JP2001214204A - 粉末冶金製品またはセラミック製品を製造するための成形組成物 - Google Patents

粉末冶金製品またはセラミック製品を製造するための成形組成物

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JP2001214204A JP2000334099A JP2000334099A JP2001214204A JP 2001214204 A JP2001214204 A JP 2001214204A JP 2000334099 A JP2000334099 A JP 2000334099A JP 2000334099 A JP2000334099 A JP 2000334099A JP 2001214204 A JP2001214204 A JP 2001214204A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 粉末冶金またはセラミック製品の出発材料で
ある、金属粉末またはセラミック粉末と潤滑剤との混合
成形組成物において、熱的手段による成形体からの潤滑
剤除去に際して残留物が残らず、十分な潤滑性と粉末流
動性を有する成形組成物。 【解決手段】 a)最大粒径、2000μmの焼結性粉
末80〜99.5wt%と、b)メタロセンポリオレフ
ィンワックス0.5〜20wt%と、c)所望するなら
19.5wt%を上限とする、さらなる乾燥潤滑剤とを
含む焼結性材料を主成分とする成形組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、独国優先権出願第19 960
991.8号(1999年12月17日出願)に記載
されるものであり、本明細書において十分開示すること
によりその記載内容全体を引用する。
【0002】本発明は、乾式プレスによって成形され、
メタロセンポリオレフィンワックスを主成分とする潤滑
剤を使用して製造加工された粉末冶金またはセラミック
成形組成物に関する。
【0003】粉末冶金またはセラミック製品の出発材料
は、流動性の金属粉末またはセラミック粉末であり、粉
砕した潤滑剤と混合される。この潤滑剤含有混合物はプ
レス型に装入され、軸方向または等方的にプレスされ、
成形体が形成される。バインダー除去として知られる熱
的加工手段によって成形体から潤滑剤を除去した後、得
られた圧縮粉を焼結して焼結材料を得る。
【0004】WO−A−98/05453号に記載され
る脂肪酸またはこれらの脂肪酸の金属塩、例えばステア
リン酸亜鉛またはステアリン酸リチウムを、粉末成形組
成物の製造およびそれらの粉末冶金的加工に使用するこ
とができる。潤滑剤の作用は、特にこれらの製品におい
て非常に良好である。しかし、これらの材料の熱分解挙
動が欠点である。熱分解によって、金属または酸化物の
残留物が、炉あるいは焼結材料の内部または表面に残留
する。このため、清掃費が増大したり、焼結製品の品質
が低下したりする。
【0005】アミドワックスの使用が可能であり、これ
は残留物が残らず、十分な潤滑作用が得られる。しか
し、アミドワックスの使用は、粉末/潤滑剤混合物の流
動性に悪影響を及ぼす。アミドワックスの使用は低温条
件、すなわち100℃より低温での使用に制限される。
【0006】WO−A−99/28067号は、ポリエ
ステルを潤滑剤として使用することを提案している。し
かし、これらの乾燥潤滑剤の有用性は100℃より高温
においてのみ十分となり、ステアリン酸亜鉛またはアミ
ドワックスなどの潤滑剤によって改良される必要があ
る。
【0007】WO−A−99/11406号には、M
が500〜10,000のオレフィンポリマーの使用に
ついて記載されている。
【0008】しかし、特定の潤滑剤は、特にこれらの粘
度挙動のために、特にホットプレスにおいて不利益を有
することが分かっている。このため、100℃より高温
において粉末/潤滑剤混合物の流動性が低下する。これ
によって、型の充填におけるかさ密度に悪影響が生じ、
さらにこれと関連して後の圧縮工程における品質が低下
する。
【0009】驚くべきことに、メタロセン触媒を使用し
て合成したポリオレフィンワックス(「メタロセンポリ
オレフィンワックス」)が粉末冶金およびセラミック成
形組成物の乾燥潤滑剤として特に適切であることを発見
した。さらに、メタロセン触媒を使用して合成され融点
が80〜120℃であるポリオレフィンワックスはコー
ルドプレスにおいて特に適切であり、一方メタロセン触
媒を使用して合成され融点が100〜165℃であるポ
リオレフィンワックスはホットプレスにおいて特に有用
であることを発見した。
【0010】従って、本発明は、 a)最大粒径が2000μmの焼結性粉末80〜99.
5重量%と、 b)メタロセンポリオレフィンワックス0.5〜20重
量%と、 c)希望であれば、19.5重量%を上限とするさらな
る乾燥潤滑剤と、を含む焼結性材料を主成分とする成形
組成物を提供する。
【0011】本発明の成形組成物は、非金属性無機粉末
または金属粉末の形態の焼結性材料を含む。これらに
は、磁器、ケイ酸ジルコニウム、金属酸化物、金属窒化
物、および金属炭化物を主成分とする粉末が含まれる。
【0012】本発明の目的に使用可能な金属粉末は、
鉄、タングステン、銅、青銅、モリブデン、クロム、ま
たはニッケルの化合物を主成分とする粉末である。これ
らの粉末の最大粒径は1000μmが好ましい。成形組
成物は好ましくは85〜99重量%の焼結性材料を含
む。
【0013】さらに本発明の成形組成物は、メタロセン
ポリオレフィンワックスを乾燥潤滑剤として含む。この
メタロセンポリオレフィンワックスは以下の特性を有す
ることが好ましい: 滴点(d.p.) 80〜165℃ 酸価(AN) 0〜50mgKOH/g 密度 0.87〜1.03g/cm 170℃における溶融物の粘度 10〜100,000mPa・s
【0014】成形組成物は1〜15重量%のメタロセン
ワックスを含有することが好ましい。
【0015】使用可能なポリオレフィンワックスは、エ
チレンまたはプロピレンのホモポリマー、あるいはエチ
レンとプロピレンとのコポリマー、またはエチレンまた
はプロピレンと1種類以上の1−オレフィンとのコポリ
マーである。使用される1−オレフィンは4〜18個の
炭素原子、好ましくは4〜6個の炭素原子を有する線状
または分岐オレフィンである。これらのオレフィンは、
オレフィン系二重結合と共役の芳香族置換基を有するも
のであってもよい。例としては、1−ブテン、1−ヘキ
セン、1−オクテン、または1−オクタデセン、さらに
スチレンが挙げられる。エチレンとプロピレンのコポリ
マーまたはエチレンと1−ブテンのコポリマーが好まし
い。これらのコポリマーは、70〜99.9重量%、好
ましくは80〜99重量%のエチレンを含む。
【0016】特に適切なポリオレフィンワックスは、滴
点が90〜160℃、好ましくは100〜155℃、1
40℃における融解粘度10〜10,000mPa・
s、好ましくは50〜5000mPa・s、20℃での
密度が0.89〜0.96g/cm、好ましくは0.
91〜0.94g/cmのものである。
【0017】ポリオレフィンワックスの合成に使用され
るメタロセン触媒は、式Mのキラルまたは非キラ
ルの遷移金属化合物である。遷移金属化合物M
は、少なくとも1つの中央金属原子Mに、少なくと
も1つのπリガンド、例えばシクロペンタジエニルリガ
ンドが結合する。さらにハロゲン原子、あるいはアルキ
ル基、アルコキシ基、またはアリール基などの置換基が
中央金属原子Mに結合することができる。Mは、元
素周期表のIII族、IV族、V族、またはVIの元素
が好ましく、例えばTi、Zr、またはHfが挙げられ
る。本発明の目的に適したシクロペンタジエニルリガン
ドは、未置換シクロペンタジエニル基、およびメチルシ
クロペンタジエニル基、インデニル基、2−メチルイン
デニル基、2−メチル−4−フェニルインデニル基、テ
トラヒドロインデニル基、またはオクタヒドロフルオレ
ニル基などの置換シクロペンタジエニル基である。これ
らのπリガンドは、環構造による架橋など、1つおよび
可能であれば複数の架橋によって架橋してもよいし、し
なくてもよい。メタロセンという用語は、多核メタロセ
ンとして知られる2つ以上のメタロセンフラグメントを
有する化合物も包含している。これらは任意の置換パタ
ーンおよび架橋形態をとることができる。このような多
核メタロセンの個々のメタロセンフラグメントは、同種
であっても互いに異なる種類であってもよい。このよう
な多核メタロセンの例は、例えば欧州特許出願第0 6
32 063号に記載されている。メタロセンの一般構
造式の例およびそれらの共触媒を使用した活性化の例
は、例えば欧州特許出願第0 571882号に記載さ
れている。さらに適切なワックスは、例えば欧州特許出
願第0 896 591号に記載されるようにワックス
溶融物を空気で処理することによって実施可能な、酸化
によって改質したメタロセンワックスである。これら3
つの文献の関連する開示内容を本明細書に引用する。
【0018】本発明の成形組成物は別の乾燥潤滑剤も含
むことができる。これらには脂肪酸金属塩またはアミド
ワックスが好ましく、例えば、ステアリン酸リチウム、
ステアリン酸カルシウム、またはステアリン酸亜鉛、あ
るいはエチレンビス(ステアロイルアミド)型またはス
テアロイルアミド型のアミドワックスが挙げられる。
【0019】一般に本発明の成形組成物の製造および加
工は以下の方法で実施される: 1.混合:粉砕または溶融物噴霧によって粉末化したポ
リオレフィンワックスと焼結性粉末とを、混合機を使用
して均一で流動性の成形組成物が得られまで10〜15
0℃の温度で混合する。
【0020】2.プレス成形:工程1で得た20〜16
0℃の成形組成物を温度20〜160℃の型に装入し、
成形組成物を上限700MPaの圧力で成形して成形部
品を得る。
【0021】3.バインダー除去:工程2で得た成形部
品を適切な気体雰囲気中で温度600℃までゆっくりと
加熱し、メタロセンポリオレフィンワックスを熱分解に
よって除去する。
【0022】4.焼結:バインダーが除去された成形部
品は、好ましくは同じ加熱炉で、材料に特異的な焼結温
度で焼結する。
【0023】さらに、本発明は、成形セラミック部品ま
たは粉末冶金部品をプレス加工によって製造するための
本発明の成形組成物の使用法も提供する。
【0024】以下の実施例によって本発明を説明する。
【0025】実施例1 0.8重量部のメタロセンエチレン−プロピレンコポリ
マーワックス(d.p.:110℃、AN:20mgK
OH/g、粘度:2000mPa・s(170℃))を
粒径60μm未満で平均粒径20μmとなるまで粉砕
し、99.2重量部の鉄粉ASC100.29(製造
元:Hoganas AB)と室温で15分間混合し
た。得られた混合物は、細流速度(trickle r
ate)30秒/50g(鋼鉄/鉄試験手順に従って流
量計を使用して測定)およびかさ密度2.95g/cm
であった。圧力600MPaでコールドプレス加工す
ることによって11.2mm×20mmの大きさの円柱
を得た。圧縮密度は7.20g/cmであった。水素
気流下でバインダーを除去した後、円柱を水素雰囲気に
おいて1120℃で30分間焼結すると密度が7.45
g/cmとなった。
【0026】実施例2 1重量部のメタロセンポリプロピレンワックス(d.
p.:160℃、AN:0mgKOH/g、粘度:35
00mPa・s(170℃))を粒径60μm未満で平
均粒径20μmとなるまで粉砕し、99重量部の鉄粉A
SC100.29(製造元:Hoganas AB)と
130℃で15分間混合した。得られた混合物を150
℃に加熱した型に装入し、圧力600MPaでホットプ
レス加工した。得られた11.2×20mmの円柱の圧
縮密度は7.30g/cmであった。この円柱を水素
気流下600℃を上限とする温度に加熱することによっ
てバインダーを除去し、続いて水素雰囲気において11
20℃で30分間焼結すると密度が7.50g/cm
となった。
【0027】実施例3 5重量部の酸化メタロセンポリエチレンワックス(d.
p.:110℃、AN:15mgKOH/g、粘度:3
000mPa・s(170℃))を粒径150〜450
μmまで粉砕し、粒径800〜1500μmのセラミッ
ク状に結合したアルミナ粉末95重量部と混合し、室温
で200MPaで加圧して円柱に成形した。この円柱の
密度は2.6g/cmであった。生強度は3N/mm
であった。空気中でこの円筒のバインダー除去処理を
行い、続いて1000℃で焼成すると、密度3.1g/
cmの多孔質体が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 5/098 C08L 23/00 5/20 C04B 35/00 E C08L 23/00 108

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)最大粒径が2000μmの焼結性粉
    末80〜99.5重量%と、 b)メタロセンポリオレフィンワックス0.5〜20重
    量%と、 c)所望するなら19.5重量%を上限とするさらなる
    乾燥潤滑剤と、を含む焼結性材料を主成分とする成形組
    成物。
  2. 【請求項2】 85〜99重量%の成分a)を含む請求
    項1に記載の成形組成物。
  3. 【請求項3】 1〜15重量%の成分b)を含む請求項
    1および/または2に記載の成形組成物。
  4. 【請求項4】 脂肪酸の金属塩またはアミドワックスを
    成分c)として含む請求項1から3の1項以上に記載の
    成形組成物。
  5. 【請求項5】 成形セラミック部品および粉末冶金部品
    をプレス成形により製造するための請求項1から4の1
    項以上に記載の成形組成物の使用。
JP2000334099A 1999-12-17 2000-11-01 粉末冶金製品またはセラミック製品を製造するための成形組成物 Pending JP2001214204A (ja)

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