JPH09512864A - 圧粉体強度を高める滑剤を含む改良された鉄基材の粉末組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属粉末を、固体の粒状ポリエ−テル滑剤と混合して含有する冶金学的粉末組成物が提供される。ポリエ−テル滑剤の混入は、該粉末組成物から作った成形体部品の圧粉体強度の性質を高め、一般に成形体部品の鋳型空洞からの取出しに必要とされる取出し圧を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】 圧粉体強度を高める滑剤を含む改良された鉄基材の粉末組成物 発明の分野 本発明は、鉄基材の冶金粉末組成物、更に特に得られる成形体部品の圧粉体強 度特性を高めるための改良された滑剤を含む粉末組成物に関する。 背景の技術 粉末冶金工業は、自動車及びエレクトロニクス工業を含む種々の工業で使用す るための色々な形と寸法を有する完全金属部品へ加工できる金属基材の粉末組成 物、一般には鉄基材粉末組成物を開発してきた。基材粉末から部品を製造するた めの一つの加工技術は、粉末を鋳型空洞へ仕込み、その粉末を高圧下に成形する ことである。ついで得られる圧粉末成形体を鋳型空洞から取り出し、最終部品に 焼結する。 鋳型空洞の過度な摩耗を避けるために、成形工程では普通滑剤を使用する。滑 剤は一般に二つのグル−プ、即ち内部（乾式）滑剤及び外部（噴霧）滑剤に分け られる。この内部滑剤は金属基材の粉末組成物と混合され、外部滑剤は成形前に 鋳型空洞へ噴霧される。滑剤は、成形中の粒子間の内部摩擦を減ずるために、成 形体を鋳型空洞から容易に取り出し得るために、鋳型の摩耗を減ずるために、及 び／又は金属粉末混合物の成形をより均一に行うために使用される。通常の滑剤 は、金属ステアレ−ト又は合成ワックスのような固体を含む。 知られているように、多くの公知の内部滑剤は、成形体の圧粉体強度を減少さ せる。成形中内部滑剤は鉄及び／又は合金粒子間に滲み出て、粒子間の孔空間を 満たし、粒子−粒子の結合を妨害すると考えられてい る。確かに幾つかの形は公知の内部滑剤を用いて圧縮成形することができない。 例えば背の高い、壁の薄いブッシングは、鋳型壁の摩擦を克服し且つ必要な取り 出し力を減ずるために多量の内部滑剤を必要とする。しかしながら、そのような 内部滑剤量は、典型的には得られる成形体が取り出し時に壊れる程度まで圧粉体 強度を低下させる。またステアリン酸亜鉛のような内部滑剤は、特に高成形圧の 場合、粉末の流動性及び見掛けの密度、並びに成形体の圧粉体強度に悪影響を及 ぼす。更に過度な量の内部滑剤は貧弱な寸法均一性の成形体を与えることがあり 、揮発した滑剤が焼結炉の加熱要素に煤を形成する。これらの問題を回避するた めに、内部滑剤よりも外部噴霧滑剤を使用することが知られている。しかしなが ら外部滑剤の使用は、成形サイクル時間を長くし、均一性の低い成形体をもたら す。 従って、外部滑剤を必要としないで、鋳型空洞から容易に取り出せる強い圧粉 体部品に容易に成形できる冶金粉末組成物が技術的に必要である。この問題への 一つの回答は、粉末組成物例えばヘガネス社（Ｈｏｅｇａｎａｅｓ Ｃｏｒｐ． ）のルク（Ｌｕｋ）による米国特許第５２９０３３６号に示されているものを使 用することである。この特許は圧粉体強度性を向上させ且つ結合剤として働かせ るためにポリエ−テルを二塩基性有機酸と共に用いることを開示している。これ らの組成物は好ましくは二塩基性有機酸に対する溶媒を使用して製造されるが、 そのような溶媒製造法は製造費を増大させる。本発明の組成物は、二塩基性有機 酸を必要とせず、溶媒に基づく混合工程も必要としない点で、第５２９０３３６ 号に開示されているものより優れている。 発明の概要 本発明は金属基材の粉末、随時金属基材粉末に対する合金粉末、及び改良され た固体滑剤成分を含んでなる冶金粉末組成物を提供する。改良された固体滑剤成 分は粉末混合物の一つ又はそれ以上の物理的性質、例えば流動性、圧縮性、及び 圧粉体強度を高める。本発明の一つの利点は、金属基材粉末組成物が無溶媒混合 操作で製造できるということである。これらの組成物は、比較的低圧で、高圧粉 体強度を持つ部品に成形できる。本粉末組成物から製造される成形体は鋳型から 取り出すために低い圧力で済むから、製造設備の摩耗及び亀裂が少ない。 改良された固体滑剤成分は、固体の粒状ポリエ−テル例えば式 −［Ｏ(ＣＨ₂)_q］ ［式中、ｑは約１−約７である］ のサブユニットを一つより多く持つ化合物である。更に好適には、式 −［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが１００００より大きい重 量平均分子量を有するように選択される］ の固体の粒状ポリエ−テルである。好ましくはｑは２であり、またｎはポリエ− テルが約１００００−約４００００００、好ましくは約２００００−約３０００ ０００、より好ましくは約２００００−約３０００００の重量平均分子量を有す るように選択される。 本冶金粉末組成物は、ポリエ−テル滑剤が最終の混合物に粒状形で存在すると いう条件下に、金属基材粉末、固体の滑剤成分、及び随時合金粉末を通常の混合 技術で混合することによって製造できる。本冶金粉末組成物は、標準的な粉末冶 金技術にしたがって鋳型中で成形体に圧縮され、ついで焼結せしめられる。 発明の詳細な説明 本発明は、冶金粉末組成物、これらの組成物の製造法、及びこれらの組成物の 、成形体部品の製造に対する使用法に関する。この粉末組成物は、金属基材粉末 、好ましくは鉄基材金属粉末を、粒状形の、重量平均分子量約１００００−約４ ００００００を有する固体のポリエ−テルを含む改良された固体滑剤成分と混合 して含んでなる。今回、粒状ポリエ−テルの、冶金粉末組成物の滑剤としての使 用は、他の滑剤の使用と比べて同等の又は優れた圧縮性を維持しつつ、圧粉体成 形体の改良された強度及び取り出し性を与えるということが発見された。 本発明の冶金粉末組成物は、一般に冶金工業で使用される種類の金属粉末、例 えば鉄基材の粉末及びニッケル基材の粉末を含んでなる。金属粉末は、冶金粉末 組成物の主部分を構成し、一般に冶金粉末組成物の少なくとも約８０、好ましく は少なくとも約９０、より好ましくは少なくとも約９５重量％を構成する。 本明細書で使用されるような術語の「鉄基材」粉末の例は、実質的に純粋な鉄 の粉末、最終製品の強度、硬化性、電磁性、又は他の所望の性質を高める元素（ 例えばスチ−ル製造のための元素）であらかじめ合金にした鉄の粉末、及びその ような他の元素が拡散結合された鉄の粉末である。 本発明で使用できる実質的に純粋な鉄の粉末は、普通の不純物を高々約１．０ 、好ましくは高々約０．５重量％で含む粉末である。そのような高圧縮性の、冶 金級鉄粉末の例は、ヘガネス社（Ｒｉｂｅｒｔｏｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）製 の純粋な鉄の粉末、アンカ−スチ−ル（ＡＮＣＯＲＳＴＥＥＬ）１０００シリ− ズ、例えば１０００、１０００Ｂ及 び１０００Ｃである。例えばアンカ−スチ−ル１０００の鉄粉末は、篩（米国標 準）３２５号以下の粒子が約２２重量％及び篩１００号以上の粒子が約１０重量 ％、残りがそれらの間にある（但し篩６０号以上は痕跡量）典型的な粒径分布を 有する。アンカ−スチ−ル１０００の粉末は、約２．８５−３．００、典型的に は２．９４ｇ／ｃｍ³の見掛けの密度を有する。本発明で使用できる他の鉄粉末 は、典型的なスポンジ状の鉄粉末、例えばヘガネスのアンカ−（ＡＮＣＯＲ）Ｍ Ｈ１００粉末である。 鉄基材粉末は、最終金属部分の機械的又は他の性質を高める合金金属を一種又 はそれ以上混入できる。そのような鉄基材粉末は、一種又はそれ以上のそのよう な元素とあらかじめ合金にした鉄の粉末、好ましくは実質的には純粋な鉄であっ てよい。このあらかじめ合金にした粉末は、鉄及び所望の合金元素の溶融物を準 備し、ついで溶融物を原子状化し、そしてこの原子状化した小滴を固化により粉 末とすることによって製造できる。 鉄粉末とあらかじめ合金にできる合金元素の例は、モリブデン、マンガン、マ グネシウム、クロム、ケイ素、銅、ニッケル、金、バナジウム、コロンビウム（ ニオビウム）、グラファイト、燐、アルミニウム、及びこれらの組み合わせ物で あるが、これらに制限されるものではない。混入される合金元素の量は、最終金 属部品に所望の性質に依存する。そのような合金元素を混入した鉄粉末は、ヘガ ネス社から、粉末アンカ−スチ−ル系統の一部として入手できる。 鉄基材粉末の更なる例は、一種又はそれ以上の他の金属、例えばスチ−ル生成 元素の層またはコ−テイングが外側の表面に拡散した実質的に純粋な鉄の粒子で ある拡散結合した鉄基材粉末である。そのような市販 の粉末は、ニッケル約１．８％、モリブデン約０．５５％及び銅約１．６％を含 有するヘガネス社製のデイスタロイ（ＤＩＳＴＡＬＯＹ）４６００Ａ拡散結合粉 末、及びニッケル約４．０５％、モリブデン約０．５５％及び銅約１．６％を含 有するヘガネス社製のデイスタロイ４８００Ａ拡散結合粉末を含む。 好適な鉄基材粉末は、モリブデン（Ｍｏ）であらかじめ合金にした鉄である。 この粉末は、Ｍｏを約０．５−約２．５重量％含む実質的に純粋な鉄の溶融物を 原子状化することによって製造される。そのような粉末の例は、Ｍｏ約０．８５ 重量％、マンガン、クロム、ケイ素、銅、ニッケル、又はアルミニウムのような 他の物質、合計で約０．４重量％以下、及びカ−ボン約０．０２重量％以下を含 むヘガネス社のアンカ−スチ−ル８５ＨＰスチ−ル粉末である。そのような粉末 の他の例は、モリブデン約０．５−０．６重量％、ニッケル約１．５−２．０重 量％、マンガン約０．１−０．２５重量％、及びカ−ボン約０．０２重量％以下 を含むヘガネス社のアンカ−スチ−ル４６００Ｖスチ−ル粉末である。 本発明で使用できる他のあらかじめ合金にした鉄基材粉末は、本明細書に参考 文献として引用される米国特許第５１０８４９３号の「明白なあらかじめ合金に した鉄合金を有するスチ−ル粉末混合物」に開示されている。このスチ−ル粉末 組成物は、二つの異なるあらかじめ合金にした鉄基材粉末、即ち鉄とモリブデン ０．５−２．５重量％の合金及び鉄とカ−ボン及びクロム、マンガン、バナジウ ム、及びコロンビウムからなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んで なる遷移金属成分少なくとも約２５重量％以下の合金、の混合物である。この混 合物は、スチ−ル粉末組成物に対して遷移金属を少なくとも約０．０５重量％与 える割合で存在する。そのような粉末の例は、モリブデン約０．８５重量％、ニ ッケル約１重量％、マンガン約０．９重量％、クロム約０．７５重量％、及びカ −ボン約０．５重量％を含むヘガネス社のアンカ−スチ−ル４１ＡＢスチ−ル粉 末として市販されている。 本発明の実施に有用な他の鉄基材粉末は、強磁性粉末である。例は少量の燐と あらかじめ合金にした鉄の粉末である。 本発明の実施に有用な鉄基材粉末は、ステンレススチ−ル粉末も含む。これら のステンレススチ−ル粉末はヘガネス社のアンカ−シリ−ズ、例えばアンカ−３ ０３Ｌ、３０４Ｌ、３１６Ｌ、４１０Ｌ、４３０Ｌ、４３４Ｌ、及び４０９Ｃｂ 粉末として種々の等級で市販されている。 鉄又はあらかじめ合金にした鉄の粒子は、１ミクロン又はそれ以下程度の小さ い、或いは約８５０−１０００ミクロンまでの重量平均粒径を持つことができる が、一般には粒子は約１０−５００ミクロンの範囲の重量平均粒径を有するであ ろう。最大重量平均粒径約３５０ミクロンまでの鉄又はあらかじめ合金にした鉄 の粒子は好適である。更に好ましくは、粒子は約２５−１５０ミクロン、及び更 に好ましくは８０−１５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を有するであろう。 本発明で使用される金属粉末は、ニッケル基材粉末も含む。本明細書で使用す るような「ニッケル基材」粉末の例は、実質的に純粋なニッケル、及び最終生成 物の強度、硬化性、電磁性、又は他の所望の性質を高める他の元素とあらかじめ 合金にしたニッケルの粉末である。ニッケル基材粉末は、鉄基材粉末に関して上 述した合金粉末のいずれかと混合することができる。ニッケル基材粉末の例は、 ヘガネス社のアンカ−スプレ−（ＡＮＣＯＲＳＰＲＡＹ）粉末、例えばＮ−７０ ／３０Ｃｕ，Ｎ− ８０／２０，及びＮ−２０粉末である。 本発明によれば、金属粉末を固体の滑剤成分と混合する。この滑剤成分は、固 体の粒状ポリエ−テル例えば式 −［Ｏ(ＣＨ₂)_q］ ［式中、ｑは約１−約７である］ のサブユニットを一つより多く持つ化合物である。好適なものは、式 −［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルがレオロジ−的測定に基づ いて１００００より大きい重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の粒状ポリエ−テルである。好ましくはｑは２であり、またｎはポリエ− テルがゲル・パ−ミエ−ション・クロマトグラフィ−（ＧＰＣ）で測定して約１ ００００−約４００００００、好ましくは約２００００−約３００００００、よ り好ましくは約２００００−約３０００００の重量平均分子量を有するように選 択される。一つの特に好適な具体例は、約１０００００の重量平均分子量を有す るポリエ−テルである。このポリエ−テルは、一般にｎが２のとき、ポリエチレ ンオキシドとして言及される。ポリエ−テルは、この好ましくは構造的に実質的 に線状であり、高度の結晶性、好ましくは９５％程度の高い結晶化度を有する配 向した重合体である。これは焼結工程において、灰分を残さずにきれいに燃える べきである。好適な固体の粒状ポリエ−テルは、一般にカリ−（Ｋａｌｌｙ）の 米国特許第３１５４５１４号に開示されているエチレンオキシド誘導体である。 特に好適なものは、ユニオン・カ−バイド社（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｃ ｏｒｐ．，Ｄａｎｂｕｒｙ， Ｃｏｎｎ．） 製のカ−ボワックス（ＣＡＲＢＯＷＡＸ）２０Ｍ及びポリオックス（ＰＯＬＹＯ Ｘ）Ｎ−１０である。 固体のポリエ−テルは、ポリエ−テルの個々別々の粒子形の組成物で存在する 。これらの粒子の重量平均粒径は好ましくは約２５−１５０ミクロン、より好ま しくは約５０−約１５０ミクロン、更に好ましくは約７０−１１０ミクロンであ る。重量平均粒径分布はポリエ−テル滑剤の約９０重量％が約２００ミクロン以 下、好ましくは約１７５ミクロン以下、更に好ましくは約１５０ミクロン以下で あるようなものである。また重量平均粒径分布はポリエ−テル滑剤の少なくとも ９０重量％が約３ミクロン以上、好ましくは約５ミクロン以上、更に好ましくは 約１０ミクロン以上であるようなものである。 本発明の実施において金属粉末と混合される固体の滑剤は、主に鋳型空洞から 成形体部品を取り出すのに必要とされる取出し圧を低下させるように設計される 。本発明の固体の粒状ポリエ−テル滑剤の混入は、取り出し圧も低下させつつ、 成形体部品の圧粉体強度を非常に改善することが発見された。金属基材の粉末組 成物は、本発明の固体の粒状ポリエ−テル滑剤を唯一の内部滑剤成分として含有 することができ、或いは組成物は更に他の伝統的な内部滑剤を含んでいてもよい 。そのような滑剤の例は、ウイトコ（Ｗｉｔｃｏ）社から市販されているステア レ−ト化合物、例えばリチウム、亜鉛、マンガン、及びカルシウムステアレ−ト 、シャムロック・テクノロジ−ズ社（Ｓｈａｍｌｏｃｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉ ｅｓ，Ｉｎｃ．）から市販されているワックス、例えばエチレン−ステアラミド 及びポリオレフィン、アルカン・パウダ−ズ・アンド・ピグメンツ（Ａｌｃａｎ Ｐｏｗｄｅｒｓ ａｎｄ Ｐｉｇｍｅｎｔｓ） からフェロリュ−ブ（Ｆｅｒｒｏｌｕｂｅ）Ｍとして市販されている亜鉛及びス テアリン酸リチウムの混合物、及びエチレンビス−ステアラミドと金属ステアレ −トの混合物例えばウイトコＺＢ−９０を含む。今回、固体の粒状ポリエ−テル 化合物を粉末組成物の固体滑剤成分として混入することに由来する有利な圧粉体 強度の改善は、一般にいずれかの他の内部滑剤に対するポリエ−テルの量に比例 することが発見された。即ち、ポリエ−テルは冶金学的組成物中に存在する固体 の内部滑剤の、一般に少なくとも約１０、好ましくは少なくとも約３０、より好 ましくは少なくとも５０、更に好ましくは少なくとも７５重量％を構成する。最 も好適な具体例において、本発明の固体の粒状滑剤は組成物中に存在する滑剤の ９０−１００重量％である。 固体の滑剤は、一般に少量で、即ち約０．０５−約１０重量％で冶金学的粉末 組成物に混入される。好ましくは、固体の滑剤は、粉末組成物の約０．３−５、 より好ましくは約０．５−２．５、更に好ましくは約０．２−７重量％を構成す る。 ある具体例において、粉末組成物は、固体の滑剤成分の一部として可塑剤も含 んでなる。代表的な可塑剤は、一般にＲ．ガヒタ−（Ｇａｃｈｔｅｒ）及びＨ． ムラ−（Ｍｕｌｌｅｒ）編、プラスチック添加剤ハンドブックの２７０−２８１ 及び２８８−２９５ペ−ジに開示されている。これらは、フタル酸、リン酸、二 塩基性酸の、アルキル、アルケニル、及びアリ−ル残基がそれぞれ炭素数約１− 約１０、約１−約１０、及び約６−約３０のアルキル、アルケニル、又はアリ− ルエステルを含む。好適なエステルはアルキルエステル、例えばジ−２−エチル ヘキシルフタレ−ト（ＤＯＰ）、ジ−イソノニルフタレ−ト（ＤＩＮＰ）、ジブ チ ルフタレ−ト（ＤＢＰ）、トリキシレニルホスフェ−ト（ＴＣＰ）、及びジ−２ −エチルヘキシルアジペ−ト（ＤＯＰ）である。ＤＢＰ及びＤＯＰは特に好適な 可塑剤である。可塑剤は固体滑剤成分の約０．１−約２５重量％の量で、冶金学 的粉末組成物に混入できる。本発明の冶金学的粉末組成物は、少量の合金化粉末 も含み得る。本明細書に用いるような「合金化粉末」とは、鉄基材又はニッケル 基材材料と、焼結時に合金化できる物質を意味する。上述した種類の金属粉末と 混合できる合金化粉末は、最終焼結生成物の強度、硬化性、電磁性、又は他の所 望の性質を高めるための冶金技術では公知の物である。スチ−ル生成元素は、こ れらの物質の最も知られたものである。合金か材料の特別な例は、モリブデン、 マンガン、クロム、ケイ素、銅、ニッケル、錫、バナジウム、コロンビウム（ニ オビウム）、冶金学的か−ボン（グラファイト）、燐、アルミニウム、硫黄、及 びこれらの組み合わせ物であるが、これらに制限されるものではない。他の適当 な合金化材料は、銅と錫又は燐との２元系合金、マンガン、クロム、硼素、燐、 又はケイ素のフェロ合金、か−ボン及び鉄、バナジウム、マンガン、クロム、及 びモリブデンの二つ又は三つの低融点３及び４元系共融体、タングステン又はケ イ素の炭化物、窒化ケイ素、及びマンガン又はモリブデンの硫化物である。合金 化粉末は、一般に混合する金属粉末の粒子よりも細かい大きさの粒子形である。 合金化粒子は一般に約１００ミクロン以下、好ましくは約７５ミクロン以下、よ り好ましくは約３０ミクロン以下、最も好ましくは約５−２０ミクロンの範囲の 重量平均粒径を持つ。組成物中に存在する合金化粉末の量は、最終の焼結した部 品に所望の性質に依存するであろう。一般にその量は、粉末組成物の全重量の約 ５重量％までの少量であるが、 ある特別な粉末に対しては１０−１５重量％程度の多量でも存在し得る。殆どの 用途に適当である好適な範囲は、約０．２５−４．０重量％である。 本発明の冶金学的粉末組成物の成分は、通常の粉末冶金技術に従い、ポリエ− テル滑剤を粒状形で最終混合物中に保持するようにして製造できる。一般には、 金属粉末、固体滑剤、及び随時の合金化粉末を、通常の粉末冶金技術で、例えば ダブル・コ−ン混合機を用いて一緒に混合する。混合した粉末組成物は、引き続 きすぐに使用できる。 合金化粉末を組成物に混合するある具体例においては、組成物を、結合剤で処 理して塵化を減少させ且つ偏析を減ずることができる。有用な結合剤の記述並び にその粉末組成物への混入法は、本明細書に参考文献として引用される米国特許 第４４８３９０５号及び第４８３４８００号に記述されている。そのような結合 剤を適用するために使用する溶媒は、ポリエ−テルが溶媒の除去後に粒状滑剤と して存在するように、ポリエ−テル滑剤が溶解しない溶媒群から選択することが 好適である。典型的な溶媒は、中でもトルエン、アセトン、酢酸エチル、エタノ −ル、ブタノ−ル、エチレングリコ−ル、及びプロピレングリコ−ルを含む。米 国特許第４４８３９０５号及び第４８３４８００号の教示に従う他の具体例にお いては、金属基材粉末及び合金化粉末を先ず混合し、ついで結合剤を溶媒溶液で 適用し、溶媒を蒸発させる。ついでこの本発明の滑剤成分を、あらかじめ結合さ せた粉末組成物に混合することができる。 実施例 以下の実施例は、本発明のある具体例及び利点を提示するが、本発明を限定す るものではない。断らない限り、パ−セントは重量基準である。 各実施例において、粉末組成物を構成する粉末は、約２０−３０分間標準的な 実験室用ボトル混合装置で混合した。 ついで、粉末組成物を指示圧力下に鋳型で圧粉体棒に成形し、解離したアンモ ニア雰囲気中において約３０分間約１１２０℃の温度で焼結した。 粉末混合物並びに圧粉体及び焼結棒の物理的な性質は、一般に次の試験法及び 式に従って決定した。 性質 試験法 見掛けの密度（ｇ／ｃｃ） ＡＳＴＭ Ｂ２１２−７６ 寸法変化（％） ＡＳＴＭ Ｂ６１０−７６ 流動性（秒／５０ｇ） ＡＳＴＭ Ｂ２１３−７７ 圧粉体密度（ｇ／ｃｃ） ＡＳＴＭ Ｂ３３１−７６ 圧粉体強度（ｐｓｉ） ＡＳＴＭ Ｂ３１２−７６ 硬度（Ｒ_B） ＡＳＴＭ Ｅ１８−８４ 焼結密度（ｇ／ｃｃ） ＡＳＴＭ Ｂ３３１−７６ 圧粉体膨脹 取出し圧は、成形体部品の鋳型からの取出しを開始するのに克服しなければな らない静摩擦を測定する。これは鋳型表面と接触する部品の断面積に対する取出 し開始に必要な負荷の割合として計算される。 滑り圧は、成形体部品の鋳型からの取出し続けるのに克服しなければならない 動摩擦の尺度である。これは部品が成形点から鋳型の口まで移 動する時に観察される平均負荷を部品の表面積で割った商として計算され、ｐｓ ｉの単位で表示される。 実施例１ 成形体部品の種々の性質に対するポリエチレンオキシドの効果を決定するため に、本発明のポリエチレンオキシド滑剤と通常のワックス滑剤を比較した。ヘガ ネス・アンカ−スチ−ル１０００Ｂ粉末９６．２６重量％、グラファイト粉末［ アッシュベリ−・グラファイト・ミル（Ａｓｈｂｕｒｙ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｍ ｉｌｌ，Ａｃｈｂｕｒｙ，Ｎ．Ｊ．）製、３２０３ＨＳ］０．６４重量％、銅粉 ［アルカン（Ａｌｃａｎ）製、８０８１］２重量％、ＭｎＳ［ホガナス（Ｈｏｇ ａｎａｓ，Ｓｗｅｄｅｎ）製］０．３５重量％、及び滑剤［ウイトコ・ケミカル （Ｗｉｔｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）製、アクラワックス（Ａｃｒａｗａｘ）］０ ．７５重量％を含む参照粉末混合物ミックスＲＥＦを調製した。試験混合物ミッ クスＡは，アクラワックスの代わりに重量平均分子量約１０００００のポリエチ レンオキシド［ユニオン・カ−バイド製、ポリオックス（ＰＯＬＹＯＸ）Ｎ１０ ］０．７５重量％を用いる以外、参照粉末混合物と同じであった。 二つの混合物の粉末の性質を表１．１に示す。ポリエチレンオキシド滑剤を含 む粉末組成物の流動性は改善され、一方見掛けの密度は低かった。 成形圧２０、３５、及び５０トン／平方インチ（ｔｓｉ）における圧粉体棒の 成形体の性質を表１．２に示す。顕著にも、棒の圧粉体強度はワックス滑剤をポ リエチレンオキシド滑剤で置き換えた結果として約１−２．５倍増加し、一方圧 粉体密度は維持されるか、又は増加した（特に高成形圧の場合）。取出し及び滑 り圧はワックス滑剤をポリエチレンオキシド滑剤で置き換えた結果として非常に 減少した。即ちポリエチレンオキシド滑剤の混入は、低取出し圧で示されるよう に鋳型から取出し易い非常に高い圧粉体強度と圧粉体密度を有する部品に成形で きる粉末組成物をもたらす。それゆえにポリエチレンオキシド滑剤の混入は、成 形体部品の圧粉体の性質と取出し性の両方を改善し、従ってそれは通常のワック ス滑剤と比較して優れた滑剤である。 ５０ｔｓｉで成形した試験棒の焼結体の性質を表１．３に示す。 実施例２ 粉末組成物へ混入するポリエチレンオキシド滑剤の量の効果を決定するために 試験を行った。試験化合物は実施例１のミックスＡと同様に製造したが、ポリエ チレンオキシド滑剤の量をミックスＢで０．２５重量％、ミックスＣで０．５重 量％に減じた。混合物の種々の他の粉末の量は比例して増大した。 三つの混合物の粉末の性質を表２．１に示す。粉末組成物の流動性及び見掛け の密度はかなり一定であった。 成形圧２０、３５、及び５０ｔｓｉにおける圧粉体棒の成形体の性質を表２． ２に示す。顕著にもワックス滑剤と比べて、ポリエチレンオキシド滑剤を含む棒 の圧粉体強度は、０．２５重量％程度の低添加量でさえ改善された。取出し圧は 一般に予想通り滑剤のより低い添加量に対してより高かった。即ちポリエチレン オキシド滑剤の混入は、低添加量で さえかなり高い圧粉体強度を有する部品に成形できる粉末組成物をもたらす。 ５０ｔｓｉで成形した試験棒の焼結体の性質を表２．３に示す。 実施例３ ポリエチレンオキシド滑剤の重量平均分子量の効果を決定するために試験を行 った。実施例１のミックスＡのポリオックスＮ１０ポリエチレンオキシド滑剤を 、ミックスＤでは等量の重量平均分子量２００００のポリエチレンオキシド［カ −ボワックス２０Ｍ，ダウ社（Ｄｏｗ）］、ミックスＥでは等量の重量平均分子 量４０００００のポリエチレンオキシド［ＷＳＲ３０１，ユニオン・カ−バイド 社］、そしてミックスＦでは等量の重量平均分子量４００００００のポリエチレ ンオキシド［ＷＳＲＮ３０００，ユニオン・カ−バイド社］で置き換えた。 四つの混合物の粉末の性質を表３．１に示す。粉末組成物の流動性及び見掛け の密度はかなり一定であった。 成形圧２０、３５、及び５０ｔｓｉにおける圧粉体棒の成形体の性質を表３． ２に示す。顕著にもワックス滑剤と比べて、ポリエチレンオキシド滑剤を含む棒 の圧粉体強度は、異なる分子量のポリエチレンオキシ ド滑剤に対してもかなり改善された。取出し圧は通常のワックス滑剤（ミックス ＲＥＦ）と比べてすべてのポリエチレンオキシド滑剤に対して低かったが、この 相違はより高い成形圧での取出し圧に関して程大きくなかった。試験棒に対する 圧粉体密度は、ポリエチレンオキシドの分子量が４０００００から４０００００ ０へ増加したときかなり低下した。即ち、これらの滑剤は粉末組成物の圧縮性を 妨害することを示した。最適な性質は約１０００００の分子量のポリエチレンオ キシドを用いることで得られるように見えるが、すべてのポリエチレンオキシド 滑剤の混入はかなり高い圧粉体強度の部品に成形できる粉末組成物をもたらした 。 実施例４ ポリエチレンオキシド滑剤の一部を合成ワックス滑剤で置き換えることの影響 を決定するために試験を行った。ポリエチレンオキシド滑剤の０．７５重量％を 、ポリエチレンオキシド滑剤（ポリオックスＮ１０）の０．４重量％及び合成ワ ックス滑剤［フェロリュウブ（ＦＥＲＲＯＬＵＢＥ）、ブランクフォ−ド社（Ｂ ｌａｎｃｆｏｒｄ Ｃｏｒｐ）］０．３５重量％の滑剤で置き換える以外実施例 １のミックスＡと同一の組成を持つ粉末混合物ミックスＧを製造した。 三つの混合物の粉末の性質を表４．１に示す。粉末組成物の流動性及び見掛け の密度はかなり一定であった。 成形圧２０、３５、及び５０ｔｓｉにおける圧粉体棒の成形体の性質を表４． ２に示す。合成ワックス滑剤の混入は試験棒の圧粉体強度を低下させたが、この 圧粉体強度は実施例１の参照混合物（ミックスＲＥＦ）と比べて依然改善されて いた。取出し圧も参照混合物と比べて低かった。即ち、ポリエチレンオキシド滑 剤の混入による成形体部品の圧粉体強度に対する有利な改善は、その滑剤が全固 体内部滑剤の一部だけを構成しているにしても、依然存在した。 ５０ｔｓｉで成形した試験棒の焼結体の性質を表４．３に示す。 実施例５ ステンレス・スチ−ル粉末を含む粉末組成物でのポリエチレンオキシド滑剤の 効果を決定するために試験を行った。粉末混合物は表５．１に示すように調製し た。 ミックスの粉末の性質を表５．２に示す。ステンレス粉末ミックスの流動性は 、通常のステアリン酸リチウム滑剤をポリエチレンオキシド滑剤で置き換えるこ とによってかなり改善された。 成形圧４０及び５０ｔｓｉにおける圧粉体棒の成形体の性質を表５．３に示す 。この場合にも、通常の滑剤をポリエチレンオキシド滑剤で置き換えることによ って、圧粉体棒の圧粉体強度はかなり改善され、また取出し圧は一般に維持され または低下した。 ５０ｔｓｉで成形した試験棒の焼結体の性質を表５．４に示す。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９６年１月１６日 【補正内容】 ２３．（ａ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ鉄基材粉末の 主成分量、及び （ｂ）式 −［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００ の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ −テルの約０．０５−約５重量％、 を含んでなる改良された冶金学的粉末組成物。 ２４．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３００００００の重量平均分 子量を有する、請求の範囲５の冶金学的粉末組成物。 ２５．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重量 ％が約１０ミクロン以上であるような粒径分布を有する、請求の範囲２４の冶金 学的粉末組成物。 ２６．該ポリエチレンオキシドの重量平均粒径が約２５−１５０である、請求の 範囲２５の冶金学的粉末組成物。 ２７．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重量 ％が約１５０ミクロン以下の粒径であるような粒径分布を有する、請求の範囲２ ６の冶金学的粉末組成物。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年４月１２日 【補正内容】 ２３．（ａ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ鉄基材粉末の 主成分量、及び （ｂ）式 −［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００ の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ −テルの約０．０５−約５重量％、 を含んでなる改良された冶金学的粉末組成物。 ２４．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３００００００の重量平均分 子量を有する、請求の範囲５の冶金学的粉末組成物。 ２５．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重量 ％が約１０ミクロン以上であるような粒径分布を有する、請求の範囲２４の冶金 学的粉末組成物。 ２６．該ポリエチレンオキシドの重量平均粒径が約２５−１５０である、請求の 範囲２５の冶金学的粉末組成物。 ２７．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重量 ％が約１５０ミクロン以下の粒径であるような粒径分布を有する、請求の範囲２ ６の冶金学的粉末組成物。 【手続補正書】 【提出日】１９９７年５月１５日 【補正内容】 １） 請求の範囲 別紙のとおり補正する。 ２） 明細書 （１） 第２３頁の表５．４の次に行を改めて次の文章を付加する。 「本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。 １．（ａ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ金属基材粉末 の主成分量、及び （ｂ）式 Ｈ−［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ −テルを少なくとも約１０重量％含んでなる固体の成形体滑剤の少量、 を含んでなる改良された冶金学的粉末組成物。 ２．該ポリエ−テルが該固体の滑剤の少なくとも１０重量％の量で存在するポ リエチレンオキシドである、上記１に記載の冶金学的粉末組成物。 ３．該金属基材粉末が鉄基材粉末又はニッケル基材粉末である、上記１に記載 の冶金学的粉末組成物。 ４．該固体の滑剤が該粉末組成物の約０．３−約１０重量％の量で存在する、 上記３に記載の冶金学的粉末組成物。 ５．該ポリエチレンオキシドが該固体の滑剤の少なくとも３０重量％ の量で存在する、上記４に記載の冶金学的粉末組成物。 ６．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３００００００の重量平均分 子量を有する、上記５に記載の冶金学的粉末組成物。 ７．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３０００００の重量平均分子 量を有する、上記５に記載の冶金学的粉末組成物。 ８．該金属基材粉末が鉄基材粉末である、上記７に記載の冶金学的粉末組成物 。 ９．該ポリエチレンオキシドが該固体の滑剤の少なくとも５０重量％をなす、 上記４に記載の冶金学的粉末組成物。 １０．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３０００００の重量平均分 子量を有する、上記９に記載の冶金学的粉末組成物。 １１．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約１０００００の重量平均分 子量を有する、上記９に記載の冶金学的粉末組成物。 １２．該金属基材粉末が鉄基材粉末である、上記１１に記載の冶金学的粉末組 成物。 １３．該ポリエチレンオキシドが該固体の滑剤の少なくとも９０重量％をなし 且つ約２５−１５０ミクロンの重量平均粒径を持つ、上記１２に記載の冶金学的 粉末組成物。 １４．さらに少量の合金粉末を含んでなる、上記１３に記載の冶金学的粉末組 成物。 １５．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重 量％が約１０ミクロン以上であり且つ重量平均粒径が約２５−１５０ミクロンで あるような粒径分布を有する、上記２−１４のいずれかに記載の冶金学的粉末組 成物。 １６．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重 量％が約１５０ミクロン以下の粒径であるような粒径分布を有する、上記２−１ ５のいずれかに記載の冶金学的粉末組成物。 １７．（ａ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ金属基材粉 末を与え、そして （ｂ）式 Ｈ−［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ −テルを少なくとも約１０重量％含んでなる固体の成形体滑剤を、該金属基材粉 末と混合する、 ことを含んでなる金属基材粉末組成物の製造法。 １８．該金属基材粉末が鉄基材粉末又はニツケル基材粉末である、上記１７に 記載の方法。 １９．（ａ）（ｉ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ鉄基 材又はニッケル基材粉末の主成分量及び （ｉｉ）式 Ｈ−［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ −テルを少なくとも約１０重量％含んでなる固体の成形体滑剤の少量、 を含んでなる冶金学的粉末組成物を与え、 （ｂ）該粉末組成物を昇圧下に鋳型中で圧縮して成形体部品を製造し、そして （ｃ）該成形体部品を焼結する、 ことを含んでなる成形体金属部品の製造法。 ２０．該固体の滑剤が該粉末組成物の約０．３−約１０重量％の量で存在し、 そして該固体の滑剤が該固体の滑剤の少なくとも３０重量％の量で存在するポリ エチレンオキシドを含んでなる、上記１９に記載の方法。 ２１．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３０００００の重量平均分 子量を有する上記２０に記載の方法。 ２２．該ポリエチレンオキシドが該固体の滑剤の少なくとも５０重量％の量で 存在する、上記２１に記載の方法。 ２３．（ａ）約２５−１５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ鉄基材粉末 の主成分量、及び （ｂ）式 Ｈ−［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ −テルの約０．０５−約５重量％、 を含んでなる改良された冶金学的粉末組成物。 ２４．該ポリエ−テルが約１００００−約３０００００の重量平均分子量を有 するポリエチレンオキシドである上記２３に記載の冶金学的粉 末組成物。 ２５．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重 量％が約１０ミクロン以上であるような粒径を有する、上記２４に記載の冶金学 的粉末組成物。 ２６．該ポリエチレンオキシドの重量平均粒径が約５０−１５０ミクロンであ る、上記２５に記載の冶金学的粉末組成物。 ２７．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重 量％が約１５０ミクロン以下の粒径であるような粒径分布を有する、上記２６に 記載の冶金学的粉末組成物。」 請求の範囲 １．（ａ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ金属基材粉末 の主成分量、及び （ｂ）式 Ｈ−［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ −テルを少なくとも約１０重量％含んでなる固体の成形体滑剤の少量、 を含んでなる改良された冶金学的粉末組成物。 ２．該ポリエ−テルが該固体の滑剤の少なくとも１０重量％の量で存在するポ リエチレンオキシドでありそして該金属基材粉末が鉄基材粉末又はニツケル基材 粉末であり、そして該固体の滑剤が該粉末組成物の約０．３−約１０重量％の量 で存在する請求の範囲１の冶金学的粉末組成物。 ３．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重量 ％が約１０ミクロン以上であり且つ重量平均粒径が約２５−１５０ミクロンであ るような粒径分布を有する、請求の範囲２の冶金学的粉末組成物。 ４．（ａ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ金属基材粉末 を与え、そして （ｂ）式 Ｈ−［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ −テルを少なくとも約１０重量％含んでなる固体の成形体滑剤を、該金属基材粉 末と混合する、 ことを含んでなる金属基材粉末組成物の製造法。 ５．該金属基材粉末が鉄基材粉末又はニツケル基材粉末であり、そして該固体 の滑剤が該粉末組成物の約０．３−約１０重量％の量で存在し、そして該固体の 滑剤が該固体の滑剤の少なくとも３０重量％の量で存在するポリエチレンオキシ ドを含んでなる請求の範囲４の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ金属基材粉末の 主成分量、及び （ｂ）式 −［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ ーテルを少なくとも約１０重量％含んでなる固体の成形体滑剤の少量、 を含んでなる改良された冶金学的粉末組成物。 ２．該ポリエーテルが該固体の滑剤の少なくとも１０重量％の量で存在するポリ エチレンオキシドある、請求の範囲１の冶金学的粉末組成物。 ３．該金属基材粉末が鉄基材粉末又はニッケル基材粉末である、請求の範囲１の 冶金学的粉末組成物。 ４．該固体の滑剤が該粉末組成物の約０．３−約１０重量％の量で存在する、請 求の範囲３の冶金学的粉末組成物。 ５．該ポリエチレンオキシドが該固体の滑剤の少なくとも３０重量％の量で存在 する、請求の範囲４の冶金学的粉末組成物。 ６．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３００００００の重量平均分子 量を有する、請求の範囲５の冶金学的粉末組成物。 ７．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３０００００の重量平均分子量 を有する、請求の範囲５の冶金学的粉末組成物。 ８．該金属基材粉末が鉄基材粉末である、請求の範囲７の冶金学的粉末 組成物。 ９．該ポリエチレンオキシドが該固体の滑剤の少なくとも５０重量％をなす、請 求の範囲４の冶金学的粉末組成物。 １０．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３０００００の重量平均分子 量を有する、請求の範囲９の冶金学的粉末組成物。 １１．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約１０００００の重量平均分子 量を有する、請求の範囲９の冶金学的粉末組成物。 １２．該金属基材粉末が鉄基材粉末である、請求の範囲１１の冶金学的粉末組成 物。 １３．該ポリエチレンオキシドが該固体の滑剤の少なくとも９０重量％をなし且 つ約２５−１５０ミクロンの重量平均粒径を持つ、請求の範囲１２の冶金学的粉 末組成物。 １４．さらに少量の合金粉末を含んでなる、請求の範囲１３の冶金学的粉末組成 物。 １５．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重量 ％が約１０ミクロン以上であり且つ重量平均粒径が約２５−１５０であるような 粒径分布を有する、請求の範囲２−１４のいずれかの冶金学的粉末組成物。 １６．該ポリエチレンオキシドが、ポリエチレンオキシドの少なくとも９０重量 ％が約１５０ミクロン以下の粒径であるような粒径分布を有する、請求の範囲２ −１５のいずれかの冶金学的粉末組成物。 １７．（ａ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ金属基材粉末 を与え、そして （ｂ）式 −［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエーテルが約１００００−約４００ ００００の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ ーテルを少なくとも約１０重量％含んでなる固体の成形体滑剤を、該金属基材粉 末と混合する、 ことを含んでなる金属基材粉末の製造法。 １８．該金属基材粉末が鉄基材粉末である、請求の範囲１７の方法。 １９．（ａ）（ｉ）約２５−３５０ミクロンの範囲の重量平均粒径を持つ鉄基材 又はニッケル基材粉末の主成分量及び （ｉｉ）式 −［Ｏ(ＣＨ₂)_q］_n−ＯＨ ［式中、ｑは約１−約７であり、ｎはポリエ−テルが約１００００−約４００ ００００の重量平均分子量を有するように選択される］ の固体の、但し約２５−約１５０ミクロンの重量平均粒径を有する、粒状ポリエ −テルを少なくとも約１０重量％含んでなる固体の成形体滑剤の少量、 を含んでなる冶金学的粉末組成物を与え、 （ｂ）該粉末組成物を昇圧下に鋳型中で圧縮して成形体部品を製造し、そして （ｃ）該成形体部品を焼結する、 ことを含んでなる成形体金属部品の製造法。 ２０．該固体の滑剤が該粉末組成物の約０．３−約１０重量％の量で存在し、そ して該固体の滑剤が該固体の滑剤の少なくとも３０重量％の量 で存在するポリエチレンオキシドを含んでなる、請求の範囲１９の方法。 ２１．該ポリエチレンオキシドが約２００００−約３０００００の重量平均分子 量を有する請求の範囲２０の方法。 ２２．該ポリエチレンオキシドが該固体の滑剤の少なくとも９０重量％の量で存 在する、請求の範囲２１の方法。