KR20110110179A - Composition of particulate materials for forming self- lubricating products in sintered steel, product in self- lubricating sintered steel and process for obtaining self-lubricating products in sintered steel - Google Patents

Composition of particulate materials for forming self- lubricating products in sintered steel, product in self- lubricating sintered steel and process for obtaining self-lubricating products in sintered steel Download PDF

Info

Publication number
KR20110110179A
KR20110110179A KR1020117016248A KR20117016248A KR20110110179A KR 20110110179 A KR20110110179 A KR 20110110179A KR 1020117016248 A KR1020117016248 A KR 1020117016248A KR 20117016248 A KR20117016248 A KR 20117016248A KR 20110110179 A KR20110110179 A KR 20110110179A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composition
particulate
self
lubricating
iron
Prior art date
Application number
KR1020117016248A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
로베르토 바인더
알로이시오 넬모 클라인
크리스티아노 바인더
주니어 발디리 리스토우
Original Assignee
월풀 에쎄.아.
루파테크 에스.에이.
유니베르시다데 페더랄 데 산타 카타리나 - 유에프에스씨
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 월풀 에쎄.아., 루파테크 에스.에이., 유니베르시다데 페더랄 데 산타 카타리나 - 유에프에스씨 filed Critical 월풀 에쎄.아.
Publication of KR20110110179A publication Critical patent/KR20110110179A/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/006Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of flat products, e.g. sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/1039Sintering only by reaction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0207Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy
    • C22C33/0228Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy comprising other non-metallic compounds or more than 5% of graphite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Landscapes

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

Abstract

조성물은 주요 입자상 금속 물질로서 철과; 철의 구조적 매트릭스를 경화시키는 기능을 가진 적어도 하나의 입자상 합금 원소와; 소결시키는 동안에 알파철상을 안정화시키는 화학 원소에 의해 형성되고 조성물 내에 포함된 부가적인 합금 원소에 의해, 철의 구조적 매트릭스의 알파철상을 안정화시키는 화학 원소를 구비할 때, 전구체 화합물 자체에 의해 형성이 용이해지는 카바이드 또는 카보네이트인 입자상 화합물의 전구체를 구비한다. 조성물은 컴팩트화 또는 분말 주입 성형에 의해 적합화된다. 본 발명의 공정은 상기 조성물로 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻을 수 있다.The composition comprises iron as the main particulate metal material; At least one particulate alloy element having a function of curing a structural matrix of iron; Formed by chemical elements that stabilize the ferrite phase during sintering, and with additional alloying elements included in the composition, when formed with chemical elements that stabilize the ferrite phase of the structural matrix of iron, they are easily formed by the precursor compound itself. It is equipped with the precursor of the particulate compound which is carbide or a carbonate. The composition is adapted by compaction or powder injection molding. The process of the present invention can yield a self-lubricating sintered steel product with the composition.

Description

소결 강철로 자체 윤활 제품을 위한 입자상 물질들의 조성물, 자체 윤활 소결 강철 제품 및 소결 강철로 자체 윤활 제품을 얻기 위한 방법{COMPOSITION OF PARTICULATE MATERIALS FOR FORMING SELF- LUBRICATING PRODUCTS IN SINTERED STEEL, PRODUCT IN SELF- LUBRICATING SINTERED STEEL AND PROCESS FOR OBTAINING SELF-LUBRICATING PRODUCTS IN SINTERED STEEL}COMPOSITION OF PARTICULATE MATERIALS FOR FORMING SELF-LUBRICATING PRODUCTS IN SINTERED STEEL, PRODUCT IN SELF-LUBRICATING SINTERED STEEL AND PROCESS FOR OBTAINING SELF-LUBRICATING PRODUCTS IN SINTERED STEEL}

본 발명은 소결되도록 설계된 입자상 물질(금속 및 비철금속 분말의 형태)의 조성물로부터 형성되는 완성된 제품(부품)과 반제품(여러 물체)을 제조하기 위한 특별한 기술에 관한 것으로서, 상기 제품은, 소결 단계 동안에 형성되는 제품의 금속 구조적 매트릭스의 구성적 요소 이외에, 소결 부품 또는 제품의 고강도 및 높은 기계적 강도에 적용되는 저 마찰 계수, 소결된 제품에 줄 수 있는 연속적인 금속 매트릭스를 나타내는 자체 윤활 제품의 미세 구조를 형성하도록 인도되는 금속 매트릭스의 용적 내에서 고체 윤활제의 침전물을 생성하고, 소결 단계 동안에 분해에 의해 입자를 형성하는 고체 윤활제의 전구체 국면을 가진다.The present invention relates to a special technique for producing finished products (parts) and semi-finished products (multiple objects) formed from a composition of particulate matter (in the form of metal and nonferrous metal powders) designed to be sintered, wherein the product is In addition to the constituent elements of the metal structural matrix of the product being formed, the microstructure of the self-lubricating product exhibits a low coefficient of friction applied to the high strength and high mechanical strength of the sintered part or product, a continuous metal matrix that can give the sintered product. It has a precursor phase of a solid lubricant that produces a precipitate of solid lubricant in the volume of the metal matrix that is guided to form and forms particles by decomposition during the sintering step.

본 발명은 상기 화합물로부터 얻어진 소결 강철 부품 또는 제품에 소결을 하는 동안에 원위치에서 자체 윤활 물질을 형성하기 위한 상기 금속 화합물과 분말 야금에 의해 상기 부품 또는 제품을 얻기 위한 다른 기술 또는 공정에 관한 것이다.
The present invention is directed to other techniques or processes for obtaining said parts or articles by powder metallurgy and said metal compounds for forming self-lubricating materials in situ during sintering to sintered steel parts or articles obtained from said compounds.

기술 개발의 앞선 단계에서 주어진 것으로 각각의 특별한 그룹의 적용을 위하여 특별하게 설계된 높은 성능을 가진 기능성 물질을 개발할 필요가 있다. 여러 기계적 엔지니어링 적용에 있어서, 낮은 마찰 계수를 적용한 높은 기계적 강도 및 높은 내마모성을 동시에 가진 물질이 필요하다.Given the earlier stages of technology development, there is a need to develop high performance functional materials that are specifically designed for each particular group of applications. In many mechanical engineering applications, there is a need for materials having both high mechanical strength and high wear resistance with a low coefficient of friction.

우주계에서 생성된 전체적인 기계적 에너지의 35%가 윤활 효율에 의해 소멸되고 마찰에 의해 열로 전환된다고 추정된다. 에너지 손실은 별개로 하더라도, 발생되는 열은 가열에 의해 기계적인 시스템의 성능을 열화시킨다. 그러므로, 마찰 하에서 기계적인 부품의 낮은 마찰 계수는 매우 중요할 뿐만 아니라 에너지 경제에서도 중요하나 기계적인 시스템 내에서 상기 부품의 내구성을 증가시켜 줄 뿐만 아니라 폐기되는 물질이 감소하기 때문에 환경 보전에도 기여한다.It is estimated that 35% of the total mechanical energy produced in the universe is lost by lubrication efficiency and converted to heat by friction. Apart from energy loss, the heat generated degrades the performance of the mechanical system by heating. Therefore, the low coefficient of friction of mechanical parts under friction is not only very important, but also important for the energy economy, but not only increases the durability of the parts within the mechanical system, but also contributes to environmental conservation because of the reduced waste material.

상대 운동하는 표면들 사이에서 마찰과 저항을 감소시키기 위하여 사용되는 방법은 그 표면들 사이를 분리하고 서로 떨어지게 하여 유지시키는 것이다. 가능한 윤활 방법에 있어서, 유체 역학적(유체 윤활) 방법이 가장 많이 사용된다. 유체역학적 윤활 방법에 있어서, 상대 운동하는 표면을 완전하게 분리하는 유막을 형성한다. 그러나, 유체 윤활제의 사용은 매우 높은 온도 또는 매우 낮은 온도에서의 적용은 통상적으로 문제점을 가지고 있다는 것이 지적되고 있으며 유체 윤활의 적용은 유체 윤활유가 오염물로서 작용할 때, 화학적으로 반응할 수도 있다. 그 밖에도, 사이클이 정지되어 윤활이 제한되는 상황 또는 계속적인 유막의 형성이 불가능한 상황에서는 두 부품 사이에서의 접촉이 일어나게 되고 종국적으로는 부품들이 마모되게 된다. 건식 윤활, 즉 고체 운활제를 사용하는 것은 전통적인 윤활 방식이나, 고체 윤활제가 작용하기 때문에 부품 표면들 사이에 접촉이 방지되나 형성된 층의 파열이 없어야 한다.The method used to reduce friction and resistance between relative moving surfaces is to keep them separate and separated from each other. In the possible lubrication method, the hydrodynamic (fluid lubrication) method is most often used. In the hydrodynamic lubrication method, an oil film is formed which completely separates the relative moving surfaces. However, the use of fluid lubricants has been pointed out that applications at very high or very low temperatures typically have problems and the application of fluid lubrication may react chemically when the fluid lubricant acts as a contaminant. In addition, in situations where the cycle is stopped and lubrication is limited, or in the case where continuous formation of the oil film is impossible, contact between the two parts occurs and eventually the parts wear out. Dry lubrication, ie the use of solid lubricants, is a traditional lubrication method, but since the solid lubricant acts, there must be no contact between the part surfaces but no rupture of the formed layer.

고체 윤활제는 문제가 되는 윤활 영역에 잘 적용되어 왔다. 이들은 종래의 윤활제가 사용될 수 없는 경우에 화학적으로 반응하는 환경과 높은 부하 조건하에서 매우 높은 온도에서 사용될 수 있다. 더욱이, 건식 윤활(고체 윤활제)은 한편으로는 환경적으로 청결하다.Solid lubricants have been well applied in the area of lubrication in question. They can be used at very high temperatures under high load conditions and chemically reactive environments where conventional lubricants cannot be used. Moreover, dry lubrication (solid lubricant) is on the one hand environmentally clean.

고체 윤활제는 부품의 표면상에서 생성되거나 퇴적되는 막의 형태 또는 제 2 국면 입자 형태로 상기 부품들의 물질의 용적에 적용되는 마찰공학적 쌍을 이루는 부품들에 적용될 수 있다. 특정한 막 또는 층이 적용되고 그들이 마모될 때, 금속 대 금속 마모가 일어나고 상대적으로 운동가능한 부품의 보호되지 않는 접촉 표면의 신속한 마모가 일어난다. 이러한 상황하에서, 막 또는 층이 적용되고, 윤활제의 교체가 곤란하며 산화와 열화를 더 고려해야 한다. 그러므로, 물질의 수명을 증가시키는 더 적절한 해결책은 낮은 마찰계수를 가진 합성 물질에서 원소 구조를 형성하도록 부품의 구성 물질의 용적에 고체 윤활제를 결합시키는 것이다. 이는 분말 야금 기술을 통하여 가능, 최종 제품(반제품)에 근접한 치수와 기하 또는 최종 기하와 치수(최종 제품)를 이미 가진 연속적인 복합 물질을 얻기 위하여, 즉 가압, 롤링, 압출 및 주입 성형하여 컴팩트화하여 분발 조성물을 형성하고 이어서 소결한다.Solid lubricants may be applied to tribologically paired parts which are applied to the volume of material of the parts in the form of a film or in the form of a second phase particle which is produced or deposited on the surface of the part. When a particular film or layer is applied and they wear out, metal to metal wear occurs and rapid wear of the unprotected contact surfaces of relatively movable parts occurs. Under these circumstances, a film or layer is applied, replacement of lubricant is difficult and oxidation and deterioration must be further considered. Therefore, a more suitable solution to increase the life of the material is to combine a solid lubricant in the volume of the component material of the part to form the elemental structure in a synthetic material with a low coefficient of friction. This is possible through powder metallurgy techniques, in order to obtain a continuous composite material which already has dimensions and geometries close to the final product (semi-finished product) or final geometry and dimensions (final product), ie compacted by pressing, rolling, extrusion and injection molding To form a powder composition, which is then sintered.

자체 윤활 부싱과 같은 낮은 마찰 계수를 가진 자체 윤활 기계 부품은 고체 윤활제 분말과 혼합된 소결된 부품의 금속 구조 매트릭스를 형성하는 금속 분말로부터 분말 야금 기술을 사용하여 제조된다. 상기 부품들은 프린터, 전기 면도기, 드릴, 블렌더 등과 같은 다양한 가전 기구와 작은 장비에 사용되어 왔다. 구조적 매트릭스를 위한 잘 알려진 종래 기술의 해결책은 황동, 구리, 은, 순수 금속을 사용하는 것이다. 고체 윤활제로서 황화 몰리브덴(MOS2), 은(Ag), 폴리테트라플로우르에틸렌(PTFE)과 디셀레네이드 몰리브덴 등이 사용된다. 저융점인 탈황 몰리브덴과 셀레늄, 흑연 분말 고체 윤활제 입자와 같은 것을 포함하는 구리 매트릭스와 주로 황동을 가진 자체 윤활 물질로 만들어진 부싱이 제조되고 여러 엔지니어링 응용에 몇십 년 동안 사용되어 왔다. 그러나, 이들 부품은 고체 윤활제 입자의 높은 용적 용량(25 내지 40%)의 함수로서 높은 기계적 강도를 나타내지 않는데 이는 부품의 기계적 강도에 대한 미세 구조 요소 때문이다. 이러한 높은 용량의 고체 윤활제는 부품이 높은 기계적 강도를 가지는데 필요한 적용에 대하여 최적화되어 있지 않고 형성된 합성 물질 내의 입자들 사이에 평균 자유 진로와 매트릭스 형태로 분산된 고체 윤활제 입자의 사이즈와 같은 미세 구조 변수와 금속 매트릭스(강도 및 경도)의 기계적 강도에서 모두 낮은 마찰 계수를 가질 필요가 있다는 것을 고려되어 왔다. 전단에 대하여 본래 낮은 강도를 가진 고체 윤활제의 높은 용적 퍼센티지는 금속 매트릭스의 기계적 강도에 기여하지 않는다. 더욱이, 고체 윤활제 입자는 형성된 자체 윤활 조성물의 금속 구조적 매트릭스의 연속도를 더욱 감소시키고 조성물을 컴팩트화시키고 분말 조성물(믹서로 실행)을 기계적으로 균일화시키는 단계 동안에 발생하는 전단력의 함수로서 쉽게 전단되고 그들의 형상이 변경된다. 더욱이, 금속 매트릭스의 낮은 경도는 소결된 물질 또는 제품의 접촉 표면에서 일어나도록 고체 윤활제 입자의 점차적인 방해를 허용한다. 그러므로, 충분히 낮은 마찰 계수를 유지하기 위하여, 건식 자체 윤활 화합 물질의 구성을 가진 고체 윤활제의 높은 용적 퍼센티지가 통상적으로 사용되어 왔다.Self-lubricating mechanical parts with low coefficients of friction, such as self-lubricating bushings, are manufactured using powder metallurgy techniques from metal powders that form the metal structure matrix of sintered parts mixed with solid lubricant powders. The parts have been used in various household appliances and small equipment such as printers, electric shavers, drills, blenders and the like. A well known prior art solution for structural matrices is to use brass, copper, silver, pure metals. As the solid lubricant, molybdenum sulfide (MOS2), silver (Ag), polytetrafluoroethylene (PTFE) and diselenide molybdenum are used. Bushings made of a self-lubricating material with a copper matrix and mainly brass, including low melting point desulfurized molybdenum and selenium, graphite powder solid lubricant particles, have been manufactured and used for several decades in many engineering applications. However, these parts do not exhibit high mechanical strength as a function of the high volumetric capacity (25-40%) of the solid lubricant particles because of the microstructural factors on the mechanical strength of the parts. These high capacity solid lubricants are not optimized for the applications required for the part to have high mechanical strength and microstructural parameters such as the average free path between particles in the formed synthetic material and the size of the solid lubricant particles dispersed in matrix form. It has been considered that it is necessary to have a low coefficient of friction both in the mechanical strength of the metal matrix (strength and hardness). The high volume percentage of solid lubricants that have inherently low strength to shear does not contribute to the mechanical strength of the metal matrix. Moreover, solid lubricant particles are easily sheared and function as a function of shear forces that occur during the step of further reducing the continuity of the metal structural matrix of the self-lubricating composition formed, compacting the composition and mechanically homogenizing the powder composition (running with a mixer). The shape is changed. Moreover, the low hardness of the metal matrix allows gradual blockage of solid lubricant particles to occur at the contact surface of the sintered material or article. Therefore, in order to maintain a sufficiently low coefficient of friction, high volume percentages of solid lubricants with the construction of dry self-lubricating compound materials have been commonly used.

이미 설명한 것과 비교하여 부분적으로 차별화되고 더욱 개발된 시나리오는 US 6890368A에 개시되어 있는 데, 이는 섭씨 300 내지 600도 범위의 온도에서 사용되고, 충분한 견인 저항(Rm ≥ 400Mpa)과 0.3 이하의 마찰 계수를 가지고 사용될 수 있는 자체 윤활 조성물을 제안하였다. 상기 문서는 금속 구조적 매트릭스를 형성하고 그 용적 내에 고체 윤활제 입자를 포함하고 주로 헥사고널 질화 붕소, 흑연 또는 그들의 조성물을 포함하고, 상기 물질이 섭씨 300도 내지 600도의 온도와, 충분한 견인 저항(Rm ≥ 400MPa)과 0.3 이하의 작은 마찰 계수를 가진 상태인 입자상 물질의 조성물로부터 소결되는 낮은 마찰 계수의 부품 또는 제품을 얻기 위한 해결책을 제공한다.A partially differentiated and more developed scenario compared to what has already been described is disclosed in US 6890368A, which is used at temperatures in the range of 300 to 600 degrees Celsius, with sufficient traction resistance (Rm ≥ 400Mpa) and a friction coefficient of 0.3 or less. A self lubricating composition that can be used has been proposed. The document forms a metallic structural matrix and comprises solid lubricant particles in its volume and mainly comprises hexagonal boron nitride, graphite or compositions thereof, wherein the material has a temperature of 300 to 600 degrees Celsius and a sufficient traction resistance (Rm? A solution for obtaining low friction coefficient parts or products is sintered from a composition of particulate matter in a state of 400 MPa) and a small coefficient of friction of 0.3 or less.

본 발명의 출원인과 동일 출원인의 명의의 2008년 9월 12일자 브라질특허출원 (임시출원번호 제018080057518호)에 개시된 바와 같이, 소결 후 구조적 취성과 낮은 기계적인 강도를 가진, 예를 들면 헥사고널 질화 붕소와 흑연과 같은 고체 윤활제 분말과 구조적 매트릭스 말발을 동시에 가지는 분발 조성물을 고형화하여 얻어진 부품 또는 제품을 얻을 수 있다.Hexagonal nitriding with structural brittleness and low mechanical strength after sintering, as disclosed in the Brazilian patent application (temporary application number 018080057518) dated September 12, 2008, in the name of the applicant and the same applicant. It is possible to obtain a part or a product obtained by solidifying a powder composition having both a solid lubricant powder such as boron and graphite and a structural matrix malvale at the same time.

상기한 결점은 제조될 부품 또는 제품을 혼합하고 적합화(고밀도화) 단계 동안에 구조적 매트릭스의 분말 입자들 사이에서 고체 윤활제 국면을 전단에 의해 부적절한 분산(산란)의 결과로 일어난다.This drawback occurs as a result of inadequate dispersion (scattering) of the solid lubricant phase by shearing the powder particles of the structural matrix during the mixing (compensation) step of the part or product to be produced.

고체 윤활제는 구조적 매트릭스 구면에서 입자들 사이에서 전단에 의해 분산되고 상기 고체 윤활제가 낮은 전단 응력을 능가하는 응력에 대하여 굴복하는 혼합 및 적합화 단계 동안에 상기 입자들을 둘러싸는 경향이 있다.Solid lubricants tend to surround the particles during the mixing and adaptation step where they are dispersed by shear between the particles in the structural matrix sphere and the solid lubricant yields to stresses that exceed low shear stresses.

한편, 전단에 의해 형성되는 구조적 매트릭스의 입자들 사이에서 고체 윤활제의 존재는 소결되는 동안에 조성물의 구조적 매트릭스를 형성하는 이들 입자들 사이에서 금속 접촉의 형성을 저해하고, 이는 얻어지는 제품과 물질을 구조적으로 취성화사키는 복합 물질의 구조적 매트릭스 국면의 연속도를 감소시키게 기여한다.On the other hand, the presence of a solid lubricant between the particles of the structural matrix formed by shear inhibits the formation of metal contacts between these particles forming the structural matrix of the composition during sintering, which structurally The embrittlement saki contributes to reducing the continuity of the structural matrix phase of the composite material.

이러한 문제점들은 종래 기술의 해결책보다 큰 기계적 강도를 가진 복합 물질을 얻음으로써 상기한 브라질 특허 출원 내에 제안된 해결책을 통하여 대부분 해결될 수 있다.These problems can be largely solved through the solution proposed in the Brazilian patent application described above by obtaining a composite material with greater mechanical strength than the prior art solutions.

그러나, 본 발명의 출원인과 동일한 출원인의 상기 종래 특허 출원 내에 제안된 해결책에 있어서, 예를 들면, 헥사고널 질화 붕소, 흑연 또는 이들과 같은 비철금속 입자는 소결될 복합 제품의 구조적 매트릭스를 형성하는 금속 물질에 혼합되고 적어도 하나의 입자 합금 원소의 부가가 더 필요하고, 이 때문에 적합화된 야금 조성물의 소결 단계 동안에 고체 윤활제의 구조적 매트릭스와 비철금속 입자를 형성하는 입자상 물질들 사이에서 액상은 별개의 입자로 결합되게 하고, 제조될 부품 또는 제품을 혼합하고 적합화(고밀도화)하는 단계 동안에 이들을 취성화하여 둘러싸도록 입자상 고체 윤활제를 분산되는 것을 방지한다. 상기한 결점에 대하여, 소결될 야금학적 조성물 내의 고체 윤활제 입자의 사전 혼합이 필요하지 않을 뿐만아니라 소결되는 동안에 액상을 형성하기 위하여 금속학적 조성물의 합금 원소의 부가도 되지 않는 해결책을 제공하는 것이 바람직하다.
However, in the solution proposed in the above patent application of the same applicant as the applicant of the present invention, for example, hexagonal boron nitride, graphite or non-ferrous metal particles such as these are metallic materials forming the structural matrix of the composite product to be sintered. The addition of at least one particle alloying element to the mixture is required, and thus the liquid phase bonds into discrete particles between the structural matrix of the solid lubricant and the particulate matter forming the nonferrous metal particles during the sintering step of the adapted metallurgical composition. To prevent the particulate solid lubricant from being dispersed to embrittle and surround them during the mixing and adapting (densifying) part or product to be made. In view of the above drawbacks, it is desirable to provide a solution that does not require premixing of solid lubricant particles in the metallurgical composition to be sintered, as well as the addition of alloying elements of the metallic composition to form a liquid phase during sintering. .

그러므로, 본 발명의 목적은 소결 처리에서 발생되는 고체 윤활제 국면에서 미세하게 분산되어 고경도와 높은 기계적 강도를 나타내고 구조적 매트릭스의 높은 연속도를 가진 자체 윤활 소결 강철로 완성된 또는 반제품을 형성하도록 소결하는 동안에 금속의 구조적 매트릭스를 구비한 소결 강철을 형성하기 위한 입자상 물질의 조성물을 제공하는 데 있다.Therefore, it is an object of the present invention during the sintering to form a finished or semi-finished product of self-lubricating sintered steel which is finely dispersed in the solid lubricant phase resulting from the sintering treatment, exhibiting high hardness and high mechanical strength and having high continuity of the structural matrix. There is provided a composition of particulate matter for forming sintered steel with a structural matrix of metals.

본 발명의 목적은 소결시 생성되는 고체 윤활제 국면에 미세하게 분포되고 높은 경도와 높은 기계적인 강도를 나타내고 구조적 매트릭스의 높은 연속도를 가지고 자체 윤활 소결 강철의 반제품 또는 완성된 제품을 형성하기 위하여 소결되는 동안에 금속 구조적 매트릭스를 허용하는 소결 강철을 형성하기 위한 입자상 물질의 조성물을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to finely distribute the phase of solid lubricants produced during sintering, exhibit high hardness and high mechanical strength and have a high degree of continuity of the structural matrix to sinter to form semifinished or finished products of self-lubricating sintered steel. It is to provide a composition of particulate matter for forming sintered steel that allows a metal structural matrix during.

본 발명의 목적은 소결시에 생성되는 흑연의 고체 윤활제 국면에 미세하게 분해되고 고경도와 기계적 고강도와 저마찰계수를 가지고 금속 구조적 매트릭스의 높은 연속도를 나타내는 상기한 조성물을 소결한 후에 가압 롤링 및 다른 주입 성형을 거쳐 분말 컴팩트화에 의해 적합화하여 얻어진 자체 윤활 소결 강철을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to apply pressure rolling and other methods after sintering the above-described composition which is finely decomposed to the solid lubricant phase of graphite produced during sintering and has a high hardness, high mechanical strength and low friction coefficient and exhibits high continuity of the metal structural matrix. It is to provide a self-lubricating sintered steel obtained by fitting through powder compaction through injection molding.

본 발명의 다른 목적은 소결될 금속 조성물 내의 고체 윤활제 입자의 사전 혼합을 포함하지 않고 소결되는 동안에 액상을 형성하도록 금속 조성물 내에 합금 원소를 부가하지 않는 공정으로 상기 입자상 물질의 조성물로부터 상기한 바와 같은 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻기 위한 공정을 제공하는 데 있다.
It is a further object of the present invention to provide a process as described above from the composition of particulate matter in a process which does not involve premixing of solid lubricant particles in the metal composition to be sintered and does not add alloying elements in the metal composition to form a liquid phase during sintering. To provide a process for obtaining lubricated sintered steel products.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기한 본 발명의 목적은 주요 입자상 금속 물질로서 철과; 철 구조의 매트릭스를 형성하는 철을 경화하는 기능을 가진 적어도 하나의 입자상 합금 원소와; 소결하는 동안에 제품 내에 형성될 흑연의 고체 윤활제 국면의 전구체인 비철금속 조성물을 구비하는 상기 조성물을 컴팩트화하고 주입 성형하는 작업에 의해 미리 정형화되는 자체 윤활 소결 강철 제품을 제조하기 위한 입자상 물질들의 조성물을 통하여 얻어진다.In the first aspect of the present invention, the object of the present invention described above is iron; At least one particulate alloy element having a function of curing iron forming a matrix of an iron structure; Through a composition of particulate matter for producing a self-lubricating sintered steel product that is preformed by compacting and injecting a composition comprising a non-ferrous metal composition that is a precursor to a solid lubricant phase of graphite to be formed in the product during sintering. Obtained.

본 발명을 실시하는 방법에 있어서, 비철금속 입자상 조성물은 철 구조 매트릭스의 알파철상을 안정화시키는 화학 원소를 포함하는 카바이드 또는 카보네이트 타입의 조성물이다.In the method of practicing the present invention, the nonferrous metal particulate composition is a carbide or carbonate type composition comprising a chemical element that stabilizes the ferrite phase of the iron structure matrix.

본 발명을 실시하는 다른 방법에 있어서, 비철금속 입자상 조성물은 알파철상을 안정화시키는 화학 원소로부터 나오며, 알파철상을 안정화시키는 기능을 가진 부가적인 입자상 합금 원소가 금속 조성물 내에 포함될 필요가 있다.In another method of practicing the invention, the nonferrous metal particulate composition is derived from a chemical element that stabilizes the ferrite phase, and additional particulate alloy elements having a function of stabilizing the ferrite phase need to be included in the metal composition.

본 발명에 있어서, 부품 또는 제품을 소결하는 동안에 전구체 국면의 분리에 의해 흑연 입자가 형성된다. 본 발명에서 실시되는 전구체 국면의 예로서, 실리콘 카바이드(SiC), 몰리브덴 카바이드(Mo2C), 크롬 카바이드(Cr3C2) 등이다. 새로운 조성물을 구성하는 분말 혼합물을 준비하는 단계에 있어서,In the present invention, graphite particles are formed by separation of precursor phases during sintering of parts or articles. Examples of precursor phases implemented in the present invention are silicon carbide (SiC), molybdenum carbide (Mo 2 C), chromium carbide (Cr 3 C 2 ), and the like. In preparing the powder mixture constituting the new composition,

새로운 조성물 물질을 구성하는 분말 혼합물을 준비하는 단계에 있어서, 미세한 분말 입자(바람직하게는 5 내지 25㎛) 형태의 카바이드는 철분말(주요 원소)과 분말 혼합물에 존재하는 합금 물질의 다른 분말과 혼합된다.In preparing the powder mixture constituting the new composition material, the carbide in the form of fine powder particles (preferably 5 to 25 μm) is mixed with iron powder (main element) and other powders of alloying materials present in the powder mixture. do.

자체 윤활 소결 강철을 형성하는 철매트릭스 내의 흑연 단괴의 침전을 야기하기 위한 대부분의 지정된 카바이드는, 예를 들면 실리콘 카바이드(SiC) 내에 존재하는 알파철상을 강력하게 안정화시키는 화학 원소를 그들의 분자식으로 가진다. 소결하는 동안에, 즉 부품 또는 제품의 소결 온도에서 실리콘 카바이드(SiC)는 해리되고 화학 원소 실리콘은 철 내, 즉 철의 구조적 매트릭스 내에서 고체 용액이 된다. SiC가 해리되는 공정에서와 같이, 용해가능한 Si의 양은 해리되는 SiC 입자를 둘러싸고 있는 철매트릭스가 증가하게 된다. 철-실리콘 평형 다이어그램에서 확인되는 바와 같이, 화학 원소 실리콘은 알파철상을 강력하게 안정화시켜주고: Fe-Si 다이어그램 내의 루프 a ←→(a+γ)의 정점은 Si의 중량(4.2% at)에 의해 2.15%의 값으로 발생한다. 그러므로, 소결 강철을 섭씨 1125 내지 1250도 사이에서 행해지는 소결 동안에, 해리되는 SiC 입자 둘레에 철에 용해되는 실리콘의 농도는 감마상의 용해 한계에 도달하고 알파철 내에 감마이온의 전이가 일어난다. SiC 해리 공정의 제 1 경우에 있어서, 한편, Si농도가 해리되는 SiC 입자 둘레의 알파상을 안정화시키는데 요구되는 값에 도달하지 않고, 해리에 의해 생성되는 입자는 고체 용액이 또한 되고 매트릭스의 내부로 분산되나 해리되는 SiC 입자 둘레의 철 매트릭스는 알파철상으로 전이되고, 탄소를 안정화시키기 위한 공정은 알파철상에서의 탄소의 용해도가 매우 낮기(최대치가 섭씨 727도에서 중량에 의해 0.022% 일 때) 때문에 중단된다. 그러므로, 카바이드가 해리되는 결과로서 해제되는 탄소는 흑연 단괴를 형성하고 이는 매트릭스의 나머지 부분이 감마상을 계속하여 나타낼 수 있을지라도 알파철의 층에 의해 둘러싸인다.
Most designated carbides for causing precipitation of graphite nodules in the iron matrix forming self-lubricating sintered steel have, in their molecular formula, chemical elements that strongly stabilize the ferrite phase present, for example, in silicon carbide (SiC). During sintering, ie at the sintering temperature of the part or product, silicon carbide (SiC) dissociates and the chemical element silicon becomes a solid solution in iron, ie in the structural matrix of iron. As in the process in which SiC dissociates, the amount of soluble Si results in an increase in the iron matrix surrounding the dissociated SiC particles. As can be seen in the iron-silicon equilibrium diagram, the chemical element silicon strongly stabilizes the ferrite phase: the peak of loop a ← → (a + γ) in the Fe-Si diagram is dependent on the weight of Si (4.2% at). By 2.15%. Therefore, during the sintering of the sintered steel between 1125 and 1250 degrees Celsius, the concentration of silicon dissolved in iron around the dissociated SiC particles reaches the gamma phase dissolution limit and transition of gamma ions in ferrite occurs. In the first case of the SiC dissociation process, on the other hand, the Si concentration does not reach the value required to stabilize the alpha phase around the dissociated SiC particles, and the particles produced by dissociation also become a solid solution and into the interior of the matrix. The iron matrix around the dispersed but dissociated SiC particles is transferred to the ferrite phase, and the process for stabilizing carbon is due to the very low solubility of carbon in the ferrite phase (when the maximum is 0.022% by weight at 727 degrees Celsius). It stops. Therefore, the released carbon as a result of carbide dissociation forms graphite nodules, which are surrounded by a layer of ferrite even though the remainder of the matrix may continue to exhibit a gamma image.

본 발명을 본 발명의 실시예를 예증의 방법으로 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
도 1A, 도 1B 및 도 1C는 철분말(매트릭스)과 혼합되는 카바이드 입자가 해리되어 나오는 소결 단계 동안에 미세 구조의 진화를 연속적으로 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 1A는 카바이드 입자가 반응이 아직 일어나지 않은 공정의 초기 단계의 미세 구조의 2개의 상을 도시하고, 도 1B는 카바이드가 부분 해리가 이미 발생된 상태를 도시한 도면이고, 도 1C는 해리가 이미 완료된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 이상적인 상황에서 고체 윤활제는 입자와 단괴들 사이에서 규칙적인 평균 자유 진로(λ)를 가지고 물질의 용적 내에 균일하게 분포되는 개별적인 입자 또는 단괴의 형태이어야 하고, 조성 물질의 매트릭스의 고정도의 연속도를 유지하고 낮은 마찰 계수를 가진 강철에서 조성 물질의 용적 내에서 고체 윤활제 입자 또는 단괴의 분포의 바람직하고 이상적인 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 카바이드 입자가 해리된 상태에서 이미 소결된 상태의 본 발명의 물질의 미세 구조의 사진으로서, 알파철상에 의해 형성된 클리어층에 의해 둘러싸여 있는 흑연 단괴와 조성 물질의 매트릭스를 나타낸다.
도 4는 나노 두께의 흑연 피부나 조각의 형태인 구조의 증거로서 전자현미경의 필드 에미션 건(FEG-SEM)으로 높은 해상도(20000 배)로 얻어진 사진으로서 소결하는 동안에 생성된 단괴의 내부의 흑연 구조를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5는 후에 소결될 부품 또는 제품의 형성에 있어서 컴팩트화의 예를 개략적으로 단순화한 다이어그램으로서, 상기 컴팩트화는 소결될 제품의 두 개의 대향하는 면에 자체 윤활층을 제공하도록 제조되어 있고, 이러한 공정은 소결되는 부품의 하나 이상의 면에 오직 하나의 자체 윤활층이 요구될 때에 사용될 수 있다.
도 6A, 도 6B 및 도 6C는 자체 윤활 물질을 외층에 코팅된 금속 합금의 코어를 가진 바아와, 자체 윤활 조성 물질의 튜브와 자체 윤활 조성 물질의 바아를 압출에 의해 실행하는 컴팩트화에 의해 얻어지는 제품의 적합화의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 후에 소결될 부품 또는 제품의 형성에 있어서 컴팩트화의 예를 개략적으로 단순화한 다이어그램으로서, 상기 컴팩트화는 금속 합금의 판 또는 스트립의 대향하는 면 상에서 자체 윤활 조성 물질을 롤링하여 이루어진다.
The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings by way of illustration of an embodiment of the invention.
Figures 1A, 1B and 1C schematically illustrate the evolution of the microstructure during the sintering step in which the carbide particles mixed with the iron powder (matrix) dissociate, while Figure 1A shows that the carbide particles have not yet reacted. The two phases of the microstructure of the initial stage of the non-processing process are shown, and FIG. 1B shows a state in which a partial dissociation of carbide has already occurred, and FIG. 1C shows a state in which dissociation is already completed.
FIG. 2 shows that in an ideal situation the solid lubricant should be in the form of individual particles or nodules that have a regular mean free path (λ) between the particles and the nodules and are evenly distributed in the volume of the material, and the high precision of the matrix of the composition material It is a schematic illustration of the preferred and ideal state of the distribution of solid lubricant particles or nodules in the volume of the compositional material in steel with a low coefficient of friction and maintaining a figure.
3 is a photograph of the microstructure of the material of the present invention in a state in which carbide particles are dissociated and already sintered, showing a matrix of graphite nodules and a composition material surrounded by a clear layer formed by ferrite phase.
4 is a photograph obtained at high resolution (20000 times) with a field emission gun (FEG-SEM) of an electron microscope as evidence of the structure in the form of nano-thickness graphite skin or flakes. It is a figure which shows the structure in detail.
FIG. 5 is a schematic simplified diagram of an example of compaction in the formation of a part or article to be sintered later, the compaction being made to provide a self-lubricating layer on two opposing sides of the product to be sintered; The process can be used when only one self-lubricating layer is required on one or more sides of the part to be sintered.
6A, 6B and 6C show a bar having a core of a metal alloy coated on its outer layer with a self-lubricating material, and obtained by compacting by extrusion of a tube of self-lubricating composition material and a bar of the self-lubricating composition material. It is a figure which shows the example of adaptation of a product.
FIG. 7 is a schematic simplified diagram of an example of compaction in the formation of a part or article to be subsequently sintered, which compaction is achieved by rolling the self-lubricating composition material on opposite sides of the plate or strip of the metal alloy.

이미 상기한 바와 같이, 본 발명의 하나의 목적은 분말을 압출 또는 주입 성형하거나 컴팩트화(가압, 롤링)하여 균일하게 혼합하고 정형화(치밀화)할 수 있는 입자상 물질의 조성을 제공하는 데 있으며, 이 때문에 종래 기술에 의해 얻어진 제품에 대하여 감소된 마찰 계수와 높은 경도 및 기계적 강도를 나타내는 제품을 얻기 위하여 소결 작업을 행할 수 있는 규정된 기하(부품)를 가지게 할 수 있다.As already mentioned above, one object of the present invention is to provide a composition of particulate matter which can be extruded or injection molded or compacted (press, rolled) to uniformly mix and form (densify), It is possible to have defined geometries (parts) in which the sintering operation can be carried out to obtain a product exhibiting a reduced coefficient of friction, high hardness and mechanical strength for a product obtained by the prior art.

본 발명의 조성물은: 조성물을 형성하는데 있어서 우세한 입자상의 주요 금속 물질과, 우세한 물질을 경화하는 기능을 가진 적어도 하나의 입자상 합금 원소를 구비하고, 이들 성분은 소결될 강철에 합성 제품 내의 구조적 매트릭스와 소결되는 동안에 해리에 의해 고체 윤활제 단괴를 얻기 위한 입자상 전구체 물질을 형성하기 위하여 기여한다.The composition of the present invention comprises: a particulate major metallic material predominant in forming the composition, and at least one particulate alloying element having a function of curing the predominant material, the components comprising a structural matrix in the synthetic product in the steel to be sintered; During sintering it contributes to form particulate precursor material for obtaining solid lubricant nodules by dissociation.

본 발명에 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 주요 입자상 금속 물질은 철의 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 것은 철과, 소결되는 동안에 해리에 의해 고체 윤활제의 단괴(20)를 생성하기 위한 전구체상이며, 소결은 철의 구조적 매트릭스(10) 내의 알파철상을 안정화시키는 화학 원소와 함께 바람직하게 형성되는 카바이드 또는 카보네이트를 기조로 한다. 사용되는 전구체상이 조성물을 가지지 않았을 때, 철의 매트릭스(10) 내에 알파철상을 안정화시킬 수 있는 화학 원소와, 알파철상을 안정화시키기에 충분한 특정한 부가적인 합금 원소가 본 발명의 물질의 조성물에 또한 부가되어야만 한다.According to the present invention, as shown in FIG. 2, the main particulate metal material forms the structural matrix 10 of iron is a precursor for producing a nod 20 of solid lubricant by dissociation during iron and sintering. Phase, and sintering is based on carbides or carbonates that are preferably formed with chemical elements that stabilize the ferrite phase in the structural matrix 10 of iron. When the precursor phase used does not have a composition, chemical elements capable of stabilizing the ferrite phase in the matrix 10 of iron and certain additional alloying elements sufficient to stabilize the ferrite phase are also added to the composition of the present invention. Should be.

철의 구조적 매트릭스를 경화시키는 기능을 가진 합금 원소는, 예를 들면 크롬, 몰리브덴, 탄소, 실리콘, 인, 망간, 니켈로부터 선택된 하나의 원소로 형성되나, 바나듐, 구리와 같은 다른 원소를 사용할 수 있다는 것을 알아야 하며, 이들은 동시에 하나의 합금 원소보다 더 많은 원소가 구조적 매트릭스 내에서 동일한 기능을 수행할 수 있다.Alloying elements having the function of curing the structural matrix of iron are formed of one element selected from, for example, chromium, molybdenum, carbon, silicon, phosphorus, manganese and nickel, but other elements such as vanadium and copper may be used. It should be noted that they can simultaneously perform the same function in the structural matrix with more elements than one alloy element.

본 발명은 성분의 상호 융합(화학적 균일화)에 의해 소결하는 동안에 형성될 철의 구조적 매트릭스를 경화하는 기능을 실시할 수 있는 합금 경화 요소를 구비하는 것이 필요하나, 이는 본원에 예시한 합금 원소에 한정되는 것이 아니라는 것을 알아야 한다.The present invention needs to have an alloy hardening element capable of performing the function of curing the structural matrix of iron to be formed during sintering by fusion of the components (chemical homogenization), but this is limited to the alloying elements exemplified herein. It should be noted that it is not.

도 1A, 도 1B, 도 1C 및 도 2는 소결되는 동안에 카바이드(SiC)의 해리 기능으로서 조성물의 미세 구조가 전개되는 여러 단계를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 소결 후에 형성된 조성물 물질의 미세 구조의 광학 현미경으로 얻은 사진이고, 도 4는 나노 두께의 λλ 스킨 또는 잎사귀(Leaves)의 형태의 단괴의 내부에 존재하는 퇴적된 흑연의 구조를 나타낸다. 이러한 구조는 고체 윤활의 효율을 증가시키는 마찰공학적 페어의 상대적인 운동 표면의 계면에 마찰공학적층의 형성에 긍정적이다. 조성물의 형성하게 될 분말 혼합물 내의 알파철상을 안정화시키는 다른 합금 원소의 평행적인 부가는 물질의 용적으로 혼합된 카바이드 입자의 해리에 의해 흑연 단괴(20)를 생성을 증가시키는 경향을 가지고 소결되는 동안에 매트릭스 내에서 알파상의 증가를 가속화시킨다.1A, 1B, 1C and 2 schematically illustrate the various stages in which the microstructure of the composition develops as a dissociation function of carbide (SiC) during sintering. FIG. 3 is an optical micrograph of the microstructure of the composition material formed after sintering, and FIG. 4 shows the structure of the deposited graphite present inside the nodules in the form of λλ skins or leaves of nano-thickness. This structure is positive for the formation of a tribological layer at the interface of the relative moving surface of the tribological pair which increases the efficiency of solid lubrication. The parallel addition of other alloying elements to stabilize the ferrite phase in the powder mixture to be formed of the composition has a tendency to increase the production of graphite nodules 20 by dissociation of the carbide particles mixed into the volume of the material while sintering the matrix Accelerate the increase in the alpha phase within.

카바이드가 해리되어 나오며 알파철상을 안정화시키는 합금 원소는 매트릭스 내에서 탄소가 용액화되는 것을 방지하고, 해리에 있어서 입자(11) 둘레의 알파상(12)의 층을 형성하기 때문에 이들은 고체 용액 내에 있을 때, 매트릭스의 경도를 증가시키는데 기여하고, 철 내에 고체 용액의 이들 합금 원소가 존재함에 의해 증가되는 경도가 충분하지 않다면, 다른 합금 원소가 분말 혼합물에 부가적으로 부가되어야만 하고, 이 때문에 소결 작업을 하는 동안에 매트릭스가 용액화되도록 하고 이는 적용에 필요한 경도와 기계적 강도를 달성하게 해준다. 그러므로, 본 발명에 있어서, 물질의 금속 구조적 매트릭스는 분말 야금에 의해 물질의 처리에 있어서 철분말에 대하여 혼합된 카바이드의 해리의 결과로서 철 매트릭스 내에서 용해된 실리콘과 몰리브덴과 같은 알파철상을 안정화시키는 합금 원소와 함께 고체 용액에 의해 자동적으로 경화되어 형성된다.The alloying elements that dissociate the carbides and stabilize the ferrite phase prevent carbon from solutioning in the matrix and form a layer of alpha phase 12 around the particles 11 in dissociation so that they are in a solid solution. When this contributes to increasing the hardness of the matrix, and if the hardness increased by the presence of these alloying elements in a solid solution in iron is not sufficient, then another alloying element must be added additionally to the powder mixture, which is why During this process, the matrix is liquefied and this achieves the hardness and mechanical strength required for the application. Therefore, in the present invention, the metal structural matrix of the material stabilizes the ferrite phase such as silicon and molybdenum dissolved in the iron matrix as a result of dissociation of the carbide mixed with the iron powder in the treatment of the material by powder metallurgy. It is automatically cured and formed by a solid solution with alloying elements.

합금 원소를 안정화시키기 위하여 존재하여야 할 이들 이외에, 다른 합금 원소는 소결되는 동안에 생성되는 건식 자체 윤활 조성물 물질의 마찰학적 및 기계적 거동에 대하여 높은 성능에 도달케 하는 매트릭스의 경도와 기계적 강도를 조절하는 기능을 가진 분말 혼합물에 부가할 수 있다. 본 발명에서 매트릭스의 경도와 기계적 강도를 증가시키기 위하여 바람직하게 사용되는 다른 합금 원소의 예는 알파철상을 강력하게 안정화시키는 Si, No, P 요소 이외에 Cr, Ni, Mn, W, V 및 C를 대체할 수도 있다. 본 발명에서 분말 야금에 의해 제품을 제조하기 위해 조성된 분발 혼합물 조성물에서 사용되는 카바이드의 타입에 대하여 두 개의 대안에 의해 형성된다:In addition to those that must be present to stabilize the alloying elements, other alloying elements have the ability to control the hardness and mechanical strength of the matrix to achieve high performance against the tribological and mechanical behavior of the dry self-lubricating composition material produced during sintering. It can be added to the powder mixture with. Examples of other alloying elements which are preferably used to increase the hardness and mechanical strength of the matrix in the present invention replace Cr, Ni, Mn, W, V and C in addition to Si, No, P elements that strongly stabilize the ferrite phase. You may. In the present invention it is formed by two alternatives to the type of carbide used in the powdered mixture composition formulated for making products by powder metallurgy:

대안 1 : 철분말 + 해리되어 흑연 단괴(20)를 생성하도록 소결 온도에서 알파철상(용적비로 ≤10%로 혼합)을 안정화 시켜주는 화학 요소에 의해 형성되는 카아비드 분말의 입자(11) + 철의 구조적 매트릭스(10)의 경도와 강도를 증가시키는 기능을 가진 합금 원소라 불리는 다른 화학 원소의 분말 입자Alternative 1: Iron powder + particles of carbide powder (11) formed by a chemical element that stabilizes the ferrite phase (mixed at ≤10% in volume ratio) at sintering temperature to dissociate to produce graphite nodules (20) Powder particles of another chemical element called an alloying element having the function of increasing the hardness and strength of the structural matrix 10 of

대안 2 : 철분말 + 알파철상(용적비로 ≤10%로 혼합)을 안정화시켜주는 화학 요소에 의해 형성되는 카아비드 분말의 입자(11) + 철의 매트릭스에 의해 용해되는 카바이드 해리로부터 탄소 코이닝을 방지하기 위하여 철의 구조적 매트릭스(10)의 경도와 강도를 증가시키는 기능을 가진 합금 원소라 불리는 다른 화학 원소의 분말 입자 + 조성물의 구조적 매트릭스의 기계적 특성을 조정하기 위하여 존재하는 다른 합금 원소Alternative 2: Carbon coining from carbide dissociation of particles of carbide powder (11) formed by a chemical element that stabilizes the iron powder + ferrite phase (mixed at ≦ 10% by volume) + carbide matrix Powder particles of other chemical elements called alloy elements having the function of increasing the hardness and strength of the structural matrix 10 of iron to prevent them, and other alloying elements present to adjust the mechanical properties of the structural matrix of the composition.

금속의 철의 구조적 매트릭스(10)는 형성될 조성물 물질에 기계적 강도에 기여하는 조성물의 단독의 미세 구조 원소이기 때문에 상기 조성물의 매트릭스의 높은 연속도는 물질을 가지고 제조된 소결 부품 또는 부품의 기계적 강도를 높이게 될 것이다. 건식 자체 윤활 소결 조성물 물질의 금속 구조적 매트릭스의 높은 연속도의 유지는 낮은 다공성과 고체 윤활제 상의 낮은 용적비 이외에도 후자가 물질의 기계적 강도에 기여하지 않기 때문에 소결되는 제품의 기계적 강도에 기여하지 않는다. 그 밖에도, 물질의 용적 내에 존재하는 고체 윤활제는 용적에 균일하게 분포, 즉, 철의 구조적 매트릭스(10)도 2 참조)의 내부에 규칙적인 평균 자유 진로(λλλ")를 가지고 별개의 입자 또는 단괴(20)의 형태로 분산되어야만 한다. 이는 큰 윤활 효율을 발생하게 하고 동시에 매트릭스의 높은 연속도를 보장하며 이는 조성물 물질에 높은 기계적 강도를 보장한다. 물질의 금속 매트릭스는 요구되는 부하 용량에 대하여 기계적 지지체로서 뿐만 아니라 부품이 동작(상대 운동으로 마찰될 때) 됨에 따라 고체 윤활제의 층을 형성하는 계면 내에 고체 윤활제가 흩어지는 것을 방지하고 구조적 매트릭스의 소성 변형에 의해 고체 윤활제 입자가 커버되는 것을 방지하는 역할을 한다.Since the structural matrix 10 of iron of the metal is the only microstructural element of the composition which contributes to the mechanical strength in the composition material to be formed, the high continuity of the matrix of the composition is the mechanical strength of the sintered part or component manufactured with the material. Will be raised. The maintenance of the high continuity of the metal structural matrix of the dry self-lubricating sintering composition material does not contribute to the mechanical strength of the product being sintered because the latter does not contribute to the mechanical strength of the material, in addition to low porosity and low volume ratio on the solid lubricant. In addition, the solid lubricant present in the volume of the material is uniformly distributed in the volume, i.e. having a regular mean free path (λλλ ") inside the structural matrix of iron 10 (see also FIG. 2) as separate particles or nodules. It must be dispersed in the form of 20. This results in a large lubrication efficiency and at the same time ensures a high continuity of the matrix, which ensures a high mechanical strength in the composition material. To prevent the solid lubricant particles from dispersing within the interface forming the layer of the solid lubricant as well as the support as well as the part being actuated (when rubbing in relative motion) and to prevent the solid lubricant particles from being covered by plastic deformation of the structural matrix. Play a role.

본 발명에 따라서, 알파철상을 안정화시켜주는 부가적인 합금 성분은 인, 실리콘, 코발트, 크롬 및 몰리브덴으로부터 선택된 적어도 하나의 원소로 형성된다. 비록 이들 원소가 소결 온도(섭씨 약 1125도 내지 1250도)에서 철알파상 안정화시키는데 따로 또는 서로 작용하는데 가장 적합하다고 생각될지라도, 본 발명은 탄소 해리를 해치게 하기 위하여 뿐만 아니라 본원에 하나의 예증으로서 필요하게 사용된 합금 성분도 안정화시키는 개념을 가지고 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 조성물이 컴팩트화에 적합화될 때, 주요 입자상 금속 물질(철)은 약 5㎛와 약 90㎛ 사이의 평균 입자 사이즈를 가지는 것이 바람직하다. 구조적 매트릭스를 경화시키는 기능을 가진 경화 원소와 고체 윤활제 상(화합물)의 전구체 성분은 약 45μm보다 작은 입자 사이즈를 가져야만 하며; 주요 입자상 금속 물질, 즉 철의 평균 입자 사이즈는 합금 원소와 고체 윤활제 상의 전구체 성분(화합물)의 평균 입자 사이즈보다 항상 커야만 한다는 것을 알아야 한다.According to the invention, the additional alloying component which stabilizes the ferrite phase is formed of at least one element selected from phosphorus, silicon, cobalt, chromium and molybdenum. Although these elements are considered to be best suited to act separately or to interact with iron alpha phase stabilization at sintering temperatures (about 1125 degrees to 1250 degrees Celsius), the present invention is not only required to harm carbon dissociation but also as an illustration herein. It is to be understood that the alloying components used are also stabilized. When the composition of the present invention is adapted for compaction, the main particulate metal material (iron) preferably has an average particle size of between about 5 μm and about 90 μm. The curable element and the precursor component of the solid lubricant phase (compound) having the function of curing the structural matrix must have a particle size of less than about 45 μm; It should be noted that the average particle size of the main particulate metal material, ie iron, must always be larger than the average particle size of the precursor component (compound) on the alloying element and the solid lubricant.

본 발명의 조성물이 주입 성형에 의해 적합화될 때, 주요 입자상 금속 물질(철)은 약 5 μm와 약 25 μm사이의 입자 사이즈를 가지는 것이 바람직하다.When the composition of the present invention is adapted by injection molding, it is preferred that the main particulate metal material (iron) has a particle size between about 5 μm and about 25 μm.

같은 방법으로, 고체 윤활제 상의 합금 원소와 전구체 성분은 약 5 μm와 약 25μm의 입자 사이즈를 가지는 것이 바람직하다. 소결되기 전에 조성물이 주입 성형 또는 압출에 의해 적합화가 확인될 때, 조성물은 파라핀과 다른 왁스, EVA, 저융점 중합체의 주입 성형에 의해 적합화됨에 의해 약 40 내지 45%로부터, 압출에 의해 정형화됨에 의해 야금학적 조성물의 전체 용적의 약 15 내지 45% 범위의 조제물에서 저융점 중합체로부터 선택된 적어도 하나의 유기 바인더를 더 구비한다. 유기 바인더는 적합화 단계 이후와 적합화된 제품이 소결 단계가 행해지기 전에 조성물로부터, 예를 들면 증발에 의해 추출된다. 상기한 조성물은 자체 윤활 소결 제품의 연속적인 획득을 위하여 그리고 조성물의 형성을 위하여 선택된 입자상 물질의 소정양을 적절한 믹서로 혼합하여 얻어진다. 다른 입자상 물질의 혼합물은 균질화되고 컴팩트화, 즉 가압, 롤링 또는 압출에 의한 성형 또는 분말의 주입에 의해 고밀도화 작업이 행해져 이러한 작업에서 얻어지고, 분말 물체를 고밀도화할 뿐만 아니라 소결에 의해 얻어진 제품의 원하는 형상을 얻을 수도 있다.In the same way, the alloying element and precursor component on the solid lubricant preferably have a particle size of about 5 μm and about 25 μm. When the composition is found to be compatible by injection molding or extrusion before sintering, the composition is shaped by extrusion from about 40 to 45% by being adapted by injection molding of paraffins and other waxes, EVA, low melting point polymers. Thereby further comprising at least one organic binder selected from low melting polymers in formulations ranging from about 15 to 45% of the total volume of the metallurgical composition. The organic binder is extracted from the composition, for example by evaporation, after the adaptation step and before the sintering step is carried out. The composition described above is obtained by mixing an appropriate amount of particulate matter selected for the continuous acquisition of the self-lubricating sintered product and for the formation of the composition. Mixtures of other particulate materials are homogenized and compacted, i.e., densification is carried out by pressing, rolling or extruding, or by injection of powder, resulting in this operation, not only densifying powder objects but also desired products of the obtained by sintering You can also get the shape.

압출 또는 주입에 의한 분말 주조에 의해 적합화하는 경우에, 유기 바인더를 함유하는 조성물의 혼합물은 유기 바인더의 용융점의 이하가 아닌 온도에서 균질화되고 균질화된 혼합물은 취급, 저장을 용이하게 과립화되고 주입성형기에 공급된다.When adapted by powder casting by extrusion or injection, the mixture of the composition containing the organic binder is homogenized at a temperature not below the melting point of the organic binder and the homogenized mixture is granulated and injected for easy handling and storage. It is supplied to the molding machine.

부품을 적합화한 후에, 이는 유기 바인더의 압출을 행하는 데, 이는 일반적으로 두 단계로 행해지는데, 제 1 단계는 솔벤트(예를 들면, 헥산)에서 화학적 추출이 행해지고, 두 번째 단계는 열적인 열화 또는 CD 플라즈마 관련 열적 처리가 행해진다. 본원에 제안된 조성물로, 경도가 230 HV 내지700 HV, 마찰계수 μ ≤ 0.15, 기계적 견인저항 350 내지 750 MPa(사용되는 처리 변수와 존재하는 합금 성분에 따라)를 가지며 고체 윤활층을 형성하며 이동가능한 표면의 내부에 흑연의 분산을 용이하게 하는 나노 두께를 가진 스킨 형태의 내부 구조를 가진 다공성 탄소 단괴가 또한 분산된 자체 윤활 소결 부품 또는 제품을 얻을 수 있다. 첨부된 도 5, 도 6A, 도 6B, 도 6C 및 도 7은 요구되는 최종 부품에 근접한 형상 또는 자제 윤활 최종 부품 또는 제품을 얻을 수 있는 원하는 형상에 적합화하는 어떤 소정의 양을 컴팩트화하여 존재하는 조성물을 적합화할 수 있는 다른 가능성의 예를 도시하기 위한 목적을 가진 도면이다.After fitting the part, this is done by extrusion of the organic binder, which is generally done in two steps, the first being chemical extraction in solvent (eg hexane) and the second being thermal degradation Or a CD plasma related thermal treatment. The composition proposed herein has a hardness of 230 HV to 700 HV, a coefficient of friction μ ≤ 0.15, a mechanical traction resistance of 350 to 750 MPa (depending on the processing parameters used and the alloying components present) and forms a solid lubrication layer and moves. It is also possible to obtain self-lubricating sintered parts or articles in which porous carbon nodules with an internal structure in the form of a skin with nano-thickness which facilitate the dispersion of graphite within the possible surface are also dispersed. 5, 6A, 6B, 6C, and 7 are present in a compact form in any desired amount that adapts to a shape that approximates the required final part or desired shape from which a self-lubricated final part or product can be obtained. It is a figure for the purpose of showing the example of the other possibility which can adapt the composition to make.

그러나, 많은 적용에 있어서, 자체 윤활 특성은 상대적으로 운동하는 다른 요소와 마찰접촉하는 기계적 부품 또는 요소의 하나 이상의 표면 영역에만 필요하다.In many applications, however, self-lubricating properties are only required for one or more surface areas of a mechanical part or element that are in frictional contact with another moving element.

그러므로, 원하는 자체 윤활 제품은 도 5에 도시된 바와 같이, 입자상 물질로 바람직하게 적합화된 구조적 기판(30)과, 하나 이상의 대향면(31)과, 본 발명의 조성물(40)로 이루어진 표면층(41)에 의해 구성될 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 구조적 기판(30)과 조성물(40)의 두 개의 대향표면층은 소결하는 단계가 후에 실행되는 컴팩트화되고 적합화된 복합 제품(1)을 형성하는 두 개의 대향 펀치(P)에 의해 적절한 몰드(M)의 내부에서 컴팩트화된다. 이러한 실시예에 있어서, 구조적 기판(30)의 두 개의 대향면(31)은 바람직한 자체 윤활 특성을 나타낸다. 도 6A 및 도 6B는 적절한 압축 매트릭스(도시 안됨)에서 조성물(40)의 압출에 의해 각각 얻어지는 튜브(3)와 바아(2)의 형태의 제품의 예를 도시한다. 이 경우에 있어서, 조성물(40)의 컴팩트화에 의한 적합화는 추후의 압출 단계에서 행해진다. 바아(2)와 튜브(3)는 입자상 고체 윤활제(20)의 확실하게 분산된 입자와 결합되고 철을 기저로 한 구조적 매트릭스(10)의 형성을 위한 소결 단계가 행해진다.Thus, the desired self-lubricating product may be a surface layer composed of a structural substrate 30, one or more opposing surfaces 31, and a composition 40 of the present invention, suitably adapted to particulate matter, as shown in FIG. 41). In the illustrated embodiment, the two opposing surface layers of the structural substrate 30 and the composition 40 form two opposing punches P forming a compact and adapted composite article 1 in which the sintering step is carried out afterwards. It is compact in the inside of the appropriate mold M. In this embodiment, the two opposing surfaces 31 of the structural substrate 30 exhibit desirable self-lubricating properties. 6A and 6B show examples of products in the form of tubes 3 and bars 2 respectively obtained by extrusion of the composition 40 in a suitable compression matrix (not shown). In this case, the fitting by compacting the composition 40 is done in a later extrusion step. The bar 2 and the tube 3 are combined with the reliably dispersed particles of the particulate solid lubricant 20 and a sintering step is carried out for the formation of the structural matrix 10 based on iron.

도 6C는 본 발명의 조성물(40)로부터 형성된 표면층(41)에 의해 외주 둘레에서 둘러싸여 있는 입자상 물질의 구조적 코어(35)를 구비하는 복합 바아(4)에 의해 형성되는 제품의 다른 하나의 예를 도시한다. 본 경우와 마찬가지로, 조성물(40)의 외층(41)과 구조적 코어(35)의 적합화 및 컴팩트화(고밀도화)는 소결 단계가 행해질 복합 바아(4)의 두 부분의 공동 압축에 의해 얻어진다.FIG. 6C illustrates another example of an article formed by a composite bar 4 having a structural core 35 of particulate matter enclosed around its outer periphery by a surface layer 41 formed from the composition 40 of the present invention. Illustrated. As in the present case, the adaptation and compactness (high density) of the outer layer 41 and the structural core 35 of the composition 40 are obtained by co-compression of two parts of the composite bar 4 to be subjected to the sintering step.

조성물(40)의 컴팩트화가 압출에 의해 행해질 때, 예를 들면 도 6A, 도 6B, 도 6C의 바아(2, 3)의 형성으로 일어날 수 있으며, 상기 조성물은 제거를 위한 공지의 기술에 의해 소결 단계전과 조성물의 형성 후에 조성물로부터 열적으로 제거될 수 있는 유기 바인더를 더 구비할 수도 있다. 유기 바인더는, 예를 들면 파라민과 다른 왁스, EVA, 저융정 중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나일 수 있다.When compaction of the composition 40 is done by extrusion, it can occur, for example, by the formation of the bars 2, 3 of FIGS. 6A, 6B, 6C, the composition being sintered by known techniques for removal It may further comprise an organic binder that can be thermally removed from the composition before the step and after formation of the composition. The organic binder can be, for example, one selected from the group consisting of paramin and other waxes, EVA, low crystalline polymers.

도 7은 자체 윤활 특성을 가지는 하나 이상의 표면 영역을 가지는 소결 강철로 복합 제품을 얻을 수 있는 다른 방법을 개략적으로 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 얻어진 제품(5)은 본 발명의 조성물(40)의 표면층(41)을 롤링하여 연속 스트립으로 구조적 기판(30)의 대향하는 표면의 적어도 하나 위에 있는 이미 스트립 형태로 형성된 입자상 물질로 형성된 구조적 기판(30)을 나타낸다. 복합 제품(5)은 소결 단계가 행해진다.7 schematically illustrates another method of obtaining a composite article from sintered steel having one or more surface areas having self-lubricating properties. In this embodiment, the product 5 obtained is in the form of particles already formed in the form of a strip on at least one of the opposing surfaces of the structural substrate 30 in a continuous strip by rolling the surface layer 41 of the composition 40 of the present invention. Represents a structural substrate 30 formed of a material. The composite product 5 is subjected to a sintering step.

본 발명이 다른 구조적 기판을 가진 가능한 조성물과 관련물의 몇몇 실시예에 의해 본원에 설명되어 있을지라도, 이러한 조성물과 관련물은 본 발명의 명세서에 첨부된 청구항에 정의된 바와 같이, 소결 단계 동안에 상기 매트릭스 내에 용해될 수 있는 상기 고체 윤활제의 영구적인 경향과 구조적 매트릭스 내의 고체 윤활제 별개의 입자 내에 분포를 제어하는 개념으로부터 벗어남이 없이 변경 또는 수정하여도 본 기술 분야에 숙달된 자들에게는 자명하다는 것을 이해하여야 한다.
Although the present invention is described herein by some embodiments of possible compositions and associations with other structural substrates, such compositions and associations may be applied to the matrix during the sintering step, as defined in the claims appended to the present specification. It should be understood that modifications or variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the permanent tendency of the solid lubricant to dissolve in and the concept of controlling the distribution in the solid lubricant separate particles in the structural matrix. .

2 : 바아 3 : 튜브
5 : 제품 10 : 매트릭스
35 : 코어 40 : 조성물
41 : 표면층
2: bar 3: tube
5: product 10: matrix
35 core 40 composition
41: surface layer

Claims (24)

컴팩트화 또는 분말 주입에 의해 적합화된 소결 강철에서 자체 윤활 제품을 형성하기 위한 입자상 물질의 조성물에 있어서,
주요 입자상 금속 물질로서 철과; 철의 구조적 매트릭스를 형성하는 철을 경화시키는 기능을 가진 적어도 하나의 입자상 합금 원소와; 소결되는 동안에 화합물 제품 내에 형성될 흑연의 고체 윤활제 상의 전구체인 비철금속을 구비한 것을 특징으로 하는 조성물.
In a composition of particulate matter for forming a self-lubricating product in sintered steel adapted by compaction or powder injection,
Iron as the main particulate metal material; At least one particulate alloy element having a function of curing iron forming a structural matrix of iron; A composition comprising a non-ferrous metal that is a precursor to a solid lubricant of graphite to be formed in a compound product during sintering.
청구항 1에 있어서,
상기 흑연의 고체 윤활제 상의 전구체인 비철금속은 카바이드 또는 카보네이트 타입의 화합물이고, 이는 조성물 내에서 철의 구조적 매트릭스의 알파철상을 안정화하는 화학 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
The method according to claim 1,
The non-ferrous metal, which is a precursor to the solid lubricant phase of graphite, is a compound of the carbide or carbonate type, which composition comprises a chemical element that stabilizes the ferrite phase of the structural matrix of iron in the composition.
청구항 2에 있어서,
상기 알파철상을 안정화시키는 화학 원소는 실리콘 카바이드, 몰리브덴 카바이드와 크롬 카바이드 사이에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
The method according to claim 2,
The chemical element for stabilizing the ferrite phase is selected from silicon carbide, molybdenum carbide and chromium carbide.
청구항 1에 있어서,
상기 비철금속 입자상 화합물이 상기 철 매트릭스의 알파철상을 안정화시키는 모든 화학 원소의 조성물로부터 나오는 카바이드 또는 카보네이트인 상기 알파철상을 안정화시키는 부가적인 입자상 합금 원소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
The method according to claim 1,
And wherein said nonferrous metal particulate compound further comprises an additional particulate alloying element for stabilizing said ferrite phase, which is a carbide or carbonate from the composition of all chemical elements for stabilizing the ferrite phase of said iron matrix.
청구항 4에 있어서,
상기 철 구조적 매트릭스의 알파철상을 안정화시키는 부가적인 입자상 합금 원소는 실리콘, 인, 몰리브덴과 크롬으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 조성물.
The method of claim 4,
And wherein the additional particulate alloying element that stabilizes the ferrite phase of the iron structural matrix is at least one selected from silicon, phosphorus, molybdenum and chromium.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흑연의 고체 윤활제상의 전구체인 비철금속 입자상 화합물은 적합화될 입자상 물질의 야금학적 조성물 질량의 약 10%이하의 용적 퍼센티지를 가지는 것을 특징으로 하는 조성물.
The method according to any one of claims 2 to 5,
Wherein said non-ferrous metal particulate compound, which is a precursor of a solid lubricant phase of graphite, has a volume percentage of less than about 10% of the mass of the metallurgical composition of the particulate material to be adapted.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 철의 구조적 매트릭스의 철을 경화시키는 기능을 가진 상기 입자상 합금 원소는 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 망간, 구리, 실리콘, 인 및 탄소로부터 선택된 원소들 중의 적어도 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 조성물.
The method according to any one of claims 1 to 6,
The particulate alloy element having a function of curing the iron of the structural matrix of iron is formed by at least one of elements selected from nickel, chromium, molybdenum, vanadium, manganese, copper, silicon, phosphorus and carbon. Composition.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물은 분말 컴팩트화(가압, 롤링, 이중 가압 또는 컴팩트화)에 의해 적합화되고 주요 입자상 금속 물질(철분말)의 입자는 약 5 μm와 약 90 μm 사이에 놓여 있는 평균 사이즈를 가지며, 상기 철을 경화시키는 기능을 가진 입자상 합금 원소의 입자와, 비철금속 입자상 화합물의 입자는 약 45μm 이하의 고체 윤활제 상의 전구체인 것을 특징으로 하는 조성물.
The method according to any one of claims 1 to 7,
The composition is adapted by powder compaction (pressing, rolling, double pressing or compacting) and the particles of the main particulate metal material (iron powder) have an average size lying between about 5 μm and about 90 μm, and A particle of a particulate alloy element having a function of curing iron and a particle of a nonferrous metal particulate compound are precursors of a solid lubricant phase of about 45 μm or less.
청구항 8에 있어서,
상기 주요 입자상 금속 물질, 즉 철의 평균 입자 사이즈는 주요 입자상 합금 원소와 상기 고체 윤활제 상의 전구체인 비철금속 입자상 화합물의 평균 입자 사이즈보다 큰 것을 특징으로 하는 조성물.
The method according to claim 8,
And wherein the average particle size of said primary particulate metal material, ie iron, is larger than the average particle size of said primary particulate alloy element and said non-ferrous metal particulate compound that is a precursor to said solid lubricant.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물은 압출과 주입 성형에 의해 적합화되고, 철인 주요 입자상 금속 물질과 입자상 합금 원소와 비철금속 입자상 화합물은 약 5μm와 약 25μm 사이의 입자 사이즈를 가진 것을 특징으로 하는 조성물.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the composition is adapted by extrusion and injection molding, wherein the major particulate metal material, the particulate alloy element and the nonferrous metal particulate compound, which is iron, has a particle size between about 5 μm and about 25 μm.
청구항 10에 있어서,
파라핀과 다른 왁스, EVA, 야금학적 조성물이 전체 용적의 약 40 내지 45% 범위의 비율로 저융점 중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기 바인더 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 조성물.
The method according to claim 10,
Paraffin and other waxes, EVA, metallurgical compositions are provided with an organic binder system selected from the group consisting of low melting polymers in proportions ranging from about 40 to 45% of the total volume.
소결 전에 적합화가 행해지는 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 규정된 바와 같은 입자상 물질의 조성물로부터 얻어진 자체 윤활 소결 강철 제품에 있어서,
230 HV와 700 HV 사이의 경도를 가지고, μ ≤ 0.15의 마찰 계수를 가지고 350과 900 MPa 사이의 견인 저항을 나타내는 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품.
In a self-lubricating sintered steel product obtained from a composition of particulate matter as defined in any of claims 1 to 11, wherein the adaptation is carried out before sintering,
A self-lubricating sintered steel product characterized by having a hardness between 230 HV and 700 HV, having a friction coefficient of μ ≤ 0.15 and exhibiting traction resistance between 350 and 900 MPa.
청구항 12에 있어서,
구조적 기판(30)에 결합되어 있는 상기 야금학적 조성물(40)의 적어도 하나의 표면층(41)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품.
The method of claim 12,
Self-lubricating sintered steel article, characterized in that at least one surface layer (41) of said metallurgical composition (40) is bonded to a structural substrate (30).
청구항 13에 있어서,
상기 구조적 기판(30)은 상기 야금학적 조성물(40)의 표면층(41)과 연합하여 소결될 입자상 물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품.
The method according to claim 13,
Self-lubricating sintered steel product, characterized in that the structural substrate (30) is associated with the surface layer (41) of the metallurgical composition (40) to form a particulate material to be sintered.
청구항 14에 있어서,
상기 구조적 기판(30)은 상기 야금학적 조성물(40)의 표면층(41)과 결합하는 대향 표면들 중의 적어도 하나와 함께 스트립 판 형태를 가진 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품.
The method according to claim 14,
Self-lubricating sintered steel product, characterized in that the structural substrate (30) is in the form of a strip plate with at least one of the opposing surfaces engaging the surface layer (41) of the metallurgical composition (40).
청구항 14에 있어서,
상기 구조적 기판(30)은 상기 야금학적 조성물(40)의 표면층(41)의 외주의 외측으로 결합되는 복합 바아(4)의 구조적 코어(35)의 형태인 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품.
The method according to claim 14,
The structural substrate (30) is a self-lubricating sintered steel product, characterized in that it is in the form of a structural core (35) of the composite bar (4) bonded to the outer periphery of the surface layer (41) of the metallurgical composition (40).
청구항 8 또는 청구항 9에 규정된 입자상 물질의 조성물로부터 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻기 위한 방법에 있어서,
- 야금학적 조성물을 형성하는 입자상 물질을 정해진 양으로 혼합하는 공정과,
- 상기 입자상 물질의 혼합물을 균질화하는 공정과,
- 소결될 제품의 형상을 가진 혼합물을 제공하도록 입자상 물질 혼합물을 컴팩트화하는 공정과,
구조적 매트릭스의 용적 내의 전구체 화합물의 해리에 의해 흑연 단괴가 소결되는 동안에 약 1125 내지 약 1250 ℃의 온도로 컴팩트화되고 적합화된 혼합물을 소결하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻기 위한 방법.
A method for obtaining a self-lubricating sintered steel article from the composition of particulate matter as defined in claim 8 or 9.
-Mixing a predetermined amount of particulate matter forming a metallurgical composition,
Homogenizing the mixture of particulate matter,
Compacting the particulate material mixture to provide a mixture in the shape of the product to be sintered,
Self-lubricating sintered steel products comprising a process of sintering compacted and adapted mixtures at temperatures of about 1125 to about 1250 ° C. during graphite nodules sintering by dissociation of precursor compounds in the volume of the structural matrix. How to get.
청구항 17에 있어서,
상기 조성물을 형성하는 입자상 물질 혼합물을 컴팩트화하는 공정은 연속적으로 소결될 판 또는 스트립으로 조성물을 롤링하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻기 위한 방법.
18. The method of claim 17,
Compacting the particulate material mixture forming the composition comprises rolling the composition into a plate or strip to be continuously sintered.
청구항 17에 있어서,
상기 조성물(40)를 형성하는 입자상 물질 혼합물을 컴팩트화하는 공정은 상기 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 주요 입자상 금속 물질과 양립할 수 있는 입자상 물질의 판 또는 스트립 형태의 구조적 기판(30)의 대향 면들 중의 적어도 하나 위에서 조성물을 롤링하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻기 위한 방법.
18. The method of claim 17,
The process of compacting the particulate material mixture forming the composition 40 opposes the structural substrate 30 in the form of a plate or strip of particulate material compatible with the main particulate metal material forming the structural matrix 10. And a process for rolling the composition over at least one of the faces.
청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
상기 입자상 물질을 소결한 후에 최종 어닐링으로 이어지는 잔류 다공성을 감소시키기 위하여 판 또는 스트립을 냉간 롤링하는 부가적인 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻기 위한 방법.
The method according to claim 18 or 19,
And an additional step of cold rolling a plate or strip to reduce the residual porosity leading to final annealing after sintering the particulate material.
청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
상기 조성물(40)을 형성하는 입자상 물질 혼합물을 컴팩트화하는 공정은 바아(2)와 튜브(3)에 의해 형성되는 형상 중의 하나의 형상으로 압출하는 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻기 위한 방법.
The method according to claim 18 or 19,
The process of compacting the particulate material mixture forming the composition 40 is for obtaining a self-lubricating sintered steel product, which is extruded into one of the shapes formed by the bar 2 and the tube 3. Way.
청구항 17에 있어서,
상기 조성물(40)을 형성하는 입자상 물질 혼합물을 컴팩트화하는 단계는 화합물 바아(4)를 형성하도록 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 주요 입자상 금속 물질과 양립할 수 있는 입자상 물질의 바아 형태의 구조적 코어(35) 둘레에 관형 슬리브(42) 형태로 조성물을 압출하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻기 위한 방법.
18. The method of claim 17,
Compacting the particulate material mixture forming the composition 40 may comprise a structural core in the form of a bar of particulate material that is compatible with the primary particulate metal material forming the structural matrix 10 to form the compound bar 4. (35) A process for obtaining a self-lubricating sintered steel product, comprising the step of extruding the composition in the form of a tubular sleeve (42) around it.
청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
상기 조성물(40)은 소결 공정 전에 제품으로부터 열적으로 제거되는 유기 바인더인 것을 특징으로 하는 자체 윤활 소결 강철 제품을 얻기 위한 방법.
The method according to claim 21 or 22,
And said composition (40) is an organic binder that is thermally removed from the product prior to the sintering process.
청구항 10 또는 청구항 11에 규정된 입자상 물질의 조성물로부터 소결 강철에서 자체 윤활 제품을 얻기 위한 방법에 있어서,
- 야금학적 조성물을 형성하는 입자상 물질을 정해진 양으로 혼합하는 공정과,
- 유기 바인더가 용융하지 않는 온도로 입자상 물질의 혼합물을 균질화하는 공정과,
- 취급, 저장 및 주입 기계로 공급을 용이하게 하기 위하여 조성물을 과립화하는 공정과,
- 혼합물을 소결될 제품의 형상으로 제공하도록 입자상 물질 혼합물을 주입 성형하는 공정과,
- 주조된 부품으로부터 유기 바인더를 빼내는 공정과,
- 약 1125와 1250℃의 온도에서 분말의 적합화에 의해 얻어진 부품을 소결하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 조성물로부터 소결 강철에서 자체 윤활 제품을 얻기 위한 방법.

A method for obtaining a self-lubricating product in sintered steel from a composition of particulate matter as defined in claim 10 or
-Mixing a predetermined amount of particulate matter forming a metallurgical composition,
Homogenizing the mixture of particulate matter at a temperature at which the organic binder does not melt,
Granulating the composition to facilitate feeding into a handling, storage and infusion machine,
Injection molding the particulate material mixture to provide the mixture in the shape of the product to be sintered,
Removing the organic binder from the cast part,
A process for sintering the parts obtained by the adaptation of the powder at temperatures of about 1125 and 1250 ° C.

KR1020117016248A 2008-12-15 2009-12-09 Composition of particulate materials for forming self- lubricating products in sintered steel, product in self- lubricating sintered steel and process for obtaining self-lubricating products in sintered steel KR20110110179A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI0805606-4 2008-12-15
BRPI0805606-4A BRPI0805606A2 (en) 2008-12-15 2008-12-15 composition of particulate materials for forming self-lubricating sintered steel products, self-lubricating sintered steel product and process for obtaining self-lubricating sintered steel products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110110179A true KR20110110179A (en) 2011-10-06

Family

ID=42199634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117016248A KR20110110179A (en) 2008-12-15 2009-12-09 Composition of particulate materials for forming self- lubricating products in sintered steel, product in self- lubricating sintered steel and process for obtaining self-lubricating products in sintered steel

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20110286873A1 (en)
EP (1) EP2376246A2 (en)
JP (1) JP2012512320A (en)
KR (1) KR20110110179A (en)
CN (1) CN102497948A (en)
BR (1) BRPI0805606A2 (en)
SG (1) SG172168A1 (en)
TW (1) TW201034773A (en)
WO (1) WO2010069020A2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102864395A (en) * 2012-09-24 2013-01-09 江苏利达不锈钢有限公司 High temperature wear-resisting self-lubricating composite material added with MoSe2 and preparation method of composite material
CN104550914A (en) * 2014-12-25 2015-04-29 铜陵市经纬流体科技有限公司 Iron-based self-lubrication powder metallurgy material for valve and preparation method of material
KR20200113032A (en) * 2015-10-06 2020-10-05 엔테그리스, 아이엔씨. Cold sintering of solid precursors
CN116117143B (en) * 2023-03-02 2023-10-31 得发科精密制造无锡有限公司 Method for preparing miniature sliding block body by adopting powder metallurgy method

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1598816A (en) * 1977-07-20 1981-09-23 Brico Eng Powder metallurgy process and product
JPS60208450A (en) * 1984-04-03 1985-10-21 Teikoku Piston Ring Co Ltd Production of ferrous sintered material
JPH02270943A (en) * 1989-04-12 1990-11-06 Hitachi Powdered Metals Co Ltd Sintered alloy for bearing withstanding high temperature and its production
US5507257A (en) * 1993-04-22 1996-04-16 Mitsubishi Materials Corporation Value guide member formed of Fe-based sintered alloy having excellent wear and abrasion resistance
JP3191665B2 (en) * 1995-03-17 2001-07-23 トヨタ自動車株式会社 Metal sintered body composite material and method for producing the same
US6019937A (en) * 1998-11-27 2000-02-01 Stackpole Limited Press and sinter process for high density components
US6364927B1 (en) * 1999-09-03 2002-04-02 Hoeganaes Corporation Metal-based powder compositions containing silicon carbide as an alloying powder
FR2840969B1 (en) 2002-06-14 2004-09-03 Snecma Moteurs DENSE SELF-LUBRICATING DRY MATERIAL; MECHANICAL PIECE IN SAID MATERIAL; PROCESS FOR THE PREPARATION OF SAID MATERIAL
KR100701812B1 (en) * 2002-07-01 2007-04-02 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 Material for sliding parts having self-lubricity and wire material for piston ring
AU2003278115A1 (en) * 2002-10-29 2004-05-25 Basf Aktiengesellschaft Metal powder injection molding material and metal powder injection molding method
JP2005226141A (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Hitachi Powdered Metals Co Ltd Method for manufacturing graphite-dispersed sintered member
CA2579202A1 (en) * 2004-09-10 2006-03-16 Element Six Limited High density abrasive compacts
US20060285989A1 (en) * 2005-06-20 2006-12-21 Hoeganaes Corporation Corrosion resistant metallurgical powder compositions, methods, and compacted articles
BRPI0803956B1 (en) * 2008-09-12 2018-11-21 Whirlpool S.A. metallurgical composition of particulate materials and process for obtaining self-lubricating sintered products

Also Published As

Publication number Publication date
US20110286873A1 (en) 2011-11-24
WO2010069020A3 (en) 2010-08-12
TW201034773A (en) 2010-10-01
WO2010069020A8 (en) 2011-08-04
CN102497948A (en) 2012-06-13
EP2376246A2 (en) 2011-10-19
WO2010069020A2 (en) 2010-06-24
SG172168A1 (en) 2011-07-28
JP2012512320A (en) 2012-05-31
BRPI0805606A2 (en) 2010-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10835957B2 (en) Composition of particulate materials and process for obtaining self-lubricating sintered products
Binder et al. ‘Fine tuned’steels point the way to a focused future
KR102350989B1 (en) A method for producing a sintered component and a sintered component
JP2008069384A (en) Fe-BASED SINTERED METAL BEARING AND ITS MANUFACTURING METHOD
KR20110110179A (en) Composition of particulate materials for forming self- lubricating products in sintered steel, product in self- lubricating sintered steel and process for obtaining self-lubricating products in sintered steel
EP1737593A1 (en) Method for making compacted products and iron-based powder comprising lubricant
US6355207B1 (en) Enhanced flow in agglomerated and bound materials and process therefor
KR100707691B1 (en) Sliding bearing with solid-state sintered layer
Kandavel et al. Experimental Investigations on Plastic Deformation and Densification Characteristics of P/M Fe–C–Cu–Mo Alloy Steels Under Cold Upsetting
JP2007031841A (en) Iron-based powder mixture for warm die lubricating compaction
Hirst Granular Materials Powder Metallurgy
CN117340241A (en) Method for producing a component from sintered metal powder
Aufmuth The practice of powder metallurgy
US20020127129A1 (en) Enhanced flow in agglomerated and bound materials and process therefor
Klein et al. Sintered Steels V-Component Properties: Self Lubricating Sintered Steels with High Mechanical Resistance Obtained via in situ Formation of Solid Lubricant Particles during Sintering
Larsson et al. A COMPARISON OF METHODS OF REACHING HIGH GREEN DENSITIES USING ELEVATED TEMPERATURES
Milligan et al. Powder Pressing: A Comparison of Methods of Reaching High Green Densities using Elevated Temperatures
JP2002097556A (en) Powder alloy for low friction sintered body, and low friction sintered body

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid