SE507546C2 - Segregeringsfri järnbaserad pulverblandning med bindemedel innefattande polyvinylpyrrolidon - Google Patents

Description

507 546 2 sekundära behandlingar, såsom kalibrering, prägling, ompress- ning, impregnering, infiltrering, värme- eller ångbehandling, maskinbearbetning, sammanfogning, plätering, etc., på det pulvermetallurgiska föremålet.

Det är allmänt tillämpat att blanda ett smörjmedel tillsammans med järnmaterialpulver. Detta minskar friktionen mellan den pressade presskroppen och formväggarna under pressningen, vilket i sin tur sänker den erforderliga utkastningskraften, som erfordras för avlägsnande av presskroppen från formèn, vilket minskar verktygsförslitningen. I vissa fall kan de sintrade material som erhålles vid den pulvermetallurgiska processen i sig vara olämpliga, eftersom exempelvis de sintrade formerna kan ha otillräckliga parametrar beträffande fysisk "styrka", dvs. styvhet eller flexibilitet, hårdhet, draghåll- fasthet och liknande. Det är sålunda vanligt att i det pulver- metallurgiska järnpulvret införliva mindre mängder av minst ett icke-järnmetallegeringspulver för åstadkommande av de önskade fysiska egenskaperna hos den sintrade slutprodukten. Dessutom kan mindre mängder av andra tillsatsmedel användas tillsammans med järnmaterialpulvret för åstadkommande av de önskade egen- skaperna hos den sintrade produkten. Smörjmedlen, legerings- pulvren och andra tillsatser kan användas tillsammans och betecknas häri kollektivt "sekundära pulver".

Exempel på denna teknologi återfinnes i olika US-patent, såsom exempelvis nr 2 888 738 till Taylor; 3 451 809 till Raman, et al.; 4 106 932 till Blachford; och 4 566 905 till Akashi, et al., liksom europeiska patentansökningspublikationerna nr O 266 936 till Larson, et al. och samtidigt anhängiga US-patentansökan nr 266 419, inlämnad 2 november 1988. Även om tidigare känt pulvermetallurgisk teknologi sålunda har varit i stånd att ge sintrade material med specifika egenskaper och sålunda har visat sig både tekniskt och kommersiellt fram- gångsrik, är de fortfarande behäftade med tekniska olägenheter.

Uppfinnaren till föreliggande uppfinning har sålunda fastställt 507 546 3 att om de pulvermetallurgiska blandningarna skall erhålla sina önskade användningsegenskaper, måste pulverblandningen bibehål- las i homogent blandat tillstånd. variationer hos pulverbland- ningen bidrager även till oregelbundenheter ifråga om dimen- sionsförändringar. De sekundära pulvren får icke vandra genom kompositionen till väggarna av den behållare som innehåller kompositionen ("lining" (väggbeläggning)), i synnerhet sådana sekundära pulver som har högre täthet än järnmaterialpulvret, vilka till följd av vibration tenderar att vandra nedåt och avsättas på bottnen av behållaren. De sekundära pulvren som har lägre densitet än järnmaterialpulvret kan icke heller tillåtas att vandra uppåt med luftströmmar vid hantering och transport ("damning"). Genom att åstadkomma detta förhindras förlust av homogenitet hos (“segregering" av) blandningen.

Dessa problem kan i stor utsträckning mildras genom omsorgs- fullt val av beståndsdelar med lämpliga specifika vikter (se US-patentet nr 4 504 441 till Kuyper). De fysikaliska egenska- perna hos de sekundära pulvren är emellertid i allmänhet av endast sekundär betydelse för det primära målet att erhålla acceptabla fysikaliska och metallurgiska egenskaper hos den sintrade slutprodukten. Övervinnande av dammbildningsproblem och liknande genom val av pulver med målet att endast erhålla specifika densiteter har icke visat sig vara i hög framgångs- rikt.

Vidare framgår det att problem med dammbildning, väggbeläggning eller segregering även förstärkas, när de primära och sekundära pulvren som användes i kompositionen har väsentligt olika storlekar. För fackmän på området är det emellertid uppenbart att det ofta är nödvändigt att använda sekundära pulver med storlek som avviker från de primära pulvren för att lösa de motstridiga kraven att (i) ingen primärpulverpartikel skall vara belägen längre från en sekundärpulverpartikel än ett förutbestämt antal primärpulverpartiklar och (ii) endast en maximal mängd av sekundärpulvren kan användas i pulverbland- ningen (om icke andra fysiska egenskaper hos den sintrade 507 546 4 produkten skall påverkas). Detta innebär att det endast är möjligt att använda en tillräckligt stor mängd sekundärpulver- partiklar utan att öka viktmängden av sekundärpulvermaterialet genom att minska storleken hos sekundärpulverpartiklarna.

Minskning av sekundärpulverpartikelstorleken kan emellertid leda till väggbeläggning, dammbildning och segregering, efter- som de mindre sekundärpulverpartiklarna fysiskt utestänges av de större primärpulverpartiklarna. Dessutom har även många sekundärpulver kemiska egenskaper eller fysikaliska egenskaper, såsom form, som gynnar segregering från kompositionen eller i själva verket även aggregatbildning av dessa. Detta anges exempelvis i US-patentet nr 4 676 831 till Engström, som diskuterar användningen av förlegerade pulver. Dessa förlege- rade pulver kan fortfarande icke lösa problemet med införli- vande av ytterligare olegerade material, såsom de smörjmedel som diskuterats ovan, eller sådana material som grafit.

En önskat homogen blandning av primära och sekundära pulver kan vanligen åstadkommas, om kompositionen först omblandas. Tyvärr leder emellertid hantering och transport av blandningarna till segregering av tidigare välblandade kompositioner.

En lösning på dessa problem är att i kompositionen införliva en tredje komponent för bindning av de sekundära partiklarna till de primära partiklarna. Lämpliga bindemedelskomponenter inne- fattar klibbiga eller viskösa vätskor, såsom oljor, emulsioner och liknande (US-patentet nr 4 675 831 till Engström). Använd- ningen av dessa material har emellertid minskat, eftersom de tenderar att både bringa pulverkompositionen att agglomerera och att inhibera dess flytbarhet.

Torra bindemedelskomponenter har även använts, såsom polyvinyl- alkohol, polyetylenglykol, polyvinylacetat (US-patenten nr 3 846 126, 3 988 524 och 4 062 678 till Dreyer et al., US-patentet nr 4 834 B00 till Engström). 507 546 5 I allmänhet blandas tunna vätskeformiga bindemedel homogent i kompositionerna och torkas, under det att viskösa eller pulver- formiga bindemedel antingen kan blandas torrt (med torra eller förfuktade kompositioner) eller upplösas i en bärare. Vanligen är det emellertid lämpligt att upplösa viskösa eller klibbande vätskor i lösningsmedel för att gynna homogen blandning.

Eftersom det kan vara svårt att åstadkomma blandning av torra bindemedelskomponenter, upplöses dessa vanligen först i lös- ningsmedel, fördelas inom hela pulverblandningen, varefter lösningsmedlet förángas. - Även om fasta och viskösa bindemedel kan fördelas när de upplöses i lösning, medför konkurrerande problem med att göra lösningen tillräckligt tunn för god fördelning å ena sidan samt à andra sidan minimering av mängden av använt utspädningsmedel (eftersom det senare måste förångas) att endast ett förhållan- devis snävt område av lösningskoncentration är önskvärt.

Eftersom det kan vara svårt att bestämma den optimala mängden lösningsmedel, har det varit känt (se US-patentet nr 4 504 441 till Kuyper) att blanda en kvantitet av flytande furfurylalko- hol i en pulverkomposition och därefter blanda in en syra för polymerisering och överförande av furfurylalkoholen i stelnad form. Uppfinnaren till föreliggande uppfinning har emellertid visat att användningen av fasta bindemedel, såsom Kuypers polymeriserade förening, ökar sammanpressningstrycket som erfordras för förtätning av de metallurgiska blandningarna.

Det anges även att användningen av vattenlösliga bindemedel är ofördelaktig, eftersom de kan vara svåra att torka, absorberar fukt och gynnar rostning. Fackmän på området föredrager därför användning av polymera bindemedelshartser, som är vattenolös- liga eller väsentligen vattenolösliga, såsom polyvinylacetat, polymetakrylat eller cellulosa, alkyd, polyuretan- eller polyesterhartser (US-patentet nr 4 834 800 till Semel).

Föreliggande uppfinning är inriktad på och övervinner många av olägenheterna med tidigare känd teknik genom att åstadkomma en 507 546 6 ny metallurgisk pulverblandning innefattande ett bindemedel av polyvinylpyrrolidon. Dessa och andra särdrag àstadkommes med en metallurgisk pulverkomposition innefattande järnmaterialpulver med en maximal partikelstorlek av högst c:a 300 um; samt minst ett av (i) ett legeringspulver i en mängd av mindre än c:a 15 viktprocent, (ii) ett smörjmedel i en mängd av mindre än c:a 5 viktprocent och (iii) ett tillsatsmedel i form av mindre än c:a 5 viktprocent, varvid kompositionen dessutom innefattar ett bindemedel för att förhindra att legeringspulvret eller smörj- medlet segregerar från kompositionen, varvid bindemedlet~ innefattar polyvinylpyrrolidon.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 är ett diagram som visar effekten av bindemedelskon- centrationen på damningsbeständigheten.

Fig. 2 är ett diagram som visar effekten av bindemedelskon- centrationen pà flödeshastigheten.

Fig. 3 är ett diagram som visar effekten av bindemedelskon- centrationen pà presstrycket.

Fig. 4 är ett diagram som visar effekten av bindemedelskon- centrationen på dimensionsförändring från formstorleken.

DETALJERÅD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinnaren till föreliggande uppfinning genomförde detaljerade undersökningar för tillverkning av segregeringsfria bland- ningar, i vilka väggbelåggning, dammbildning eller segregering är praktiskt taget eliminerade. Såsom uttrycket användes häri avser "segregeringsfri" att karakterisera en metallurgisk blandning, i vilken legeringselementen (exempelvis grafit, koppar, nickel och liknande), smörjmedel och andra sekundära pulver icke längre är utsatta för beläggningsbildning, damning eller segregering. 507 546 7 Föreliggande uppfinning användes för järnmaterialpulver, såsom stålpulver, som typiskt framställes genom utmatning av smält stål från en skänk i en tapplåda, där det smälta stålet efter passage genom eldfasta munstycken utsättes för atomisering genom inverkan av högtrycksvattenstrålar. Det atomiserade stålet torkas därefter och glödgas för avlägsnande av syre och kol. Den rena kaka som tillvaratages krossas därefter åter till ett pulver.

Väsentligen alla järnmaterialpulver med en maximal partikel- storlek mindre än c:a 300 um kan användas i kompositionen enligt denna uppfinning. Typiska järnmaterialpulver är stålpul- ver inkluderande rostfria och legerade stålpulver. Stålpulver Atometø 1001, 4201 och 4601 tillverkade av Quebec Metal Powders Limited, Tracy, Quebec, Kanada är representativa för de legerade stålpulvren. Dessa Atomet®-pulver innehåller mer än 97 viktprocent järn och har en skenbar densitet av 2,85-3,05 g/cm3 och en flythastighet av 24-28 sekunder per 50 g. Stålpul- ver Atomet® 1001 är till 99 viktprocent järn, under det att stålpulver 4201 och 4601 innehåller 0,6 resp. 0,55 viktprocent molybden och 0,45 resp. 1,8 viktprocent nickel. Så gott som godtycklig grad eller kvalitet av stålpulver kan användas. Även om bindemedlet (polyvinylpyrrolidon) enligt denna upp- finning visade sig vara verksamt med användning av stålpulver Atometø, kan järnpulver även användas såsom järnmaterialpulver för blandningarna enligt denna uppfinning. Dessa pulver har en järnhalt överstigande 99 viktprocent med mindre än 0,2 viktpro- cent syre och 0,1 viktprocent kol. Atometø-järnpulver har typiskt en skenbar densitet av minst 2,50 g/cm3 och en flyt- hastighet av mindre än 30 sekunder per 50 g.

De sekundära material som användes enligt denna uppfinning innefattar legeringsmedel, såsom grafit och andra metallurgiska kolmaterial, koppar, nickel, molybden, svavel eller tenn liksom olika andra lämpliga metalliska material, för vilka tillverk- ning, användning och metoder för införlivande i järnmaterial 507 546 8 pulverblandningar är i hög grad välkända inom tekniken. Gene- rellt är den totala mängden av legeringspulver som närvarar mindre än 15 viktprocent och vanligen mindre än 10 viktprocent.

För de flesta användningar införlivas mindre än c:a 3 viktpro- cent legeringspulver i pulverblandningarna enligt denna upp- finning. Vanligast är den maximala partikelstorleken hos legeringsmedlet icke större än storleken hos järnmaterialpulv- ret. Det är lämpligt att den maximala partikelstorleken hos legeringsmedlet är högst c:a 150 um, företrädesvis högst c:a 50 m. Mest föredraget är den genomsnittliga partikelstorleken hos legeringsmedlet högst c:a 20 pm.

Andra sekundära material som allmänt införlivas är även väl- kända för fackmän på området och innefattar exempelvis smörj- medel, såsom zinkstearat, stearinsyra, vax, etc. Sådana smörj- medel användes typiskt i blandade pulvren i mängder upp till c:a 5 viktprocent. Företrädesvis närvarar de i en mängd mindre än c:a 2 viktprocent och mest föredraget i en mängd mindre än c:a 1 viktprocent. Smörjmedlet har typiskt en medelpartikeldia- meter av icke mer än c:a 100 pm. Det är lämpligt att den maxi- mala partikelstorleken hos smörjmedlen icke är större än c:a 100 pm och företrädesvis icke större än c:a 50 nn. Mest före- draget är den genomsnittliga partikeldiametern hos smörjmedlen icke mer än c:a 25 nn. I detta avseende gäller att om smörjmed- let användes i form av agglomerat, hänför sig de ovan angivna storleksbegränsningarna till genomsnittliga partikelstorlekar hos sådana agglomerat.

Andra tillsatsmedel som kan införlivas är även välkända för fackmän på området och innefattar exempelvis sådana sekundära material som talk, mangansulfid, bornitrid, ferrofosfor och liknande. Sådana tillsatsmedel användes typiskt i de blandade pulvren i mängder upp till c:a 5 viktprocent. Företrädesvis närvarar de i mängder mindre än c:a 2 viktprocent och mest föredraget i mängder mindre än c:a 1 viktprocent. Tillsatsmed- let har typiskt en medelpartikeldiameter av icke mer än c:a 50 pm. Det är lämpligt att den maximala partikelstorleken hos 507 546 9 tillsatsmedlen icke är större än c:a 50 nu och företrädesvis icke större än c:a 20 pm. Mest föredraget är genomsnittliga partikeldiametern hos tillsatsmedlen icke mer än cza 5 mn. I detta avseende gäller att om tillsatsmedlet användes i form av agglomerat, hänför sig de ovan angivna storleksbegränsningarna till medelpartikelstorlekarna hos sådana agglomerat. Olika andra material, innefattande andra bindemedel, som är kon- ventionellt kända inom tekniken kan givetvis även användas.

SPECIFIKA UTFÖRINGSFORMER ' Bindemedel upplöstes i ett lämpligt lösningsmedel och sprutades in i pulverblandningen såsom en fin dimma. Efter homogenisering i en blandare torkas blandningen genom inverkan av vakuum cch/- eller föràngning av lösningsmedlet och tillvaratagande av det avlägsnade lösningsmedlet genom kondensering för àterföring i kretslopp. Förángning av lösningsmedlet orsakar att produktens temperatur sjunker och sänker föràngningshastigheten samt förlänger torkningstiden. Genom cirkulering av en vätska vid en reglerad temperatur genom en mantel i blandaren kan produkttem- peraturen upprätthàllas och torkningstiden kan avkortas.

Vid försöken användes Atometo 1001-stàlpulver sàsom baspulver till vilket sattes 0,8 % South western 1651 grafit och 0,8 % Whitco zinkstearat (ZnSt). Bindemedlen som användes vara poly- vinylpyrrolidon (GAF: PVP KlS), polyvinylacetat (Union Carbide: AYAA-harts) och polyvinylbutyral (Monsanto: BUTVAR B-74).

Bindemedlen upplöstes i metanol till en fastmaterialkoncentra- tion av 10 viktprocent för páföring pá blandningen. Tabell l anger försöksprogrammet som följdes för undersökningen. 507 546 10 TABELL 1 INJEKTIONSSYSTEM TORKNINGSBETINGELSER BINDE- SPRUT- DISPERGE- u INGEN UPP- MEDEL, % NING RINGSBAR HALLNINQ HEIININQ 3ß° 52° §§°§ PvP o.os x /JS 0.10 x x 0.125 x X o: x x u x x n x x n x x n x x o 115 x - X__ PVAc 0.05 X X 0.10 X X 0.125 x X Pvauc o.os X X 0.10 X X 0.125 x ' .i_lL_.

Verksamheten hos bindemedlen bestämdes genom uppmätning av pulverblandningens beständighet mot damning vid fluidisering med en ström av gas (luft, N2, etc.) och genom värdering av flytbarheten hos blandningen. Effekten av bindemedelskoncentra- tionen och de olika bindemedelssystemen på grönegenskaperna och egenskaperna i sintrat tillstànd för pulverblandningarna som pressats till en gröntäthet av 6,8 g/cm3 värderades även.

Vid dammbeständighetsprovningen föres luft med en konstant flythastighet av 6,0 liter/minut under tio minuter genom ett rör med diametern 2,5 cm med ett 400 mesh nät, pà vilket provmaterialet placeras. Detta bringar provmaterialet att bubbla och fina partiklar (såsom grafit) att medföras såsom en följd av det stora förhållandet yta-till-volym och låg specifik vikt. Grafiten och andra likartade material avsättes därefter i dammsamlaren.

För lösningsmedelsàtervinningssystemet uppmättes den totala torkningstiden såsom en funktion av temperaturen hos upphett- nings/kylnings-systemet. Detta system reglerar temperaturen hos 507 546 ll den inkommande olja som cirkulerar genom manteln hos blandaren och gör det möjligt att prova effekten av temperaturen.

Före definiering av kraven på utrustningen genomfördes försök för bestämning huruvida ordningsföljden för tillsatsen av materialen i blandningen hade någon effekt pá blandningens kvalitet. Tabell 2 visar de ordningsföljder som undersöktes.

TABELL 2 oRnNnxGsFöLJn A B 1 Stálpulver Stálpulver 2 Bindemedelslösning Smörjmedel, grafit 3 Smörjmedel, grafit Bindemedelslösning I "A" besprutades stálpulvret med bindemedelslösningen under omblandning. Denna fortsattes under fem minuter, varefter grafiten och smörjmedlet tillsattes. I "B" tillsattes smörjmed- let och grafiten till stàlpulvret och blandades därefter fem minuter, vid vilken tidpunkt bindemedelslösningen sprutades in.

Efter steg "3" fortsattes blandningen i både "A" och "B" under 30 minuter och prover uttogs periodiskt.

Det visade sig vid undersökning av proverna att ordningsföljd "A" gav många oönskade agglomereringar av ZnSt och grafit, under det att ingen observerades vid användning av ordnings- följd "B". Icke desto mindre uppmättes, sedan väl agglomeraten avlägsnats genom siktning, ingen märkbar skillnad ifråga om fysiska eller metallurgiska egenskaper vid jämförelse av utgángsblandningar tillverkade med ordningsföljderna "A" och "B". Eftersom ordningsföljd "B" icke gav nâgra agglomereringar alls, tillverkades efterföljande blandningar med användning av detta tillvägagångssätt.

Med den teknik som utvecklades för framställning av segrege- ringsfria blandningar måste en avsevärd mängd vätska blandas 507 546 12 med blandningen (dvs. c:a 200 liter för en blandning av 20 ton). Förfarandet som användes för tillsats av bindemedelslös- ningen är därför en betydelsefull parameter att beakta. Tre olika metoder för vätsketillsats undersöktes.

Vid den första hälles bindemedelslösningen helt enkelt i hela dess mängd in i blandaren under införandet av produkten. Vid den andra inmatas bindemedelslösningen under inverkan av tyngdkraften genom en dispersionsstàng, som roterar runt blandarens axel. Den tredje metoden för vätsketillsats kräver en speciell pump och munstycke för sprutning av det vätske- formiga bindemedlet utan att orsaka någon förändring av trycket inuti blandaren.

När sprutningssystemet användes, sjönk blandningstiden som erfordrades för erhållande av en homogen blandning signifikant (5-10 minuter). Den mycket fina dimma som kan framställas med detta system fördelar bindemedlet jämnt och icke vid något tillfälle förekom någon ansamling av bindemedelslösningen i blandningen. Även om delar av blandningen föreföll uppslam- ningslik under de tidiga stadierna av blandningen när dis- persionsstàng- eller hällningsmetoderna användes, erhölls homogena blandningar genom förlängning av blandningstiden.

Damningsbeständigheten och flytegenskaperna visade sig vara praktiskt taget identiska med de vid sprutningsmetoden sedan blandningarna väl blivit homogena. Icke desto mindre anser uppfinnaren till föreliggande uppfinning att det är sannolikt att vissa partiklar av blandningen överbelägges med disper- sionsstáng- och hällningsmetoden. Metallurgiska egenskaper visade sig även vara likartade hos injektionssystemet och de andra.

Sedan blandningen avslutats, mäste lösningsmedlet avlägsnas eller föràngas med kvarlämnande av de blandade elementen väl inbäddade i en tunn fast film som täcker järnpartiklarna. Denna fasta klibbfria film antages förbättra flytegenskaperna. Om lösningsmedlet icke föràngas, torkar blandningen icke till- 507 546 13 räckligt av sig självt. De förbättrade flyt- och damnings- egenskaperna som är förenade med segregeringsfria blandningar erhålles därför icke i full utsträckning. En utrustningsdel som erfordras för framställning av segregeringsfria blandningar är därför ett torknings- eller vakuumsystem.

Vakuumsystemet kopplas vanligen med en kondensationskammare för tillvaratagande av lösningsmedlet. I detta àtervinningssystem mättas gasen som lämnar blandaren med lösningsmedlet, som därefter kondenserar i kondensationskammaren. Lösningsmedlet kan därefter áterföras i kretslopp och härigenom sänkas pro- duktionskostnaderna.

Den totala torkningstiden är i hög grad beroende pá produkttem- peraturen. Höjning av produkttemperaturen ökar förángnings- hastigheten, vilket slutligen sänker den totala torkningstiden och vice versa. Produkttemperaturen kan lätt regleras, exempel- vis genom cirkulering av en vätska eller gas med reglerad temperatur genom blandarens mantel.

Torkningstiden registrerades från början för blandningar utan någon produkttemperaturreglering. Extremt långa torkningstider erfordrades, eftersom produkttemperaturen sjönk så snart produkten sattes under vakuum. När temperaturen sjönk, sjönk förángningshastigheten och krävde långa torkningstider upp till l-1/2 timmar. Därefter reglerades temperaturen hos den vätska som cirkulerade genom blandarens mantel till 38, 52 och 66¶L Med en ökning av vätsketemperaturen hölls produkttemperaturen högre och härigenom avkortades den totala torkningstiden. För vätsketemperaturer av 60¶!eller högre när produkttemperaturen höga nivåer. Det antages att de höga produkttemperaturerna under blandningen orsakar att smörjmedel (vax, ZnSt, stearin- syra, etc.) mjuknar och hindrar pulveregenskaperna. Den opti- mala vätsketemperaturen under de speciella provningsbetingel- serna visade sig vara omkring 50 till SSTL Vid dessa tempera- turer hölls produkttemperaturen vid c:a ZFC och torkningstiden var något kortare än 0,5 timme. 507 546 14 Effekten av de olika bindemedlen på pulveregenskaperna hos blandningarna äskädliggöres på figurerna 1 till 4. För bland- ningar som var fria från något bindemedel uppmättes damnings- beständigheten (figur 1) till 30 %. Bindemedlet, PVP Kl5, provades vid fyra olika koncentrationer, dvs. 0,05, 0,10, 0,125 och 0,175 %. Vid 0,125 % bindemedelskoncentration var damnings- beständigheten c:a 95 %, vilket är mycket gott. Vid 0,10 % PVP Kl5 uppmättes damningsbeständigheten till 88 %.

Figur 2 visar den förbättrade flythastighet som erhölls med bindemedel. Vid koncentrationen 0,125 % av antingen PVP eller PVAc förbättras flythastigheten från 30 s/50 g (för en bland- ning utan bindemedel) till c:a 23 s/50 g.

Grönegenskaperna hos delar tillverkade av bindemedelsbehandlade blandningar visade sig endast svagt påverkade. Såsom framgår av fig. 3 ökade det sammanpressningstryck som erfordrades för att uppnå 6,8 g/cm3 gröntäthet med c:a 1 tsi jämfört med en normal blandning vid koncentrationen 0,125 % PVP. Butvar har emeller- tid en betydligt mer skadlig inverkan på sammanpressbarheten.

Ett annat sätt att klargöra effekten pà sammanpressbarheten är genom att uppmäta gröntätheten för samma sammanpressningstryck (ASTM 8331-76). Vid 30 tsi och en koncentration av 0,125 % av antingen PVAc eller PVP observerades en minskning av 0,02 till 0,03 g/cm3 vid jämförelse med en blandning som var fri från bindemedel.

Enligt föreliggande uppfinning tillsättes polyvinylpyrrolidon till stàlpulverblandningen i en mängd av högst c:a 0,2 % viktprocent (torrt), lämpligen i en mängd av 0,15 viktprocent och företrädesvis i en mängd av högst c:a 0,1 viktprocent.

Generellt användes mer polyvinylpyrrolidon när järnpulver användes än när stálpulver användes. När järnpulver användes “såsom järnmaterialpulver, tillsättes därför polyvinylpyrrolidon till blandningen i en mängd av högst c:a 0,3 viktprocent (torrt), lämpligen i en mängd av c:a 0,25 viktprocent och företrädesvis i en mängd av högst c:a 0,2 viktprocent. Mest 507 546 15 föredraget är emellertid att icke tillsätta mer polyvinylpyrro- lidon till järnmaterialpulverblandningarna än som erfordras för att förbättra pulverblandningarnas benägenhet till damning och göra kompositionen segregeringsfri härigenom. Även om det icke finnes några speciella begränsningar beträf- fande polyvinylpyrrolidonbindemedlet som användes enligt föreliggande uppfinning, är det föredraget att polyvinylpyrro- lidonen är tvärbunden i så ringa grad som möjligt för att förbättra dess löslighet i lösningsmedlet och dess fördelbarhet i pulverkompositionen. Även om inga maximala molekylvikter för polymeren är avsedda, är det dessutom lämpligt att högpolymerer icke användes, eftersom de tenderar att upplösas och fördelas långsamt. Allmänt kan molekylvikter upp till 400.000 användas och polymerer med från 10.000 till 100.000 föredrages.

Enligt föreliggande uppfinning är det dessutom möjligt att använda sampolymerer av vinylpyrrolidon. Om en sådan sampolymer väljes för användning såsom bindemedel i enlighet med upp- finningen, är det föredraget att sammonomeren väljes bland sådana monomerer som vinylacetat och liknande. Det är vidare föredraget att vinylpyrrolidonmonomeren utgör minst 50 % av sampolymermonomerenheterna och särskilt föredraget att vinyl- pyrrolidonmonomeren utgör minst 70 % av sampolymermonomer- enheterna.

Polyvinylpyrrolidon är i hög grad löslig i många organiska lösningsmedel, såsom alkoholer, syror, estrar, ketoner, klore- rade kolväten, aminer, glykoler, laktamer och nitroparaffiner.

Lösligheten hos polymeren i vatten är typiskt begränsad endast av viskositeten hos den erhållna lösningen. Allmänt kan god- tyckligt lösningsmedel användas och alkoholer föredrages och metanol är i hög grad föredragen. Idealiskt är att använda så ringa mängd lösningsmedel som möjligt men 10%-iga lösningar användes allmänt. Polyvinylpyrrolidonen kan givetvis blandas i torr form med antingen torra eller förfuktade pulverblandningar om så önskas. 507 546 16 Det bör förstås att olika modifikationer kan göras av de föredragna utföringsformer som beskrivits häri utan att man avviker från uppfinningstanken och utan förlust av de därav följande fördelarna. Det är sålunda avsikten att andra exempel på tillämpning av de här beskrivna principerna skall falla inom området för uppfinningen, förutsatt att de särdrag som anges i de följande patentkraven eller ekvivalenter till sådana använ- des.

Claims (14)

507 546 17 PATENTKRÄV

1. Metallurgisk pulverkomposition, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den innehåller järnmaterialpulver med en maximal partikelstorlek av högst c:a 300 um samt minst ett pulver av (i) ett legeringsmedel i en mängd av mindre än c:a 15 -viktprocent, (ii) ett smörjmedel i en mängd av mindre än c:a 5 viktprocent och (iii) ett tillsatsmedel i en mängd av mindre än c:a 5 viktprocent, varvid kompositionen dessutom innehåller ett bindemedel för att förhindra att legeringspulvret, smörjmedlet eller tillsatsmedlet segregerar från kompositionen, varvid bindemedlet innefattar polyvinylpyrrolidon.

2. Metallurgisk komposition enligt patentkrav 1, k ä n - n'e t e c k n a d därav, att legeringspulvret, smörjmedlet och tillsatsmedlet har en maximal partikelstorlek som är mindre än denna hos järnmaterialpulvret.

3. Metallurgisk komposition enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att järnmaterialpulvret är stàlpulver och att bindemedlet närvarar i en mängd av mindre än c:a 0,2 viktprocent, företrädesvis i en mängd av mindre än c:a 0,15 viktprocent och i synnerhet i en mängd av mindre än c:a 0,1 viktprocent.

4. Metallurgisk komposition enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att järnmaterialpulvret är järnpulver och att bindemedlet närvarar i en mängd av mindre än c:a 0,3 viktprocent, företrädesvis i en mängd av mindre än c:a 0,25 viktprocent och i synnerhet i en mängd av mindre än c:a 0,2 viktprocent.

5. Metallurgisk komposition enligt patentkrav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att legeringspulvret närvarar i en mängd av mindre än c:a 10 viktprocent, företrädesvis mindre än c:a 3 viktprocent. 507 546 18

6. Metallurgisk komposition enligt patentkrav 5, k ä n - n e t e c k n a d därav, att legeringspulvret har en maximal partikelstorlek av mindre än c:a 150 m, företrädesvis mindre än c:a 50 m och i synnerhet mindre än c:a 20 pm samt att legeringspulvret närvarar i en mängd av mindre än c:a 3 vikt- procent.

7. Metallurgisk komposition enligt något av patentkraven 3-6, k ä n n e t e c k n a d därav, att smörjmedlet närvarar i en mängd av mindre än c:a 2 viktprocent och företrädesvfs närvarar i en mängd av mindre än c:a 1 viktprocent.

8. Metallurgisk komposition enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att smörjmedlet har en maximal partikelstorlek av mindre än c:a 100 nu, företrädes- vis en maximal partikelstorlek av mindre än c:a 50 nn, och att smörjmedlet företrädesvis närvarar i en mängd av mindre än c:a l viktprocent och har en medelpartikelstorlek av mindre än c:a 25 un.

9. Metallurgisk komposition enligt något av föregående patentkrav, i synnerhet patentkrav 3 eller 5, k ä n n e - t e c k n a d därav, att tillsatsmedlet närvarar i en mängd av mindre än c:a 2 viktprocent, företrädesvis i en mängd av mindre än c:a 1 viktprocent.

10. Metallurgisk komposition enligt något av föregående patentkrav, i synnerhet patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a d därav, att tillsatsmedlet har en medelpartikelstorlek av mindre än c:a 50 pm, företrädesvis en maximipartikelstorlek av mindre än c:a 50 pm, i synnerhet en maximipartikelstorlek av mindre än c:a 20 p, och företrädesvis en metallurgisk sammansättning vari tillsatsmedlet närvarar i en mängd av mindre än c:a 1 viktprocent och har en medelpartikelstorlek av mindre än c:a 5 un.

ll. Metallurgisk komposition enligt något av föregående 507 546 19 patentkrav, i synnerhet patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att bindemedlet är en sampolymer av vinylpyrrolidon och att minst c:a 50 % av monomerenheterna, företrädesvis minst c:a 70 % av monomerenheterna utgöres av vinylpyrrolidon, varvid sampolymeren företrädesvis är en sampolymer av vinylpyrrolidon och vinylacetat.

12. Metallurgisk komposition enligt något av patentkraven l-10, k ä n n e t e c k n a d därav, att bindemedlet är en homopolymer. I

13. Metallurgisk komposition enligt något av föregående patentkrav, i synnerhet patentkrav ll eller 12, k ä n n e - t e c k n a d därav, att bindemedlet har en molekylvikt av mindre än c:a 400.000, företrädesvis en molekylvikt av från c:a 10.000 till 100.000.

14. Metallurgisk komposition enligt något av föregående patentkrav, i synnerhet patentkraven ll till 13, k ä n n e - t e c k n a d därav, att bindemedlet är vattenlösligt.