KR20170010825A

KR20170010825A - 신규 제품

Info

Publication number: KR20170010825A
Application number: KR1020167035997A
Authority: KR
Inventors: 아사 아린; 페테르 요한슨
Original assignee: 회가내스 아베 (피유비엘)
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2017-02-01
Also published as: US20170189959A1; EP3145660B1; EP3145660A1; GB201409250D0; CN106660118A; CN106660118B; JP2017521562A; PL3145660T3; TWI659787B; CA2950583C; WO2015177300A1; CA2950583A1; TW201609285A; BR112016026840B1; ES2674801T3; JP6599442B2; KR102357205B1

Abstract

본 발명은 압축 부품을 제조하기 위한 금속 분말 조성물로서, 금속 분말 조성물이 (i) 해면철 입자(sponge iron particle) 또는 해면철계 입자(sponge iron-based particle), 및 (ii) 적어도 두 개의 상이한 지방산 아미드를 포함하는 윤활제를 포함하는 금속 분말 조성물에 관한 것이다.

Description

신규 제품 {NEW PRODUCT}

본 발명은 분말 야금업을 위한 신규의 금속 분말 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 분말 특성, 압축 및 가공을 개선시키기 위한 윤활제를 포함하는 해면철계 분말 조성물(sponge-iron-based powder composition)에 관한 것이다.

업계에서, 철계 분말 조성물을 압축하고 소결함으로써 제조된 금속 제품의 사용이 점점 더 널리 확산되고 있다. 이들 금속 제품의 품질 요구 사항이 지속적으로 높아지고 있고, 이에 따라 개선된 성질을 지닌 새로운 분말 조성물이 개발될 필요가 있다.

따라서, 분말 특성, 압축 공정 및 또한 소결 공정을 개선시키는 것이 필요하다. 개선될 수 있는 파라미터는 예를 들어, 금속 분말 자체의 특성, 또는 여러 첨가제의 타입 또는 특성이다. 첨가제는 합금 원소, 유동제, 윤활제, 기계가공성 강화제, 또는 경질상 재료를 포함할 수 있다. 저밀도 PM 적용을 위한 윤활제로서, 아연 스테아레이트 또는 아미드 왁스가 이들의 전반적인 우수한 성능으로 인해 일반적으로 사용된다.

금속 분말 자체의 특성과 관련하여 분무 금속 분말(atomized metal powder)의 사용, 특히 특정 타입의 윤활제와 함께 이들을 사용하는 것에 관심이 집중되어 왔다. 분무 금속 분말은 유체(예를 들어, 물)의 고에너지 제트(high energy jet)의 충돌을 통한 묽은 용융 금속 스트림의 분상화(disintegration)에 의해 제조될 수 있다. 분무 금속 분말은 분말 야금 구조 부품에 높은 그린 밀도(green density)가 추구되는 경우에 유리할 수 있다.

특정 윤활제와 함께 분무 금속 분말을 사용하는 것의 첫번째 예는 물질, A, B 및 C로 명명된 세 가지 성분의 윤활 조합물과 함께 분무 금속 분말을 사용하는 것을 보고하고 있는 US 2012/0187611에 있다. 폴리에틸렌 왁스가 물질 A로 유리하다. 물질 B에 대한 옵션(option)은 지방산 아미드, 지방산 비스아미드, 포화 지방 알코올 및 포화 지방산 글리세롤을 포함한다. 물질 C는 500 내지 30,000의 분자량을 가질 수 있는 아미드 올리고머이다. 물질 C는 일반적으로 윤활제의 주 성분으로서 사용된다. 물질 A는 탈형 거동(ejection behaviour)에 대해 부정적인 영향을 미치는 것으로 보고되어 있다. 물질 B는 예시된 금속 분말 조성물에서 보여지는 이러한 부정적인 영향을 보상하기 위해 전부 분무 금속 분말을 기준으로 하여 물질 A의 양의 적어도 절반인 양으로 사용된다.

두번째 예는 제1 윤활제(에틸렌 비스-스테아라미드 (EBS)가 바람직함)의 코어로서, 코어의 표면이 제2 윤활제(바람직하게는 아연 스테아레이트)의 입자로 코팅되어 있는 코어를 갖는 응집 입자의 윤활제 조합물과 함께 분무 금속 분말을 사용하는 것을 보고하고 있는, US 2001/0027170에 있다. 이 예는 이러한 특정 배열(즉, 제1 윤활제의 코어 입자의 표면 상에 위치한 제2 윤활제의 입자를 갖는 것)이 제1 윤활제와 제2 윤활제를 조합하는 다른 방법과 비교하여 형성되는 분무 금속 분말 상에 기초한 조성물에 대해 개선된 유동성을 가능하게 한다고 보고하고 있다.

세번째 예는 표면에 부착된 미세 탄소 입자를 지닌 고체 유기 윤활제를 포함하는 코어를 갖는 복합 윤활제 입자와 함께 분무 금속 분말을 사용하는 것을 보고하는 있는 US 7,993,429에 있다. 코어에 대한 바람직한 고체 유기 윤활제는 지방산, 지방산 모노아미드 및 지방산 비스아미드를 포함한다. 이 예는 고체 유기 코어의 표면에 부착된 탄소 입자를 갖는 것이 형성되는 분무 금속 분말에 기초한 조성물에 대한 유동성을 개선시키고 응집을 피하게 돕는다고 보고하고 있다.

또 다른 타입의 금속 분말은 소위 해면철 분말이다. 해면철 분말을 압축하여 제조된 부품은 예를 들어, 분무 분말을 압축하는 경우 얻어진 그린 강도와 비교하여 상당히 높은 그린 강도를 갖는다. 툴(tool)로부터 압축되는 부품의 압축 및 탈형 동안 성능을 개선시키기 위해, 일반적으로 윤활제가 분말 혼합물에 첨가된다. 이것은 예를 들어, 보다 긴 충전 시간을 야기할 수 있는 분말의 유속 감소라는 결점이 있다.

특히, 해면 분말은 분무 분말의 유속과 비교하여 보다 낮은 유속을 나타낸다. 이는 해면철계 분말 조성물에서 윤활제의 사용을 더 복잡하게 만든다.

일반적으로 사용되는 윤활제, 예컨대 금속 스테아레이트를 금속 분말에 첨가하는 것이 소결에 사용되는 노(furnace)내 잔류 윤활제 침착물을 형성시킬 수 있고, 또한 최종 제품 내 표면 결함을 야기하여 보다 높은 폐기율(scrap rate) 및 고비용의 유지비를 유발시킨다.

해면 금속 분말과 함께 윤활제를 사용하는 것의 예와 관련하여서는, 지방산, 예컨대 스테아르산, 팔미트산 또는 올레산이 윤활제 해면철에 대해 사용될 수 있는 예를 들어, GB 391,155가 언급될 수 있다. 보다 최근의 예는 해면철 분말과 함께 사용하기 위한 합성 왁스, 예컨대 에틸렌 비스-스테아라미드 왁스가 기술되는 있는 US2010/0116240이다.

발명의 요약

본 발명은 특히 해면철 입자 (또는 해면철계 입자)에 대해, 둘 이상의 상이한 지방산 아미드의 조합물의 사용이 상기 기재된 유동성 문제 해결을 돕는다는 놀라운 발견을 토대로 한다. 특히, 이러한 조합물의 사용은 적합한 겉보기 밀도를 제공하면서도 탁월한 유동성을 갖는 금속 분말 조성물을 제공할 수 있다. 또한 이러한 조합물의 사용은 하기 언급되는 본 발명의 설명으로부터 자명하게 될 추가의 이점을 제공한다.

따라서, 본 발명은 해면철 입자 (또는 해면철계 입자) 및 윤활제를 포함하는 금속 분말 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 (i) 해면철 분말 또는 해면철계 분말, 및 (ii) 특정 윤활제를 포함하는 신규의 분말 조성물에 관한 것이다. 따라서, 임의로 해면철 분말은 적어도 하나의 합금제를 포함할 수 있으며, 이러한 경우 본원에서는 해면철계 분말 (또는 입자)로서 언급된다. 윤활제는 유속에 대한 최소의 부정적인 영향으로, 압축되는 부품을 제조하는 공정에서 보다 낮은 탈형력을 부여한다.

또한, 본 발명은 상기 분말 조성물에 의해 제조된 부품에 관한 것이다.

본 발명의 상세한 설명

해면철은 천연 가스 또는 석탄으로부터 생성될 수 있는 환원 가스에 의해 철광석 (덩어리(lump), 펠릿(pellet) 또는 미세분의 형태로)의 직접 환원에 의해 생성된다. 이러한 철은 밀링(milling)되거나 분쇄되어 입자를 생성할 수 있다. 이들 입자는 전형적으로 불규칙한 모양, 높은 표면적, 및 내부 다공성(internal porosity)을 갖는다. 복수의 이러한 입자가 분말을 형성한다. 금속 분말은 밀링 또는 분쇄 후 어닐링될 수 있다.

본 발명은 (i) 해면철 입자 또는 해면철계 입자, 및 (ii) 적어도 두 개의 상이한 지방산 아미드를 포함하는 윤활제를 포함하는 금속 분말 조성물을 제공한다.

해면철 분말 입자는 철을 필수성분으로 포함할 수 있거나 소위 철계이고, 다른 합금 원소, 예컨대 C, Cu, Ni, 또는 Mo (바람직하게는 Cu, Ni, 또는 Mo; 대안으로, 한 가지 특정 바람직한 구체예에서, C 및 Cu 둘 모두가 사용됨)를 포함할 수 있다. C가 합금 원소로 사용되는 경우, 바람직하게는 그라파이트(graphite)의 형태로 사용된다.

따라서, 본 발명의 한 가지 바람직한 양태에서 금속 분말 조성물의 성분(i)은 C, Cu, Ni 및 Mo (합금 원소로서) 중 하나 이상과 함께 해면철 입자를 포함하는 해면철계 입자이다. 특히, 해면철계 입자는 바람직하게는 C, Cu, Ni 및 Mo 중 하나 이상의 입자와 함께 해면철 입자를 포함한다. 이들 양태 둘 모두에서, C 및 Cu 둘 모두가 사용되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 이와 관련하여 해면철계 입자는 적어도 80 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 90 중량%, 및 더욱더 바람직하게는 적어도 95 중량%의 해면철 입자를 포함한다. 따라서, 해면철계 입자는 바람직하게는 20 중량% 또는 그 미만, 더욱 바람직하게는 10 중량% 또는 그 미만, 및 더욱더 바람직하게는 5 중량% 또는 그 미만의 합금 원소(들) (이는 상기 기재된 바와 같이 바람직하게는, 전형적으로는 미립자 형태의 C, Cu, Ni 및 Mo 중 하나 이상임)를 포함한다.

본 발명에 따른 금속 분말 조성물은 해면철 분말 또는 해면철계 분말, 예컨대 MH80.23, NC100.24 및 SC100.26 (

AB, Sweden로부터 입수가능함), 임의로 적어도 하나의 합금 원소, 및 적어도 하나의 윤활제를 함유한다.

철 분말에 분말 형태로 첨가될 수 있는 합금 원소는 그라파이트, 또는 철 이외의 금속 분말(예컨대 Cu, Ni, 또는 Mo)를 포함할 수 있다.

본 발명에 사용되는 윤활제는 적어도 두 개의 상이한 지방산 아미드를 포함한다. 윤활제는 두 개, 세 개, 네 개, 다섯 개, 또는 그 초과의 상이한 지방산 아미드를 포함할 수 있다. 하지만, 바람직하게는, 적어도 세 개의 상이한 지방산 아미드, 예컨대 세 개 또는 네 개의 지방산 아미드를 포함한다.

본 발명에 사용하기 위한 지방산 아미드 중 적어도 하나는 바람직하게는 모노아미드이고, 더욱 바람직하게는 화학식 R-C(O)-NH₂(여기서 R은 하이드로카빌 기임)의 모노아미드이다. 바람직하게는, 본 발명에 사용하기 위한 지방산 아미드 중 적어도 두 개는 모노아미드이고, 더욱 바람직하게는 R-C(O)-NH₂(여기서 R은 하이드로카빌 기임)의 모노아미드이다.

상기 기재된 바와 같이, 윤활제는 바람직하게는 적어도 세 개의 상이한 지방산 아미드를 포함한다. 이와 관련하여, 바람직하게는 상기 적어도 세 개의 상이한 지방산 아미드는 모노아미드, 더욱 바람직하게는 화학식 R-C(O)-NH₂(여기서 R은 하이드로카빌 기임)의 모노아미드이어야 한다.

하이드로카빌 기 (R)는 화학식 R-C(O)-NH₂의 각각의 상이한 모노아미드에 대해 상이해야 함은 물론이다. 그러나, 일반적으로 하이드로카빌 기 (R)는 지방산 아미드 자체가 총 4 내지 28개의 탄소 원자를 함유하도록, 3 내지 27개의 탄소 원자를 함유할 수 있다.

또한, R이 적어도 7 개, 더욱 바람직하게는 적어도 9 개, 더욱더 바람직하게는 적어도 11 개, 더욱더 바람직하게는 적어도 13 개, 및 더욱더 바람직하게는 적어도 15 개의 탄소 원자를 함유하는 것이 일반적으로 바람직하다.

또한, R이 적어도 25 개 또는 그 미만의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 적어도 23 개 또는 그 미만의 탄소 원자, 더욱더 바람직하게는 적어도 21 개 또는 그 미만의 탄소 원자를 함유하는 것이 일반적으로 바람직하다.

하이드로카빌 기 (R)는 직쇄 또는 분지형일 수 있으나, 바람직하게는 직쇄이다.

하이드로카빌 기 (R)는 포화되거나 불포화될 수 있다. 불포화되는 경우, 그것은 바람직하게는 5 개 또는 그 미만, 더욱 바람직하게는 4 개 또는 그 미만, 더욱 바람직하게는 3 개 또는 그 미만, 더욱더 바람직하게는 2 개 또는 그 미만, 및 전형적으로 단 하나의 알켄기를 함유한다. 바람직하게는 하이드로카빌 기 (R)은 포화된다.

본 발명에 사용하기 위한 지방산 아미드에 대한 바람직한 옵션은 포화 지방산 아미드인 카프릴산 아미드, 카프르산 아미드, 라우르산 아미드, 미리스트산 아미드, 팔미트산 아미드, 스테아르산 아미드, 아라키드산 아미드, 베헨산 아미드, 리그노세르산 아미드 및 세로트산 아미드; 및 불포화 지방산 아미드인 미리스트올레산 아미드, 팔미트올레산 아미드, 사피엔 아미드, 올레산 아미드, 엘라이드산 아미드, 바센산 아미드, 리놀레산 아미드, 리노에라이드산 아미드, α-리놀렌산 아미드, 아라키돈산 아미드, 에이코사펜타에노산 아미드, 에루크산 아미드 및 도코사헥사에노산 아미드를 포함한다.

포화 및 비분지 지방산 모노아미드 (즉, 하이드로카빌 기 (R)가 n-알킬인 화합물), 특히 하이드로카빌 기 (R)가 13 내지 23 개의 탄소 원자, 및 더욱 바람직하게는 15 내지 21 개의 탄소 원자를 함유하는 것들이 특히 바람직하다. 따라서, 팔미트산 아미드 (CH₃(CH₂)₁₄C(O)NH₂), 스테아르산 아미드 (CH₃-(CH₂)₁₆C(O)NH₂), 아라키드산 아미드 (CH₃(CH₂)₁₈C(O)NH₂) 및 베헨산 아미드 (CH₃(CH₂)₂₀C(O)NH₂)가 지방산 아미드에 대한 바람직한 옵션이다. 윤활제는 바람직하게는 이러한 특히 바람직한 지방산 아미드 중 적어도 세 개를 포함한다.

바람직하게는, 지방산 아미드 중 적어도 하나 (즉, 상기 적어도 두 개의 상이한 지방산 아미드 중 적어도 하나)는 15 개 또는 그 미만의 탄소 원자를 갖는 하이드로카빌 기 (R)를 갖는다. 더욱 바람직하게는, 지방산 아미드 중 적어도 하나는 15 개 또는 그 미만의 탄소 원자, 그러나 또한 적어도 13 개의 탄소 원자를 갖는 하이드로카빌 기(R)를 갖는다. 더욱더 바람직하게는, 지방산 아미드 중 적어도 하나는 팔미트산 아미드이다.

본 발명의 특정 바람직한 양태에서, 윤활제는 스테아라미드와 팔미트아미드의 혼합물이고, 추가로 아라키드아미드 및/또는 베헨아미드를 추가로 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 윤활제는 (i) 스테아르산 아미드, (ii) 팔미트산 아미드, 및 (iii) 아라키드산 아미드 및/또는 베헨산 아미드의 혼합물이다.

본 발명에 사용하기 위한 윤활제는 바람직하게는 주성분으로서 상기 적어도 두 개의 상이한 지방산 아미드를 함유한다. 특히, 상기 적어도 두 개의 상이한 지방산 아미드 바람직하게는 윤활제 중 적어도 50 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 80%, 더욱더 바람직하게는 적어도 90 중량%를 차지한다. 전형적으로, 윤활제는 상기 적어도 두 개의 상이한 지방산 아미드를 필수성분으로 포함한다.

상기 적어도 두 개의 상이한 지방산 아미드 각각의 상대적 양과 관련하여, 어느 한 이러한 지방산 아미드 대 다른 지방산 아미드의 비는 바람직하게는 1:1 내지 1:4, 더욱 바람직하게는 1:1 내지 1:3, 더욱더 바람직하게는 1:1 내지 1:2이다. 물론, 이것이 소량의 다른 지방산 아미드의 가능한 존재를 배제하는 것은 아니다.

윤활제가 적어도 세 개의 상이한 지방산 아미드를 포함하는 경우, 그것은 바람직하게는 적어도 25%의 어느 한 지방산 아미드 및 적어도 10%의 각각의 나머지 두 개의 지방산 아미드를 포함한다. 더욱 바람직하게는 윤활제는 적어도 40%의 어느 한 지방산 아미드 및 적어도 20%의 각각의 나머지 두 개의 지방산 아미드를 포함한다(예를 들어, 특히 바람직한 구체예에서, 윤활제는 50%의 어느 한 지방산 아미드, 및 25%의 각각의 나머지 두 개의 지방산 아미드를 포함함). 이와 관련하여, 본원에서 일반적인 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, %에 대한 언급은 중량%를 의미하는 것으로 의도된다.

바람직한 구체예에서, 본 발명에 사용하기 위한 윤활제(및 바람직하게는 또한 본 발명의 금속 분말 조성물)는 지방산 아미드 이외의 유기 윤활제를 본질적으로 함유하지 않는다. 특히, 바람직하게는 본원에서 기술된 바와 같은 본 발명에 사용하기 위한 바람직한 지방산 모노아미드 이외의 유기 윤활제를 본질적으로 함유하지 않는다. 따라서, 바람직하게는 지방산, 지방산 비스아미드, 지방산 알코올, 지방산 글리세롤, 및/또는 상대적으로 중량의(heavy) 아미드 (예를 들어, 500 g/mol 또는 그 초과의 분자량을 갖는 아미드 올리고머)를 본질적으로 함유하지 않는다. 또한, 바람직하게는 금속 비누(soap), 예컨대 징크 스테아레이트를 본질적으로 함유하지 않는다. 금속-함유 윤활제, 예컨대 금속 비누의 회피가 유리한데, 그 이유는 이것이 윤활제가 분해된 후 바람직하지 않은 "애쉬(ash)" 잔류물의 양을 감소시키기 때문이다.

본 발명의 특정 바람직한 양태에서, 윤활제는 베헨아미드, 스테아라미드 및 팔미트아미드의 혼합물이다. 양은 바람직하게는 20-50wt% 스테아라미드, 20-50wt% 팔미트아미드이고, 아라키드아미드를 추가로 포함할 수 있고, 나머지는 베헨아미드이다.

더욱 바람직하게는, 양은 25wt% 스테아라미드, 25wt% 팔미트아미드, 및 50wt% 베헨아미드이다.

본 기재는 해면철 입자 및 윤활제를 포함하는 금속 분말 조성물에 관한 것이다. 바람직하게는, 윤활제는 베헨아미드, 스테아라미드 및 팔미트아미드의 혼합물이다.

윤활제는 바람직하게는 미립자 형태이다. 이와 관련하여 윤활제는 상기 적어도 두 개의 상이한 지방산 아미드 각각의 별개의 입자를 포함할 수 있다. 대안으로, 윤활제는 미립자 형태의 상이한 지방산 아미드의 혼합물일 수 있다(즉, 각각의 개별 입자가 일반적으로 상이한 지방산 아미드의 혼합물을 포함함).

윤활제 양은 바람직하게는 0.2wt% 내지 1.4wt%, 바람직하게는 0.4wt% 내지 1.0wt%, 또는 더욱 바람직하게는 0.6wt% 내지 1.0wt%이다. 따라서, 본 발명의 금속 분말 조성물은 바람직하게는 이러한 양의 윤활제를 포함한다.

윤활제의 작업 온도는 압축 툴에서의 RT (실온)에서 제조시 보다 긴 시리즈(series)에서의 표준 작업 온도까지, 예를 들어, ~60℃ 내지 80℃ 이하의 범위이다.

본 발명의 금속 분말 조성물에서, 해면철 입자는 바람직하게는 적어도 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 적어도 10 ㎛, 더욱더 바람직하게는 적어도 20 ㎛, 및 더욱더 바람직하게는 적어도 50 ㎛의 평균 입도를 갖는다. 해면철 입자는 바람직하게는 500 ㎛ 또는 그 미만, 더욱 바람직하게는 300 ㎛ 또는 그 미만, 더욱더 바람직하게는 200 ㎛ 또는 그 미만, 및 더욱더 바람직하게는 150 ㎛ 또는 그 미만의 평균 입도를 갖는다.

사용되는 경우, 합금 원소는 바람직하게는 미립자 형태로 사용된다. 이와 관련하여, 합금 원소 입자는 바람직하게는 적어도 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 적어도 10 ㎛, 더욱더 바람직하게는 적어도 20 ㎛, 및 더욱더 바람직하게는 적어도 50 ㎛의 평균 입도를 갖는다. 합금 원소 입자 바람직하게는 500 ㎛ 또는 그 미만, 더욱 바람직하게는 300 ㎛ 또는 그 미만, 더욱더 바람직하게는 200 ㎛ 또는 그 미만, 및 더욱더 바람직하게는 150 ㎛ 또는 그 미만의 평균 입도를 갖는다.

상기 기재된 바와 같이, 윤활제는 바람직하게는 미립자 형태로 사용될 수 있다. 이와 관련하여 윤활제 입자는 바람직하게는 적어도 0.5 ㎛, 더욱 바람직하게는 적어도 1 ㎛, 더욱더 바람직하게는 적어도 2 ㎛, 및 더욱더 바람직하게는 적어도 5 ㎛의 평균 입도를 갖는다. 윤활제 입자는 바람직하게는 500 ㎛ 또는 그 미만, 더욱 바람직하게는 200 ㎛ 또는 그 미만, 더욱더 바람직하게는 100 ㎛ 또는 그 미만, 및 더욱더 바람직하게는 50 ㎛ 또는 그 미만의 평균 입도를 갖는다.

본원에서 사용되는, 평균 입도는 바람직하게는 레이저 회절 산란법(laser diffraction scattering method)에 의해 측정되는 평균 입도에 대한 것이다.

분말 조성물은 최종 부품의 생산성 및 품질을 증가시키는 보다 우수한 유동성을 갖는다.

분말 시스템은 압축 작업 동안 낮은 마찰을 나타내고, 압축 툴로부터 부품을 탈형 동안 발생하는 탈형력 및 탈형 에너지를 감소시킨다. 이들 에너지의 감소는 최종 제품에서 툴 마모를 적게 하고, 표면 결함을 적게 한다.

또한, 그린 강도가 개선되고, 이는 소결 작업 전 부품에 대한 그린 크랙(green crack)에 대한 위험 및 그 밖의 "그린" 관련 손상을 경감시킨다. 보다 높은 그린 강도는 생산 효율을 개선시키고, 생산시 폐기율을 감소시킨다.

신규의 혼합 분말 시스템을 사용함으로써, 금속 분말 믹스(mix)에 통상적인 윤활제를 사용하는 경우 일반적으로 나타나는 표면 결함을 감소시키거나 피하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 (i) 상기 정의된 바와 같은 본 발명의 금속 분말 조성물을 압축시키고, (ii) 이에 따라 얻어진 압축된 금속 분말 조성물을 소결시켜 금속 제품을 생산하는 것을 포함하는 공정을 제공한다. 또한, 본 발명은 이러한 공정에 의해 얻어질 수 있거나 얻어진 금속 제품을 제공한다.

실시예 1

표 1에 따른 상이한 철계 분말 야금 혼합물을 제조하였다. 철계 분말로서, 해면철 분말 MH80.23, NC100.24 및 SC100.26(

AB, Sweden로부터 입수가능함)을 사용하였다. 또한, ABC100.30 (분무 철 분말), 2%Cu-100 메쉬 (구리 분말(Poemton, Italy로부터)), DACu (Distaloy ACu(

AB, Sweden로부터 입수가능함)) 및 0.5%C-UF4 (그라파이트(

AG, Germany로부터))을 사용하였다.

표 1.

표 2. 제조된 철계 분말 야금 혼합물

Hall 유속(FH)(Hall flow (FH) rate)를 ISO 4490에 따라 측정하고, Flow Gustavsson (FG)를 ISO13517:2013)에 따라 측정하고, 겉보기 밀도를 ISO 3923에 따라 측정하였다.

표 3. 철계 분말 야금 혼합물의 유속(FH 및 FG) 및 겉보기 밀도 (AD)

표 3은 신규의 해면철 분말 믹스가 아미드 왁스를 지닌 믹스와 유사한 겉보기 밀도 수준을 나타내고, 최고 겉보기 밀도가 아연 스테아레이트를 지닌 믹스에 대해 얻어졌음을 보여준다. X를 갖는 모든 믹스는 유속을 측정하는 두 개의 상이한 방법에 따라 개선된 유동성을 나타냈다. 또한, -B (Mix 10)를 지닌 믹스는 금속-비함유 비스아미드 왁스(Mix 6)와 비교하여 개선된 유동성을 개선시켰다.

표 4. 윤활제 없는, 금속 분말의 유속(FH) 및 겉보기 AD (AD).

모든 믹스에 대해, 윤활 성질을, 다이로부터 압축된 샘플을 탈형시키기 위해 요구되는 엔벨로핑된(enveloped) 면적 당 총 에너지 뿐만 아니라 엔벨로핑된 면적 당 최고 탈형력을 기록함으로써 측정하였다. 부품은 직경이 25mm이고, 높이가 15mm인 원통형이었으며, 가해진 압축 압력은 250, 400 및 550MPa였다.

표 5 최고 탈형력 및 탈형 에너지

믹스 1 내지 6에 대한 표 5는 NC100.24와 함께 X의 감소된 양이 0.8% 윤활제 수준에서 아연 스테아레이트 및 아미드 왁스 혼합물에서와 유사한 성질을 제공함을 보여준다. 또한, B (Mix 10에서)의 사용이 유사한 결과를 제공하였다. 전체적으로, X는 베이스 분말로서 SC100.26과 함께 550MPa에서의 정적 탈형력을 제외하고 비교 실시예보다 우수하게 기록되었다.

6.45g/cm³에서의 그린 강도를 제조된 모든 믹스에 대해 측정하였다. 그린 강도를 TRS 시험 바(test bar)로 시험하였다.

표 6. 그린 강도

NC100.24 믹스에 대한 그린 강도 비교는 X를 사용한 경우에 50 내지 75%로 개선됨을 보여주며, B를 사용한 경우에도 개선이 나타났다. MH80.23를 지닌 믹스에 대해서는, 그린 강도가 X에 의해 30 내지 50% 우수하게 증가하였다.

Claims

(i) 해면철 입자(sponge iron particle) 또는 해면철계 입자(sponge iron-based particle), 및 (ii) 두 개 이상의 상이한 지방산 아미드를 포함하는 윤활제를 포함하는 금속 분말 조성물.
제1항에 있어서, 윤활제가 세 개 이상의 상이한 지방산 아미드를 포함하는, 금속 분말 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 지방산 아미드 중 하나 이상이 화학식 R-C(O)-NH₂의 모노아미드이고, R은 하이드로카빌 기인, 금속 분말 조성물.
제3항에 있어서, 상기 지방산 아미드 중 둘 이상이 화학식 R-C(O)-NH₂의 모노아미드이고, R은 하이드로카빌 기인, 금속 분말 조성물.
제2항에 있어서, 상기 세 개 이상의 상이한 지방산 아미드가 화학식 R-C(O)-NH₂의 모노아미드이고, R은 하이드로카빌 기인, 금속 분말 조성물.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, R이 n-알킬이고, 13 내지 23개의 탄소 원자를 함유하는, 금속 분말 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 지방산 아미드 중 하나 이상의 팔미트산 아미드인, 금속 분말 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활제가 베헨아미드, 스테아라미드 및 팔미트아미드의 혼합물인, 금속 분말 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 분말 조성물 중 성분(i)가 C, Cu, Ni 및 Mo 중 하나 이상과 함께 해면철 입자를 포함하는 해면철계 입자인, 금속 분말 조성물.
(i) 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 금속 분말 조성물을 압축시키고, (ii) 이에 따라 얻어진 압축된 금속 분말 조성물을 소결시켜 금속 제품을 생산하는 것을 포함하는 방법.
제10항에서 정의된 공정에 의해 얻어질 수 있는 금속 제품.