DE69226639T2

DE69226639T2 - Pulvermischung auf Eisenbasis und Verfahren ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE69226639T2
Application number: DE69226639T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki C/O Technical Research Div. Chiba-Shi Chiba 260 Ishikawa; Yoshiaki C/O Chiba Works Chiba-Shi Chiba 260 Maeda; Toshiyuki C/O Chiba Works Chiba-Shi Chiba 260 Minegishi; Kuniaki C/O Technical Research Div Chiba-Shi Chiba 260 Ogura; Akio C/O Chiba Works Chiba-Shi Chiba 260 Sonobe; Shigeaki C/O Technical Research Div. Chiba-Shi Chiba 260 Takajo
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-09-25
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2012-09-26
Also published as: EP0589088B1; EP0589088A1; DE69226639D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Modifizieren von Pulvermaterialien, die zur Herstellung von Maschinenteilen durch Pulver-Metallurgie verwendet werden, und betrifft insbesondere ein Pulvergemisch auf Eisenbasis und ein Verfahren zu seiner Herstellung, das ein verbessertes Pulvergemisch mit stabilisierter Schüttdichte, geringerer Segregation von Zusätzen und überlegenen Fließfähigkeits-Kennwerten beim Auslassen aus einem Trichter ergibt; welches Verfahren geringeren Kraftaufwand beim Auswerfen aus einer Form in einem Verdichtungsvorgang erfordert und welches Material kein Zink oder höchstens geringe Zinkanteile enthält.

Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik

Herkömmliche Pulvermaterialien, die für Maschinenteile eingesetzt worden sind, waren Pulvergemische, bei denen das Legierungszusatzpulver der Bestandteile zur Verbesserung der Festkörpereigenschaften, wie Kupfer, Nickel, Graphit und Phosphor in ein Eisenpulver gemischt wurden. Ein Schmierstoff wie Zinkstearat wurde auch in das Pulver eingemischt, um den Abriebwiderstand während der Druckverformung zu reduzieren. Diese Pulvergemische neigten jedoch zu einer Pulversegregation, die ohne weiteres bereits während des Transports nach dem Mischen, beim Einladen in und Entladen aus einem Trichter oder während des Formens auftraten, da das Pulvergemisch Pulver mit unterschiedlichen Größen, Formen und Dichten enthielt.
Diese Segregation verursachte Schwankungen bei der Produktzusammensetzung, mit erhöhten Schwankungen von Maßänderungen und Festigkeit, und es ergaben sich so fehlerhafte Produkte. Weiter vergrößern Graphit und dergleichen infolge ihrer Eigenschaften als Feinstpulver die spezifische Oberfläche des Pulvergemisches und behindern so die Fließfähigkeit Diese Behinderung verringert die Einführgeschwindigkeit in die Form, wodurch auch die Herstellgeschwindigkeit für den Grünling reduziert wird. Technologie zum Verhindern von Segregation dieser Pulvergemische wird in der JP-Offenlegungsschrift Nr. 56-136901 oder Nr. 58-28231 geoffenbart, in denen ein Binder zum Verhindern von Segregation benutzt wird. Jedoch wird die Fließfähigkeit des Pulvergemisches umso geringer, je höher die Bindermenge zur Verbesserung der Segregation des Pulvergemisches wird.
Ein Pulver, bei dem Graphit an die Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis mit einem Binder aus Zinkstearat angehängt wurde, wurde in der JP-Offenlegungsschrift Nr. 1-219101 geoffenbart. Wir haben auch, in der JP-Offenlegungsschrift Nr. 3-162502, ein Verfahren vorgeschlagen, das eine Metaliseife und eine Fettsäure als Binder benutzte. Jedoch enthielten alle vorstehend erwähnten Verfahren Zink oder andere Metallelemente in den Bindern, die ein größeres Problem verursachten, da metallische Elemente, wie Oxyde, in den Bindern die Innenseite des Ofens verunreinigten oder die Zusammensetzung des gesinterten Körpers während des Sinterns veränderten.
Um diese Probleme zu überwinden, benutzen manche Verfahren Binder, die keine metallischen Elemente enthalten, wie in der JP-PS Nr. 60-502158 und der JP-Offenlegungsschrift 2-217403 geoffenbart wird, bei denen die Binder selbst keine Schmierfunktion besitzen, weshalb schließlich Zinkstearat als Schmierstoff zugefügt wurde. Damit verunreinigte in dem Schmierstoff enthaltenes Zink, wie vorher beschrieben, die Innenseite des Ofens als Oxyd oder veränderte die Zusammensetzung des gesinterten Körpers.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist dementsprechend ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Pulvergemisch auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie und ein Herstellverfahren dafür zu schaffen, bei denen das Pulvergemisch eine stabilisierte Fülldichte, weniger Segregation, überlegene Eigenschaften der Fließströmung aus einem Trichter und keinen Zink oder höchstens einen geringen Anteil davon aufweist, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Pulverkennwerte und der Grünling-Kennwerte des Gemisches.
Ungeachtet der angeführten Probleme haben wir ein erfolgreiches Pulvergemisch auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie geschaffen, das herkömmliche Nachteile überwunden hat und das kostengünstig in großen Mengen erzeugt werden kann. Insbesondere kann das Gemisch erzeugt werden durch Anhängen des Legierungszusatzpulvers und des Pulvers zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit an die Oberflache des Pulvers auf Eisenbasis als ein Binder, der aus einem geschmolzenen Pulvergemisch von mindestens einem Pulver einer organischen Verbindung hergestellt ist, die ausgewählt ist aus einer niedrigschmelzenden Gruppe mit einem Schmelzpunkt von etwa 69-103ºC, die besteht aus Stearinsäure, Oleinsäure- und Stearinsäure-Amid, und einer hochschmelzenden Komponente, die Stearinsäure-Bisamid als organisches Verbindungspulver mit einem hohen Schmelzpunkt von etwa 147ºC umfaßt, und Einmischen der freien Pulver eines Schmierstoffes in das Pulvergemisch bei einer Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt liegt.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein derartiges vorteilhaftes Gemisch und ein Herstellverfahren für seine wirksame Produktion zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Pulvergemisches auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie, mit den Schritten:
Mischen von 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% eines Pulvers von mindestens einer organischen Verbindung, ausgewählt aus einer ersten (niedrigschmelzenden) Gruppe, die besteht aus Stearinsäure, Oleinsäure-Amid und Stearinsäure-Amid, 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% eines Pulvers einer organischen Verbindung eines zweiten (hochschmelzenden) Arnides, das Stearinsäure-Bisamid umfaßt, 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% eines Legierungszusatz-Pulvers und/oder eines Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit, während der Rest ein Pulver auf Eisenbasis ist;
danach Erwärmen des resultierenden Eisenbasis-Pulvergemisches während 30 Sekunden bis 30 Minuten in einem Temperaturbereich, der von zehn Grad C über dem niedrigsten Schmelzpunkt einer organischen Verbindung der niedrig-schmelzenden Gruppe bis zu einer Temperatur reicht, die den Schmelzpunkt der höherschmelzenden organischen Bisamid-Verbindung nicht übersteigt, und darauffolgendes Abkühlen des Gemisches.
Bevorzugt umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren weiter einen Schritt des Zumischens von 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% von mindestens einem freien Schmierstoffpulver, ausgewählt aus der aus Stearinsäure, Oleinsäure-Amid, Stearinsäure-Amid bestehenden Gruppe und einem erwärmten Gemisch von Stearinsäure-Amid und Stearinsäure-Bisamid, und Mischen dieses Schmierstoff-freien Pulvers während 30 5 bis etwa 30 min bei einer Temperatur unter der Schmelztemperatur eines der Bestandteile.
Die vorliegende Erfindung ist weiter auf ein Pulvergemisch auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie gerichtet, welches umfaßt ein aufgeschmolzenes Gemisch als einem Binder, das 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% eines Pulvers aus mindestens einer organischen Verbindung umfaßt, die ausgewählt ist aus einer ersten (niedrigschmelzenden) Gruppe, bestehend aus Stearinsäure&sub1; Oleinsäure-Amid und Stearinsäure-Amid, und 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% eines Pulvers aus einer (hoch schmelzenden) organischen Verbindung, die Stearinsäure-Bisamid umfaßt; und
wobei der Rest ein Pulver auf Eisenbasis ist, an dessen Oberfläche etwa 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% eines Legierungszusatzpulvers und/oder eines Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit angehängt sind.
Vorzugsweise umfaßt das Pulvergemisch auf Eisenbasis einen Schmierstoff, der etwa 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% mindestens eines freien Schmierstoffpulvers enthält, ausgewählt aus der aus Stearinsäure, Oleinsäure-Amid, Stearinsäure-Amid, Stearinsaure-Bisamid und einem erwärmten Gemisch aus Stearinsäure-Amid und Stearinsäure-Bisamid bestehenden Gruppe, und/oder bei dem 0,01 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% eines freien Pulvers aus Zinkstearat eingemischt sind, ohne durch Schmelzen Adhäsion an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis zu verursachen.
Der Ausdruck "freies Pulver", wie er hier benutzt wird, bezeichnet ein Pulver, das nicht durch Aufschmelzen an die Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis angehängt wurde, sondern das einfach physikalisch in das Gemisch eingemischt ist. Der Ausdruck "erwärmtes Gemisch", wie er hier benutzt wird, bezeichnet ein Pulver, das durch Erwärmen, Schmelzen, Mischen, Kühlen und nachfolgendes Aufbrechen eines Pulvers von nicht weniger als zwei organischen Verbindungen erhalten wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann Teilchensegregation durch das Anhängen des Legierungszusatzpulvers und/oder des Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit mittels des Binders an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis verhindert werden.
In Anbetracht der für das Produkt erforderlichen Kenngrößen werden die folgenden Materialien in den erforderlichen Anteilen benutzt:
Ein Reineisenpulver und/oder Eisenlegierungszusatzpulver, das durch Verfahren wie Pulverisierung oder Zerstäubung verarbeitet wurde, kann als das Pulver auf Eisenbasis verwendet werden; ein Graphitpulver oder ein Legierungs-Zusatzpulver kann als das Pulver für eine Legierung verwendet werden; und Talkum oder Metallsulfid kann als Pulver zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit des gesinterten Körpers eingesetzt werden. Nicht nur das Legierungs-Zusatzpulver und/oder das Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit und das Stearinsäure-Bisamid kann an die Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis angehängt werden, sondern auch die Fluidfähigkeit des Pulvers auf Eisenbasis kann verbessert werden, indem, als Binder, mindestens eine geschmolzene Verbindung der ersten Gruppe verwendet wird, bei der Stearinsäure (Schmelzpunkt 69ºC), Oleinsäure-Amid (Schmelzpunkt 76ºC) und Stearinsäure-Amid (Schmelzpunkt 103ºC) mit einem niedrigen Schmelzpunkt enthalten sind. Weiter kann durch teilweises Schmelzen des Pulvers aus Stearinsäure-Bisamid (Schmelzpunkt 147ºC) mit einem hohen Schmelzpunkt und Kombinieren desselben mit dem Pulver mit niedrigem Schmelzpunkt der organischen Verbindung der ersten Gruppe als Binder und Aufheizen zum Schmelzen des einen, aber nicht des anderen, die Fluidfähigkeit des Pulvergemisches auf Eisenbasis verbessert und die zum Auswerfen des Produkts aus der Form erforderliche (Druck-)Kraft bedeutsam verringert werden.
Weiter kann durch Kombinieren der Fettsäure wie Stearinsäure und des Fettsäure-Amides wie Stearinsäure-Bisamid die Fluidfähigkeit des Gemisches verbessert und das Legierungszusatzpulver und/oder das Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an die Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis angehängt werden, mit dem günstigen Ergebnis, daß der zum Auswerfen des Pulvers auf Eisenbasis aus der Form erforderliche Druck bedeutsam verringert werden kann.
Mit Bezug auf die Fettsäuren der ersten oder niedrigschmelzenden Gruppe liegt der Anteil des Pulvers der organischen Verbindung, das erwärmte und geschmolzene Gemisch als ein Binder, zwischen 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%. Wenn der Anteil an dem Pulver geringer als 0,1 Gew.-% ist, wird das Verhältnis des in dem erwärmten und gemischten Gesamtgemisch enthaltenen Graphits zu dem Graphitanteil, der in dem Pulver von 150-74 um (100 bis 200 mesh) in dem Gemisch enthalten ist (von hier an als der Grad der Graphitadhäsion bezeichnet) auf unter 50 Gew.-% reduziert; auch nimmt der für das Auswerfen des Produkts aus einer Form nach dem Verdichten erforderliche Druck bedeutsam ab. Wenn die Menge des Pulvers über 1,0 Gew.-% beträgt, verschlechtert sich die Fluidfähigkeit des Gemisches beim Ausströmen aus dem Zuführtrichter.
Ein Grund, Zink von den Bindern im wesentlichen auszuschließen, besteht darin, daß die Verunreinigung der Oberfläche des gesinterten Körpers während des Sinterns verhindert werden soll.
Zusätzlich kann von 0,1 bis 3,0 Gew.-% eines Legierungszusatzpulvers und/oder eines Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit hinzugefügt werden. Wenn in diesem Fall der Anteil des hinzugefügten Pulvers weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, wird wegen des kleinen hinzugefügten Anteils kein bedeutsamer Vorteil realisiert. Wenn andererseits der Anteil des hinzugefügten Pulvers 3,0 Gew.-% übersteigt, wird der Anhängegrad des Legierungszusatzpulvers und des Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit auf 50 % oder weniger verringert, wodurch die Wirksamkeit des Gemisches abnimmt.
Das Pulvergemisch auf Eisenbasis der vorliegenden Erfindung kann erhalten werden durch Mischen und darauffolgendes Erwärmen des Pulvers auf Eisenbasis, des Legierungszusatzpulvers und/oder des Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit zusammen mit den vorher erwähnten bestimmten organischen Verbindungen der ersten (niedrigschmelzenden) und der zweiten (hochschmelzenden) Gruppe. Die bevorzugte Erwärmungstemperatur liegt zwischen 10ºC über dem Schmelzpunkt der ausgewählten niedrig schmelzenden Komponente oder derjenigen, die den niedrigeren Schmelzpunkt besitzt, bei mehr als einer Komponenten der ersten Gruppe mit einem niedrigen Schmelzpunkt (die Gruppe umfaßt Stearinsäure, Oleinsäure-Amid oder Stearinsäure-Amid, die jeweils bei 69ºC, 76ºC oder 103ºC schmelzen) bis zum Schmelzpunkt des Stearinsäure-Bisamids, das einen relativ hohen Schmelzpunkt von etwa 147ºC besitzt. Mit anderen Worten, wenn beispielsweise Stearinsäure (69ºC) zum Erwärmen mit dem Stearinsäure-Bisamid ausgewählt wird, sollte die minimale Heiztemperatur etwa 69 + 10 = 79ºC betragen, bis zu dem Schmelzpunkt von 147ºC des Stearinsäure-Bisamids. Wenn die Erwärmungstemperatur geringer als eben angegeben liegt, ist das Anhängen des Legierungszusatzpulvers und/ oder des Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis uzureichend. Wenn andererseits die Erwärmungstemperatur höher liegt als der Schmelzpunkt des Stearinsäure-Bisamids, verschlechtert dies die Fluidfähigkeit des Pulvers auf Eisenbasis, und die Verbindungen mit den niedrigeren Schmelzpunkten degenerieren, was die Kosten für die Verarbeitungsanlagen und ihren Betrieb erhöht. Da die Erwärmungstemperatur höher als die Schmelzpunkte der niedrigschmelzenden Verbindungen der ersten Gruppe sind, werden die Pulver der Verbindungen der ersten (niedrigschmelzenden) Gruppe im wesentlichen vollständig aufgeschmolzen. So führen diese aufgeschmolzenen Verbindungen als Binder ein Anhängen des Legierungszusatzpulvers und/oder des Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis herbei. Da andererseits die Erwärmungstemperatur niedriger als der Schmelzpunkt des höherschmelzenden Stearinsäure-Bisamids ist, schmilzt dieses nur teilweise, wenn überhaupt, und hängt sich gut an die Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis an.
Durch Aufrechterhalten dieser Erwärmungs- und Verarbeitugnsbedingungen wird die Fluidfähigkeit des Pulvers auf Eisenbasis verbessert und der gesinterte Körper kann nach dem Verdichten -leicht aus der Form ausgeworfen werden.
Die erforderlichen Erwärmungs und Mischzeiten reichen von etwa 30 5 bis etwa 30 min. Eine Erwärmungs- und Mischzeit von weniger als etwa 30 5 verursacht eine ungleichmäßige Adhäsion des Legierungszusatzpulvers und/oder des Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis. Andererseits ergibt eine Erwärmungs- und Mischzeit von mehr als etwa 30 min ein Abschälen der angehängten Pulver. Dazu reicht die bevorzugte Erwärmungs- und Mischzeit von etwa 5 bis 20 min.
Die organischen Verbindungen der beiden Gruppen sind selbstverständlich nichtmetallisch; deshalb verunreinigt ein aus dem erfindungsgemäßen Pulvergemisch auf Eisenbasis bestehender verdichteter Körper die Innenseite des Ofens nicht durch Erzeugen von metallische Elemente enthaltendem Staub und/oder verunreinigt die Oberfläche des gesinterten Körpers nicht durch metallische Elemente. Die Art und die Anteile der zu verwendenden organischen Verbindungen begründen sich aus der Art, der Form und dem Teilchengrößenaufbau des Pulvers auf Eisenbasis und der Art, der Form und der zugesetzten Menge des Legierungszusatzpulvers und/oder des zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit hinzugefügten Pulvers.
Das Pulvergemisch auf Eisenbasis gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen besseren Auswerfdruckwert aus der Form und/oder bessere Fließfähigkeit durch Hinzufügen eines Schmierstoffes bekommen. Der hinzugefügte Schmierstoff kann ein bei Raumtemperatur freies Pulver umfassen, das aus der aus Stearinsäure, Oleinsäure, Stearinsäure-Amid, Stearinsäure-Bisamid und einem erwärmten Gemisch aus Stearinsäure-Amid und Stearinsäure- Bisamid bestehenden Gruppe ausgewählt ist; oder einen kleinen Anteil des freien Pulvers von Zinkstearat; oder ein freies Pulver aus irgendeiner dieser organischen Verbindungen mit einem kleinen Anteil von Zinkstearat.
Bei der vorliegenden Erfindung werden dann die organischen Verbindungen, welche getrennt das vorher beschriebene erwärmte und geschmolzene Gemisch umfassen, und das bei Raumtemperatur befindliche Pulvergemisch gemischt. Der Adhäsionsgrad des Legierungszusatzpulvers und/oder des Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit wird durch das erwärmte und geschmolzene Gemisch verbessert; die Auswerfkraft aus der Form wird reduziert durch die Schmierwirkung des bei Raumtemperatur befindlichen Pulvergemisches.
Der Anteil des dem Gemisch hinzugefügten Schmierpulvers sollte nicht weniger als 0,1 Gew.-% und nicht mehr als 0,5 Gew.-% betragen. Wenn der hinzugefügte Anteil weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, verbessert sich die Formauswerfkraft nach dem Verdichten nicht bemerkenswert. Wenn andererseits der hinzugefügte Anteil des Schmierstoffes mehr als 0,5 Gew.-% beträgt, nimmt die Fließfähigkeit des Gemisches aus dem Trichter ab.
Der hinzugefügte Anteil von Zinkstearat-Schmierstoff sollte vorzugsweise nicht weniger als 0,01 Gew.-% und nicht mehr als 0,25 Gew.-% betragen. Wenn der hinzugefügte Anteil weniger als 0,01 Gew.-% beträgt, kann die Fließfähigkeit des Gemisches beim Zuführen aus dem Trichter nicht verbessert werden. Wenn andererseits der hinzugefügte Anteil mehr als 0,25 Gew.-% beträgt, erfolgt eine Verunreinigung an der Oberfläche des gesinterten Körpers.
Die zum Hinzufügen dieser freien Pulver zu dem Pulver auf Eisenbasis und zum Mischen erforderliche Zeit reicht zwischen 30 5 und 30 min bei Raumtemperatur. Weniger als 30 s ergibt ein unvollständiges Durchmischen, und mehr als 30 min verursacht eine Verformung der Teilchen der freien Pulver, wodurch sich der Effekt der Verringerung des Druckes vermindert, der auf den verdichteten Körper beim Auswerfen aus der Form ausgeübt werden muß. Dementsprechend reicht die bevorzugte Hinzufügungs- und Mischzeit von etwa 5 bis 20 min.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Die detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit den beigefügten Tabellen gegeben.

Praktisches Ausführungsbeispiel 1

Stearinsäure oder Oleinsäure-Amid oder Stearinsäure-Amid der ersten Gruppe und Stearinsäure-Bisamid der zweiten Gruppe als Binder wurden in den in Tabelle 1 gezeigten Anteilen einem zerstäubten Eisenpulver zur Pulvermetallurgie hinzugefügt. Das Pulver hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von 78 um.
Dann wurden 0,8 Gew.-% Graphitpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 16 um als Legierungszusatzpulver in das zerstäubte Eisenpulver ebenfalls hinzugefügt. Das Pulver wurde mit Erwärmen und (teilweisem) Aufschmelzen während 20 min bei 120ºC gemischt und dann abgekühlt.
Dann wurden 1,5 Gew.-% Kupferpulver als Legierungszusatzpulver bei Probe Nr. 8 hinzugefügt und Talkum (Speckstein) mit den Hauptkomponenten MgO und SiO&sub2; mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 14 um wurde als Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit bei Probe Nr. 9 hinzugefügt. Bei Probe Nr. 10 wurde statt versprühtem Eisenpulver reduziertes Eisenpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 78 um benutzt.
Bei dem Vergleichsbeispiel war das versprühte Eisenpulver das gleiche Pulver, das bei dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung benutzt wurde. Jedes organische chemische Pulver der ersten und der zweiten Gruppe war das einzige als Binder hinzugefügte Pulver.
Weiter wurde das als übliches Schmiermittel benutzte Zinkstearat durch Zumischen bei Raumtemperatur ohne Erwärmen als Probe Nr. 5 eines Vergleichsbeispiels verwendet.
Die Ergebnisse bei dem praktischen Ausführungsbeispiel sind in Tabelle 1 gezeigt. Der in Tabelle 1 gezeigte Auswerfdruck bezeichnet den Auswerfdruck, der zum Auswerfen einer Tablette mit 25 mm Durchmesser und 20 mm Höhe aus einer Form benötigt wurde, in der die Tablette aus dem sowohl beim Ausführungsbeispiel wie auch beim Vergleichsbeispiel vorgesehenen Pulver mit 5 t/cm² Verdichtungsdruck verdichtet worden war.
Der Grad der Graphit-(C)-Adhäsion bei dem Pulver wird dargestellt durch das Verhältnis der Menge von C in dem Pulver mit Teilchengröße im Bereich von 150-74 um (100 bis 200 mesh) dieses Gemisches zu dem Anteil von C im Gesamtgemisch, das erwärmt, geschmolzen und gemischt wurde.
Als Grad der Kohlenstoffadhäsion wird das Verhältnis von (C- Analysewert in 150-74 pin (100 bis 200 mesh))/(C-Analysewert im Gesamtgemisch) x 100 (%) angegeben.
Unter den vorstehend bezeichneten Bedingungen wurde das Ausmaß der Talkumadhäsion mit dem gleichen Verfahren gemessen, wie es bei Kohlenstoff verwendet wurde.
Die Fießfähigkeits-Kenngrößen des Pulvers werden dargestellt durch die Ausfließzeit von 100 g Gemisch aus einer Mündung mit 5,1 mm Durchmesser, die in der Bodenmitte eines Behälters mit 40 mm Durchmesser und 100 mm Höhe vorgesehen war, und in den 100 g Gemisch des Pulvergemisches bei Raumtemperatur eingeführt worden war.
Bei der vorliegenden Erfindung, bei der die vorher beschriebenen bestimmten organischen Verbindungen geschmolzen wurden, hatte das Pulvergemisch für Pulvermetallurgie im Vergleich zu dem herkömmlichen Vergleichsbeispiel ein hohes Maß von Graphitadhäsion, erbrachte weniger Segregation, brauchte geringeren Auswerfdruck und zeigte überlegenes Fließvermögen Zusätzlich hatten die Proben Nr. 1 bis Nr 3 der Vergleichsbeispiele, bei denen nur die organische Verbindung mit niedrigerem Schmelzpunkt hinzugefügt wurde, eine verschlechterte Fließfähigkeit.
In gleicher Weise brauchte die Probe Nr. 4 des Vergleichsbeispiels, bei der nur die organische Verbindung mit hohem Schmelzpunkt hinzugefügt worden war, einen verringerten Auswerfdruck, zeigte jedoch einen verschlechterten Grad von Graphitadhäsion. Die Probe Nr. 5 des Vergleichsbeispiels, bei der Zinkstearatpulver hinzugefügt worden war mit üblichem Raumtemperaturmischen, hatte verschlechterten (erhöhten) Auswerfdruck und einen verschlechterten Grad der Graphitadhäsion. Tabelle 1

Praktisches Ausführungsbeispiel 2

Die identischen Eisenpulver, Binder und Legierungszusatzpulver nach dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 wurden verwendet. Die hinzugefügten Anteile sind in Tabelle 2 gezeigt. Beim praktischen Ausführungsbeispiel 2 wurden das identische Kupferpulver des praktischen Ausführungsbeispiels 1 als Legierungszusatzpulver bei der Probe Nr. 8 und das identische Talkum des praktischen Ausführungsbeispiels 1 wurde als Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit verwendet. Die gleichen Erwärmungs temperaturen und -Zeiten wie beim praktischen Ausführungsbeispiel 1 wurden angewendet.
Die Schmierstoffe wurden während 10 min bei Raumtemperatur in das wie vorstehend erhaltene Pulvergemisch auf Eisenbasis eingemischt.
Die als die vorher erwähnten Schmierstoffe hinzugefügten freien Pulver waren Stearinsäure, Oleinsäure- und Stearinsäure-Amid, Stearinsäure-Bisamid und ein erwärmtes Gemisch aus Stearinsäure-Amid und Stearinsäure-Bisamid.
Bei dem zugehörigen Ausführungsbeispiel wurde das gleiche zerstäubte Eisenpulver wie das bei dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 verwendete eingesetzt, und die Pulver der organischen Verbindungen der ersten und der zweiten Gruppe waren die einzigen als Binder hinzugefügten Pulver. Der Grad der C-Adhäsion, die Fließfähigkeit und der Auswerfdruck des erhaltenen Gemisches wurden in der gleichen Weise wie beim praktischen Ausführungsbeispiel 1 gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Alle praktischen Beispiele zeigten 85% oder mehr Grad der C- und der Talkum-Adhäsion, eine bevorzugte Fließfähigkeit und niedrigen Auswerfdruck. Bei dem Vergleichsbeispiel war im Gegensatz dazu die Fließfähigkeit verschlechtert. Tabelle 2 (1/2) Tabelle 2 (2/2)

Praktisches Ausführungsbeispiel 3

Das identische Pulver auf Eisenbasis, identischer Binder und identisches Legierungszusatzpulver wie im praktischen Beispiel 1 wurden eingesetzt, und die jeweils zugesetzte Menge jedes dieser Stoffe ist in der Tabelle 3 gezeigt. Bei der Probe Nr. 3 wurde das identische Kupferpulver des praktischen Beispiels 1 als Legierungszusatzpulver benutzt. Bei der Probe Nr. 5 wurde das identische Talkum des praktischen Beispiels 1 als Legierungszusatzpulver benutzt. Das Eisenpulver, der Binder und das Legierungszusatzpulver wurden unter Erwärmen und Schmelzen während 10 min bei 115ºC gemischt, dann gekühlt und mit Zinkstearat als Schmiermittel während 10 min bei Raumtemperatur gemischt. Im Vergleichsbeispiel wurde das identische zerstäubte Eisenpulver des praktischen Beispiels benutzt und Zinkstearat in einer den angemessenen Bereich übersteigenden Menge wurde als Schmiermittel zugegeben. Dann wurde der Grad der C-Adhäsion, die Fließfähigkeit und der Auswerfdruck des erhaltenen Gemisches in der gleichen Weise wie beim praktischen Beispiel 1 gemessen. Das Ergebnis der Messungen ist in der Tabelle 3 gezeigt.
Bei dem praktischen Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung wurden vorteilhafte Kennwerte des Ausmaßes der Adhäsion, der Fließfähigkeit&sub1; des Auswerfdrucks und des Oberflächenzustandes des gesinterten Körpers erhalten. Andererseits war der Oberflächenzustand des gesinterten Körpers bei dem Vergleichsbeispiel dem praktischen Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung unterlegen. Tabelle 3

Praktisches Beispiel 4

Das identische Eisenpulver, der identische Binder und das identische Legierungszusatzpulver des praktischen Beispiels 1 wurden benutzt, und die jeweils hinzugefügten Mengen sind in Tabelle 4 gezeigt. Bei der Probe Nr. 8 wurde das identische Kupferpulver des praktischen Beispiels 1 als Legierungszusatzpulver benutzt. Beim praktischen Beispiel 4 waren die Erwärmungstemperatur und die -Zeit die gleichen wie praktischen Beispiel 3. Die freien Pulver von Stearinsäure, Oleinsäure- Amid, Stearinsäure-Amid, Stearinsäure-Bisamid, das erwärmte Gemisch von Stearinsäure-Amid sowie auch Zinkstearat wurden als Schmiermittel hinzugefügt. Diese Schmiermittel wurden in das vorher erwähnte Pulvergemisch auf Eisenbasis eingefügt und während 10 min bei Raumtemperatur eingemischt. Im Vergleichs- beispiel wurde das identische zerstäubte Eisenpulver des praktischen Beispiels benutzt, und die Schmiermittel wurden, wie in Tabelle 4 gezeigt, hinzugefügt. Das Ausmaß der C-Adhäsion, die Fließfähigkeit und der Auswerfdruck wurden bei dem erhaltenen Gemisch in der gleichen Weise wie beim praktischen Beispiel 1 gemessen. Das Ergebnis dieser Messungen ist in Tabelle 4 gezeigt. Der Grad der C-Adhäsion, die Fließfähigkeit&sub1; der Auswerfdruck und der Oberflächenzustand des gesinterten Körpers des praktischen Beispiels 4 der vorliegenden Erfindung zeigten überlegene Kennmerkmale gegenüber den Vergleichsbeispielen, bei denen die Fließfähigkeit und der Oberflächenzustand des gesinterten Körpers besonders unterlegen waren infolge eines übermäßigen Anteils des Raumtemperaturgemisches ohne Zinkstearat, und dem Zinkstearat selbst. Tabelle 4 (1/2) Tabelle 4 (2/2)
Ein Pulvergemisch auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt vorteilhafte Kennmerkmale. Im Vergleich mit herkömmlichen Gemischen besitzt das erfindungsgemäße Pulvergemisch auf Eisenbasis infolge der verringerten Segregation des Legierungszusatzpulvers und des Pulvers zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit ein stabiles Niveau des Pulvermetallurgie-Produktes und eine verbesserte Bearbeitbarkeit. Infolge der überlegenen Fließfähigkeit des Pulvergemisches beim Ausfließen aus dem Trichter hat es einen stabilisierten Füllungszustand in der Form. Infolge des reduzierten Auswerfdrucks aus der Form ergibt sich geringere Beschädigung des geformten Körpers. Durch die Verwendung verringerter Anteile metallischer Elemente bei Bindern und Schmierstoffen ergeben sich weniger Verunreinigungen in dem Sinterofen und an der Oberfläche des gesinterten Körpers.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Pulvergemisches auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie, mit den Schritten: Mischen von

(A) 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% eines Pulvers von mindestens einer organischen Verbindung, ausgewählt aus der aus Stearinsäure, Oleinsäure-Amid und Stearinsäure-Amid bestehenden Gruppe,

(B) 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew&sub5;-% eines Pulvers aus Stearinsäure-Bisamid,

(C) 0,1 Gew&sub5;-% bis 3,0 Gew.-% eines Legierungszusatz-Pulvers, ausgewählt aus der aus Kupfer, Nickel, Graphit und Phosphor bestehenden Gruppe, und/oder eines Pulvers zum Verbessern der Bearbeitbarkeit, ausgewählt aus der aus Talkum oder Metallsulfid bestehenden Gruppe,

(D) wobei der Rest ein Pulver auf Eisenbasis ist;

danach Erwärmen des resultierenden Eisenbasis-Pulvergemisches während 30 Sekunden bis 30 Minuten in einem Temperaturbereich, der von 10ºC über dem niedrigsten Schmelzpunkt der organischen Verbindung (A) bis zum Schmelzpunkt des Stearin-Bisamides (B) reicht, und

darauffolgendes Abkühlen des Gemisches.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das die weiteren Schritte enthält:

zusätzliches Mischen von 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% von mindestens einem freien Schmierstoffpulver, ausgewählt aus der aus Stearinsäure, Oleinsäure-Amid, Stearinsäure-Amid bestehenden Gruppe und einem mit dem Pulvergemisch auf Eisenbasis während 30 s bis 30 min bei einer Temperatur unter den Schmelzpunkten der Bestandteile erwärmten Gemisch von Stearinsäure-Amid und Stearinsäure-Bisamid.

3. Verfahren nach Anspruch 1 mit den weiteren Schritten: zusätzliches Mischen von 0,01 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% eines freien Pulvers von Zinkstearat zu dem Pulvergemisch auf Eisenbasis während 30 s bis 30 min bei einer Temperatur unter den Schmelzpunkten der Bestandteile.

4. Verfahren nach Anspruch 1 mit den weiteren Schritten: zusätzliches Mischen von 0,01 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% eines freien Pulvers von Zinkstearat und 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% von mindestens einem freien Schmierstoffpulver, ausgewählt aus der aus Stearinsäure&sub1; Oleinsäure-Amid, Stearinsäure-Amid, Stearinsäure-Bisamid bestehenden Gruppe und eines während 30 5 bis 30 min bei einer Temperatur unter den Schmelzpunkten der Bestandteile erwärmten Gemisches von Stearinsäure-Amid und Stearinsäure-Bisamid mit dem Pulvergemisch auf Eisenbasis.

5. Pulvergemisch auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie, das umfaßt:

ein geschmolzenes Bindergemisch, welches 0,1 Gew.-% bis 1, Gew.-% eines Pulvers von mindestens einer organischen Verbindung umfaßt, ausgewählt aus einer niedriger schmelzenden Gruppe, die im wesentlichen aus Stearinsäure, Oleinsäure- Amid und Stearinsäure-Amid besteht, und 0,1 Gew.-% bis 1, Gew.-% eines Pulvers einer organischen Verbindung einer höher schmelzenden Gruppe, die Stearinsäure-Bisamid umfaßt; und

der Rest des Gemisches ein Pulver auf Eisenbasis umfaßt, an dessen Oberfläche 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% eines Legierungszusatz-Pulvers angehängt ist, das ausgewählt ist aus der aus Kupfer, Nickel, Graphit und Phosphor bestehenden Gruppe, und/oder ein Pulver zum Verbessern der Bearbeitbarkeit, ausgewählt aus der aus Talkum oder einem Metallsulfid bestehenden Gruppe.

6. Pulvergemisch auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie nach Anspruch 5, bei dem 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% mindestens eines freien Schmierstoffpulvers, das ausgewählt ist aus der aus Stearinsäure, Oleinsäure-Amid, Stearinsäure-Amid, Stearinsäure-Bisamid bestehenden Gruppe und ein erwärmtes Gemisch aus Stearinsäure-Amid und Stearinsäure-Bisamid gemischt wird, ohne Schmelzadhäsion an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis zu verursachen.

7. Pulvergemisch auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie nach Anspruch 5, bei dem 0,01 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% eines freien Pulvers von Zinkstearat gemischt wird, ohne Schmelzadhäsion an der Oberfläche des auf Eisen basierenden Pulvers zu verursachen.

8. Pulvergemisch auf Eisenbasis für Pulvermetallurgie gemäß Anspruch 5, bei dem 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% mindestens eines freien Pulvers, ausgewählt aus der aus Stearinsäure, Oleinsäure-Amid, Stearinsäure-Amid, Stearinsäure-Bisamid bestehenden Gruppe und ein erwärmtes Gemisch aus Stearinsäure-Amid und Stearinsäure-Bisamid und bei dem 0,01 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% eines freien Pulvers aus Zinkstearat zugemischt werden, ohne Schmelzadhäsion an der Oberfläche des Pulvers auf Eisenbasis zu verursachen.