum Formen einer sekundären Mischung erwärmt.
Die sekundäre Mischung wurde sukzessiv während des Mischens auf eine Temperatur von 85°C oder weniger abgekühlt. Nach dem Abkühlen auf eine Temperatur von 40°C wurde jeder Typ des freien Schmiermittels und die Mengen wie in TABELLE 5 gezeigt hinzugefügt und einer tertiären Mischung unterworfen, um somit einen homogenen Zustand bereitzustellen und dann von der erwärmbaren Mischmaschine zum Formen eines gemischten Pulvers auf Eisenbasis ausgestoßen. TABELLE 3 zeigt, wie Beispiel 1, das Verhältnis zwischen den Symbolen und den Typen der freien Schmiermittel, außer für das Thermoplastharzpulver, Zinkstearat und Lithiumstearat, die beim tertiären Mischen hinzugefügt werden. TABELLE 4 zeigt, wie Beispiel 1, das Verhältnis zwischen den Symbolen und den Typen der Thermoplastharzpulver, welche beim tertiären Mischen benutzt wurde, Zusammensetzungen, Polymerisationsverfahren, primäre Teilchengröße, Agglomerations-Teilchengröße und das Molekulargewicht davon.
Ein reduziertes Eisenpulver (15 Gew.-%) wurde zusammen mit dem freien Schmiermittel beim tertiären Mischen in einem bestimmten Versuch (gemischtes Pulver auf Eisenbasis Nr. 2-17) hinzugefügt.
Für das resultierende gemischte Pulver auf Eisenbasis wurden die Formfüllungseigenschaft, Verdichtbarkeit und Absonderungseigenschaft auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 ausgewertet.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in TABELLE 6 gezeigt.
TABELLE 6
Es ist erkennbar, dass jedes Beispiel gemäß den bevorzugten Bedingungen dieser Erfindung (gemischte Pulver auf Eisenbasis: Nr. 2-1 bis Nr. 2-18, Nr. 2-26) ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis mit exzellenter Formfüllungseigenschaft, Verdichtbarkeit und absonderungsverhindernde Eigenschaft mit einer Dichte des Grünlings von 683 Mg/m³ oder mehr, einem Grad der Kohlenstoffadhäsion von 80 % oder mehr und einen Ladungswert von 0,8 oder mehr ist.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung nach weniger bevorzugten Bedingungen (Nr. 2-22 bis 2-25) haben immer noch gute Formfüllungseigenschaften und Verdichtbarkeit, mit weniger Absonderung des Graphitpulvers, obwohl diese ein wenig geringer als bei den bevorzugten Bedingungen sind.
Andererseits ist bei dem gemischten Pulver auf Eisenbasis mit der Menge des reduzierten Eisenpulvers außerhalb des Bereichs dieser Erfindung (Nr. 2-19 und 2-20) die Formfüllungseigenschaft verringert. Das gemischte Pulver auf Eisenbasis (Nr. 2-21) ist hinsichtlich der Menge des bereitgestellten Bindemittels ungenügend, und als ein Ergebnis wurde der Zweck der Bindemittelbehandlung nicht erhalten, bei welchem das wenigstens eine Legierungspulver nicht ausreichend an dem wenigstens einem Legierungspulver haftet, wodurch das Verhindern der Absonderung bei diesem Versuch ungenügend war.
Das gemischte Pulver auf Eisenbasis (Nr. 2-22), bei welchem die Menge des Bindemittels viel höher als der geeignete Bereich dieser Erfindung ist, wurde die Formfüllungseigenschaft verringert. Bei einem gemischten Pulver auf Eisenbasis (Nr. 2-23) enthaltend keines von Thermoplastharz, Zinkstearat und Lithiumstearat als das freie Schmiermittel und somit außerhalb des geeigneten Bereichs dieser Erfindung, war die Formfüllungseigenschaft geringer. Bei dem gemischten Pulver auf Eisenbasis (Nr. 2-24) mit der Menge des freien Schmiermittels unterhalb des geeigneten Bereichs dieser Erfindung, war die Formfüllungseigenschaft geringer. Bei einem gemischten Pulver auf Eisenbasis (Nr. 2-25) mit der Menge des freien Schmiermittels viel höher als der geeignete Bereich gemäß dieser Erfindung, war die Verdichtbarkeit verringert.
Gemäß dieser Erfindung kann ein gemischtes Pulver auf Eisenbasis mit weniger Absonderung, exzellenter Verdichtbarkeit und auch exzellenter Formfüllungseigenschaft bei geringen Kosten hergestellt werden. Das gemischte Pulver auf Eisenbasis gemäß dieser Erfindung kann hervorragende industrielle Effekte bereitstellen, die in der Lage sind mit der Größenreduktion der Sinterteile klarzukommen und in der Lage sind, Sinterteile stets mit hoher Dichte herzustellen und mit geringeren Schwankungseigenschaften, auch wenn der Presskörper durch Nutzung von Formen mit einer engen Hohlraumbreite hergestellt werden.

Claims

Gemisches Pulver auf Eisenbasis zur Verwendung in der Pulvermetallurgie, wobei es umfasst: ein Pulver auf Eisenbasis; wenigstens ein Legierungspulver; Bindemittel; und wahlweise wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit; wobei das Pulver auf Eisenbasis in Gew.-% von 60 bis 90 % eines verdüsten Eisenpulvers und von 10 % bis 40 % eines reduzierten Eisenpulvers auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis umfasst; und das Legierungspulver sowie das Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit durch das Bindemittel an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis haften.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil des reduzierten Eisenpulvers als freies Pulver auf Eisenbasis in Gew.-% in einer Menge von 10 % bis 30 % auf Basis der gesamten Menge des Pulvers auf Eisenbasis vorhanden ist.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an Bindemittel von 0,1 Gewichtsteilen bis 1,0 Gewichtsteilen auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge für das Pulver auf Eisenbasis, das wenigstens eine Legierungspulver und das wenigstens eine Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit beträgt.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel wenigstens einen Bestandteil umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Stea rinsäure, Oleamid, Stearamid, einem geschmolzenem Gemisch aus Stearamid und Ethylenbis(stearamid) und Ethylenbis(stearamid) besteht.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel Zinkstearat und wenigstens Ölsäure, Spindelöl oder Turbinenöl umfasst.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 1, wobei das gemischte Pulver auf Eisenbasis des Weiteren ein freies Schmiermittel umfasst.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 6, wobei der Gehalt an dem freien Schmiermittel von 0,1 Gewichtsteilen bis 0,8 Gewichtsteilen auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge für das Pulver auf Eisenbasis, das wenigstens ein Legierungspulver und das wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit beträgt.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 6, wobei der Gehalt an dem freien Schmiermittel von 0,1 Gewichtsteilen bis 0,5 Gewichtsteilen auf Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Menge für das Pulver auf Eisenbasis, das wenigstens ein Legierungspulver und das wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit beträgt.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 6, wobei das freie Schmiermittel wenigstens einen Bestandteil umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Thermoplastharzpulver, Zinkstearat und Lithiumstearat besteht, und wahlweise wenigstens eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Stearinsäure, Oleamid, Stearamid, einem geschmolzenen Gemisch aus Stearamid und Ethylenbis(stearamid), Ethylenbis(stearamid), Polyethylen mit einem Molekulargewicht von 10000 oder weniger sowie einem geschmolzenen Gemisch aus Ethylenbis(stearamid) und Polyethylen mit einem Molekulargewicht von 10000 oder weniger besteht.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 9, wobei das Thermoplastharzpulver wenigstens 50 Gew.-%, bezogen auf das Thermoplastharzpulver, wenigstens ein Monomer umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Acrylestern, Methacrylestern, aromatischen Vinylverbindungen und Kombinationen daraus besteht, wobei das Monomer polymerisiert ist und das Thermoplastharzpulver eine durchschnittliche primäre Teilchengröße von 0,03 μm bis 5,0 μm, eine durchschnittliche Agglomerations-Teilchengröße von 5 μm bis 50 μm sowie ein durchschnittliches Molekulargewicht gemessen anhand der spezifischen Viskosität einer Lösung von 30000 bis 5000000 hat.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis zur Verwendung in der Pulvermetallurgie, das umfasst: ein Pulver auf Eisenbasis; wenigstens ein Legierungspulver; Bindemittel; und wahlweise wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit, wobei jedes als Ausgangsmaterial vorhanden ist; wobei das Pulver auf Eisenbasis von 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% eines verdüsten Eisenpulvers und von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% eines reduzierten Eisenpulvers auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis umfasst; und und das Legierungspulver sowie das Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit mit dem Pulver auf Eisenbasis bindemittelbehandelt sind.
Gemisches Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 11, wobei das gemischte Pulver auf Eisenbasis des Weiteren ein freies Schmiermittel umfasst.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis zur Verwendung in der Pulvermetallurgie, das umfasst: ein Pulver auf Eisenbasis; wenigstens ein Legierungspulver; Bindemittel; und wahlweise wenigstens ein Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit, wobei jedes als Ausgangsmaterial vorhanden ist; wobei das Pulver auf Eisenbasis von 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% eines verdüsten Eisenpulvers und von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% eines reduzierten Eisenpulvers auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis umfasst; wobei das Legierungspulver und das Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit mit wenigstens einem Teil des Pulvers auf Eisenbasis bindemittelbehandelt sind; und der Rest des Pulvers auf Eisenbasis im Wesentlichen reduziertes Eisenpulver umfasst und von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% auf Basis der Gesamtmenge des Pulvers auf Eisenbasis vorhanden ist und mit bindemittelbehandeltem Pulver vermischt ist.
Gemischtes Pulver auf Eisenbasis nach Anspruch 13, wobei das gemischte Pulver auf Eisenbasis des Weiteren ein freies Schmiermittel umfasst.