KR0181363B1 - 미소결 압분체의 제조방법 및 정전기식으로 도포하는 다이벽 윤활제를 사용하는 장치 - Google Patents

미소결 압분체의 제조방법 및 정전기식으로 도포하는 다이벽 윤활제를 사용하는 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR0181363B1
KR0181363B1 KR1019950025854A KR19950025854A KR0181363B1 KR 0181363 B1 KR0181363 B1 KR 0181363B1 KR 1019950025854 A KR1019950025854 A KR 1019950025854A KR 19950025854 A KR19950025854 A KR 19950025854A KR 0181363 B1 KR0181363 B1 KR 0181363B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
die
lubricant
metal powder
powder composition
green compact
Prior art date
Application number
KR1019950025854A
Other languages
English (en)
Other versions
KR960007065A (ko
Inventor
아이. 인큐렛 아이온
디. 브라운 제임스
에스. 피터 캐슬 지.
한센 피터
Original Assignee
엠. 에이치. 디보데우
퀘벡메탈 파우다즈 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엠. 에이치. 디보데우, 퀘벡메탈 파우다즈 리미티드 filed Critical 엠. 에이치. 디보데우
Publication of KR960007065A publication Critical patent/KR960007065A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0181363B1 publication Critical patent/KR0181363B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J3/00—Lubricating during forging or pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0005—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing for briquetting presses
    • B30B15/0011—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing for briquetting presses lubricating means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F2003/026—Mold wall lubrication or article surface lubrication

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

금형내에서 금속분말조성물을 압축하여 금속복합 부품을 제조하는 방법으로서, 상기 금형의 벽표면에는 윤활물질이 정전기 식으로 피막되어 있어서, 이에 따라, 금속분말조성물내에서, 윤활물질을 제거하거나, 감소시킬 수 있으며, 그 결과 더 큰 밀도와 강도의 금속복합 부품을 제조할 수 있다. 이 방법은 정전기 전하를 금속분말조성물에 대전시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 분말야금 장치를 또한 제공한다.

Description

미소결 압분체의 제조방법 및 정전기식으로 도포하는 다이벽 윤활제를 사용하는 장치
제1도는 본 발명에 의해 냉각압축(cold pressing) 및 온간압축(warm pressing)을 사용하여 정전기식으로 윤활제를 분무한 다이내에서 윤활제없이 압축한 금속분말 조성물의 예측된 압축율 곡선을 도시하는 것이며, 또 냉간압축 및 온간압축을 사용하여 윤활제 비분무 다이내에서 압축되고 고체형 내부윤활제와 종래식으로 혼합한 비교 금속분말 조성물의 압축을 곡선을 나타낸 도표.
제2도는 정전기식으로 윤활제를 분무한 다이내에서 내부 윤활제의 가변량과 혼합한 압축용 금속분말 조성물의 예측된 압축율 곡선을 나타낸 도표.
제3도는 정전기식으로 윤활제를 분무한 다이내에서 내부 윤활제의 가변량과 혼합한 압축용 금속분말의 예측된 미소결(未燒結)강도를 나타낸 도표.
본 발명은 철 분말에 관한 것으로, 특히 분말야금을 사용하여 금속복합부재를 성형하기 위한 그 같은 재료의 압축에 관한 것이다.
종래의 분말 야금(P/M)에 의하여 금속복합부재(metal composite part)를 제조하기 위한 금속분말의 압축에 있어서는 금속분말을 다이 캐비티(cavity)내에서 가압하여 미소결 압분체(壓粉體)(green compact)를 제조하고 이어서 이것을 열처리하여 금속복합부재를 제조한다. 압축하는 동안에 금속분말과 다이 캐비티를 규정하는 표면 사이에 상당량의 마찰이 발생하고 다이표면상의 점착(粘着)마모와, 미소결 압축체를 금형 캐비티에서 꺼낼때의 미소결 압분체가 파괴되는 두가지가 일어난다.
이와 같은 마찰작용을 감소하고 또 미소결 압분체를 다이에서 꺼내기 위하여 필요한 배출력을 감소하기 위하여 금속분말 혼합물에 미리 윤활제(lubricant)가 첨가된다. 이것은, 압축되는 금속분말부분 전체에 분산되기 때문에 일반적으로 내부 윤활제라고 부른다.
습성(濕性)윤활제의 사용은 성공되고 있지 않으며 이것은 습성윤활제가 금속분말의 응집(climping)을 촉진하고 그로 인하여 통상 P/M 재료에 소망되는 양호한 유동 특성이 소실되기 때문이다. 건조윤활제는 비결합적이어서 유동특성에 영향을 미치지 않으므로 성공리에 사용되고 있다. 건조윤활제는 전형적으로는 압축하는 동안 가해지는 압력과 온도에 의해 융용되며, 그로 인하여 용융된 윤활제가 유동되도록 하는 기능을 한다.
그러나, 어떠한 내부 윤활제를 금속분말 배합물내에 함유시키는 일의 하나의 결과로서 그와 같이 하여 제조된 금속복합부재의 얻어진 최종밀도 및 강도가 윤활제를 첨가하지 않았을 경우의 논리적으로 가능한 것 보다도 낮게 된다.
금속분말 조성물중에 내부 윤활제를 함유시키지 않게 하는 지금까지의 시도는 액체형태의 윤활제를 다이벽에 분무하는 것에 집중되어 왔다. 종래 이들 윤활제로서는 액체윤활제 및 용매중에 분산되어 있는 건조윤활제의 두 가지가 있다. 그러나 다이벽에 도포된 액체의 공급과 분포의 양쪽이 빈약하기 때문에 압분체의 크기와 형태에 있어서 결함이 발생한다. 또한 분산된 건조윤활제를 사용하는 것은 휘발성 용매의 존재 때문에 위생상, 안전상 및 환경상의 많은 위험을 갖는다.
본 발명자는 건조윤활제를 다이벽에 직접 도포하면 유효할 것으로 생각하였으나 그렇게 하기 위한 장치와 방법은 전에는 존재하지 않았다.
따라서 본 발명의 목적은 종래의 기술의 어떤 종류의 결점과 불리한 점을 극복하고 분말 야금에 의하여 금속복합부재를 제조하기 위한 개량된 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 환경적으로 안전한 금속복합부재를 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 하나의 목적은 금속분말 조성물 중에 내부 윤활제를 함유시킬 필요를 배제하는 금속복합부재를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 7.30g/㎠ 보다 큰 최종밀도를 가진 금속복합부재를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또하나의 목적은 건조 또는 습성윤활제 물질을 다이표면에 균일하게 분무 할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
이들의 목적 및 기타의 목적은 건조 또는 습윤형태의 윤활제를 정전기식으로 분무에 의하여 벽 표면이 윤활화된 다이캐비티 내에서 금속분말 조성물을 가압하는 분말야금에 의한 금속복합부재의 제조를 위한 신규한 방법에 의하여 달성된다. 이 방법은 분말야금 조성물내에 내부 윤활제를 함유시킬 필요를 배제하고 보다 높은 밀도 및 강도를 가진 금속복합부재를 얻는 것이다. 더우기 휘발성 용제에 분산함이 없이 건조윤활제를 사용할 수 있게 되므로 본 발명은 환경적으로 안전하다.
이들의 목적은 또한 습윤, 또는 건조윤활물질을 분무하기 위한 장치를 제공하는 본 발명에 의하여 달성되며, 이 장치는 윤활물질을 분무하기 위한 분무수단, 윤활물질에 전하를 부여하기 위한 대전(帶電)수단, 및 분말 야금다이에 배치(配置)되는 전극에 역전위(逆電位)(reversing potential)를 부여하기 위한 수단이 포함된다. 이 전위(電位)에 의하여 대전된 윤활물질과 분말야금 다이사이에 일어나는 전기적 인력이 생긴다.
보다 구체적으로는 본 발명은 벽표면에 의하여 규정된 캐비티를 가진 다이를 준비하고 분말 야금에 적합한 금속분말 조성물을 선택하며, 상기 다이의 벽표면에 윤활제를 정전기식으로 분무하여 다이캐비티를 금속분말 조성물로 충전하고 상기 금속분말 조성물을 상기 다이내에서 압축하여 미소결 압분체를 제조하는 것을 포함하는 미소결 압분체의 제조방법을 제공한다.
다른 양태에 있어서는, 본 발명은 벽표면에 의하여 규정된 캐비티를 가진 다이를 준비하고 분말야금에 적합한 금속분말 조성물을 선택하며, 상기 다이벽 표면에 윤활제를 정전기식으로 분무하고 다이캐비티를 금속분말 조성물로 충전하며 상기 금속분말 조성물을 상기 다이내에서 압축하여 미소결 압분체를 제조하며, 상기 미소결 압분체를 다이에서 꺼내어 상기 미소결 압분체를 소결하여 금속복합부재를 제조하는 것을 포함하는 금속복합부재의 제조방법에 관한 것이다.
상기의 두가지 양태에 있어서, 다이캐비티 및 금속분말조성물은 압축단계전에 700℉까지의 고온으로 예비가열 할 수 있다. 또한 상기 두 양태에 있어서, 금속분말 조성물은 예컨데 마찰 전기 대전에 의해 정전기로 대전할 수 있다. 또한 다른 양태에 있어서는 본 발명은 다이캐비티를 가진 다이를 수용하는 수단, 윤활물질을 상기 다이캐비티내에서 분무하기 위한 분무수단, 윤활물질에 전하를 부여하기 위한 대전수단, 및 상기 다이캐비티에 인접하여 배치되는 전극에 전위(電位)를 부여하는 수단을 포함하는 분말야금장치에 관한 것이다.
제1도는 냉간 및 온간압축 양쪽을 사용하여 본 발명의 윤활제를 정전기식으로 분무한 다이내에서 압축한다. 윤활제를 함유하지 않은 금속분말 조성물의 예상 압축율곡선 및 냉간 및 온간 압축의 양쪽을 사용하여, 종래와 같이 고체내부 윤활제가 혼합되어, 윤활화 되지 않은 다이내에서 압축된 비교 금속분말 조성물의 압축율 곡선을 나타낸다.
제2도는 윤활제를 정전기식으로 분무한 다이내에서 각종 량의 내부 윤활제를 혼합한 금속분말 조성물의 압축의 예상 압축율곡선을 나타낸다.
제3도는 윤활제를 정전기식으로 분무한 다이내에서 각종 량의 내부 윤활제를 혼합한 금속분말 조성물의 압축의 예상 미소결 강도를 나타낸다.
본 발명에 있어서는, 윤활제는 액체 또는 고체의 형태로 다이의 벽표면에 정전기식으로 도포된다. 보다 구체적으로는 윤활제는 작은 액체방울 또는 고체입자의 에어자는 100미크론 이하, 보다 바람직하기는 50미크론 이하, 그리고 가장 바람직 하기로는 15미크론 이하의 크기를 갖는다.
액체방울, 또는 고체입자를 정전기식으로 대전하므로서 적어도 부분적으로 도전성의 다이 벽표면상에 얇은 윤활코팅을 신속하고도 균일하게 도포할 수 있다. 정전기식으로 분무된 방울 또는 입자는 근접하는 대전(帶電)입자에 의해 유도되는 영상인력(image force)에 의해 벽표면에 당겨 붙어 유지된다. 같은 힘은 방울 또는 입자의 구름 공간전하와 함께 방울 또는 입자가 구석 구석으로 퍼져 벽표면의 모든 부분의 피복이 가능하게 한다. 먼저 부착한 입자 위에 유지된 전하는 들어오는 입자나 방울을, 피복되지 않은 부분에 밀어내는 경향이 있어 피복은 균일하게 된다.
본 발명은 의한 윤활물질을 정전기식으로 도포하는데 적합한 장치는 예컨데 다음의 부품, 즉 고체 또는 액체 윤활제를 분무하기 위한 노즐, 노즐의 아래에 배치되는 P/M 다이를 구성하는 기체(基體), 및 극성반전(極性反轉) DC 고압전원을 포함한다. 상기 장치에 있어서 윤활제는 노즐에서 분무되어 마찰 전하가 부여된다.
이때 다이는 접지되어 있으므로 윤활물질과 다이 사이에 전기적 인력이 작용하여 윤활제는 P/M 다이에 도달하여 그 위에 부착한다. 역전 가능한 100v-50v의 DC 전압을 다이에서 전기적으로 분리된 전극으로 인가(印加) 가하고 단일 전극에 대전된 윤활제의 다이의 유인이 촉진된다.
본 발명에 의하여 정전기식으로 분무되는 윤활제는 이상적으로 부착된 방울 또는 입자에 충분한 시간 전하가 유지되어 다이 벽면에 접착이 확보되도록 낮은 전도성과 충분한 저항을 가진 것이다. 상기한 바와 같이 윤활제는 건조 또는 습윤상태로도 된다. 적합한 건조 윤활제로서는 금속스테아린산염, 예컨데 스테아린산 아연, 스테아린산 리티움, 및 스테아린산 칼슘, 에틸렌비스테아라미드, 폴리올핀기의 지방산, 폴리에틸렌기 지방산, 비누, 이유화 모리브텐, 흑연, 유화망간, 산화칼슘, 질화붕소, 폴리데트라 플루오로에틸렌, 및 천연 및 합성왁스가 포함된다. 특히 바람직한 것은 에틸렌비스테아라미드, 예컨데 Acra wax(등록상표)의 상품명으로 Lonza 회사에 의해 시판되고 있는 것이다.
적합한 액체윤활유로서는 액체에 분산한 상기와 같은 고체윤활제, 오일베이스 윤활제, 예컨데 석유오일, 실리콘오일 및 탄화수소오일, 용매베이스 윤활제, 예컨데 폴리글리콜 및 폴리페닐에텔 및 물 베이스의 윤활제, 예컨데 비누, 수성왁스에멀죤을 들 수 있다. 모든 고체 및 액체 윤활제는 단일성분 윤활제로 사용할 수 있고 또한 2종류 이상의 윤활제의 혼합물로 사용해도 된다. 또한 각종의 고체 및 습성윤활제를 소망하는 대로 조합하여 사용해도 된다.
윤활제를 정전기식으로 다이벽표면에 분무하는 공정에 있어서는 고체입자 또는 액체방울 형태의 윤활제는, 바람직 하기는 Tribogun(등록상표)에 의해 제공되는 노즐에서 방출한다. 고체윤활제는 건조상태로 분무하여도 되고 소망하는 경우에는 임의의 용매 또는 용매계 중에 분산하여 분무해도 된다. 고체 윤활제 입자 또는 액체윤활제 방울은 공기중에 방출해도 된다. 또 다른 분산제, 예컨데 이소프로필 알콜, n-핵산, 부탄, 프레온(등록상표) 불소화탄화수소,(E.I. Du Pont De Nemours Co 의 상표)등의 것으로 방출해도 된다. 공기 이외의 분산제를 고체윤활제 입자, 또는 액체윤활제 방울을 분산하기 위한 매체로 사용하는 경우는 분산제는 그 후에 증발된다. 바람직 하기는 윤활제입자, 또는 방울은 미소결압분체를 배출하는데 필요한 배출압력을 최소로 할 수 있는 두께로 정전기식으로 분무된다. 물론 P/M 특성에 영향을 미치지 않는 범위로 소망하는 배출력을 얻기 위한 두께로 변화시키어도 된다.
본 발명에 사용하는 금속분말 조성물의 종류는 임의의 종래의 금속분말 조성물도 되고 한정하는 것은 아니나 철, 강, 또는 강 합금분말이 포함된다. 전형적인 철분말은 본 발명의 양수인인 회사소재는 카나다 퀘벡트레이시에 있으며 본 발명 양수인 퀘벡메탈 파우더스 회사(Tracy, Quebec, Canada 의 Qubec Metal Powder Limited(QMP))에서 제조되고 있는 아토메트[Atomet(등록상표)]철분말이다. 전형적인 강 또는 강합금분말로서는 QMP 회사에 의해 제조된 아토메트[Atomet(등록상표)]1001, 1001HP, 4201, 4401, 및 4601을 들 수 있다. 금속분말은 일반적으로 약 300마이크론미만, 바람직 하기는 약 212마이크로미만의 최대입자 크기를 갖는다. 금속분말은 예컨데 미국 특허제 3,846,126호, 제3,988,524호 제4,062,678호, 제4,834,800호, 및 제5,069,714호에 공개된 바와 같은 적당한 바인더에 의하여 결합되어 있어도 된다. 이들의 공개내용은 참고로서 여기에 기재한다. 당업자는 용이하게 대체(代替)되거나 또는 등가(等價)의 금속분말을 발견할 수 있을 것이다.
바람직 하기는 윤활제는 예컨데 마찰전기 대전에 의해 정전기식으로 대전된다. 윤활제는 조성물을 코일상형의 테프론(Teflon) 튜브를 통하여 한줄기의 공기(a puff of air)위를 통과시키어 대전시킬 수 있다. 마찰전기에 의해 그와 같이 대전할 수 있다. 마찰 전기에 의해 대전된 윤활제의 전하 대 질량의비(charge-to-mass ratio)는 0.2μC/g 이상, 일반적으로 0.6μC/g 보다 높아야 하며, 특히 약 1.2μC/g 보다 높은 전하 대 질량비가 바람직 하다. 물론, 전하 대 질량비의 극성은 선택한 물질에 의하여 변화될 수 있다. 대전된 윤활제의 총전하량은 전위계에 의해 측정할 수 있다.(전하 대 질량비는 이중 파라데이 페일(Paraday Pail)에 대전윤활제를 모아 측정할 수 있다. 대전된 조성물의 질량은 파라데이 페일에 모은 모든 분말을 주의 깊에 제거하여 표준저울에 의해 1㎎의 감도로 평량하여 용이하게 측정할 수 있다.)
금속분말 조성물은 임의의 소망하는 형상의 다이내에서 압축한다. 본 발명의 다른 양태에 있어서는 온간 압축(Warming Pressing)과 임의의 배치를 포함하도록 다이를 적합시키어 소요되는 형태에 가까운 압축을 하여 다이캐비티(Die Cavity)로 부터의 배출을 용하게 할 수 있다.
압축은 온간(溫簡) 압축 및 냉간 압축(Cold Pressing)을 포함하는 임의의 방법에 의해 행할 수 있다. 일반적으로 온간 압축은 약 30~60tsi(톤/평방인치)의 압력 및 약 50~300℃의 온도에서 행할 수 있다. 냉간 압축은 약 15~60tsi의 압력 및 약 15~50℃의 온도에서 행할 수 있다. 미소결 압분체를 다이캐비티에서 배출한 후 그것을 소결하여 금속복합부재를 제조한다.
본 발명에 의하면 임의의 종래의 소결방법을 사용하여 금속복합부재를 제조할 수 있다. 바람직 하기는 소결은 100~1300℃의 온도에서 10~60분간 행한다. 미소결압분체를 바람직 하기는 모든 내부윤활제를 배제하므로 소결에는 유도가열을 사용할 수 있다. 그 경우 예비소결을 생략할 수 있다.
물론 본 발명은 임의의 P/M 방법에 사용하는데도 적합하다. 예컨데 미국특허 제5,069,714호에 공개된 바와 같은 유기결합방법, 1993년 5월 26일 출원의, 같은 양수인에 양도된 동시 계류중인 미국 특허출원제 08/067,282호에 공개된 바와 같은 이중프레스 이중소결방법과, 1993년 5월 14일 출원의, 같은 양수인에게 양도된 동시계류중인 미국특허제 08/060,965호에 공개된 것과 같은 연(軟)복합철 재료로 제조하기 위한 방법등을 들 수 있다. 본 발명에 의해 제조되는 금속복합부재는 소망에 따라 7.30g/㎤ 보다 높은 최종밀도 및/또는 2000MPa 보다 높은 소결강도를 달성할 수 있다. 압축 조성물(다이벽 윤활화의 부재하에서 종래부터 통상 사용되고 있는 0.75중량%에 대비하여) 이 0.1~0.4중량%, 바람직 하기는 0.2~0.3중량% 정도의 다른 소량의 내부윤활제를 포함하는 경우 본 발명은 특히 높은 미소결체의 밀도를 얻게 된다.
이하 본 발명의 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
벽표면을 가진 직사각형의 다이에 아크라왁스(Acrawax)(등록상표)입자를 압축공기에 의해 트리보건(tribogun)내로 불어 넣어므로서 고체 아크라왁스 윤활제를 정전기식으로 분무한다. 다음에 대전 입자를 다이벽 표면상에 분무한다. 그 다음 다이를 80℃의 온도로 가열하고 아토메트(Atomet)(등록상표) 4401+1.0% Cu + 2.2% Ni +0.7% C 의 금속분말 조성물을 충전한다. 다음에 다이온도를 250℃로 유지하면서 30, 40, 50 및 60tsi 의 압력으로 다이내부에 금속분말 조성물을 압축한다.
예측압축율 곡선을 제1도에 표시한다. 상기 금속분말 조성물을 단지 50tsi로 압축하여 별개의 미소결 압분체를 제조한다. 이와같이 제조된 압분체를 다이에서 배출하여 1120℃의 온도에서 25분간 소결한다. 예측된 압축물의 미소결 및 소결특성을 표1에 표시한다.
[비교예 1]
금속분말 조성물중에 0.5% 스테아린산 아연 고체 윤활제를 혼합한 것과 다이에 윤활제를 정전기식으로 분무하지 않은 것을 제외하고 실시예 1에 기재된 방법을 행하였다. 압축율 곡선을 제1도에 표시하고 50tsi에 있어서의 압축물의 미소결 및 소결특성을 표1에 표시한다.
표1을 참조하면, 흑연을 정전기식으로 분무한 다이내에서 금속분말 조성물을 압축하여 제조한 압분체의 미소결 강도 및 금속복합부재의 소결강도는, 양쪽 모두 0.5% 스테아린산 아연을 혼합한 금속조성물을 윤활제를 정전기식으로 분무하지 않은 다이내에서 압축하여 제조한 것 보다 상당히 높다. 또한 최종밀도는 흑연을 정전기식으로 분무한 다이내에서 압축하여 제조한 금속복합부재가 더 높다.
[실시예 2]
벽표면을 가진 직사각형의 다이에 아크라왁스 입자를, 압축공기에 의해 흑연입자가 직류에 의하여 대전되는 Tribogun 내에 불어넣어 아크라 왁스 윤활제를 정전기식으로 분무한다. 다음에 대전입자를 다이벽 표면에 분무하고 아토메트(Atomet)(등록상표) 1001의 금속분말 조성물을 윤활제가 도포된 다이내에 충전한다. 다음에 30tsti, 40tsti 및 50tsi의 압력으로 다이내에서 금속분말 조성물을 냉간 압축한다. 예측압축율 곡선을 제1도에 표시한다.
[비교예 2]
금속분말 조성물에 0.4% 스테아린산 아연 고체 윤활제를 첨가하고 다이에 윤활제를 정전기식으로 분무하지 않은 것 이외는 실시예 2에 기재된 방법으로 하였다. 얻어진 압축율 곡선을 제1도에 표시한다. 제1도를 참조하면, 아크라왁스 윤활제를 정전기식으로 분무한 다이내에서 금속분말 조성물을 온간 압축하여 제조된 미소결 압분체는 약 7.0~약 7.5g/㎤의 범위의 미소결 밀도를 갖으며, 이것은 윤활제를 정전기식으로 분무하지 않은 다이내에서 0.5%의 스테아린산 아연을 혼합한 금속분말 조성물을 온간 압축하여 제조한 미소결 압분체로 부터 얻어지는 약 6.9~약 7.4g/㎤범위의 미소결 밀도보다도 높다.
또, 제1도를 참조하면 아크라왁스 윤활제를 정전기식으로 분무한 다이내에 금속분말 조성물을 냉간압축하여 제조된 미소결 압분체는 30 및 40tsi로 윤활제를 정전기식으로 분무하지 않은 다이내에서 0.4%의 스테아린산 아연을 혼합한 금속분말 조성물을 냉간압축하여 제조된 미소결 압분체에 보다 낮은 미소결 밀도를 갖는다. 그러나 50tsi에 있어서는 양쪽 모두 미소결 밀도는 실질적으로 동일하다.
[실시예 3]
아토메트(Atomet)(등록상표) 1001의 금속분말 조성물을 0.0, 0.2 및 0.4%의 아크라 왁스 C 에틸렌 비스테아라미드 왁스와 각각 혼합하고, 그 벽표면에 스테아린산 아연을 미리 정전기식으로 분무한 다이내에서 여러 가지 압력으로 냉간 압축한다. 예비압축율 및 미소결 강도곡선을 제2도 및 제3도에 각각 표시한다. 제2도 및 제3도는 압축전에 금속분말 조성물중에 고체 윤활제를 혼합하였을 때의 예측되는 효과를 나타낸다. 제2도는 금속분말 조성물중에 고체윤활제를 함유시키는 것은 40보다 높은 tsi 에서는 압분체의 미소결 밀도에 거의 영향받지 않는 것을 나타낸다. 금속분말 조성물에서 윤활제를 제거하였을 때의 예측되는 이점은 제3도에 명시되어 있으며 이것은 아크라 왁스(등록상표) C를 포함하지 않은 금속분말 조성물을 압축하여 제조되는 압분체의 미소결 강도가 0.2 및 0.4% 아크라왁스 C를 혼합한 금속분말 조성물의 미소결 강도보다 실질적으로 높게 되는 것을 나타낸다.
[비교예 3]
여러 가지 윤활제(구체적으로는 흑연, 질화붕소, 아크라 왁스 C, 및 스테아린산 리티움)을 코일로 한 80㎝ 테프론(Teflon)(등록상표) 튜브에 수작업으로 넣고 약 75kp의 압력의 공기를 분출하여 튜브로 통과시키어 마찰 전기로 대전(帶電)시키었다. 2개의 알루미늄 실린더와 아크릴 기체(基體)로 되며 기체가 2개의 실린더를 1.3㎝의 일정한 거리로 유지한 실험다이에 윤활제를 도포하였다. 실린더는 아크릴 기체위에 3.5㎝ 신장되어 있으며, 단면이 1.3㎝ 및 3.5㎝의 환상 캐비티를 형성하고 있다. 캐비티의 외경은 12㎝이었다. 시험 다이의 약 10㎝의 테프론 튜브에서 대전 윤활제가 방출되게 하였으나 균일하게 부착되지 않거나 또는 캐비티 벽위에 적당량으로 부착되지 않았다.
각각의 윤활제에 대하여 전하 대 질량비를, 전(全) 전하를 파라데페일에 수집된 분말의 질량으로 나누어 계산을 하였다. 흑연 및 질화붕소 분말의 경우 극성에 약간의 변화가 일어나 결과는 불규칙하게 되었다. 아크라 왁스 및 스테아린산 리티움분말은 양측 모두 +로 대전되었다. 표2는 아크라왁스 또는 스테아린산 리티움의 각각의 5가지 시료에 대하여 측정된 전하 대 질량비 및 각각 5가지의 시료의 평균전하 대 질량비를 나타낸다.
[실시예 4]
비교예 3의 혼합조성물의 부착을 다시 촉진하기 위하여 환상전극을 다이형의 외측주위에 설치하였다. 전극에 전위를 인가하고 마찰 전기로 대전(帶電)한 윤활제를 분출하여 상기한 바와 같이 다이내에 부착시키었다. 대전된 윤활제의 다이내의 부착은 매우 급속하게 일어나며, 다이의 한 표면에 대전된 윤활제의 두터운 균일한 층이 얻어졌다. 전극의 +극성에 의해 대전된 윤활제는 다이의 내측 둘레의 외측 표면에만 부착하였고, 역(逆)의 극성에서는 대전된 윤활제는 다이의 외측둘레의 내측 표면에만 부착하였다. 본 발명을 특정의 바람직한 양태를 참조하여 설명하였으나 본 발명은 본 명세서에 기재한 구체적인 것에만 한정되지 않음이 이해될 것이다. 당업자는 본 발명의 개념 및 범위내에 다수의 변형 및 개변(改變)을 용이하게 이해할 것이며 그와 같은 변형 및 개변의 모든 것은 특허청구의 범위에 정의된 본 발명에 포함되는 것임을 부언한다.

Claims (13)

  1. 벽표면에 의해 정해지는 캐비티를 가진 다이(die)를 준비하고, 분말야금(powder metallurgy)에 적합한 금속분말 조성물을 선택하고, 0.2μC/g 보다 높은 대전 대 질량비로 윤활제를 마찰전기적으로 대전시키어서, 상기 대전된 윤활제를 상기 다이벽의 표면에 정전기식으로 부착시키며, 다이의 극성을 반전(反轉)가능하게 대전시키며, 금형캐비티에 금속분말 조성물을 충전하고, 상기 금속분말 조성물을 상기 다이내에서 압축하여 미소결 압분체를 제조하는 것을 포함하는 미소결 압분체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 윤활제를 건조형태에서 정전기식으로 분무하는 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 윤활제를 고체입자로서 정전기식으로 분무하는 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압축이 50~300℃의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 윤활제가 금속스테아린산염, 에티렌비스데아라미드, 폴리오레핀기의 지방산, 폴리에티렌기의 지방산, 비누, 이유화모리부덴, 흑연, 유화망간, 산화칼슘, 질화붕소, 폴리데트라 플루오로 에틸렌 및 천연 및 합성왁스에서 선택되는 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 윤활제가 액체에 분산한 고체윤활제, 오일성 윤활제, 용매성 윤활제 및 수성 윤활제로에서 선택된 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 금속분말 조성물이 철, 강, 강합금 분말에서 선택된 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 금속분말 조성물에 윤활제가 포함되지 않은 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 금속분말 조성물을 다이내에서 30~60tsi의 압력과 약 50~300℃의 온도로 가압하여 미소결 압분체를 꺼내어 압분체를 1000~1300℃의 온도로 10~60분간 소결하여 금속복합부재를 제조하는 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 금속복합부재가 7.30G/㎤ 보다 큰 밀도를 가진 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 금속복합부재가 2000MPa 보다 큰 소결강도를 가진 것을 특징으로 하는 미소결 압분체의 제조방법.
  12. 다이 캐비티를 가진 다이를 수용하는 수단과, 다이벽 윤활물질을 대전시키기 위한 마찰전기식 대전수단과, 마찰전기식으로 대전된 윤활물질을 상기 다이캐비티내에 분무하기 위한 분무수단과, 상기 다이캐비티내에 반전전계(反轉電界)를 발생시키기 위한 수단과, 상기 다이캐비티를 가열하기위한 수단을 포함하는 정전기식으로 도포하는 다이벽 윤활제를 사용하는 장치.
  13. 다이캐비티를 가진 다이를 수용하는 수단과, 다이벽 윤활물질을 대전시키기 위한 마찰전기식 대전수단과, 마찰전기식으로 대전된 윤활물질을 상기 다이캐비티내에 분무하기 위한 분무수단과, 상기 다이캐비티내에 반전전계를 발생시키기 위한 수단과, 분말 혼합물을 가열하여 가열된 분말혼합물을 상기 다이캐비티내에 도입하기 위한 수단을 포함하는 정전기식으로 도포하는 다이벽 윤활제를 사용하는 장치.
KR1019950025854A 1994-08-24 1995-08-22 미소결 압분체의 제조방법 및 정전기식으로 도포하는 다이벽 윤활제를 사용하는 장치 KR0181363B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29497994A 1994-08-24 1994-08-24
US8/294,979 1994-08-24
US08/294,979 1994-08-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR960007065A KR960007065A (ko) 1996-03-22
KR0181363B1 true KR0181363B1 (ko) 1999-02-18

Family

ID=23135730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950025854A KR0181363B1 (ko) 1994-08-24 1995-08-22 미소결 압분체의 제조방법 및 정전기식으로 도포하는 다이벽 윤활제를 사용하는 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5682591A (ko)
KR (1) KR0181363B1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5992772A (en) * 1996-07-29 1999-11-30 Chem-Trend Incorporated Apparatus for dispensing lubricating powder
ES2190586T3 (es) * 1997-04-09 2003-08-01 Gkn Sinter Metals Inc Lubrificacion en seco de paredes de matrices.
US6330818B1 (en) 1998-12-17 2001-12-18 Materials And Manufacturing Technologies Solutions Company Lubrication system for metalforming
US6517773B1 (en) * 1999-09-23 2003-02-11 Innovative Technology Licensing, Llc Direct metal fabrication of parts with surface features only
CA2356253C (en) * 1999-10-29 2010-10-26 Kawasaki Steel Corporation A die lubricant comprising a higher-melting and a lower-melting lubricants
US6299690B1 (en) 1999-11-18 2001-10-09 National Research Council Of Canada Die wall lubrication method and apparatus
US6365094B1 (en) * 2000-01-31 2002-04-02 Stackpole Limited Lubricated die
JP4228547B2 (ja) 2000-03-28 2009-02-25 Ｊｆｅスチール株式会社 金型潤滑用潤滑剤および高密度鉄基粉末成形体の製造方法
US6395687B1 (en) * 2000-05-31 2002-05-28 Hoeganaes Corporation Method of lubricating a die cavity and method of making metal-based components using an external lubricant
JP3945455B2 (ja) * 2002-07-17 2007-07-18 株式会社豊田中央研究所 粉末成形体、粉末成形方法、金属焼結体およびその製造方法
GB0517952D0 (en) * 2005-09-02 2005-10-12 Avx Ltd Method of forming anode bodies for solid state capacitors
JP5297742B2 (ja) * 2008-09-26 2013-09-25 株式会社青木科学研究所 金型用粉体含有油性潤滑剤、これを用いた静電塗布方法、及び静電塗布装置
WO2013018414A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 東京エレクトロン株式会社 処理液供給装置、処理液供給方法及びコンピュータ記憶媒体
JP6489331B2 (ja) 2015-03-20 2019-03-27 日立化成株式会社 押型法による成形体の成形方法
JP2017011158A (ja) * 2015-06-24 2017-01-12 株式会社ジェイテクト 磁石の製造方法及び磁石
JP6424754B2 (ja) * 2015-07-10 2018-11-21 トヨタ自動車株式会社 成形体の製造方法
DE102015013950A1 (de) * 2015-10-29 2017-05-04 Wilo Se Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Permanentmagneten

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH466190A (de) * 1967-09-07 1968-12-15 Prolizenz Ag Verfahren und Maschine zum Strecken von Metallnäpfen zu Dosenrümpfen
US3556255A (en) * 1968-06-17 1971-01-19 Sperry Rand Corp Electrostatic application of solid lubricants
BE717646A (ko) * 1968-07-05 1969-01-06
US3871877A (en) * 1970-07-08 1975-03-18 Sinteral Corp Producing aluminum powder compacts
US4073966A (en) * 1973-07-26 1978-02-14 Ball Corporation Method for applying lubricating materials to metallic substrates
IT999894B (it) * 1973-12-05 1976-03-10 Olivetti & Co Spa Dispositivo per la lubrificazione delle matrici per la compattazione di materiali in polvere per pezzi sinterizzati
US3931020A (en) * 1974-08-22 1976-01-06 Gulf & Western Industries, Inc. Smokeless forging lubricant
US4110095A (en) * 1975-03-27 1978-08-29 Owens-Illinois, Inc. Manufacture of glass wherein hot metal molds are provided with a solid film lubricant layer
CH630112A5 (de) * 1977-10-26 1982-05-28 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zum aufbringen eines schmiermittelfilms.
US4221185A (en) * 1979-01-22 1980-09-09 Ball Corporation Apparatus for applying lubricating materials to metallic substrates
GB8530365D0 (en) * 1985-12-10 1986-01-22 Univ Bath Manufacture of moulded products
US5093076A (en) * 1991-05-15 1992-03-03 General Motors Corporation Hot pressed magnets in open air presses
US5085828A (en) * 1991-05-15 1992-02-04 General Motors Corporation Cold press die lubrication method
US5211896A (en) * 1991-06-07 1993-05-18 General Motors Corporation Composite iron material

Also Published As

Publication number Publication date
KR960007065A (ko) 1996-03-22
US5682591A (en) 1997-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0181363B1 (ko) 미소결 압분체의 제조방법 및 정전기식으로 도포하는 다이벽 윤활제를 사용하는 장치
CA2156872C (en) Powder metallurgy apparatus and process using electrostatic die wall lubrication
CA2363557C (en) Method of forming a powder compact
EP1230054B1 (en) Die wall lubrication method and apparatus
CA2376565A1 (en) Improved oil well perforator liners
DE60111156T2 (de) Schmiermittel für pressform und herstellungsverfahren für hochdichte produkte auf basis von eisenpulver
EP1737593A1 (en) Method for making compacted products and iron-based powder comprising lubricant
UA82299C2 (uk) Композиція порошків для пресування на основі заліза і спосіб одержання магнітом'яких деталей
JP3386078B2 (ja) 金属粉末から成る焼結可能な金属プレス部品の製造方法
US6190605B1 (en) Dry die wall lubrication
US20140024564A1 (en) Spherical Copper/Molybdenum Disulfide Powders, Metal Articles, and Methods for Producing Same
JP2002363616A (ja) 摺動性のよい焼結製品及びその製造方法
WO2014159318A1 (en) Methods for solventless bonding of metallurgical compositions
Choi et al. Resistance/spark sintering under pressure of intermetallic TiAl powders
Lemieux et al. Ejection performance of an improved die wall lubrication technology using composite lubricants
RU2802496C1 (ru) Способ получения фрикционного изделия
KR900001734B1 (ko) 드라이베어링
JP2003251499A (ja) 圧粉成形用型内潤滑剤および圧粉成形法
JPH01255602A (ja) プレス成形用複合金属粉末
Kato et al. Mechanical and wear properties of sintered Cu-Sn composites containing copper-coated solid lubricant powders
MXPA00002178A (en) Lubricant for metallurgical powder composition
MXPA99009185A (en) Dry die wall lubrication

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20021209

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee