JP5155878B2 - 冶金用粉末組成物 - Google Patents
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Description
最近公開された特許公報、国際公開番号WO2005/061157号パンフレットには、ポリエチレンワックスとエチレンビスステアラミドとで作られた結合剤/潤滑剤の組合せが開示されている。圧縮のために使用される粉末組成物の中のポリエチレンワックスは、鉄粒子若しくは鉄基粒子の上の層又はコーティングとして存在し、合金要素粒子及びエチレンビスステアラミド粒子を鉄粒子又は鉄基粒子に結合させる。該組成物は脂肪酸及び流動化剤(flow agent)を更に含有することが好ましい。結合剤/潤滑剤の組合せであって、ポリエチレンワックス及びエチレンビスステアラミドを含有する該組合せを含有する粉末冶金用組成物のための、見かけ密度と流動性と結合特性と潤滑特性との優れた組合せは、ポリエチレンワックスの平均分子量が500〜750の間であるときに得られる。
また、日本国特許出願第04−294782号、公開番号06−145701号公報には、脂肪族アルコールを潤滑剤として使用し得ることが記載されている。とりわけ記載されているのは、C30アルコール、C50アルコール及びC60アルコールである。この特許出願明細書には更に、結合剤としてのより高級の脂肪族アルコールが記載されている。
から入手可能である。
鉄粉又は鉄基粉末の粒子は通常、約500μm以下の加重平均粒径(weight average particle size)を有している。それらの粒子は、より好ましくは約25〜150μmの範囲、最も好ましくは約40〜100μmの範囲の加重平均粒径を有している。
流動化剤としてカーボンブラックを使用するとき、とりわけ優れた結果が得られた。流動化剤としてカーボンブラックを使用することは、同時係属スウェーデン国出願0401778−6号明細書に開示されている。このスウェーデン国出願明細書は、言及されることによって本明細書に組み入れられる。カーボンブラックの量は0.001〜0.2重量%の間、好ましくは0.01〜0.1重量%の間であることが望ましいことが分かった。更に、カーボンブラックの一次粒度は、200nm未満であり、より好ましくは100nm未満であり、最も好ましくは50nm未満であることが望ましいことが分かった。好ましい具体例によると、それの比表面積は、BET法で測定して150〜1000m2/gの間であることが望ましい。
結合剤として使用される脂肪族アルコールは潤滑性を有するが、更なる潤滑剤を使用することが好都合である場合がある。本発明の固体有機質潤滑剤の種類は、決定的に重要という訳ではない。しかし、金属−有機質の潤滑剤(metal organic lubricants)は(焼結工程の間に金属酸化物の残渣を生じて)不利であるため、該有機質潤滑剤は、金属成分を含有しないことが好ましい。ステアリン酸亜鉛は、通常に使用される潤滑剤であり、優れた流動性と高い見かけ密度とを提供する。しかし、焼結工程の間に亜鉛酸化物の残渣を生じることの他に、もう1つの欠点は、該材料が焼結部品の表面に汚れを生じることがあることである。したがって、該有機質潤滑剤は、潤滑性を有する様々な有機物質から選択することができる。そのような物質の例は、脂肪酸、ワックス、ポリマー、又は、それらの誘導体及び混合物である。好ましい潤滑剤は、ステアリン酸アミド(stearic amide)、アラキジン酸アミド(arachidic amide)及びベヘン酸アミド(behenic amide)のような第一級アミド;ステアリルステアリン酸アミド(stearylstearic amide)等の第二級アミド;並びに、エチレンビスステアラミド(ethylene bis−stearamide)等のビスアミドである。
から入手可能な黒鉛であるUF4とを添加した。
エチレンビスステアラミド(EBS)は、クラリアント社(Clariant)(ドイツ国)からリコワックス(Licowax)(登録商標)として入手可能であり、二酸化ケイ素は、デグサ社(Degussa AG)(ドイツ国)からアエロジル(Aerosil)として入手可能であった。ベヘニルアルコール、ステアリルアルコールおよびセチルアルコールは、サソール・ドイツ社(Sasol Germany GmbH)から入手可能であり、カーボンブラックはデグサ社から入手可能であった。
混合物A〜E及びH〜Jの諸成分は十分に混合し、混合工程の間、温度は結合剤の融点よりも高い温度に上昇させた。混合物A〜E及びH〜Jでは75℃に、混合物Fでは105℃に上昇させた。後続の冷却工程の間、混合物のより小さい粒子は、固化性結合剤(solidifying binder)によって、鉄基粉末のより大きい粒子の表面に結合させた。流動化剤を使用する場合、該流動化剤は、流動化剤混合物の冷却工程の間に結合剤が固化した後、添加した。混合物Gの諸成分は、該混合物Gが結合されないように、いかなる加熱をも行わないで混合した。
圧縮成形した試料を金型から取り出すために必要な、包囲された面積(enveloped area)当りの全エネルギーだけでなく、包囲された面積当りの最大押出力(peak ejection force)をも記録することによって、混合物C、D、G、H、I及びJの潤滑性を更に測定した。諸部品は、外径55mm、内径45mm及び高さ15mmを有するリング状に形成した。加えた圧密圧力(compaction pressures)は、400、500、600及び800MPaであった。
Claims (12)
- 圧縮成形部品を製造するための冶金用粉末組成物であって、
(a)鉄粉又は鉄基粉末を少なくとも80重量%と、
(b)少なくとも1種類の合金粉末を20重量%以下と、
(c)直鎖状飽和C14〜C30脂肪族アルコール、枝分かれ飽和C14〜C30脂肪族アルコール、直鎖状不飽和C14〜C30脂肪族アルコール又は枝分かれ不飽和C14〜C30脂肪族アルコールを含有する結合剤を0.05〜2重量%と、
(d)カーボンブラック及び二酸化ケイ素から成る群から選ばれる流動化剤を0.001〜0.2重量%と、
を含有する、上記粉末組成物。 - 前記脂肪族アルコールは、直鎖状飽和のものである、請求項1に記載の粉末組成物。
- 前記脂肪族アルコールは、セチルアルコール、ステアリルアルコール、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール及びリグノセリルアルコールから成る群から選ばれている、請求項1に記載の粉末組成物。
- 前記脂肪族アルコールは、ステアリルアルコール、アラキジルアルコール及びベヘニルアルコールから成る群から選ばれている、請求項1に記載の粉末組成物。
- 前記流動化剤はカーボンブラックである、請求項1に記載の粉末組成物。
- 前記カーボンブラックの粒度は、200nm未満である、請求項5に記載の粉末組成物。
- 前記カーボンブラックの粒度は、100nm未満である、請求項5に記載の粉末組成物。
- 前記カーボンブラックの粒度は、50nm未満である、請求項5に記載の粉末組成物。
- 無金属有機質の粉状潤滑剤を更に含有している、請求項1に記載の粉末組成物。
- 前記無金属有機質の粉状潤滑剤が、ステアリン酸アミド、アラキジン酸アミド、ベヘン酸アミド、ステアリルステアリン酸アミド及びエチレンビスステアラミドから成る群から選ばれている、請求項9に記載の粉末組成物。
- 前記無金属有機質の粉状潤滑剤がベヘン酸アミドである、請求項9に記載の粉末組成物。
- 圧縮成形部品を製造するための冶金用粉末組成物の製造方法であって、
次の諸成分:鉄粉又は鉄基粉末を少なくとも80重量%、少なくとも1種類の合金粉末を20重量%以下、C 14 〜C 30 脂肪族アルコールを含有する結合剤を0.05〜2重量%、及び、カーボンブラック及び二酸化ケイ素から成る群から選ばれる流動化剤を0.001〜0.2重量%を提供する工程と、
前記結合剤の融点より高い温度で前記諸成分を混合する工程と、
その混合物を冷却する工程と
を含む、上記方法。
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