JP6423511B2 - 球状銅/二硫化モリブデン粉末、金属物品、およびその生産方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様に従った銅/二硫化モリブデン(Cu/MoS2)複合粉末10は、図1に例示するプロセス12により生産することができる。簡潔に記載すると、プロセス12は、銅金属(Cu)粉末などの銅含有粉末供給物16および二硫化モリブデン(MoS2)粉末供給物18を提供することを含むことができる。その後、銅粉末16および二硫化モリブデン粉末18を水などの液体20と組み合わせて、スラリー22を形成することができる。その後、スラリー22を噴霧乾燥機24で噴霧乾燥して、銅/二硫化モリブデン複合粉末10を生産することができる。
できる。さらに、二硫化モリブデンおよび銅は、本明細書中で図4(c、d)、5(b、c)および6(b、c)として示すエネルギー分散型X線分光法(EDS)により得られるスペクトル図表により証明されるように、互いの内部に高度に分散している。すなわち、本発明の銅/二硫化モリブデン複合粉末10は、銅および二硫化モリブデン粉末の単なる組み合わせである。むしろ、複合粉末10は、粒子単位ベースで銅および二硫化モリブデンの実質的に均質な混合物を含む。個々の球状粉末粒子は、一緒に融合している銅および二硫化モリブデンの副粒子を含み、その結果、複合粉末10の個々の粒子は銅および二硫化モリブデンの両方を含み、各粒子はほぼ同じ割合の銅と二硫化モリブデンを含有する。
に言えば、より少量の銅(例えば、約5重量%のCu)を含む圧粉物品は、より小さい未処理密度(例えば、約4.3g/cc)を有するはずであり、より多量の銅(例えば、約95重量%のCu)を含む圧粉物品は、より大きい未処理密度(例えば、約6.4g/cc)を有するはずである。
本発明の圧粉物品14は、従来入手可能な材料と比較して低い摩擦率および摩耗率など有益な特性を有する摩擦対が望ましいか有利である多種多様な用途での使用に、非常に適しているはずである。
かになるように、他の液体、例えば、アルコール、揮発性液体、有機液体、およびそのさまざまな混合物を用いることもできる。したがって、本発明は、本明細書中に記載する特定の液体20に限定されるとみなすべきではない。しかしながら、例として、一態様において、液体20は脱イオン水を含む。
。その後、点火バーナー(pilot)58により燃料−空気混合物に点火して、高温燃焼ガス
の脈動流60を作り出し、これを、さまざまな圧力、例えば、燃焼ファン圧力を約0.003MPa(約0.5psi)〜約0.2MPa(約3psi)上回る範囲に加圧することができる。高温燃焼ガスの脈動流60はテール管62をアトマイザー64まで急降下する。アトマイザー64のすぐ上で、急冷空気66を入口68に通してフィードすることができ、高温燃焼ガス60とブレンドして、望ましい温度を有する高温ガスの脈動流44を達成することができる。スラリー22は、アトマイザー64を介して高温ガスの脈動流44中に導入される。その後、霧化したスラリーは円錐形出口70で分散した後、従来の丈が長い乾燥チャンバー(図示していない)に入ることができる。さらに下流において、銅/二硫化モリブデン複合粉末生産物10を、標準的な収集機器、例えばサイクロンおよび/またはバグハウス(baghouse)(同様に図示していない)を用いて回収することができる。
に、次のパルスのために空気弁52を再び開くことができる。その結果、再び開くことにより、次の1回分の量の空気(例えば燃焼用空気46)が入ることが可能になる。その後、燃料バルブ56から燃料が再び入り、混合物は上記のように燃焼チャンバー54で自己発火する。空気弁52の開閉およびチャンバー54におけるパルス状での燃料の燃焼のこの反復は、さまざまな周期(frequency)、例えば約80Hz〜約110Hzで制御可能で
あることができるが、他の周期数を用いることもできる。
より実質的に除去または排除される。また、短い接触時間によりスラリー成分は確実に最小限に加熱され、例えば、接触時間の最後に、接液体成分20を蒸発させるのに十分な温度である約115℃のレベルに加熱される。
許容しうる結果は、以下の範囲の粉末サイズで得ることができる:
焼結は、ある温度範囲のいずれかで行うことができる。焼結に用いることができる特定の温度は、最終圧粉物品14に望ましい密度のほか、圧粉物品または圧粉体14中に保持されることが望ましい二硫化モリブデンの量など、さまざまな要因に依存する。
望ましい可能性がある。一般的に言えば、最終生産物中の保持二硫化モリブデンの量の実質的な減少を回避するために、そのような加熱は十分に低い温度で行うことが好ましい。
表IIに示すように、異なる割合の銅含有粉末16と二硫化モリブデン粉末18を含有する四(4)つの異なるスラリー組成物(“組成物1〜4”)を調製した。その後、得られたスラリー組成物を4つの対応する噴霧乾燥試験(“試験1〜4”)で噴霧乾燥して、4つの異なる粉末組成物または態様を生じさせた。その後、さまざまな粉末組成物をエネルギー分散型X線分光法(EDS)により分析して、表IIIに挙げるEDSスペクトル図表により示されるように、粉末組成物の組成構造および複合粉末内部でのさまざまな成分(例えばCuおよびMoS2)の分散度を決定した。同様に表IIIに挙げるように、走査型電子顕微鏡写真も試験1、3および4の粉末から得た。試験3により生産した粉末のEDS検定を表IVに示す。
予想される(prophetic)圧粉物品例
さまざまなタイプの圧粉物品14を、図1に例示する噴霧乾燥プロセス12により生産される銅/二硫化モリブデン複合粉末10から生産または作製することができる。例として、圧粉物品14は、発電機器に一般に用いられるタイプのスリップリング34を含むことができる。予備形成圧粉物品を、粒子サイズが約105μm未満(−150タイラーメッシュ)になるように篩い分けされている“未処理の”銅/二硫化モリブデン複合粉末10から形成してもよい。一態様において、予備形成圧粉物品は、圧粉物品がほぼ固体塊として挙動するように銅/二硫化モリブデン複合粉末10を約225MPa(約16.5tsi)〜約275MPa(約20tsi)の範囲の一軸圧力下で加圧する一軸加圧プロセスにより、形成することができる。その後、該予備形成圧粉物品を、広範な圧粉プロセス、例えば、冷間、温間および熱間等方圧加圧により追加的に圧粉するために、密封容器に入れることができる。あるいは、予備形成圧粉物品を焼結させてもよい。
り続ける適した修正をこれに加えることができると予想される。したがって、本発明は以
下の特許請求の範囲に従ってのみ理解されるべきである。
本発明は以下の態様を含む。
[1] 銅/二硫化モリブデン複合粉末を含み、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末が、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末をほぼ固体塊として挙動させるのに十分な圧力下で圧縮されている、圧粉物品であって、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末が、一緒に融合して前記複合粉末の個々の粒子を形成している銅および二硫化モリブデン副粒子の実質的に均質な分散物を含む、前記圧粉物品。
[2] 約4.3g/cc〜約6.4g/ccの範囲の未処理密度を有する、[1]に記載の圧粉物品。
[3] 約5重量%〜約95重量%の範囲の銅含有率を有する、[1]に記載の圧粉物品。
[4] 以下を含む、圧粉物品の生産方法:
銅/二硫化モリブデン複合粉末を提供し、これに関し、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末は、一緒に融合して前記銅/二硫化モリブデン複合粉末の個々の粒子を形成している銅および二硫化モリブデン副粒子の実質的に均質な分散物を含む;そして、
前記銅/二硫化モリブデン複合粉末を、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末をほぼ固体塊として挙動させるのに十分な圧力下で圧縮する。
[5] 前記圧縮が軸加圧を含む、[4]に記載の方法。
[6] 前記軸加圧が、約240MPaの圧力を施用することを含む、[5]に記載の方法。
[7] 前記圧縮が、冷間等方圧加圧、温間等方圧加圧および熱間等方圧加圧からなる群より選択される1以上を含む、[4]に記載の方法。
[8] 前記圧縮が前記圧粉物品に約4.3g/cc〜約6.4g/ccの範囲の未処理密度を付与する、[4]に記載の方法。
[9] 以下を含む、銅/二硫化モリブデン複合粉末の生産方法:
銅金属粉末供給物を提供し;
二硫化モリブデン粉末供給物を提供し;
前記銅金属粉末および前記二硫化モリブデン粉末を液体と組み合わせてスラリーを形成し;
前記スラリーを高温ガス流中にフィードし;そして、
銅/二硫化モリブデン複合粉末を回収する、これに関し、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末は、一緒に融合して前記銅/二硫化モリブデン複合粉末の個々の実質的に球状の粒子を形成している銅および二硫化モリブデン副粒子の実質的に均質な分散物を含む。
[10] 前記スラリーを高温ガス流中にフィードすることが、前記スラリーを霧化し、前記霧化したスラリーを高温ガス流と接触させることを含む、[9]に記載の方法。
[11] 前記スラリーが約15重量%〜約50重量%の液体を含む、[9]に記載の方法。
[12] さらに以下を含む、[9]に記載の方法:
バインダー材料供給物を提供し;そして
前記バインダー材料を、前記銅含有粉末、前記二硫化モリブデン粉末、および前記水と組み合わせて、スラリーを形成する。
[13] 前記銅含有粉末供給物を約5重量%〜約95重量%の範囲の量で前記二硫化モリブデン粉末供給物に加えた後、前記銅含有粉末供給物および前記二硫化モリブデン供給物を前記液体と組み合わせて前記スラリーを形成する、[9]に記載の方法。
[14] 銅含有粉末供給物を提供することが、実質的に金属銅粉末、酸化銅(I)(酸化第一銅)粉末、および酸化銅(II)(酸化第二銅)粉末からなる群より選択される銅含有粉末供給物を提供することを含む、[9]に記載の方法。
[15] 銅および二硫化モリブデン副粒子の実質的に均質な分散物を含む銅/二硫化モリブデン複合粉末であって、前記銅および二硫化モリブデン副粒子が、一緒に融合して前記銅/二硫化モリブデン複合粉末の個々の実質的に球状の粒子を形成している、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末。
[16] 50グラムあたり約50秒〜50グラムあたり約150秒の範囲のHall流動性を含む、[15]に記載の銅/二硫化モリブデン複合粉末。
[17] 約0.9g/cc〜約1.2g/ccの範囲のScott密度を有する、[15]に記載の銅/二硫化モリブデン複合粉末。
[18] 約5重量%〜約95重量%の銅を含む、[15]に記載の銅/二硫化モリブデン複合粉末。
[19] 前記銅/二硫化モリブデン複合粉末生産物を構成する前記個々の粒子が約1μm〜約500μmの範囲のサイズを有する、[15]に記載の銅/二硫化モリブデン複合粉末。
[20] 以下を含む、圧粉金属物品の生産方法:
顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を提供し、これに関し、前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末は、一緒に凝集して前記顆粒状銅二硫化モリブデン粉末の個々の粒子を形成している銅および二硫化モリブデン副粒子の実質的に均質な分散物を含む;そして、
前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を、前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末をほぼ固体塊として挙動させるのに十分な圧力下で圧縮する。
[21] 前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末供給物を提供することが、さらに以下を含む、[20]に記載の方法:
銅含有粉末供給物を提供し;
二硫化モリブデン粉末供給物を提供し;
銅含有粉末および二硫化モリブデン粉末を一緒に混合して、ブレンド粉末混合物を形成し;
該ブレンド粉末混合物を圧粉して圧粉材料を形成し;そして
前記圧粉材料を破壊して、顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を形成する。
[22] 銅含有粉末供給物を提供することが、実質的に金属銅粉末、酸化銅(I)(酸化第一銅)粉末、および酸化銅(II)(酸化第二銅)粉末からなる群より選択される銅含有粉末供給物を提供することを含む、[21]に記載の方法。
[23] 前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末供給物を提供することが、さらに以下を含む、[20]に記載の方法:
銅含有粉末供給物を提供し;
二硫化モリブデン粉末供給物を提供し;
顆粒化流体供給物を提供し;
銅含有粉末、二硫化モリブデン粉末、および顆粒化流体を一緒に混合してスラリーを形成し;そして
該スラリーを乾燥して、顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を形成する。
[24] 銅含有粉末供給物を提供することが、実質的に金属銅粉末、酸化銅(I)(酸化第一銅)粉末、および酸化銅(II)(酸化第二銅)粉末からなる群より選択される銅含有粉末供給物を提供することを含む、[23]に記載の方法。
12 プロセス
13 プロセス
14 圧粉物品
16 銅含有粉末供給物
18 二硫化モリブデン粉末供給物
20 液体
22 スラリー
24 噴霧乾燥機
26 供給原料
28 分級
30 加熱プロセス
32 圧密化プロセス
34 スリップリング
36 機械処理
38 焼結
40 バインダー
42 補足金属粉末
44 高温ガスの脈動流
46 燃焼用空気
48 入口
50 外側シェル
52 一方向空気弁
54 同調燃焼チャンバー
56 燃料ポート
58 点火バーナー
60 高温燃焼ガスの脈動流
62 テール管
64 アトマイザー
66 急冷空気
68 入口
70 円錐形出口
Claims (24)
- 銅/二硫化モリブデン複合粉末を含み、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末が、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末を固体塊として挙動させるのに十分な圧力下で圧縮されている、圧粉物品であって、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末が銅および二硫化モリブデン副粒子の均質な分散物を含み、前記銅および二硫化モリブデン副粒子が一緒に融合して前記銅/二硫化モリブデン複合粉末の個々の球状の粒子を形成している、前記圧粉物品。
- 4.3g/cc〜6.4g/ccの範囲の密度を有する、請求項1に記載の圧粉物品。
- 5重量%〜95重量%の範囲の銅含有率を有する、請求項1に記載の圧粉物品。
- 以下を含む、圧粉物品の生産方法:
銅/二硫化モリブデン複合粉末を提供し、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末は銅および二硫化モリブデン副粒子の均質な分散物を含み、前記銅および二硫化モリブデン副粒子が一緒に融合して前記銅/二硫化モリブデン複合粉末の個々の球状の粒子を形成しており;そして、
前記銅/二硫化モリブデン複合粉末を、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末を固体塊として挙動させるのに十分な圧力下で圧縮する。 - 前記圧縮が軸加圧を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記軸加圧が、240MPaの圧力を施用することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記圧縮が、冷間等方圧加圧、温間等方圧加圧および熱間等方圧加圧からなる群より選択される1以上を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記圧縮が前記圧粉物品に4.3g/cc〜6.4g/ccの範囲の密度を付与する、請求項4に記載の方法。
- 以下を含む、銅/二硫化モリブデン複合粉末の生産方法:
銅含有粉末を提供し;
二硫化モリブデン粉末を提供し;
前記銅含有粉末および前記二硫化モリブデン粉末を液体と組み合わせてスラリーを形成し;
前記スラリーを300℃〜800℃の範囲内の温度を有する高温ガス流中にフィードし;そして、
銅/二硫化モリブデン複合粉末を回収し、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末は銅および二硫化モリブデン副粒子の均質な分散物を含み、前記銅および二硫化モリブデン副粒子が一緒に融合して前記銅/二硫化モリブデン複合粉末の個々の球状の粒子を形成している。 - 前記スラリーを高温ガス流中にフィードすることが、前記スラリーを霧化し、前記霧化したスラリーを高温ガス流と接触させることを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記スラリーが15重量%〜50重量%の液体を含む、請求項9に記載の方法。
- さらに以下を含む、請求項9に記載の方法:
バインダー材料を提供し;そして
前記バインダー材料を、前記銅含有粉末、前記二硫化モリブデン粉末、および前記水と組み合わせて、スラリーを形成する。 - 前記銅含有粉末を、前記銅含有粉末および前記二硫化モリブデン粉末の合計量の5重量%〜95重量%の範囲の量で前記二硫化モリブデン粉末に加えた後、前記銅含有粉末および前記二硫化モリブデン粉末を前記液体と組み合わせて前記スラリーを形成する、請求項9に記載の方法。
- 銅含有粉末を提供することが、金属銅粉末、酸化銅(I)(酸化第一銅)粉末、および酸化銅(II)(酸化第二銅)粉末からなる群より選択される銅含有粉末を提供することを含む、請求項9に記載の方法。
- 銅および二硫化モリブデン副粒子の均質な分散物を含む銅/二硫化モリブデン複合粉末であって、前記銅および二硫化モリブデン副粒子が、一緒に融合して前記銅/二硫化モリブデン複合粉末の個々の球状の粒子を形成している、前記銅/二硫化モリブデン複合粉末。
- 50グラムあたり50秒〜50グラムあたり150秒の範囲のHall流動性を含む、請求項15に記載の銅/二硫化モリブデン複合粉末。
- 0.9g/cc〜1.2g/ccの範囲のScott密度を有する、請求項15に記載の銅/二硫化モリブデン複合粉末。
- 5重量%〜95重量%の銅を含む、請求項15に記載の銅/二硫化モリブデン複合粉末。
- 前記銅/二硫化モリブデン複合粉末を構成する前記個々の粒子が1μm〜500μmの範囲のサイズを有する、請求項15に記載の銅/二硫化モリブデン複合粉末。
- 以下を含む、圧粉金属物品の生産方法:
顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を提供し、前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末は銅および二硫化モリブデン副粒子の均質な分散物を含み、前記銅および二硫化モリブデン副粒子が一緒に凝集して前記顆粒状銅二硫化モリブデン粉末の個々の粒子を形成しており;そして、
前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を、前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を固体塊として挙動させるのに十分な圧力下で圧縮する。 - 前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を提供することが、さらに以下を含む、請求項20に記載の方法:
銅含有粉末を提供し;
二硫化モリブデン粉末を提供し;
銅含有粉末および二硫化モリブデン粉末を一緒に混合して、ブレンド粉末混合物を形成し;
該ブレンド粉末混合物を圧粉して圧粉材料を形成し;そして
前記圧粉材料を破壊して、顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を形成する。 - 銅含有粉末を提供することが、金属銅粉末を提供することを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を提供することが、さらに以下を含む、請求項20に記載の方法:
銅含有粉末を提供し;
二硫化モリブデン粉末を提供し;
顆粒化流体を提供し;
銅含有粉末、二硫化モリブデン粉末、および顆粒化流体を一緒に混合してスラリーを形成し;そして
該スラリーを乾燥して、顆粒状銅/二硫化モリブデン粉末を形成する。 - 銅含有粉末を提供することが、金属銅粉末を提供することを含む、請求項23に記載の方法。
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