JP6234384B2 - 粉末冶金に使用する改良された潤滑剤系 - Google Patents
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-
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-
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Description
本出願は、2013年2月24日に出願された米国仮出願番号61/602,748の利益を主張し、ここに本明細書の一部を構成するものとしてその全体を援用する。
本発明は、改良された潤滑系を含む冶金粉末組成物に関する。これらの冶金粉末組成物は、圧縮部品を形成するために用いることができる。
有機潤滑剤は、粉末冶金の分野では一般的に金型から圧縮された金属部品を排出し易くするために使用されている。しかし潤滑剤は必要であるが、それらの使用は圧縮された部品の最大到達可能な圧粉密度を下げる。このように、当業者は、圧縮された部品を金型から排出することができるように十分に潤滑するために、圧粉密度と焼結密度を犠牲にしなければならない。圧粉密度を最大化する潤滑剤が依然として必要とされている。
本発明は、少なくとも90重量%の鉄ベースの冶金粉末;1族または2族金属ステアラート;約80℃〜約100℃の融点範囲を有する第一のワックス;約80℃〜90℃の融点範囲を有する第二のワックス;リン酸亜鉛;ホウ酸;酢酸;リン酸;およびポリビニルピロリドンを含む冶金粉末組成物に関する。このような冶金粉末組成物を圧縮する方法、およびその方法によって作製された圧縮物もまた記載されている。
本発明は、改良された有機潤滑剤組成物を含む冶金粉末組成物に関する。本発明の組成物を使用することにより、他の有機潤滑剤組成物を用いて製造された部品と比較してより高い圧粉密度を有する圧縮された部品が提供される。
例1:冶金粉末組成物の作製
ANCORSTEEL鉄粉(ヘガネス社、シナミンソン、NJ)をリン酸亜鉛(0.05重量%)、ホウ酸粉末(0.05重量%)、酢酸(0.05重量%)、リン酸(0.05重量%)、およびポリビニルアルコール(“PVAC”)、セルロースエステル、またはポリビニルピロリドン(0.05重量%、アセトンに溶解している)と混ぜ合わせる。接着粉末塊を形成するために、アセトンを真空排気により除去する。本発明の冶金粉末組成物を形成するために、モントンワックス(0.05重量%)、カルナウバワックス(0.05重量%)、リチウムステアラート(0.10重量%)および酸化鉄(Fe3O4、0.03重量%)を、接着粉末塊中に混ぜ合わせる。
例1の冶金粉末組成物を120Cの金型温度で、60tsiで圧縮した。得られる圧縮体は7.50g/cm3の密度を有していた。
0.1重量%のリチウムステアラート、0.05重量%モンタンワックス、0.05重量%のカルナウバワックス、0.05重量%のリン酸亜鉛、0.05重量%のホウ酸、0.05重量%酢酸、0.05重量%リン酸、0.05重量%のポリビニルピロリドン、および残りはアンコールスチールを含む本発明の冶金粉末組成物から作製された圧縮品の吐出特性を検査した。この組成物について、3つの圧縮温度を試験した:200°F、225°Fおよび250°F。ANCORSTEELとAncorMax(登録商標)200潤滑剤(ヘガネス社、シナミンソン、NJ)を含む組成物も比較のために検査した。ストリップスライドの結果を図1に示す。
US公開出願番2003/0084752
US公開出願番2003/0193258
US公開出願番2003/0193260
US公開出願番2006/0018780
US公開出願番号2008/0092383
US公開出願番号2008/0075619
U.S.7,063,815
U.S.7,666,348
U.S.7,524,352
U.S.6,187,259
U.S.6,051,184
U.S.5,334,341
U.S.5,432,223
U.S.5,069,714
U.S.5,442,341
U.S.5,308,556
U.S.5,286,323
U.S.3,410,684
U.S.3,390,986
WO2010/106949
WO2010/081667
W02010/041735
W02010/014009
EP1119429
EP1722910
EP1536027
EP379583
JP2007182593
JP2005381347
JP03800510
JP04614028
KR2009072596
KR1000702
KR962555
CN101670438
CN101425412
CN101417337
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
少なくとも90重量%の鉄ベース冶金粉末;
1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミド;
約80から約100℃の融点範囲を有する第1のワックス;
約80から約90℃の融点範囲を有する第2のワックス;
リン酸亜鉛;
ホウ酸;
酢酸;
リン酸;
およびバインダー
を含む冶金粉末組成物。
[2]
約0.05重量%から約1.5重量%の、1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミド;
約0.03重量%から約0.1重量%の、約80から100℃の融点範囲を有する第1のワックス;
約0.03重量%から約0.1重量%の、約80から90℃の融点範囲を有する第2のワックス;
約0.03重量%から約0.1重量%のリン酸亜鉛;
約0.03重量%から約0.1重量%のホウ酸;
約0.03重量%から約0.1重量%の酢酸;
約0.03重量%から約0.1重量%のリン酸;および
約0.03重量%から約0.1重量%のバインダー
を含む[1]の粉末冶金組成物。
[3]
前記第1のワックスがモンタンワックスである、上記[1]または[2]の粉末冶金組成物。
[4]
前記第2のワックスがカルナウバワックスである、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[5]
約0.08重量%から約1.2重量%である1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミドを含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[6]
約0.09重量%から約1.1重量%の1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミドを含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[7]
エチレンビスステアラミドを含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[8]
前記1族金属ステアラートまたは2族金属ステアラートがリチウムステアラートである、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[9]
約0.03重量%から約0.07重量%の第1のワックスを含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[10]
約0.05重量%の第1のワックスを含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[11]
約0.03重量%から約0.07重量%の第2のワックスを含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[12]
約0.05重量%の第2のワックスを含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[13]
約0.03重量%から約0.07重量%のリン酸亜鉛を含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[14]
約0.05重量%のリン酸亜鉛を含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[15]
約0.03重量%から約0.07重量%のホウ酸を含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[16]
約0.05重量%のホウ酸を含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[17]
約0.03重量%から約0.07重量%の酢酸を含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[18]
約0.05重量%の酢酸を含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[19]
約0.03重量%から約0.07重量%のリン酸を含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[20]
約0.05重量%のリン酸を含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[21]
約0.03重量%から約0.07重量%のバインダーを含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[22]
約0.05重量%のバインダーを含む、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[23]
前記バインダーがポリビニルアルコール、セルロースエステル、ポリビニルピロリドン、またはそれらの組み合わせである、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[24]
前記バインダーがポリビニルアルコールである、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[25]
前記バインダーがセルロースエステルである、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[26]
前記バインダーがポリビニルピロリドンである、前述の事項のうちのいずれか1つの粉末冶金組成物。
[27]
約0.1重量%の1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミド;
約0.05重量%の第1のワックス;
約0.05重量%の第2のワックス;
約0.05重量%のリン酸亜鉛;
約0.03重量%から約0.1重量%のホウ酸;
約0.03重量%から約0.1重量%の酢酸;
約0.03重量%から約0.1重量%のリン酸;および
約0.03重量%から約0.1重量%のバインダー
を含む[1]の粉末冶金組成物。
[28]
前記1族金属ステアラートまたは2族金属ステアラートがリチウムステアラートである、上記[27]の粉末冶金組成物。
[29]
エチレンビスステアラミドを含む上記[27]または[28]の粉末冶金組成物。
[30]
第1のワックスがモンタンワックスである、上記[27]から[29]の粉末冶金組成物。
[31]
第2のワックスがカルナウバワックスである、上記[27]から[30]の粉末冶金組成物。
[32]
前記バインダーがポリビニルアルコール、セルロースエステル、ポリビニルピロリドン、またはそれらの組み合わせである、上記[27]から[31]の粉末冶金組成物。
[33]
上記[1]の粉末冶金組成物を圧縮することを含む、金属部品を製造する方法。
Claims (26)
- 少なくとも90重量%の鉄ベース冶金粉末;
1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミド;
0.03重量%から0.1重量%の80から100℃の融点範囲を有する第1のワックス;
0.03重量%から0.1重量%の80から90℃の融点範囲を有する第2のワックス;
リン酸亜鉛;
ホウ酸;
酢酸;
リン酸;
およびバインダー
を含む冶金粉末組成物。 - 0.05重量%から1.5重量%の、1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミド;
0.03重量%から0.1重量%の、80から100℃の融点範囲を有する第1のワックス;
0.03重量%から0.1重量%の、80から90℃の融点範囲を有する第2のワックス;
0.03重量%から0.1重量%のリン酸亜鉛;
0.03重量%から0.1重量%のホウ酸;
0.03重量%から0.1重量%の酢酸;
0.03重量%から0.1重量%のリン酸;および
0.03重量%から0.1重量%のバインダー
を含む請求項1の冶金粉末組成物。 - 前記第1のワックスがモンタンワックスであり、および/または前記第2のワックスがカルナウバワックスである、請求項1または請求項2の冶金粉末組成物。
- 0.08重量%から1.2重量%である1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミドを含む、請求項1〜3いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.09重量%から1.1重量%である1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミドを含む、請求項1〜4いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- エチレンビスステアラミドを含む、請求項1〜5いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 前記1族金属ステアラートがリチウムステアラートである、請求項1〜6いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.03重量%から0.07重量%の第1のワックスを含む、請求項1〜7いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.05重量%の第1のワックスを含む、請求項1〜8いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.03重量%から0.07重量%の第2のワックスを含む、請求項1〜9いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.05重量%の第2のワックスを含む、請求項1〜10いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.03重量%から0.07重量%のリン酸亜鉛を含む、請求項1〜11いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.03重量%から0.07重量%のホウ酸を含む、請求項1〜12いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.05重量%のホウ酸を含む、請求項1〜13いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.03重量%から0.07重量%の酢酸を含む、請求項1〜14いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.05重量%の酢酸を含む、請求項1〜15いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.03重量%から0.07重量%のリン酸を含む、請求項1〜16いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.05重量%のリン酸を含む、請求項1〜17いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.03重量%から0.07重量%のバインダーを含む、請求項1〜18いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.05重量%のバインダーを含む、請求項1〜19いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 前記バインダーがポリビニルアルコール、セルロースエステル、ポリビニルピロリドン、またはそれらの組み合わせである、請求項1〜20いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 前記バインダーがポリビニルアルコールである、請求項1〜21いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 前記バインダーがセルロースエステルである、請求項1〜22いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 前記バインダーがポリビニルピロリドンである、請求項1〜23いずれか1項記載の冶金粉末組成物。
- 0.1重量%の1族金属ステアラート、2族金属ステアラート、またはエチレンビスステアラミド;
0.05重量%の第1のワックス;
0.05重量%の第2のワックス;
0.05重量%のリン酸亜鉛;
0.03重量%から0.1重量%のホウ酸;;
0.03重量%から0.1重量%の酢酸;
0.03重量%から0.1重量%のリン酸;および
0.03重量%から0.1重量%のバインダー
を含む請求項1の冶金粉末組成物。 - 請求項1の冶金粉末組成物を圧縮することを含む、金属部品を製造する方法。
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