SE537830C2 - Blandat pulver för pulvermetallurgi och framställningsförfarande därav - Google Patents

Abstract

537 8 SAMMAN DRAG Detta blandade pulver for pulvermetallurgi, dar pulver har utmarkt fluiditet och minimal grafitpulverspridning, kan erhallas relativt enkelt genom att blanda fin grafit med en medelkornstorlek om 4 pm eller mindre med ett jarnbaserat pulver. Forfarandet uffors utan tillsats av ett bindningsmedel och under anbringande av en skjuvkraft. Det är fOredraget att den fina grafiten har en medelkornstorlek om 2,4 pm eller mindre och är vatmald. En del av den fina grafiten är foretradesvis tillsatt i stallet fOr atminstone en komponent vald fran gruppen bestaende av kimrOk, fulleren, kolforeningar karboniserade genom rostning och grafit med en medelpartikeldiameter om 5 pm eller mer.

Description

537 8 BLANDAT PULVER FOR PULVERMETALLURGI OCH FRAMSTALLNINGSFORFARANDE DARAV TEKNISKT OMRADE FOreliggande uppfinning avser en pulvermetallurgiteknik fOr formning och sintring av ett jarnbaserat pulver, och framstallning av en sintrad kropp. Mer specifikt avser den ett blandat pulver fOr pulvermetallurgi, vilket orsakar mindre spridning av ett grafitpulver, och her utmarkt fluiditet, och ett framstallningsforfarande darav.

BAKGRUNDSTEKNIK I pulvermetallurgi varigenom en sintrad kropp framstalls genom anvandning av ett jarnpulver eller eft kopparpulver som huvudsakligt ramaterial, anvands generellt eft blandat pulver innefattande ett pulver av det huvudsakliga ramaterialet, ett del-ramaterialpulver (sasom ett grafitpulver eller en legeringskomponent) fOr att fOrbattra de fysikaliska egenskaperna hos den sintrade kroppen, ett smorjmedel, och liknande. FOr att fOrbattra de mekaniska fysikaliska egenskaperna (sasom hallfasthet och hardhet) hos den sintrade kroppen tillsatts generellt koltillfbrande komponent (kolkalla) sasom grafit, och blandningen formas, fOljt av diffusion och karburisering av kolkallan in i jarnpulvret under en varmesintringsbehandling.

Emellertid är en grafit mindre i specifik vikt och mindre i partikeldiameter an ett jarnpulver. Av dessa skal resulterar enbart blandning darav i att grafiten och jarnpulvret till stor del är separerade fran varandra, och att grafiten segregerar. Saledes ken ofOrdelaktigt inte homogen blandning uppnas darav. Med pulvermetallurgifOrfarandet massframstalls sintrade kroppar. Av detta skal, lagras generellt ett blandat pulver i en lagringstratt. I lagringstratten tenderar en grafit med en liten specifik vikt att segregera i det byre skiktet av trattdelen. FOljaktligen Okar koncentrationen av grafit i anden av trattutmataren nar det blandade pulvret metes ut ur tratten. Saledes falls en cementitstruktur ut i den del som her en hog grafitkoncentration, vilket resulterar i en reducering av de mekaniska egenskaperna. Nar en skillnad i koncentrationen av kol i den sintrade kroppen fbrorsakas pa grund av segregation av grafit blir det svart att framstalla komponenter med stabila egenskaper. Vidare, orsakar segregation av grafit dammutslapp av grafitpulvret i blandningssteget eller formningssteget. Detta orsakar ofOrdelaktigt problem med fOrsamrad arbetsplatsmiljo och fOrsamring av det blandade pulvrets hanteringsegenskaper. Ovanstaende segregationen sker inte bara fOr grafit utan aven pa liknande satt fOr olika andra pulver som skall blandas med jarnpulvret. Detta her skapat en efterfragan av att fOrhindra segregationen. 1 537 8 FOr att forhindra segregationen och dammutslappet av grafit, har grovt klassat tre fbrfaranden fbreslagits i den kanda tekniken. Det fbrsta fbrfarandet är ett fbrfarande for att tillsatta en flytande tillsats sasom tallolja till ett blandat pulver (t.ex. patentdokument 1 och 2). Detta fOrfarande har en fOrdel av att mbiliggora framstallning med enkel utrustning. Nar en flytandetillsats tillsatts i en mangd som är nOdvandig for att den segregationsfbrebyggande effekten skall kunna observeras verkar emellertid en flytande tvarbindande kraft pa bland jarnpulverpartiklarna. Detta resulterar ofbrdelaktigt i extrem fbrsamring av fluiditeten. Det andra fbrfarandet är ett fOrfarande i vilket ett fast bindemedel sasom en hOgmolekylar polymer upploses i ett lOsningsmedel, och blandas homogent dad, efterfoljt av forangning av lOsningsmedlet, fOr att darigenom medge grafit att vidhafta till ytan av ett jarnpulver (patentdokument 3, 4, och liknande). Detta fOrfarande har fordelar av att ha formagan av att sakert lata grafit vidhafta dartill, och att aven medge anvandning av ett brett utbud av smbrjmedel. Dock kan fluiditeten hos det blandade pulvret vara otillracklig beroende pa sammansattningen. Det tredje forfarandet är ett sakallad varmsmaltningsfOrfarande kannetecknat av varmning och smaltning av ett smOrjmedel av relativ lag molekylvikt sasom fettsyra under blandning med ett jarnpulver (t.ex. patentdokument 5). Det smalta smolmedlet faster homogent till jarnpulvrets yta. Av detta skal är regleringen av temperatur under blandning mycket viktig. Vidare finns det aven en brist i att valet av anvandbara smOrjmedel är begransat. Med vart och ett av det forsta till det tredje forfarandet tillsatts ett organiskt bindemedel, vilket mAste resultera i ett komplicerat steg. Detta har skapat en efterfragan efter ett enklare forfaranden.

FOr Ovrigt, aven om detta är irrelevant fOr att fOrebygga segregation, fOreslas aven en teknik for att kontrollera partikelstorleken for grafit. I patentdokument 6, blandas en 0,1- till 2- pm grafit och ett jarnpulver i en vibrationskvarn med tillsats av tillsatsmedel i en specifik atmosfar sasom ammoniak. PA sa satt tacks jarnpulvrets partikelyta med grafitpartiklar. I patentdokument 7 och 8, kontrolleras partikelstorleken av grafit, och medelst ett organiskt bindemedel tacks jarnpulverytan med grafit.

Patentdokument [Patentdokument 1] JP-A nummer 60-502158 [Patentdokument 2] JP-A nummer 6-49503 [Patentdokument 3] JP-A nummer 5-86403 [Patentdokument 4] JP-A nummer 7-173503 [Patentdokument 5] JP-A nummer 1-219101 [Patentdokument 6] JP-A nummer 54-90007 [Patentdokument 7] JP-A nummer 2005-330547 2 537 8 BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Det är ett syfte med foreliggande uppfinning att relativt enkelt tillhandahalla ett blandat pulver for pulvermetallurgi vilket orsakar mindre spridning av ett grafitpulver, och är utmarkt i fluiditet, och eft framstallningsforfarande darav.

Det blandade pulvret far pulvermetallurgi enligt foreliggande uppfinning vilken uppnatt ovanstaende syftet är kannetecknad av aft det erhalls genom blandning av en fin grafit med en medelpartikelstorlekt am 3,5 pm eller mindre med ett jarnbaserat pulver utan tillsats av eft bindemedel och under anbringande av en skjuvkraft. Det är foredraget aft den fina grafiten har en medelpartikelstorlek am 2,4 pm eller mindre, och att den har genomg6tt valkrossning.

For det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt foreliggande uppfinning, är det aven foredraget att den fina grafiten delvis är ersatt med atminstone en vald fran gruppen bestaende av kimrok, fulleren, en kolforening vilken skall karboniseras genom forbranning, och en grafit med en medelpartikelstorlek am 5 pm eller mer, som ska tillsattas. I detta fall är det fared raget att den totala mangden av samtliga grafiter, kimrok, fulleren, och kolforeningen vilken skall karboniseras genom forbranning är 0,1 viktdel eller mer och 3 viktdelar eller mindre per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret. Vidare innefattar det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt foreliggande uppfinning foretradesvis atminstone en vald fr6n gruppen besthende av ett smorjmedel, ett tillsatsmedel for forbattrad h511fasthet, eft tillsatsmedel for forbattrad natningshallfasthet, och ett tillsatsmedel far farbattrad bearbetbarhet. Alternativt kan en liten mangd bindemedel tillsattas for blandning av grafiten och det jarnbaserade pulvret. Det blandade pulvret far pulvermetallurgi sonn erhalls genom blandning av en fin grafit med en medelpartikelstorlek am 3,5 pm eller mindre med eft jarnbaserat pulver med tillsatts av ett bindemedel i eft forhallande av 0,1 viktdel eller mindre per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret under anbringande av en skjuvkraft, omfattas aven av foreliggande uppfinning.

I enlighet med foreliggande uppfinning forfinas medelpartikelstorleken av grafit, och blandning med ett jarnpulver utfors under anbringande av en skjuvkraft. Av dessa skal är det mojligt att erhalla eft blandat pulver far pulvermetallurgi med utmarkt vidhaftningskraft mellan grafiten och det jarnbaserade pulvret aven utan tillsats av ett bindemedel. Sam ett resultat är det majligt att undertrycka segregationen av grafit. Vidare är aven det blandade pulvret far pulvermetallurgi enligt foreliggande uppfinning utmarkt i fluiditet. Det blandade pulvret far pulvermetallurgi enligt foreliggande uppfinning kraver ingen tillsats av ett 3 537 8 bindemedel, och kan foljaktligen framstallas till en I5g kostnad, och har dessutom en fordel av hog produktivitet.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA FIG. 1 utgor en tvarsnittsvy av en anordning for anvandning vid uppmatning av spridningsforhAllandet av grafit i exempel; och FIG. 2 utgor ett SEM-fotografi nar ytan av ett blandat pulver i ett exempel studeras med ett SEM (svepelektronmikroskop).

BESKRIVNING AV UPFINNINGEN Ett blandat pulver for pulvermetallurgi enligt foreliggande uppfinningen, är kannetecknad av att det erh5lls genom blandning av fin grafit med eft jarnbaserat pulver under anbringande av en skjuvkraft.

For den fina grafiten enligt foreliggande uppfinning är medelpartikelstorleken enligt matningsforfarandet med Microtracforfarandet 3,5 pm eller mindre. Mekanismen i vilken grafit forfinas till det ovanstaende intervallet, for att darigenom aka vidhaftningskraften med ett jarnpulver, är inte helt kartlagd. Emellertid resulterar en minskning i partikelstorlek av grafit i en okning i specifik ytarea. Saledes är vidhaftning genom en fysikalisk kraft sasom statisk elektricitet tankbar. Vidare är det tankbart att aven en kemisk kraft fungerar. Det anses namligen att den krossade ytan av den fint krossade grafiten innefattar stora mangder av funktionella grupper sasom en vategrupp. Saledes uppstar formodligen en intermolekylar kraft mellan jarnpulvret och grafit via de funktionella grupperna, s5 att grafit vidhaftar p jarnpulverytan. Narvaron eller franvaron av de funktionella grupperna och innehallet darav kan till viss grad uppfattas genom uppvarmning av grafit i en kvaveatmosfar och mata viktforandringsforhallandet vid fran rumstemperatur till 950 C. Temperaturokningshastigheten for att hoja temperaturen fran rumstemperatur till 950 °C är foretradesvis installd till omkring 10 °C/min. Generellt varierar typen av gas som genereras fran grafiten fran en temperaturvarmningsregion till en annan. Typen av funktionella grupper som avlagsnas inom temperaturintervallet kan uppskattas fran den typ av gas som genereras. Sasom ar allmant [cant, vid 150 till 500 °C, avlagsnas en karboxylgrupp (-000H) och en hydroxylgrupp (-OH); vid 500 till 900 °C, avlagsnas en oxogrupp (=0); och vid 900 °C eller mer avlagsnas en vategrupp (-H). Genom att kontrollera viktminskningsmangden vid 150 till 950 °C, är det mojligt att ta bort effekten av viktminskningen fran den fukt som kan avlagsnas vid en lagre temperatur an 150 C. Foljaktligen är det mojligt att kanna till typen och innehallet av vane funktionellgrupp som ing5r i grafit. 4 537 8 Medelpartikelstorleken av den fina grafiten är fOretradesvis 2,4 pm eller mindre, hellre 2,2 pm eller mindre, och heist 2,0 pm eller mindre. Aven om den undre gransen for medelpartikelstorleken fbr den fina grafiten inte har nagon sarskild begransning, är den generellt omkring 1,0 pm. For att stalla in medelpartikelstorleken fOr den fina grafiten inom ovanstaende intervall, kan lampligen en kommersiellt tillganglig naturlig grafit eller en konstgjord grafit krossas medels en kross. Det finns inga sarskilda begransningar for atmosfaren vid krossning. Dock kan krossning utfbras medels ett torrt fbrfarande, eller sa kan krossning utfbras medels ett vatt fbrfarande. Emellertid är vatkrossning att fbredra. Nar vatkrossning uffors kan vatten, alkohol, eller liknande anvandas som lOsningsmedel. Som en kross kan en allman kross anvandas. Exempel darpa är rullkross (eng: roll crusher), skararkvarn (eng: cutter milli), roterandekross (rotary crusher), ham markross (eng: hammer crusher), vibrationskvarn (eng: vibration mill), pinnkvarn (eng: pin mill), vingkvarn (eng: wing mill), kulkvarn (eng: ball mill), och vaxelfrasmaskin (eng: planetary mill).

Det ar viktigt att den fina grafiten och det jarnbaserade pulvret enligt foreliggande uppfinning blandas under det att en skjuvkraft anbringas dartill. Blandningsfbrfarandet varigenom en skjuvkraft anbringas är ett annorlunda fbrfarande an ett konvektionsblandningsforfarande vilket representeras av en blandare av V-typ eller en dubbelgranuleringsblandare (eng: double corn mixer). Blandning under anbringade av skjuvkraft mojliggor blandning samtidigt som avstandet mellan jarnpulvret och den fina grafiten minimeras. Som ett resultat av detta är det mbjligt att effektivt uppvisa den fOrbattrade effekten av vidhaftningskraften till fOljd av fbrfiningen av grafit.

Att blanda under anbringande av en skjuvkraft kan astadkommas genom anvandning av till exempel en blandare utrustad med omrbrningsskovlar rorliga pa sa satt att de skar pulvret. Sa som formen pa de namnda omrbrningsskovlarna kan namnas paddel, turbin, band, skruv, flerstegsskovlar, ankartyp, hastskotyp, grindtyp (eng: gate type) och likande. Sa lange som blandaren innefattar omrbrningsskovlarna kan blandarens behallare vara av stationar typ eller sa kan den vara av roterande typ. Sa som blandama utrustade med omrbrningsskovlarna kan specifikt namnas hbghastighetsblandare (framstallda av Henschel Co., och liknande), plogtypblandare, Nautablandare (eng: nauta mixers) och liknande. Aven om blandningstiden beror pa typen av blandare som anvandas, mangden blandat pulver, och liknande, är den grovt 1 till 20 minuter.

Blandning av den fina grafiten och det jarnbaserade pulvret kan utibras medelst ett vatt forfarande, eller sa kan det utforas medels ett torrt forfarande. Vidare har blandningsfbrfarandet av den fina grafiten och det jarnbaserade pulvret inte nagon sarskild begransning. Med andra ord kan pulvren laddas in i en blandare pa samma gang. Alternativt är 537 8 det aven godtagbart att ett pulver matas in i blandaren forst och att det andra pulvret tillsatts senare.

Blandning av den fina grafiten och det jarnbaserade pulvret utfOrs inte genom uppvarmning till en temperatur tillracklig for ett smorjmedel och liknande att smalta eller hogre som vid ett sakallat varmsmaltningsfOrfarande utan kan uffOras till exempel vid vanliga temperaturer. Vidare, aven om atmosfaren vid blandning inte har n6gra begransningar, kan den vara luft.

I fOreliggande uppfinning kan endast den fina grafiten anvandas som kolkalla. Alternativt kan den fina grafiten delvis ersattas med en eller flera av allman grafit (generellt med en medelpartikelstorlek om 5 pm eller mer), kimrok, fulleren, och en kolforening vilken skall karboniseras genom fOrbranning, fOr att minska tillverkningskostnaden. Pulvren kan lampligen tillsattas under blandning av den fina grafiten och det jarnbaserade pulvret. Det finns ingen sarskild begransning fOr tillsatsordningen. Dock kan till exempel den fina grafiten, det jarnbaserade pulvret och andra kolkallor an den fina grafiten tillsattas samtidigt till en blandare och blandas. Alternativt kan foljande antas: den fina grafiten och det jarnbaserade pulvret blandas fOrst; och sedan, under blandning (till exempel, under drift av blandningsskovlarna), kan andra kolkallor an den fina grafiten tillsattas en efter en eller i kombination av tv6 eller fler darav. I detta fall är fOrhallandet mellan den fina grafiten fOretradesvis 15 viktprocent eller hogre, hellre 20 viktprocent eller mer, och helst 25 viktprocent eller mer baserat pa den totala vikten av kolkallorna (det vill saga all grafit (den fina grafiten och vanlig grafit) och en eller flera av kimrbk, fulleren, och kolfbreningen vilken skall karboniseras genom fOrbranning). Kolforeningen vilken skall karboniseras genom forbranning kan harrora ft-6n en vaxt, eller vara harledd ft-6n ett djur, och är, till exempel, aktivt kol, trakol, eller, antracit.

Innehallet av kolkallorna är generellt 0,1 viktdel eller mer och 3 viktdelar eller mindre per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret. Den undre gransen fOr innehallet av kolkallorna är fOretradesvis 0,2 viktdel eller mer, och hellre 0,3 viktdel eller mer per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret. Medan den byre gransen fOr innehaller av kolkallorna är fOretradesvis 2,5 viktdelar eller mindre och hellre 2,0 viktdelar eller mindre (i synnerhet 1,3 viktdelar eller mindre) per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret.

Det blandade pulvret fOr pulvermetallurgi enligt foreliggande uppfinning kan vidare innefatta 6tminstone en vald fr6n gruppen best6ende av ett smOrjmedel, och tillsatsmedel fOr fOrbattrade fysikaliska egenskaper (t.ex. ett tillsatsmedel for fOrbattrad hallfasthet, ett tillsatsmedel for fOrbattrad nOtningshallfasthet, och ett tillsatsmedel fOr fOrbattrad bearbetbarhet). Pulvren kan tillsattas nar den fina grafiten och det jarnbaserade pulvret blandas. Det finns inga sarskilda begransningar fOr tillsatsordningen. Till exempel kan den fina 6 537 8 grafiten och det jarnbaserade pulvret tillsattas samtidigt till en blandare och blandas. Alternativt kan fbljande antas: den fina grafiten och det jarnbaserade pulvret blandas fOrst; och sedan, under blandning (till exempel, under drift av omrOrningsskolarna), kan smorjmedlet och tillsatsmedlen for forbattrade fysikaliska egenskaper tillsattas till blandaren ett efter ett eller i kombination av tva eller fler darav.

Som smbrjmedel kan namnas metallisk tval, alkylenbisfettsyraamid, fettsyra, och liknande. Dessa kan anvandas ensamma eller sa kan de anvandas i kombination av tva eller flera darav. Den metalliska tvalen innefattar, fettsyrasalter, till exempel festtsyrasalter med 12 eller flera kolatomer. FOretradesvis anvands zinkstearat. Som fettsyra i alkylenbisfettsyraamiden kan till exempel en fOrening exemplifierad som RiCOOH anvandas.

Som den alkylenbisfettsyraamiden kan specifikt namnas C2_6-alkylenbis-C12-24- karboxylsyraamid. FOretradesvis anvands etylenbisstearylamid. Som fettsyra kan till exempel en fOrening exemplifierad som RiCOOH anvandas och är fOretradesvis karboxylsyra med omkring 16 till 22 kolatomer. I synnerhet anvands foretradesvis stearinsyra eller oleinsyra.

Innehallet av smOrjmedlet är till exempel 0,3 viktdel eller mer och 1,5 viktdelar eller mindre, och hellre 0,5 viktdel eller mer och 1,0 viktdel eller mindre per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret.

Som tillsatsmedlen fOr fOrbattrad hallfasthet kan till exempel namnas pulver innefattande atminstone en av koppar, nickel, krom, molybden, mangan, och kisel. I synnerhet är de ett kopparpulver, ett nickelpulver, ett krominnehallande pulver, ett molybdenpulver, ett manganinnehallande pulver, ett kiselinnehallande pulver, och liknande. Tillsatsmedlen for fOrbattrad hallfasthet kan anvandas ensamma eller i kombination av tva eller flera darav. Mangden av tillsatsmedlen for fOrbattrad hallfasthet som tillsatts är till exempel 0,2 viktdel eller mer och 5 viktdel eller mindre och hellre 0,3 viktdel eller mer och 3 viktdelar eller mindre per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret.

Som tillsatsmedlen for forbattrad nOtningshallfasthet kan namnas harda partiklar av karbid, silicid, nitrid och liknande. Dessa kan anvandas ensamma eller i kombination av tva eller flera darav.

Som tillsatsmedlen for forbattrad bearbetbarhet kan namnas mangansulfid, talk, kalciumfluorid, och liknande. Dessa kan anvandas ensamma eller i kombination av tva eller flera darav.

Det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt foreliggande uppfinning har utmarkt vidhaftningskraft mellan grafit och ett jarnbaserat pulver aven nar ett bindmedel tillsatts dartill. Emellertid omfattar foreliggande uppfinning aven ett utfOrande i vilket ett bindemedel 7 537 8 tillsatts inom intervallet om 0,1 viktdel eller mindre per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret. Bindemedelsmangden är hellre 0,08 viktdel eller mindre, och heist 0,05 viktdel eller mindre.

Det jarnbaserade pulvret for anvandning i fOreliggande uppfinning kan vara nAgot av ett rent jarnpulver och ett jarnlegeringspulver. Jarnlegeringspulvret kan vara ett partiellt legeringspulver i vilket ett legeringspulver (t.ex. koppar, nickel, krom, eller molybden) diffunderar och vidhaftar till ytan av ett jarnbaserat pulver eller s6 kan det vara ett fOrlegeringspulver erhAllet fran smalt jarn (eller smalt stAl) innefattande legeringskomponenter (samma komponenter som de hos legeringspulvret). Det jarnbaserade pulvret framstalls generellt genom att utsatta smalt jarn eller stal fOr en atomiseringsbehandling. Alternativt kan det jarnbaserade pulvret vara ett reducerat jarnpulver framstallt genom reduktion av en jarnmalm eller ett valssinter. Medelpartikelstorleken hos det jarnbaserade pulvret är till exempel 30 till 150 pm och fOretradesvis 50 till 100 pm. Medelpartikelstorleken av det jarnbaserade pulvret avser partikelstorleken vid en kumulativ underdimensionerad mangd av 50 % nar partikelstorleksspridningen uppmats enligt Japan Powder Metallurgy Association standard JPMA P 02-1992 (testfOrfarande fOr siktanalys av metallpulver).

For det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt foreliggande uppfinning, sA som beskrivs ovan, kontrolleras partikelstorleken av grafit och som ett blandningsfOrfarande darav, antas ett lampligt sAclant. Av dessa skal kan vidhaftningsstyrkan mellan grafiten och det jarnbaserade pulvret forbattras utan tillsats av ett bindemedel (s6som ett organiskt bindemedel). Som ett resultat är det mbjligt att undertrycka segregationen av grafit. Pa sa satt kan grafitspridningsfOrhAllandet som erhalls genom ett fOrfarande som beskrivs senare sattas till till exempel 20 °A eller mindre och kan sattas till fOretradesvis 15 `)/0 eller mindre, och hellre 10 % eller mindre. Vidare, tillsatts inget bindemedel till det blandade pulvret enligt fOreliggande uppfinning. Alternativt, nar ett bindemedel tillsatts, tillsatts det i en liten mangd (0,1 viktdel eller mindre). Av detta skal blir densiteten hos en formad kropp, nar den formade kroppen är formad under samma formningstryck, och densiteten hos en sintrad kropp, erhAllen genom sintring av den formade kroppen, hOgre jamfOrt med en som innefattar ett bindemedel tillsatt dartill, vilket resulterar i en Okning av hallfastheten hos den sintrade kroppen. Vidare är det fOr det blandade pulvret enligt foreliggande uppfinning mojligt att utelamna eller forenkla avvaxningssteget som skall utfOras mellan formningssteget och sintringssteget. Detta bidrar till att forbattra produktiviteten av sintrade komponenter och aven de miljomassiga atgarderna.

Vidare ar det mojligt att genomfora stabilisering av kvaliteten s6som minimering av de dimensionella fOrandringarna genom fOrfiningen av grafit. Salunda är det aven mojligt att implementera energibesparing och kostnadsreduktion vid framstallning av sintrade 8 537 8 komponenter sasom reduktion av sintringstemperaturen eller fOrkortning av sintringstiden. Det blandade pulvret enligt den foreliggande uppfinningen kan anvandas for sintrade komponenter fOr mekaniska strukturer och liknande. I synnerhet kan den aven anvandas fOr sintrade komponenter i komplicerade och tunnvaggiga former. Darigenom kan viktreduktion uppnas och fOljaktligen är det blandade pulvret enligt fOreliggande uppfinning aven lampligt fOr material med hog hallfasthet.

Exempel Nedan kommer fOreliggande uppfinning att beskrivas mer specifikt utifran exempel. FOreliggande uppfinning är inte begransad till fOljande exempel. Det är naturligtvis underforstatt att foreliggande uppfinning kan utovas genom tillagg av lampliga forandringar dartill inom ramen fOr kontentan av det som beskrivs ovan och senare. Samtliga av dessa ingar i det tekniska omradet enligt foreliggande uppfinning.

FOr varje exempel uppmattes spridningsfOrhallandet av grafit, medeltathet och fluiditet hos det blandade pulvret medelst nedanstaende fOrfaranden. (1) SpridningsfOrhallande av grafit Sasom visas i FIG. 1, sattes ett Nucleporefilter 1 (mesh 12 pm) in i en glasrbr 2 (innerdiameter: 16 mm, hojd 106 mm) med en trattform vid dess nedre del. DartII tillsattes 25 g av ett blandat pulver P. Fran den nedre delen av glastuben 2, passerades en N2-gas med en hastighet av 0,8 l/min under 20 min. Salunda bestamdes grafitspridningsfOrhallandet genom nedanstaende ekvation (1). Med andra ord sprids grafit som inte vidhaftar till jarnpulvret medelst N2-gasen som cirkuleras underifran. Darav är det mbjligt att bestamma grafitspridningsforhallandet genom nedanstaende ekvation (1). Darutover kan mangden av kol i det blandade pulvret fOre och efter N2-gascirkulation uppmatas genom fOrbranningsforfarandet.

GrafitspridningsfOrhallande (`)/0) = (1 — mangden kol efter N2-gascirkulation/ mangden kol fore N2-gascirkulation) x 100 ... (1) (2) Medeltathet av blandat pulver Medeltatheten (g/cm3) av det blandade pulvret uppmattes enligt JIS Z2504 (metallpulver — medeltathetstestfOrfarande). (3) Fluiditet hos blandat pulver Fluiditet hos (sekunder/50 g) det blandade pulvret uppmattes enligt JIS Z2502 (testfOrfaranden av fluiditet hos metallpulver). Narmare bestamt uppmattes tiden (sekunder) till 9 537 8 dess att 50 g av det blandade pulvret flodat ut genom en mynning med en diameter av 2,63 mm. Tiden (sekunder) är refererad till som det blandade pulvrets fluiditet.

Exempel 1 En kommersiellttillganglig naturlig grafit (framstalld av Nippon Graphite Ltd., JCPB, medelpartikelstorlek 5,0 pm) genomgick en vat typ av kulkvarns krossning (eng: bead mill crushing) (lbsningsmedel: vatten), varpa, den torkades, och vidare krossades av en torr typ av stralkvam (eng: jet mill), vilket resulterar in en grafit med en medelpartikelstorlek om 2,1 pm (partikelstorleken av grafit uppmattes medelst en Microtrac 9300-X100). Per 100 viktdelar av jarnpulver (framstallt av KOBE STEEL Ltd., Atmel 300M, partikelsida 180 pm eller mindre, medelpartikelstorlek 70 pm), tillsattes 0,8 viktdel av grafit samtidigt till en hoghastighetsblandare utan tillsats av ett bindemedel eller ett smblmedel, och utan att anbringa varme dartill, och blandningen blandades i 5 minuter, vilket resulterande i ett blandat pulver. GrafitspridningsfOrhallandet av det resulterade blandade pulvret var 1 %. Vidare visas resultaten som erh011s vid observation under ett SEM i FIG.2. FIG. 2 visar att den fina grafiten vidhaftar jamnt till ytan av jarnpulvret.

A andra sidan, for jamfOrelse, erholls ett blandat pulver pa samma satt som beskrivs ovan, med undantaget att JCPB anvandes sasom det var utan att krossas. Som ett resultat var grafitspridningsforhallandet omkring 50 `)/0. Vidare studerades det blandade pulvret under ett SEM. Som ett resultat fann man att grafit endast delvis gick in i och vidhaftade till groparna hos jarnpulvret, och att stOrre delen av grafiten inte vidhaftade dartill.

Exempel 2 Grafitpulver erhallet genom anpassning av en kommersiellt tillganglig naturlig grafit (framstallning av Japan Graphite Co., Ltd., JCPB, medelpartikelstorlek 5,0 pm) med olika partikelstorlekar i enlighet med forfarandet som beskrivs i tabell 1 (varvid JCPB i sig anvandes fOr nummer 1 och 2 i tabell 1), ett jarnpulver (tillverkat av KOBE STEEL Ltd., Atmel 300 M, partikelsida 180 pm eller mindre, medelpartikelstorlekt 70 pm), och ett kopparpulver (framstallt av FUKUDA METAL FOIL & POWDER Co., Ltd., CE-20) tillsattes samtidigt till sina respektive blandare visade i tabell 1 i ett fOrhallande av kopparpulver: 2 viktdelar och grafit: 0,8 viktdel per 100 viktdelar av jarnpulvret, och vale blandning blandades, vilket resulterande i varje blandat pulver fOr uppmatning av grafitspridningsfOrhallandet. Partikelstorleken hos vale grafit uppmattes med Microtrac 9300-X100 sasom i exempel 1. Vidare, blandades per 100 viktdelar av det blandade pulvret, 0,8 viktdel av ett etylenbisamnidsmolmedel medelst vale blandare som visas i tabell 1, vilket resulterade i vale pulver fOr uppmatning av medeltathet och fluiditet. For ovrigt är losningsmedlet etanol fOr vatkrossning utford for nummer 7 och 8 i tabell 1. 537 8 Tabell 1 Experiment nummer Medal- partikel- storlek av grafit (1-rn) Krossnings- forfarande for grafit Blandningsforfarande for grafit och liknande och jarnpulver Grafitspridnings- forhallane (%) Medeltathet (g/cm3) Fluiditet (sek/50 g) 1 5,0 - Konvektionsblandare (V-typ av blandare) 63,08 lcke flddande 2 5,0 - Skjuvblandning (hoghastighets-blandare) 53,lcke flodande 3 3,Torr typ av stralkvarn Konvektionsblandare (V-typ av blandare) 42 3,12 lcke flddande 4 3,Torr typ av stralkvarn Skjuvblandning (hoghastighets-blandare) 18 3,13 29,0 2,3 Torr typ av kvarn +Torr typ av stralkvarn Konvektionsblandare (V-typ av blandare) 3,lcke flodande 6 2,3 Torr typ av kvarn +Torr typ av stralkvarn Skjuvblandning (hoghastighets-blandare) 6 3,24,2 7 1,9 Vat typ av kross fran Star Burst framstalld av Sugino Machine Ltd. Konvektionsblandare (V-typ av blandare) 28 3,27,0 8 1,9 Vat typ av kross fren Star Burst framstalld av Sugino Machine Ltd. Skjuvblandning (hoghastighets-blandare) 1 3,24,0 FOr experiment nummer 4, 6, och 8, var medelpartikelstorleken av grafit liten, och grafiten och det jarnbaserade pulvret blandade genom skjuvningsblandningsfOrfarandet.

FOljaktligen var spridningsforhallandet fOr grafit litet och fluiditet var ocksa god. I synnerhet for experiment nummer 6 och 8, medelpartikelstorleken av grafit var 2,4 pm eller mindre, och bade spridningsforhallandet av grafit och fluiditeten hos det blandade pulvret var bathe an de fOr nummer 4.

A andra sidan var medelpartikelstorleken av grafit stor fOr experiment nummer 1 och 2, och for experiment nummer 1, antogs konventionsblandningsforfarandet. FOljaktligen i !Ada fallen resulterade det i att spridningsfOrhallandet fOr grafit var stort och att det blandade 11 537 8 pulvret inte flOt. For experiment nummer 3 och 5, aven om medelpartikelstorleken av grafit var 4 pm eller mindre, anvandes konvektionsblandningsfbrfarandet. FOljaktligen resulterade det i att spridningsfOrhallandet fOr grafit var stort och att det blandade pulvret inte flOt. FOr experiment nummer 7, aven om medelpartikelstorleken var 2,4 pm eller mindre, och var mycket fin, anvandes konvektionsblandningsfbrfarandet. FOljaktligen var spridningsfOrhallandet fOr grafit stort.

Vidare kan det bli kant effekterna av medelpartikelstorleken och blandningsfbrfarandet av grafit p medeltathet av det blandade pulvret fr6 n tabell 1. Till exempel indikerar jamfOrelsen mellan experiment nummer 1 och 3 eller mellan experiment nummer 2 och 4 att en mindre medelpartikelstorlek resulterar i en stOrre medeltathet hos det blandade pulvret. Vidare indikerar respektive jamforelse mellan experiment nummer 1 och 2, mellan 3 och 4, mellan 5 och 6 och mellan 7 och 8 att skjuvblandningsforfarandet tillhandahaller ett blandat pulver med stbrre medeltathet an med konvektionsblandningsforfarandet.

Exempel 3 Per 100 viktdelar av ett jarnpulver (tillverkat av KOBE STEEL Ltd., Atmel 300M, partikelstorlek 180 pm eller mindre, medelpartikelstorlek 70 pm), tillsattes (i) den fina grafiten som anvands i experiment nummer 6 i exempel 2, Al 5 kimrOk tillverkad av Degussa, och en kommersiellttillganglig naturlig grafit (tillverkad av Japan Graphite Co., Ltd, JCPB, medelpartikelstorlek: 5,0 pm) och (ii) 2 viktdelar av ett kopparpulver samtidigt till en hoghastighetsblandare med skovlar och blandningen omrordes under fern minuter, vilket resulterade i ett pulver fOr matning av spridningsfOrhallandet av grafit. FOr Ovrigt är blandningsforhAllandet av den fina grafiten, kimrtiken, och den kommersiellt tillgangliga naturliga grafiten (fbrhallandena per 100 viktdelar av jarnpulvret) sasom visas i tabell 2. Vidare blandades 0,8 viktdel av ett etylenbisamnidsmOrjmedel per 100 viktdelar av ett blandat pulver vars grafitspridningsfOrhallande uppmatts (omrorda anvandande en hOghastighetsblandare med skovlar under 2 minuter), vilket resulterande i ett pulver for uppmatning av medeltathet och fluid itet. 12 537 8 Tabell 2 Experiment nummer Mangd fin grafit (viktdel) Mangd kimrtik (viktdel) JCPB mangd (viktdel) Grafitspridnings- fOrhallande (0/0) Medeltathet (g/cm3) Fluiditet (sek/50g) 9 0,8 0 0 1 3,24,0 0,4 0,4 0 2 3,11 26,8 11 0,2 0,6 0 0 3,08 27,4 12 0,6 0 0,2 17 3,12 28,9 Tabell 2 indikerar att aven nar den fina grafiten delvis ersatts med kimrok och/eller kommersiellttillganglig grafit (JCPB) som ska anvandas kan spridningsfOrhallandet fOr grafit undertryckas tillrackligt.

Exempel 4 Anvandandes exempel nummer 1 och 8 (pulver efter tillsats av etylenbisamidsmbrjmedl) i exempel 2, och, for jamfbrelse ett konventionellt blandat pulver (den nyttjande ett bindemedel) tillverkades formade kroppar under ett tryck av 686 MPa sa att vardera kropp var i en ringform med en ytterdiameter om 30 mm, en innerdiameter om 10 mm, och en hOjd av 10 mm. Pa sa satt mattes vane formad kroppsdensitet med ett fbrfarande som beskrivs senare. Den formade kroppen sintrades under en atmosfar av 95 `)/0 kvavgas, och 5 `)/0 vatgas vid 1120 °C under 30 minuter. Densiteten, dimensionsfOrandringsfOrhallandet, den radiella krossningshallfastheten, och hardheten hos den resulterande sintrade kroppen uppmattes genom nedanstaende fOrfaranden.

For bvrigt är tillverkningsfbrfarandet for det konventionellt blandade pulvret (den nyttjande ett bindemedel) enligt fbljande. FOrst blandades medels en hbghastighetsblandare med skovlar, 0,8 viktdel av en kommersiellt tillganglig naturlig grafit (framstalld av Japan Graphite Co., Ltd., JCPB, medelpartikelstorlek 0,5 pm) och 2 viktdelar av ett kopparpulver (framstallt av FUKUDA METAL FOIL & POWDER Co., Ltd., CE-20) per 100 viktdelar av jarnpulver (framstallt av KOBE STEEL Ltd., Atmel 300 M, partikelsida 180 pm eller mindre, medelpartikelstorlek 70 pm). Darefter tillsattes till en blandare 0,2 viktdel av en 10 `)/0 styrenbutadiensampolymerlosning (lOsningsmedlet var toluen) per total mangd av 100 viktdelar av jarnpulvret, den naturliga grafiten, och kopparpulvret, och blandningen blandades under tva minuter. Darefter utfordes vakuumvarmning for att foranga toluenen, vilket resulterande i ett blandat pulver. Per 100 viktdelar av det blandade pulvret blandades 0,8 viktdel av ett etylenbisamnidsmbrjmedel (med omrbrning mede en hbghastighetsblandare med skovlar under tva minuter). 13 537 8 Uppmatning av formad kroppsdensitet och sintrad kroppsdensitet Den formade kroppsdensiteten och den sintrade kroppsdensiteten bestamdes genom uppmatning av respektive dimension av den formade kroppen och den sintrade kroppen, och bestamning av respektive volymer, och uppmatning av respektive vikter och division av respektive vikter med respektive volymer.

Uppmatning av dimensionelltfOrandringsfOrhallande Det dimensionella forandringsfOrhallandet (`)/0) bestamdes genom foljande ekvation (2).

Dimensionelltforandringsforhallande = fiytterdiameter av sintrad kropp)- (ytterdiameter av formad kropp))/(ytterdiameter av formad kropp) x 100... (2) Uppmatning av radiellkrosshallfasthet Radielltkrossningstryck uffOrs i riktningen av formningsaxeln hos den sintrade kroppen och den vertikala riktningen darav. Saledes mattes hallfastheten nar ringen gick sOnder och den radiella krossningshallfastheten (MPa) bestamdes enligt JIS Z2507. (7) Uppmatning av h6rdhet Utg6ende ifrAn respektive tie punkter (totalt sex matpunkter) p framsidan och baksidan av den ringformade sintrade kroppen mattes medelst en Rockwell B skala, for att darigenom bestamma h6rdheten (HRB).

Tabell 3 Formad kroppsdensitet (g/cm3) Sintrad kroppsdensitet (g/cm3) Dimensionellt- fOrandrings- forhallande (%) Radiell krossningsh611fasthet (MPa) Hardhet (HRB) Nummer 1 i exempel 2 7,7.06 0,38 982 Nummer 8 i exempel 2 7,13 7,0,970 84 Kand teknik 7,7,07 0,36 983 14 537 8 Tabell 3 indikerar fOljande: for experiment nummer 8 i exempel 2 som uppfyller villkoren enligt fOreliggande uppfinnig, var medelpartikelstorleken av grafit är stor, och, i jamfbrelse med experiment nummer 1 vilket genomgick konvektionsblandning, var den formade kroppsdensitet hogre, och de dimensionella fOrandringarna vid sintring mindre (expansionen var liten). FOljaktligen okade den sintrade kroppsdensiteten, och den radiella krossningsh611fastheten och h6rdheten hos den sintrade kroppen Okar aven. Vidare, visas fbljande: aven i jamfbrelse med den relaterade kanda tekniken, for experiment nummer 8 i exempel 2, var den formade kroppsdensiteten stOrre och det dimensionella fOrandringsforhallandet mindre, saledes Okade den sintrade kroppsdensiteten, och den radiella krossningshallfastheten var ocksa mycket utmarkt. FOr Ovrigt uppmattes aven grafitspridningsforhAllandet fOr tidigare kand teknik. Resultatet var 1 `)/0.

FOrklaring av hanvisningsbeteckningar 1 ... Nucleporefilter 2 ... Glasra

Claims (13)

537 8 KRAV:

1. Ett blandat pulver for pulvermetallurgi kannetecknat av att det är erhallet genom blandning av en fin grafit med en medelpartikelstorlek om 3,5 pm eller mindre med ett jambaserat pulver utan tillsats av ett bindemedel och under anbringande av en skjuvkraft.

2. Det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt krav 1, varvid medelpartikelstorleken av den fina grafiten är 2,4 pm eller mindre.

3. Det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt krav 1, varvid den fina grafiten har genomgatt vatkrossning.

4. Det blandade pulvret far pulvermetallurgi enligt krav 1, varvid den fina grafiten delvis har ersatts med atminstone en vald fran gruppen bestaende av kimrok, fulleren, en kolforening vilken skall karboniseras genom forbranning, och en grafit med en medelpartikelstorlek om 5 pm eller mer, vilken ska tillsattas; varvid forhallandet mellan den fina grafiten till den totala mangden av samtlig grafit, kimrok, fulleren, och kolforeningen vilken skall karboniseras genom fOrbranning är 15 viktprocent eller mer.

5. Det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt nagot av kraven 1 till 4, varvid den totala mangden av samtliga grafiter, kimrok, fulleren, och kolforeningen vilken skall karboniseras genom fOrbranning är 0,1 viktdel eller mer och 3 viktdelar eller mindre per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret.

6. Det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt nagot av kraven 1 till 4, innefattande atminstone en vald fran gruppen bestaende av ett smorjmedel, ett tillsatsmedel for forbattrad hallfasthet, ett tillsatsmedel for forbattrad nOtningshallfasthet, och ett tillsatsmedel for forbattrad bearbetbarhet.

7. Det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt nagot av foregaende krav, varvid blandning inte utforts genom uppvarmning till en temperatur tillracklig for ett smorjmedel och liknande att smalta, eller hOgre som vid ett sa kallat varmsmaltningsforfarande.

8. Ett blandat pulvret for pulvermetallurgi kannetecknat av att det är erhallet genom 16 537 8 blandning av en fin grafit med en medelpartikelstorlek om 3,5 pm eller mindre med ett jambaserat pulver med tillsatts av ett bindemedel i ett forhallande av 0,1 viktdel eller mindre per 100 viktdelar av det jarnbaserade pulvret under anbringande av en skjuvkraft.

9. Det blandade pulvret for pulvermetallurgi enligt krav 8, varvid blandning inte utforts genom uppvarmning till en temperatur tillracklig for ett smorjmedel och liknande att smalta, eller hogre som vid ett s5 kallat varmsmaltningsforfarande.

10. Forfarande for framstallning av ett blandat pulver for pulvermetallurgi, innefattande att: bereda en fin grafit med en medelpartikelstorlek om 3,5 pm eller mindre, och blanda den fina grafiten med ett jarnbaserat pulver utan att tillsatta eft bindemedel under anbringande av en skjuvkraft.

11. Forfarande for framstallning av ett blandat pulver for pulvermetallurgi, innefattande att: bereda en fin grafit med en medelpartikelstorlek om 3,5 pm eller mindre, tillsatta ett bindemedel i ett forhallande av 0,1 viktdel eller mindre per 100 viktdelar av ett jambaserat pulver till den fina grafiten, och blanda den fina grafiten innefattande bindemedlet tillsatt dartill med det jarnbaserade pulvret under anbringande av en skjuvkraft.

12. Forfarandet for framstallning av ett blandat pulver for pulvermetallurgi enligt krav 10 eller 11, varvid blandningssteget med det jarnbaserade pulvret under anbringande av en skjuvkraft utfOrs medelst en blandare utrustad med rorliga omrorningsskovlar.

13. Forfarandet for framstallning av ett blandat pulver for pulvermetallurgi enligt nagot av kraven 10 till 12, varvid blandningen inte utfors genom uppvarmning till en temperatur tillracklig for ett smorjmedel och liknande aft smalta, eller hogre som vid ett sa kallat varmsmaltningsforfarande. 17 537 8 1 / 1