KR20010052113A - 야금학적 분말 조성물용 윤활제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철기초 야금학적 분말 조성물의 열간 압축용 윤활제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 윤활제의 50 내지 100중량%는 방향족 또는 부분 방향족 폴리에스테르이며, 5000 내지 50000의 중량-평균 분자량(Mw)을 갖는다. 본 발명은 또한 상기한 윤활제를 포함하는 금속-분말 조성물, 이러한 윤활제를 사용하여 소결 제품을 제조하는 방법, 및 야금학적 분말의 열간 압축 공정에서 사용되는 윤활제의 용도에 관한 것이다.

Description

야금학적 분말 조성물용 윤활제 {LUBRICANT FOR METALLURGICAL POWDER COMPOSITIONS}
산업계에서는, 금속-분말 조성물을 압축하고 소결함으로써 제조된 금속 제품이 점차 폭넓게 사용되고 있다. 형태와 두께가 변형된 다수의 상이한 제품이 제조되고 있으며, 이들 제품은 고강도 뿐만 아니라 고밀도를 가질 것을 요구하고 있다.
금속 압축에 있어서, 상이한 표준 온도 범위가 사용된다. 냉간 프레싱 및 열간 프레싱 모두는 윤활제의 사용을 요구한다.
상온 이상의 온도에서의 압축은 상온 이하의 온도에서 수행된 압축 보다 높은 밀도와 강도를 갖는 제품을 생산하는 장점을 갖는다.
냉각 압축에 사용되는 대부분의 윤활제는 열간 압축에서 사용될 수 없는데, 이는 윤활제가 제한된 온도 범위에서만 유효하기 때문이다. 비효과적인 윤활제는 압축 장치의 마모를 현저하게 증가시킨다.
압축 장치의 마모 정도는 장치 재료의 경도, 적용된 압력, 및 압축물이 압축되고 배출될 때 장치의 벽과 압축물 사이의 마찰과 같은 여러 인자에 의해 영향을 받는다. 여기서, 장치의 벽과 압축물 사이의 마찰은 사용된 윤활제에 강하게 영향을 준다.
배출력은 장치로부터 압축물을 배출하는데 요구되는 힘이다. 높은 배출력은 압축 장치의 마모를 증가시킬 뿐만 아니라 압축물을 손상시킬 수도 있기 때문에, 이러한 배출력은 감소되는 것이 바람직하다.
그렇지만, 윤활제의 사용은 압축시에 문제점을 유발할 수도 있으며, 따라서 수행될 압축의 형태에 따라 적절한 윤활제를 선택하는 것이 중요하다.
압축 공정을 만족스럽게 수행하기 위해, 윤활제는 압축 공정시에 분말 조성물의 기공 조직으로부터 배출되고 압축물과 장치 사이의 공간으로 도입되어서, 압축 장치의 벽을 윤활시킨다. 이와 같이 압축 장치의 벽을 윤활시킴으로써 배출력을 감소시킬 수 있다.
윤활제가 압축물로부터 빠져 나와야만 하는 다른 이유는 소결 후에 압축물이 기공을 형성하기 때문이다. 큰 기공은 제품의 역학 강도에 악영향을 미친다는 것은 이미 공지된 사실이다.
본 발명은 윤활제를 함유하는 금속-분말 조성물 뿐만 아니라 야금학적 분말 조성물용 윤활제에 관한 것이다. 본 발명은 또한 윤활제를 사용하여 소결 제품을 제조하는 방법 뿐만 아니라 열간 압축에서 야금학적 분말 조성물 내의 윤활제의 사용에 관한 것이다. 본 발명에 따른 윤활제를 사용함으로써, 높은 그린 강도(green strength)가 달성될 수 있다.
본 발명의 목적은 높은 그린 강도 및 높은 그린 밀도(green density)를 갖는 압축 제품을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 높은 소결 밀도 및 금속 분말과 조합된 윤활제로부터 낮은 배출력을 갖는 소결 제품을 제조할 수 있는 신규한 윤활제를 제공하는 것이다. 압축물은 압축 장치로부터 배출될 때 상당한 응력을 받기 때문에, 그리고 제품은 균열 또는 다른 손상을 일으키지 않으면서 압축물과 소결 사이에서 처리하는 동안 그의 보전성을 유지해야 하기 때문에, 높은 그린 강도를 갖는 것이 중요하다. 이는 특히 얇은 부품의 경우에 중요하다.
본 발명에 따른 윤활제는 폴리에스테르를 포함하는데, 이러한 폴리에스테르는 이중기능 알코올 및 산의 에스테르화 축합에 의해 형성된 중합체이다. 폴리에스테르는 수지 및 열가소성 수지로서 유용하며, 사용된 산단량체의 형태에 따라 지방족 폴리에스테르 및 방향족 폴리에스테르로 분리된다. 방향족 폴리에스테르는 통상적으로 비수분성(non-hydroscopic)이며, 지방족 폴리에스테르는 수분에 민감한 것으로 알려져 있다. 폴리에스테르는 또한 이중 결합이 중합체 백본(backbone)에 존재하는지에 따라 포화 폴리에스테르 및 불포화 폴리에스테르로 분류될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르는 불포화 폴리에스테르, 방향족 폴리에스테르 또는 부분 방향족 폴리에스테르이며, 이는 5000 내지 50000의 평균 분자량(Mw)을 가지며, 윤활제의 50 내지 100중량%, 바람직하게는 60 내지 100중량%, 가장 바람직하게는 70 내지 100중량%가 이러한 폴리에스테르로 구성된다. 폴리에스테르 이외에, 본 발명에 따른 윤활제는 아연 스테아레이트, 리튬 스테아레이트와 같은 다른 PM-윤활제 및/또는 에틸렌 비스-스테아르아미드와 같은 아미드 왁스형 윤활제를 포함할 수도 있다. 본 발명에 따른 바람직한 윤활제는 0 내지 30중량%의 아연 스테아레이트, 0 내지 30중량%의 리튬 스테아레이트, 및/또는 0 내지 30중량%의 아미드 왁스형 윤활제를 포함하며, 나머지가 폴리에스테르로 구성된다.
폴리에스테르는 바람직하게는 중합체 또는 알킬렌 프탈레이트의 공중합체이며, 여기서 알킬렌 프탈레이트는 C2-C8-알킬렌 프탈레이트이며, 폴리에스테르는 바람직하게는 100℃ 이상의 최대 융점을 갖는다.
가장 바람직하게, 폴리에스테르는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트) 또는 폴리(알킬렌 이소프탈레이트)이다.
본 발명은 또한 금속 분말 및 본 발명에 따른 윤활제를 함유하는 금속 분말 조성물에 관한 것이다. 이러한 금속 분말 조성물은 열간 압축에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 금속 분말 조성물은 0.1 내지 2중량%의 본 발명에 따른 윤활제, 0.005 내지 3중량%의 결합제, 0 내지 0.5 중량%의 소성제, 0.01 내지 3중량%의 흑연, 0 내지 2중량%의 열가소성제, 0 내지 15중량%, 바람직하게는 0 내지 7중량%의 합금 원소, 0 내지 2중량%의 공정 보조제, 및 0 내지 2중량%의 경화제를 포함하며, 나머지는 실질적인 순철 분말, 부분적으로 예비합금된 철분말, 및 예비합금된 철분말로 구성된 그룹으로부터 선택된 철분말이다.
본 발명에 따르면, 윤활제는 바람직하게는 금속-분말 조성물의 전체 중량에 대해 금속 분말 조성물의 0.2 내지 0.8 중량%로 구성된다. 본 발명에 따르면, 소량의 윤활제를 사용하는 것이 특히 유리한데, 이는 높은 밀도를 갖는 압축물과 소결 제품이 저가로 제조될 수 있기 때문이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "부분 방향족(partly aromatic)"은 폴리에스테르를 포함하는데, 여기서 방향족 디카르복실산의 일부는 생성 폴리에스테르의 온도 의존성/용융 거동(유동학)을 변경시키기 위해 지방족 디카르복실산으로 대체된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "금속 분말(metal powder)"는 약 1.0 중량% 미만의 통상적인 불순물을 함유하는 철분말, 바람직하게는 약 0.5 중량% 미만의 통상적인 불순물을 함유하는 철분말을 필수적으로 포함하는 철기초 분말을 의미한다. 이러한 고압축성과 높은 야금학적 등급의 철분말의 예로는 미국 뉴저지 리버톤에 소재한 "회가내스 코포레이션(Hoeganes Corporation)"으로부터 제조되는 순철 분말의 "ANCORSTEEL 1000" 시리즈, 즉 1000, 1000B, 및 1000C가 있으며, 스웨덴에 소재한 "회가내스 아베"로부터 제조되는 유사한 분말이 있다. 예컨대, "ANCORSTEEL 1000" 철분말은 No. 325 시브(sieve, 미국 씨리즈) 아래의 스크린 프로파일을 갖는 약 22 중량%의 입자와, No. 100 시브 보다 큰 스크린 프로파일을 갖는 약 10 중량%의 입자와, 그리고 이들 두 크기 사이의 크기를 갖는 잔유물(60 시브 보다 큰 흔적양)을 포함한다. "ANCORSTEEL 1000" 철분말은 약 2.85 내지 3.00 g/cm3의 겉보기 밀도, 일반적으로는 2.94 g/cm3의 겉보기 밀도를 갖는다. 본 발명에서 사용될 수 있는 다른 철분말은 "회가내스"에서 제조되는 "ANCOR MH-100" 분말과 같은 일반적인 스폰지 철분말이다.
철기초 분말은 또한 하나 이상의 합금 원소와 예비합금되거나, 확산결합되거나, 또는 혼합된 철, 바람직하게는 순철을 포함할 수 있다. 철입자와 조합될 수 있는 합금 원소의 예는 몰리브덴; 망간; 마그네슘; 크롬; 규소; 구리; 니켈; 금; 바나듐; 니오븀; 흑연; 인; 알루미늄; 구리와 구리 또는 인의 이원 합금; 망간, 크롬, 붕소, 인, 또는 규소의 합금철; 철, 바나듐, 망간, 크롬, 및 몰리브덴 중 둘 또는 세 개의 원소와 탄소로 구성된 저용융점을 갖는 삼원 및 사원 공정(eutectic); 탄화텅스텐 또는 탄화규소; 질화규소; 산화알루미늄; 및 황화망간 또는 황화몰리브덴 및 그의 혼합물을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 일반적으로, 합금 원소는 철분말, 바람직하게는 순철과 혼합되는데, 바람직하게는 약 7 중량% 이하로, 보다 바람직하게는 0.25 내지 5 중량%로, 보다 더 바람직하게는 0.25 내지 4 중량%로 혼합되며, 스테인레스강의 제조와 같은 특정한 용도에서는 약 7 내지 15 중량%의 합금 원소가 철분말 및 합금 원소에 존재할 수도 있다.
철기초 분말은 합금 분말 형태로 합금 원소와 혼합된 철입자를 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "합금 분말(alloying powder)"은 이전에 언급한 바와 같이 물리적으로 철입자와 혼합된 소정의 입자 원소 또는 혼합물을 의미하는 것으로서, 원소 또는 혼합물이 철분말과 합금화되었는지의 여부를 나타낸다. 합금-원소 입자는 일반적으로 약 100 미크론 아래의 평균 입자 크기를 가지며, 바람직하게는 약 75 미크론 아래, 보다 바람직하게는 약 30 미크론 아래의 평균 입자 크기를 갖는다. 결합제는 바람직하게는 철입자와 합금 분말의 혼합물에 포함되어서, 철입자로부터 합금 분말이 휘날리거나 편석되는 것을 방지한다. 결합제가 공통적으로 사용된 예로는 엥그스트룀에게 허여된 미국 특허 제 4,483,905호 및 미국 특허 제 4,676,831호, 그리고 세멜(Semel)에게 허여된 미국 특허 제 4,834,800호가 있으며, 이들 모두는 본 발명에서 참조하였다.
철기초 분말은 하나 이상의 합금 원소와 예비합금된 철의 형태일 수 있다. 예비합금된 분말은 철과 원하는 합금 원소를 용융시키고, 이후 용융물을 분무함으로써, 분무된 드롭렛이 응고하여 분말을 형성한다. 결합된 합금 원소 또는 원소들의 양은 최종 금속 부품에서 요구되는 성질에 의존한다. 각각의 합금원소와 결합하는 예비합금된 철분말은 "앙코르스틸(ANCORSTEEL)" 라인의 분말의 일부분으로써 "회가내스 코포레이션"으로부터 제조된다.
철기초 분말의 다른 예는 확산 결합된 철기초 분말이며, 이는 합금 원소가 외면에 확산 결합된 실질적으로 순철 입자를 포함한다. 이러한 상업적으로 유용한 분말로는 약 1.8%의 니켈, 0.55%의 몰리브덴, 및 약 1.6%의 구리를 포함하는 "회가내스 코포레이션"으로부터 제조되는 "디스탈로이 4600에이(DISTALOY 4600A)" 확산 결합 분말, 및 약 4.05%의 니켈, 약 0.55%의 몰리브덴, 및 약 1.6%의 구리를 포함하는 "회가내스 코포레이션"으로부터 제조되는 "디스탈로이 4800에이(DISTALOY 4800A)" 확산 결합 분말을 들 수 있다. 또한, 유사한 등급의 분말이 스웨덴에 소재한 "회가내스 아베"로부터 제조된다.
바람직한 철기초 분말은 몰리브덴과 예비합금된 철로 제조된다. 이러한 분말은 약 0.5 내지 2.5 중량%의 몰리브덴을 함유하는 실질적인 순철 용융물을 분사함으로써 제조된다. 이러한 분말의 예로는 약 0.85 중량%의 몰리브덴, 전체적으로 0.4 중량% 미만의 망간, 크롬, 규소, 구리, 니켈, 몰리브덴, 또는 알루미늄과 같은 다른 재료, 및 0.02 중량% 미만의 탄소를 포함하는 "회가내스"로부터 제조되는 "앙코르스틸 85에이치피(ANCORSTEEL 85HP)" 강분말을 들 수 있다. 이러한 분말의 다른 예로는 약 0.5 내지 0.6 중량%의 몰리브덴, 약 1.5 내지 2.0 중량%의 니켈, 0.1 내지 0.25 중량%의 망간, 및 약 0.02 중량%의 탄소를 포함하는 "회가내스"로부터 제조되는 "앙코르스틸 4600브이(ANCORSTEEL 4600V)" 강분말을 들 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 다른 예비합금된 철기초 분말은 카우스톤(Causton)에게 허여된 발명의 명칭이 "철합금의 상이한 예비합금 분말을 갖는 강분말 혼합물(Steel Powder Admixture Having Distinct Pre-alloyed Powder of Iron Alloys)"인 미국 특허 제 5 108 93호에 개시되어 있으며, 이는 본 발명에서 참조하였다. 이러한 강분말 조성물은 두 개의 상이한 예비합금된 철기초 분말의 혼합물이며, 이중 하나는 0.5 내지 2.5 중량%의 몰리브덴을 함유한 예비합금철이며, 다른 하나는 크롬, 망간, 바나듐, 및 콜럼븀(columbium)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 포함하는 약 0.25 중량% 이상의 전이원소 성분과 탄소를 함유한 예비합금이다. 이러한 분말의 예로는 약 0.85 중량%의 몰리브덴, 약 1 중량%의 니켈, 약 0.9 중량%의 망간, 약 0.75 중량%의 크롬, 및 약 0.5 중량%의 탄소를 함유하는 "회가내스"로부터 제조되는 "앙코르스틸 41 에이비(ANCORSTEEL 41 AB)" 강분말을 들 수 있다.
본 발명의 실시예에서 유용한 다른 철기초 분말은 강자성체 분말이다. 이러한 분말의 일예는 소량의 인이 예비합금된 철분말과 혼합된 실질적인 순철 분말 조성물이다.
본 발명의 실시예에서 유용한 또다른 철기초 분말은 실질적으로 균일한 열가소성 재료의 코팅물을 제공하도록 열가소성 재료로 코팅된 철입자가 있는데, 이는 루츠(Rutz)에게 허여된 미국 특허 제 5,198,137호에 개시되어 있으며, 본 발명에서 참조하였다. 바람직하게, 각각의 입자는 강코아입자를 중심으로 실질적으로 균일한 둘레 코팅물을 가지고 있다. 코팅될 때 약 0.001 내지 15 중량%의 강입자의 코팅물이 제공되도록 충분한 열가소성 재료가 공급된다. 일반적으로, 열가소성 재료는 적어도 0.2 중량%의 코팅된 입자를 가지며, 바람직하게는 0.4 내지 2 중량%, 보다 바람직하게는 0.6 내지 0.9 중량%의 코팅된 입자를 갖는다. 열가소성 재료는 바람직하게는 약 10000 내지 50000의 중량-평균 분자량을 갖는 폴리에테르슐폰, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 또는 폴리페틸린 에테르이다. 다른 중합 코팅된 철기초 분말은 본 발명에서 참조한 루츠(Rutz) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,063,011호에 개시된 바와 같은 철인산염으로 구성된 내부 코팅물을 포함하는 철기초 분말이 있다.
순철 입자, 예비합금철 입자, 확산 결합된 철입자, 또는 열가소성 코팅철 입자는 1㎛ 이하 또는 최대 850 내지 1000㎛의 중량 평균 입자 크기를 가질 수 있으며, 일반적으로는 약 10 내지 500㎛의 중량 평균 입자 크기를 갖는다. 바람직하게, 최대 평균 입자 크기는 약 350㎛이며, 보다 바람직하게는 50 내지 150㎛이다.
본 발명에 따른 금속 분말 및 윤활제 이외에, 금속-분말 조성물은 바인더, 공정 보조제, 및 경화제로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 포함할 수도 있다.
바인더는 미국 특허 제 4,834,800호(본 발명에서 참조함)에 개시된 방법에 따라 분말 조성물에 첨가될 수도 있으며, 철과 합금 분말의 중량에 근거하여 약 0.005 내지 3 중량%, 바람직하게는 약 0.05 내지 1.5 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1 중량% 의 양으로 금속-분말 조성물 내로 혼합될 수도 있으며, 알킬 그룹 또는 열가소성 페놀 수지 내의 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 하이드로시알킬 셀룰로우스, 셀룰로우스 에스테르 수지로 구성될 수도 있다.
미국 특허 제 5,368,630호에 개시된 결합제는 수지가 불용성인 것이 바람직하더라도 수용성 또는 불용성일 수 있는 중합체 수지 재료이다. 바람직하게, 수지는 순수 액체 상태 또는 용매에 분해될 때 철기초 분말 및 합금 분말 주위에 박막을 형성할 수 있는 능력을 가질 것이다. 결합제 수지는 상승 온도 압축 공정에 악영향을 미치지 않도록 선택되는 것이 중요하다. 바람직한 결합제는 약 30000 내지 70000의 평균 분자량(MW)을 갖는 셀룰로우스 아세테이트와 같은 셀룰로우스 에스테르 수지, 약 10000 내지 100000의 평균 분자량을 갖는 셀룰로우스 아세테이트 부티레이트, 약 10000 내지 100000의 평균 분자량을 갖는 셀룰로우스 아세테이트 프로피오네이트, 및 그의 혼합물과 같은 셀룰로우스 에스테르 수지를 포함한다. 또한, 약 10000 내지 80000의 평균 분자량을 갖는 열가소성 페놀 수지 및 하이드로시알킬셀룰로우스 수지, 및 그의 혼합물이 유용하게 사용되는데, 여기서 알킬 부분은 약 50000 내지 1200000의 평균 분자량을 가지면서 1 내지 4개의 탄소 원자를 가지고 있다. 다른 바람직한 결합제는 미국 특허 제 5,432,223호에 개시된 바와 같이 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)이 있는데, 이는 바람직하게는 PEG, 글리세롤, 및 그의 에스테르와 같은 소성제; 그리고 이산 유기, 소르비톨, 인에스테르, 셀룰로우스 에스테르, 아릴수폰아미드-포말데하이드 수지, 및 장사슬 알코올과 혼합하여 사용된다.
금속-분말 조성물에 사용된 공정 보조제는 활석, 포스터라이트(forsterite), 황화망간, 황, 이황화몰리브덴, 질화붕소, 텔루르, 셀레늄, 이플루오르화바륨, 및 이플루오르화칼슘으로 구성될 수도 있는데, 이들은 독립적으로 또는 조합하여 사용될 수도 있다.
금속-분말 조성물에 사용된 경화제는 텅스텐 탄화물, 바나듐 탄화물, 티타늄 탄화물, 니오븀 탄화물, 크롬 탄화물, 몰리브덴 탄화물, 탄탈늄 탄화물, 및 지르코늄 탄화물; 알루미늄 질화물, 티타늄 질화물, 바나듐 질화물, 몰리브덴 질화물, 및 크롬 질화물; Al2O3; B4C; 및 여러 세라믹 재료로 구성될 수도 있다.
종래 기술에 따라, 금속 분말과 윤활제 입자는 실질적으로 균일한 분말 조성물로 혼합된다.
바람직하게, 본 발명에 따른 윤활제는 고체 입자의 형태로 금속-분말 조성물에 첨가된다. 이러한 윤활제의 평균 입자 크기는 상이할 수도 있지만, 바람직하게는 3 내지 100㎛의 크기를 갖는다.
입자 크기가 너무 큰 경우에는, 압축하는 동안 윤활제가 금속-분말 조성물의 기공 조직을 벗어나기가 난해하며, 윤활제는 소결 후에 큰 기공을 발생시켜서 압축물의 강도를 악화시키게 된다.
만일 윤활제가 폴리에스테르에 부가하여 아연 스테아레이트, 리튬 스테아레이트 및/또는 아미드 왁스형 윤활제를 포함한다면, 윤활제 조성물의 성분은 개별적으로 첨가될 수 있거나 또는 단일상 윤활제일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "단일상 윤활제(single-phase lubricant)"는 윤활제 조성물을 포함하며, 여기서는 상이한 성분이 균일한 윤활제 입자를 형성하기 위해 함께 용융되며, 실질적으로 모든 성분은 각각의 윤활제 입자에 존재한다.
본 발명은 또한 a) 금속 분말 조성물에 금속 분말, 본 발명에 따른 윤활제, 및 첨가제를 혼합하는 단계와, b) 금속 분말 조성물을 소정의 온도로 예열하는 단계와, c) 예열된 금속 분말 조성물을 예열 기구에서 압축체로 압축하는 단계와, 그리고 d) 압축체를 소결하는 단계를 포함하는 소결 제품 방법에 관한 것이다.
상기 단계 b)에서 금속 분말 조성물은 폴리에스테르의 최대 융점 아래의 온도로 예열되는 것이 바람직하며, 단계 c) 이전의 예열 장치는 바람직하게는 폴리에스테르의 최대 융점 이하의 온도로 예열되는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 금속 분말 조성물은 90 내지 130℃의 온도로 예열되고, 예열 장치는 110 내지 140℃의 온도로 예열된다. 압축체는 바람직하게는 1100 내지 1250℃의 온도에서 15 내지 60분 동안 소결된다.
본 발명에 따른 열간 압축 공정에서, 금속 분말 조성물은 유리하게 예열된 압축 장치로 공급되기 전에 예열된다. 금속 분말 조성물의 예열에서, 윤활제는 연화되거나 용융되지 않아야 하는데, 이는 압축 공정 장치가 충진된 경우에는 이러한 윤활제의 연화 또는 용융이 분말 조성물의 처리를 난해하게 하며, 불균일한 밀도 및 불량한 생산성을 갖는 압축체를 생성하기 때문이다.
이하에 본 발명이 높은 그린 강도 뿐만 아니라 높은 그린 밀도를 갖는 제품을 효과적으로 생산할 수 있음을 증명하기 위해 수행된 몇몇 시험에 대해 기술한다.
시험 1
이하의 표 1은 다수의 윤활제의 분말 온도(℃), 장치 온도(℃), 압축 압력(Comp. Press, MPa), 그린 밀도(GD, g/cm2), 및 배출력(Ej.F, N/mm2)을 나타내고 있다.
금속 분말 조성물은 다음과 같은 성분을 포함한다.
"회가내스 아베"에 의해 판매되는 "디스탈로이 에이이(DistaloyAE)"
0.3 중량%의 흑연
표 1에 따른 0.6 중량%의 윤활제
금속 분말 조성물은 뢰디지 혼합기(Lodige mixer)로 혼합되었다.
열간 압축에서의 윤활제
윤활제 분말 온도(℃) 장치 온도(℃) 압축 압력(Mpa) GD(g/cm2) 배출력 (N/mm2)
WCE 34 125 150 600 7.34 10.1
WCE 34 125 150 800 7.44 12.3
WCS 4 100 120 600 7.32 16.9
WCS 4 100 120 800 7.46 16.8
WCS 4 + H-WAX 110 120 700 7.40 -
WCS 5 100 120 600 7.32 15.9
WCS 5 100 120 800 7.47 17.6
윤활제 X1 150 150 600 7.16 13.1
본 발명에 따른 윤활제로서, 대략 10000 내지 20000의 평균 분자량(Mn)을 갖는 WCE 34는 가장 대표적인 산으로써 테레프탈릭산을 갖는 부분 방향족 폴리에스테르이며, 150 내지 160℃의 최대 융점, 700Ps의 용융 점성도(160℃ 2.16kg gkwnd, ISO 1133 방법), 및 10℃의 Tg를 갖는다.
WCS 4는 본 발명에 따른 윤활제로서, 20000의 평균 분자량을 가지며, 폴리(헥실렌 테레프탈레이트)이다.
WCS 4 + H-왁스는 본 발명에 따른 윤활제로서, 75중량%의 WCS 4와 에틸렌 비스-스테아르아미드 왁스인 25중량%의 H-왁스의 혼합물이다.
WCS 5는 본 발명에 따른 윤활제로서, 40000의 평균 분자량을 갖는 폴리(헥실렌 테레프탈레이트)이다.
윤활제 X1은 PCT/SE95/00636에 따른 윤활제이며, 필수적으로 18000의 평균 분자량을 갖는 아미드형 올리고머로 구성되는데, 이 윤활제는 본 발명의 범위를 벗어난 것이다.
그린 밀도는 1985년에 설정된 ISO 3927에 따라 측정되었으며, 배출력은 회가내스법 404에 따라 측정되었다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 높은 그린 밀도는 윤활제 X1 보다 본 발명에 따른 윤활제로 얻어질 수 있으며, 배출력은 변화하여 어떤 경우에는 윤활제 X1 보다 낮고 어떤 경우에는 윤활제 X1 보다 높은데, 이는 여전히 허용가능한 범위 내에 있다.
윤활제 X1을 포함하는 재료와 비교하여, 본 발명에 따른 윤활제가 혼합된 재료는 압축 공정 후에 필적할 수 있는 그린 밀도(GD) 및 배출력(Ej.F)을 가진다. 본 발명에 따른 윤활제는 윤활제 X1와 동등한 우수한 윤활제를 구성한다.

Claims (14)

  1. 야금학적 분말 조성물의 열간 압축용 윤활제에 있어서,
    상기 윤활제의 50 내지 100중량%는 방향족 또는 부분 방향족 폴리에스테르이며, 상기 윤활제는 5000 내지 50000의 중량-평균 분자량(Mw)을 갖는 것을 특징으로 하는 윤활제.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 윤활제는 아연 스테아레이트, 리튬 스테아레이트,및/또는 아미드 왁스형 윤활제와 같은 하나 이상의 종래의 PM-윤활제를 40중량% 까지 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활제.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 윤활제는 0 내지 30중량%의 아연 스테아레이트, 0 내지 30중량%의 리튬 스테아레이트, 및/또는 0 내지 30중량%의 아미드 왁스형 윤활제를 포함하며, 나머지가 폴리에스테르로 구성되는 것을 특징으로 하는 윤활제.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리에스테르는 중합체 또는 알킬렌 프탈레이트의 공중합체이며, 상기 알킬렌 프탈레이트는 C2-C8-알킬렌 프탈레이트인 것을 특징으로 하는 윤활제.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리에스테르는 100℃ 이상의 최대 융점을 갖는 것을 특징으로 하는 윤활제.
  6. 금속 분말 및 윤활제를 포함하는 열간 압축용 금속 분말 조성물에 있어서,
    0.1 내지 2중량%의 상기 제 1항 내지 제 5항에 따른 윤활제, 0.005 내지 3중량%의 결합제, 0 내지 0.5 중량%의 소성제, 0.01 내지 3중량%의 흑연, 0 내지 2중량%의 열가소성제, 0 내지 15중량%, 바람직하게는 0 내지 7중량%의 합금 원소, 0 내지 2중량%의 공정 보조제, 및 0 내지 2중량%의 경화제를 포함하며, 나머지는 실질적인 순철 분말, 부분적으로 예비합금된 철분말, 및 예비합금된 철분말로 구성된 그룹으로부터 선택된 철분말인 것을 특징으로 하는 금속 분말 조성물.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 윤활제는 상기 금속 분말 조성물의 0.2 내지 0.8중량% 범위로 함유되는 것을 특징으로 하는 금속 분말 조성물.
  8. 소결 제품 제조 방법에 있어서,
    a) 상기 제 6항 또는 제 7항에 따른 금속 분말 조성물을 혼합하는 단계와,
    b) 상기 금속 분말 조성물을 소정의 온도로 예열하는 단계와,
    c) 상기 가열된 금속 분말 조성물을 예열 장치에서 압축체로 압축하는 단계와, 그리고
    d) 상기 압축체를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결 제품 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 단계 b)에서 상기 금속 분말 조성물은 폴리에스테르의 최대 융점 아래의 온도로 예열되는 것을 특징으로 하는 소결 제품 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 금속 분말 조성물은 90 내지 130℃의 온도로 예열되는 것을 특징으로 하는 소결 제품 제조 방법.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 c) 이전의 예열 장치는 상기 폴리에스테르의 최대 융점 이하의 온도로 예열되는 것을 특징으로 하는 소결 제품 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 예열 장치는 110 내지 140℃의 온도로 예열되는 것을 특징으로 하는 소결 제품 제조 방법.
  13. 제 8항 내지 제 12항에 있어서, 상기 압축체는 1100 내지 1250℃의 온도에서 15 내지 60분 동안 소결되는 것을 특징으로 하는 소결 제품 제조 방법.
  14. 철기초 야금학적 분말의 열간 압축 공정에서 사용되는 상기 제 1항 내지 제 5항에 따른 윤활제의 용도.
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