SE537830E - Blandat pulver för pulvermetallurgi och framställningsförfarande därav - Google Patents

Abstract

Detta blandade pulver för pulvermetallurgi, där pulver har utmärkt fluiditet och minimal grafitpulverspridning, kan erhållas relativt enkelt genom att blanda fin grafit med en medelkornstorlek om 4 μm eller mindre med ett järn baserat pulver. Förfarandet utförs utan tillsats av ett bindningsmedel och under anbringande av en skjuvkraft. Det är föredraget att den fina grafiten har en medelkornstorlek om 2,4 μm eller mindre och är våtmald. En del av den fina grafiten är företrädesvis tillsatt i stället för åtminstone en komponent vald från gruppen bestående av kimrök, fulleren, kolföreningar karboniserade genom röstning och grafit med en medelpartikeldiameter om 5 μm eller mer.

Description

BLANDAT PULVER FÖR PULVERMETALLURGI OCH FRAMSTÄLLNINGSFÖRFARANDE DÄRAV TEKNISKT OMRÅDE Föreliggande uppfinning avser en pulvermetallurgiteknik för formning och sintring av ett järnbaserat pulver, och framställning av en sintrad kropp. Mer specifikt avser den ett blandat pulver för pulvermetallurgi, vilket orsakar mindre spridning av ett grafitpulver, och har utmärkt fluiditet, och ett framställningsförfarande därav.

BAKGRUNDSTEKNIK I pulvermetallurgi varigenom en sintrad kropp framställs genom användning av ett järnpulver eller ett kopparpulver som huvudsakligt råmaterial, används generellt ett blandat pulver innefattande ett pulver av det huvudsakliga råmaterialet, ett del-råmaterialpulver (såsom ett grafitpulver eller en legeringskomponent) för att förbättra de fysikaliska egenskaperna hos den sintrade kroppen, ett smörjmedel, och liknande. För att förbättra de mekaniska fysikaliska egenskaperna (såsom hållfasthet och hårdhet) hos den sintrade kroppen tillsätts generellt koltillförande komponent (kolkälla) såsom grafit, och blandningen formas, följt av diffusion och karburisering av kolkällan in i järnpulvret under en värmesintringsbehandling.

Emellertid är en grafit mindre i specifik vikt och mindre i partikeldiameter än ett järnpulver. Av dessa skäl resulterar enbart blandning därav i att grafiten och järnpulvret till stor del är separerade från varandra, och att grafiten segregerar. Således kan ofördelaktigt inte homogen blandning uppnås därav. Med pulvermetallurgiförfarandet massframställs sintrade kroppar. Av detta skäl, lagras generellt ett blandat pulver i en lagringstratt. I lagringstratten tenderar en grafit med en liten specifik vikt att segregera i det övre skiktet av trattdelen.

Följaktligen ökar koncentrationen av grafit i änden av trattutmataren när det blandade pulvret matas ut ur tratten. Således fälls en cementitstruktur ut i den del som har en hög grafitkoncentration, vilket resulterar i en reducering av de mekaniska egenskaperna. När en skillnad i koncentrationen av kol i den sintrade kroppen förorsakas på grund av segregation av grafit blir det svårt att framställa komponenter med stabila egenskaper. Vidare, orsakar segregation av grafit dammutsläpp av grafitpulvret i blandningssteget eller formningssteget. Detta orsakar ofördelaktigt problem med försämrad arbetsplatsmiljö och försämring av det blandade pulvrets hanteringsegenskaper. Ovanstående segregationen sker inte bara för grafit utan även på liknande sätt för olika andra pulver som skall blandas med järnpulvret. Detta har skapat en efterfrågan av att förhindra segregationen.

För att förhindra segregationen och dammutsläppet av grafit, har grovt klassat tre förfaranden föreslagits i den kända tekniken. Det första förfarandet är ett förfarande för att tillsätta en flytande tillsats såsom tallolja till ett blandat pulver (t. ex. patentdokument 1 och 2). Detta förfarande har en fördel av att möjliggöra framställning med enkel utrustning. När en flytandetillsats tillsätts i en mängd som är nödvändig för att den segregationsförebyggande effekten skall kunna observeras verkar emellertid en flytande tvärbindande kraft på bland järnpulverpartiklarna. Detta resulterar ofördelaktigt i extrem försämring av fluiditeten. Det andra förfarandet är ett förfarande i vilket ett fast bindemedel såsom en högmolekylär polymer upplöses i ett lösningsmedel, och blandas homogent däri, efterföljt av förångning av lösningsmedlet, för att därigenom medge grafit att vidhäfta till ytan av ett järnpulver (patentdokument 3, 4, och liknande). Detta förfarande har fördelar av att ha förmågan av att säkert låta grafit vidhäfta därtill, och att även medge användning av ett brett utbud av smörjmedel. Dock kan fluiditeten hos det blandade pulvret vara otillräcklig beroende på sammansättningen. Det tredje förfarandet är ett såkallad varmsmältningsförfarande kännetecknat av värmning och smältning av ett smörjmedel av relativ låg molekylvikt såsom fettsyra under blandning med ett järnpulver (t. ex. patentdokument 5). Det smälta smörjmedlet fäster homogent till järnpulvrets yta. Av detta skäl är regleringen av temperatur under blandning mycket viktig. Vidare finns det även en brist i att valet av användbara smörjmedel är begränsat. Med vart och ett av det första till det tredje förfarandet tillsätts ett organiskt bindemedel, vilket måste resultera i ett komplicerat steg. Detta har skapat en efterfrågan efter ett enklare förfaranden.

För övrigt, även om detta är irrelevant för att förebygga segregation, föreslås även en teknik för att kontrollera partikelstorleken för grafit. I patentdokument 6, blandas en 0,1- till 2- ?m grafit och ett järnpulver i en vibrationskvarn med tillsats av tillsatsmedel i en specifik atmosfär såsom ammoniak. På så sätt täcks järnpulvrets partikelyta med grafitpartiklar. I patentdokument 7 och 8, kontrolleras partikelstorleken av grafit, och medelst ett organiskt bindemedel täcks järnpulverytan 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 [Patentdokument 8] JP-A nummer 2009-263697 BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att relativt enkelt tillhandahålla ett blandat pulver för pulvermetallurgi vilket orsakar mindre spridning av ett grafitpulver, och är utmärkt i fluiditet, och ett framställningsförfarande därav.

Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning vilken uppnått ovanstående syftet ärkännetecknad av att det erhålls genom blandning av en fin grafit med en medelpartikelstorlekt om 3,5 ?m eller mindre med ett järn baserat pulver utan tillsats av ett bindemedel och under anbringande av en skjuvkraft. Det är föredraget att den fina grafiten har en medelpartikelstorlek om 2,4 ?m eller mindre, och att den har genomgått våtkrossning.

För det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning, är det även föredraget att den fina grafiten delvis är ersatt med åtminstone en vald från gruppen bestående av kimrök, fulleren, en kolförening vilken skall karboniseras genom förbränning, och en grafit med en medelpartikelstorlek om 5 ?m eller mer, som ska tillsättas. I detta fall är det föredraget att den totala mängden av samtliga grafiter, kimrök, fulleren, och kolföreningen vilken skall karboniseras genom förbränning är 0,1 viktdel eller mer och 3 viktdelar eller mindre per 100 viktdelar av det järnbaserade pulvret. Vidare innefattar det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning företrädesvis åtminstone en vald från gruppen bestående av ett smörjmedel, ett tillsatsmedel för förbättrad hållfasthet, ett tillsatsmedel för förbättrad nötningshållfasthet, och ett tillsatsmedel för förbättrad bearbetbarhet. Alternativt kan en liten mängd bindemedel tillsättas för blandning av grafiten och det järnbaserade pulvret. Det blandade pulvret för pulvermetallurgi som erhålls genom blandning av en fin grafit med en medelpartikelstorlek om 3,5 ?m eller mindre med ett järnbaserat pulver med tillsatts av ett bindemedel i ett förhållande av 0,1 viktdel eller mindre per 100 viktdelar av det järnbaserade pulvret under anbringande av en skjuvkraft, omfattas även av föreliggande uppfinning.

I enlighet med föreliggande uppfinning förfinas medelpartikelstorleken av grafit, och blandning med ett järnpulver utförs under anbringande av en skjuvkraft. Av dessa skäl är det möjligt att erhålla ett blandat pulver för pulvermetallurgi med utmärkt vidhäftningskraft mellan grafiten och det järnbaserade pulvret även utan tillsats av ett bindemedel. Som ett resultat är det möjligt att undertrycka segregationen av grafit. Vidare är även det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning utmärkt i fluiditet. Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning kräver ingen tillsats av ett bindemedel, och kan följaktligen framställas till en låg kostnad, och har dessutom en fördel av hög produktivitet.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA FIG. 1 utgör en tvärsnittsvy av en anordning för användning vid uppmätning av spridningsförhållandet av grafit i exempel; och FIG. 2 utgör ett SEM-fotografi när ytan av ett blandat pulver i ett exempel studeras med ett SEM (svepelektronmikroskop).

BESKRIVNING AV UPFINNINGEN Ett blandat pulver för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinningen, är kännetecknad av att det erhålls genom blandning av fin grafit med ett järnbaserat pulver under anbringande av en skjuvkraft.

För den fina grafiten enligt föreliggande uppfinning är medelpartikelstorleken enligt mätningsförfarandet med Microtracförfarandet 3,5 ?m eller mindre. Mekanismen i vilken grafit förfinas till det ovanstående intervallet, för att därigenom öka vidhäftningskraften med ett järnpulver, är inte helt kartlagd. Emellertid resulterar en minskning i partikelstorlek av grafit i en ökning i specifik ytarea. Således är vidhäftning genom en fysikalisk kraft såsom statisk elektricitet tänkbar. Vidare är det tänkbart att även en kemisk kraft fungerar. Det anses nämligen att den krossade ytan av den fint krossade grafiten innefattar stora mängder av funktionella grupper såsom en vätegrupp. Således uppstår förmodligen en intermolekylär kraft mellan järnpulvret och grafit via de funktionella grupperna, så att grafit vidhäftar på järnpulverytan. Närvaron eller frånvaron av de funktionella grupperna och innehållet därav kan till viss grad uppfattas genom uppvärmning av grafit i en kväveatmosfär och mäta viktförändringsförhållandet vid från rumstemperatur till 950 °C.

Temperaturökningshastigheten för att höja temperaturen från rumstemperatur till 950 °C är företrädesvis inställd till omkring 10 °C/min. Generellt varierar typen av gas som genereras från grafiten från en temperaturvärmningsregion till en annan. Typen av funktionella grupper som avlägsnas inom temperaturintervallet kan uppskattas från den typ av gas som genereras. Såsom är allmänt känt, vid 150 till 500 °C, avlägsnas en karboxylgrupp (-COOH) och en hydroxylgrupp (-OH); vid 500 till 900 °C, avlägsnas en oxogrupp (=0); och vid 900 °C eller mer avlägsnas en vätegrupp (-H). Genom att kontrollera viktminskningsmängden vid 150 till 950 °C, är det möjligt att ta bort effekten av viktminskningen från den fukt som kan avlägsnas vid en lägre temperatur än 150 °C. Följaktligen är det möjligt att känna till typen och innehållet av varje funktionellgrupp som ingår i grafit.

Medelpartikelstorleken av den fina grafiten är företrädesvis 2,4 ?m eller mindre, hellre 2,2 ?m eller mindre, och helst 2,0 ?m eller mindre. Även om den undre gränsen för medelpartikelstorleken för den fina grafiten inte har någon särskild begränsning, är den generellt omkring 1,0 ?m. För att ställa in medelpartikelstorleken för den fina grafiten inom ovanstående intervall, kan lämpligen en kommersiellt tillgänglig naturlig grafit eller en konstgjord grafit krossas medels en kross. Det finns inga särskilda begränsningar för atmosfären vid krossning. Dock kan krossning utföras medels ett torrt förfarande, eller så kan krossning utföras medels ett vått förfarande. Emellertid är våtkrossning att föredra. När våtkrossning utförs kan vatten, alkohol, eller liknande användas som lösningsmedel. Som en kross kan en allmän kross användas. Exempel därpå är rullkross (eng: roll crusher), skärarkvarn (eng: cutter milll), roterandekross (rotary crusher), hammarkross (eng: hammer crusher), vibrationskvarn (eng: vibration mill), pinnkvarn (eng: pin mill), vingkvarn (eng: wing mill), kulkvarn (eng: ball mill), och växelfräsmaskin (eng: planetary mill).

Det är viktigt att den fina grafiten och det järnbaserade pulvret enligt föreliggande uppfinning blandas under det att en skjuvkraft anbringas därtill. Blandningsförfarandet varigenom en skjuvkraft anbringas är ett annorlunda förfarande än ett konvektionsblandningsförfarande vilket representeras av en blandare av V-typ eller en dubbelgranuleringsblandare (eng: double corn mixer). Blandning under anbringade av skjuvkraft möjliggör blandning samtidigt som avståndet mellan järnpulvret och den fina grafiten minimeras. Som ett resultat av detta är det möjligt att effektivt uppvisa den förbättrade effekten av vidhäftningskraften till följd av förfiningen av grafit.

Att blanda under anbringande av en skjuvkraft kan åstadkommas genom användning av till exempel en blandare utrustad med omrörningsskovlar rörliga på så sätt att de skär pulvret. Så som formen på de nämnda omrörningsskovlarna kan nämnas paddel, turbin, band, skruv, flerstegsskovlar, ankartyp, hästskotyp, grindtyp (eng: gate type) och likande. Så länge som biandaren innefattar omrörningsskovlarna kan biandarens behållare vara av stationär typ eller så kan den vara av roterande typ. Så som biandarna utrustade med omrörningsskovlarna kan specifikt nämnas höghastighetsblandare (framställda av Henschel Co., och liknande), plogtypblandare, Nautablandare (eng: nauta mixers) och liknande. Även om blandningstiden beror på typen av blandare som användas, mängden blandat pulver, och liknande, är den grovt 1 till 20 minuter.

Blandning av den fina grafiten och det järnbaserade pulvret kan utföras medelst ett vått förfarande, eller så kan det utföras medels ett torrt förfarande. Vidare har blandningsförfarandet av den fina grafiten och det järnbaserade pulvret inte någon särskild begränsning. Med andra ord kan pulvren laddas in i en blandare på samma gång. Alternativt är det även godtagbart att ett pulver matas in i biandaren först och att det andra pulvret tillsätts senare.

Blandning av den fina grafiten och det järnbaserade pulvret utförs inte genom uppvärmning till en temperatur tillräcklig för ett smörjmedel och liknande att smälta eller högre som vid ett såkallat varmsmältningsförfarande utan kan utföras till exempel vid vanliga temperaturer. Vidare, även om atmosfären vid blandning inte har några begränsningar, kan den vara luft.

I föreliggande uppfinning kan endast den fina grafiten användas som kolkälla. Alternativt kan den fina grafiten delvis ersättas med en eller flera av allmän grafit (generellt med en medelpartikelstorlek om 5 ?m eller mer), kimrök, fulleren, och en kolförening vilken skall karboniseras genom förbränning, för att minska tillverkningskostnaden. Pulvren kan lämpligen tillsättas under blandning av den fina grafiten och det järnbaserade pulvret. Det finns ingen särskild begränsning för tillsatsordningen. Dock kan till exempel den fina grafiten, det järnbaserade pulvret och andra kolkällor än den fina grafiten tillsättas samtidigt till en blandare och blandas. Alternativt kan följande antas: den fina grafiten och det järnbaserade pulvret blandas först; och sedan, under blandning (till exempel, under drift av blandningsskovlarna), kan andra kolkällor än den fina grafiten tillsättas en efter en eller i kombination av två eller fler därav. I detta fall är förhållandet mellan den fina grafiten företrädesvis 15 viktprocent eller högre, hellre 20 viktprocent eller mer, och helst 25 viktprocent eller mer baserat på den totala vikten av kolkällorna (det vill säga all grafit (den fina grafiten och vanlig grafit) och en eller flera av kimrök, fulleren, och kolföreningen vilken skall karboniseras genom förbränning).

Kolföreningen vilken skall karboniseras genom förbränning kan härröra från en växt, eller vara härledd från ett djur, och är, till exempel, aktivt kol, träkol, eller, antracit.

Innehållet av kolkällorna är generellt 0,1 viktdel eller mer och 3 viktdelar eller mindre per 100 viktdelar av det järnbaserade pulvret. Den undre gränsen för innehållet av kolkällorna är företrädesvis 0,2 viktdel eller mer, och hellre 0,3 viktdel eller mer per 100 viktdelar av det järnbaserade pulvret. Medan den övre gränsen för innehåller av kolkällorna är företrädesvis 2,5 viktdelar eller mindre och hellre 2,0 viktdelar eller mindre (i synnerhet 1,3 viktdelar eller mindre) per 100 viktdelar av det järnbaserade pulvret.

Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning kan vidare innefatta åtminstone en vald från gruppen bestående av ett smörjmedel, och tillsatsmedel för förbättrade fysikaliska egenskaper (t. ex. ett tillsatsmedel för förbättrad hållfasthet, ett tillsatsmedel för förbättrad nötningshållfasthet, och ett tillsatsmedel för förbättrad bearbetbarhet). Pulvren kan tillsättas när den fina grafiten och det järnbaserade pulvret blandas. Det finns inga särskilda begränsningar för tillsatsordningen. Till exempel kan den fina grafiten och det järnbaserade pulvret tillsättas samtidigt till en blandare och blandas. Alternativt kan följande antas: den fina grafiten och det järnbaserade pulvret blandas först; och sedan, under blandning (till exempel, under drift av omrörningsskolarna), kan smörjmedlet och tillsatsmedlen för förbättrade fysikaliska egenskaper tillsättas till biandaren ett efter ett eller i kombination av två eller fler därav.

Som smörjmedel kan nämnas metallisk tvål, alkylenbisfettsyraamid, fettsyra, och liknande. Dessa kan användas ensamma eller så kan de användas i kombination av två eller flera därav. Den metalliska tvålen innefattar fettsyrasalter, till exempel festtsyrasalter med 12 eller flera kolatomer. Företrädesvis används zinkstearat. Som fettsyra i alkylenbisfettsyraamiden kan till exempel en förening exemplifierad som R1COOH användas. Som den alkylenbisfettsyraamiden kan specifikt nämnas C2-6-alkylenbis-C12-24-karboxylsyraamid. Företrädesvis används etylenbisstearylamid. Som fettsyra kan till exempel en förening exemplifierad som R1COOH användas och är företrädesvis karboxylsyra med omkring 16 till 22 kolatomer. I synnerhet används företrädesvis stearinsyra eller oleinsyra. Innehållet av smörjmedlet 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 järnbaserade pulvret.

Som tillsatsmedlen för förbättrad hållfasthet kan till exempel nämnas pulver innefattande åtminstone en av koppar, nickel, krom, molybden, mangan, och kisel. I synnerhet är de ett kopparpulver, ett nickelpulver, ett krominnehållande pulver, ett molybdenpulver, ett manganinnehållande pulver, ett kiselinnehållande pulver, och liknande. Tillsatsmedlen för förbättrad hållfasthet kan användas ensamma eller i kombination av två eller flera därav.

Mängden av tillsatsmedlen för förbättrad hållfasthet som tillsätts 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 järnbaserade pulvret.

Som tillsatsmedlen för förbättrad nötningshållfasthet kan nämnas hårda partiklar av karbid, silicid, nitrid och liknande. Dessa kan användas ensamma eller i kombination av två eller flera därav.

Som tillsatsmedlen för förbättrad bearbetbarhet kan nämnas mangansulfid, talk, kalciumfluorid, och liknande. Dessa kan användas ensamma eller i kombination av två eller flera därav.

Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning har utmärkt vidhäftningskraft mellan grafit och ett järnbaserat pulver även när ett bindmedel tillsätts därtill. Emellertid omfattar föreliggande uppfinning även ett utförande i vilket ett bindemedel tillsätts inom intervallet om 0,1 viktdel eller mindre per 100 viktdelar av det järnbaserade pulvret. Bindemedelsmängden är hellre 0,08 viktdel eller mindre, och helst 0,05 viktdel eller mindre.

Det järnbaserade pulvret för användning i föreliggande uppfinning kan vara något av ett rent järnpulver och ett järnlegeringspulver. Järnlegeringspulvret kan vara ett partiellt legeringspulver i vilket ett legeringspulver (t. ex. koppar, nickel, krom, eller molybden) diffunderar och vidhäftar till ytan av ett järnbaserat pulver eller så kan det vara ett förlegeringspulver erhållet från smält järn (eller smält stål) innefattande legeringskomponenter (samma komponenter som de hos legeringspulvret). Det järnbaserade pulvret framställs generellt genom att utsätta smält järn eller stål för en atomiseringsbehandling. Alternativt kan det järnbaserade pulvret vara ett reducerat järnpulver framställt genom reduktion av en järnmalm eller ett valssinter. Medelpartikelstorleken hos det järnbaserade pulvret är till exempel 30 till 150 ?m och företrädesvis 50 till 100 pm. Medelpartikelstorleken av det järnbaserade pulvret avser partikelstorleken vid en kumulativ underdimensionerad mängd av 50 % när partikelstorleksspridningen uppmäts enligt Japan Powder Metallurgy Association standard JPMA P 02-1992 (testförfarande för siktanalys av metallpulver).

För det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt föreliggande uppfinning, så som beskrivs ovan, kontrolleras partikelstorleken av grafit och som ett blandningsförfarande därav, antas ett lämpligt sådant. Av dessa skäl kan vidhäftningsstyrkan mellan grafiten och det järnbaserade pulvret förbättras utan tillsats av ett bindemedel (såsom ett organiskt bindemedel). Som ett resultat är det möjligt att undertrycka segregationen av grafit. På så sätt kan grafitspridningsförhållandet som erhålls genom ett förfarande som beskrivs senare sättas till till exempel 20 % eller mindre och kan sättas till företrädesvis 15 % eller mindre, och hellre 10 % eller mindre. Vidare, tillsätts inget bindemedel till det blandade pulvret enligt föreliggande uppfinning. Alternativt, när ett bindemedel tillsätts, tillsätts det i en liten mängd (0,1 viktdel eller mindre). Av detta skäl blir densiteten hos en formad kropp, när den formade kroppen är formad under samma formningstryck, och densiteten hos en sintrad kropp, erhållen genom sintring av den formade kroppen, högre jämfört med en som innefattar ett bindemedel tillsatt därtill, vilket resulterar i en ökning av hållfastheten hos den sintrade kroppen. Vidare är det för det blandade pulvret enligt föreliggande uppfinning möjligt att utelämna eller förenkla avvaxn ing ssteg et som skall utföras mellan formningssteget och sintringssteget. Detta bidrar till att förbättra produktiviteten av sintrade komponenter och även de miljömässiga åtgärderna.

Vidare är det möjligt att genomföra stabilisering av kvaliteten såsom minimering av de dimensionella förändringarna genom förfiningen av grafit. Sålunda är det även möjligt att implementera energibesparing och kostnadsreduktion vid framställning av sintrade komponenter såsom reduktion av sintringstemperaturen eller förkortning av sintringstiden. Det blandade pulvret enligt den föreliggande uppfinningen kan användas för sintrade komponenter för mekaniska strukturer och liknande. I synnerhet kan den även användas för sintrade komponenter i komplicerade och tunnväggiga former. Därigenom kan viktreduktion uppnås och följaktligen är det blandade pulvret enligt föreliggande uppfinning även lämpligt för material med hög hållfasthet.

Exempel Nedan kommer föreliggande uppfinning att beskrivas mer specifikt utifrån exempel. Föreliggande uppfinning är inte begränsad till följande exempel. Det är naturligtvis underförstått att föreliggande uppfinning kan utövas genom tillägg av lämpliga förändringar därtill inom ramen för kontentan av det som beskrivs ovan och senare. Samtliga av dessa ingår i det tekniska området enligt föreliggande uppfinning.

För varje exempel uppmättes spridningsförhållandet av grafit, medeltäthet och fluiditet hos det blandade pulvret medelst nedanstående förfaranden. (1) Spridningsförhållande av grafit Såsom visas i FIG. 1, sattes ett Nucleporefilter 1 (mesh 12 ?m) in i en glasrör 2 (innerdiameter: 16 mm, höjd 106 mm) med en trattform vid dess nedre del. Därtill tillsattes 25 g av ett blandat pulver P. Från den nedre delen av glastuben 2, passerades en N2-gas med en hastighet av 0,8 l/min under 20 min. Sålunda bestämdes grafitspridningsförhållandet genom nedanstående ekvation (1). Med andra ord sprids grafit som inte vidhäftar till järnpulvret medelst N2-gasen som cirkuleras underifrån. Därav är det möjligt att bestämma grafitspridningsförhållandet genom nedanstående ekvation (1). Därutöver kan mängden av kol i det blandade pulvret före och efter N2-gascirkulation uppmätas genom förbränningsförfarandet.

Grafitspridningsförhållande (%) = (1 - mängden kol efter N2-gascirkulation/ mängden kol före N2-gascirkulation) x 100 ... (1) (2) Medeltäthet av blandat pulver Medeltätheten (g/cm<3>) av det blandade pulvret uppmättes enligt JIS Z2504 (metallpulver - medeltäthetstestförfarande). (3) Fluiditet hos blandat pulver Fluiditet hos (sekunder/50 g) det blandade pulvret uppmättes enligt JIS Z2502 (testförfaranden av fluiditet hos metallpulver). Närmare bestämt uppmättes tiden (sekunder) till dess att 50 g av det blandade pulvret flödat ut genom en mynning med en diameter av 2,63 mm. Tiden (sekunder) är refererad till som det blandade pulvrets fluiditet.

Exempel 1 En kommersiellttillgänglig naturlig grafit (framställd av Nippon Graphite Ltd., JCPB, medelpartikelstorlek 5,0 ?m) genomgick en våt typ av kulkvarns krossning (eng: bead mill crushing) (lösningsmedel: vatten), varpå, den torkades, och vidare krossades av en torr typ av strålkvarn (eng: jet mill), vilket resulterar in en grafit med en medelpartikelstorlek om 2,1 pm (partikelstorleken av grafit uppmättes medelst en Microtrac 9300-X100). Per 100 viktdelar av järnpulver (framställt av KOBE STEEL Ltd., Atmel 300M, partikelsida 180 ?m eller mindre, medelpartikelstorlek 70 ?m), tillsattes 0,8 viktdel av grafit samtidigt till en höghastighetsblandare utan tillsats av ett bindemedel eller ett smörjmedel, och utan att anbringa värme därtill, och blandningen blandades i 5 minuter, vilket resulterande i ett blandat pulver. Grafitspridningsförhållandet av det resulterade blandade pulvret var 1 %. Vidare visas resultaten som erhölls vid observation under ett SEM i FIG.2. FIG. 2 visar att den fina grafiten vidhäftar jämnt till ytan av järnpulvret. Å andra sidan, för jämförelse, erhölls ett blandat pulver på samma sätt som beskrivs ovan, med undantaget att JCPB användes såsom det var utan att krossas. Som ett resultat var grafitspridningsförhållandet omkring 50 %. Vidare studerades det blandade pulvret under ett SEM. Som ett resultat fann man att grafit endast delvis gick in i och vidhäftade till groparna hos järnpulvret, och att större delen av grafiten inte vidhäftade därtill.

Exempel 2 Grafitpulver erhållet genom anpassning av en kommersiellt tillgänglig naturlig grafit (framställning av Japan Graphite Co., Ltd., JCPB, medelpartikelstorlek 5,0 ?m) med olika partikelstorlekar i enlighet med förfarandet som beskrivs i tabell 1 (varvid JCPB i sig användes för nummer 1 och 2 i tabell 1), ett järnpulver (tillverkat av KOBE STEEL Ltd., Atmel 300 M, partikelsida 180 ?m eller mindre, medelpartikelstorlekt 70 ?m), och ett kopparpulver (framställt av FUKUDA METAL FOIL & POWDER Co., Ltd., CE-20) tillsattes samtidigt till sina respektive blandare visade i tabell 1 i ett förhållande av kopparpulver: 2 viktdelar och grafit: 0,8 viktdel per 100 viktdelar av järnpulvret, och varje blandning blandades, vilket resulterande i varje blandat pulver för uppmätning av grafitspridningsförhållandet. Partikelstorleken hos varje grafit uppmättes med Microtrac 9300-X100 såsom i exempel 1. Vidare, blandades per 100 viktdelar av det blandade pulvret, 0,8 viktdel av ett etylenbisamnidsmörjmedel medelst varje blandare som visas i tabell 1, vilket resulterade i varje pulver för uppmätning av medeltäthet och fluiditet. För övrigt är lösningsmedlet etanol för våtkrossning utförd för nummer 7 och 8 i tabell 1.

Image available on "Original document" För experiment nummer 4, 6, och 8, var medelpartikelstorleken av grafit liten, och grafiten och det järnbaserade pulvret blandade genom skjuvningsblandningsförfarandet.

Följaktligen var spridningsförhållandet för grafit litet och fluiditet var också god. I synnerhet för experiment nummer 6 och 8, medelpartikelstorleken av grafit var 2,4 ?m eller mindre, och både spridningsförhållandet av grafit och fluiditeten hos det blandade pulvret var bättre än de för nummer 4. Å andra sidan var medelpartikelstorleken av grafit stor för experiment nummer 1 och 2, och för experiment nummer 1, antogs konventionsblandningsförfarandet. Följaktligen i båda fallen resulterade det i att spridningsförhållandet för grafit var stort och att det blandade pulvret inte flöt. För experiment nummer 3 och 5, även om medelpartikelstorleken av grafit var 4 ?m eller mindre, användes konvektionsblandningsförfarandet. Följaktligen resulterade det i att spridningsförhållandet för grafit var stort och att det blandade pulvret inte flöt. För experiment nummer 7, även om medelpartikelstorleken var 2,4 ?m eller mindre, och var mycket fin, användes konvektionsblandningsförfarandet. Följaktligen var spridningsförhållandet för grafit stort.

Vidare kan det bli känt effekterna av medelpartikelstorleken och blandningsförfarandet av grafit på medeltäthet av det blandade pulvret från tabell 1. Till exempel indikerar jämförelsen mellan experiment nummer 1 och 3 eller mellan experiment nummer 2 och 4 att en mindre medelpartikelstorlek resulterar i en större medeltäthet hos det blandade pulvret. Vidare indikerar respektive jämförelse mellan experiment nummer 1 och 2, mellan 3 och 4, mellan 5 och 6 och mellan 7 och 8 att skjuvblandningsförfarandet tillhandahåller ett blandat pulver med större medeltäthet än med konvektionsblandningsförfarandet.

Exempel 3 Per 100 viktdelar av ett järnpulver (tillverkat av KOBE STEEL Ltd., Atmel 300M, partikelstorlek 180 ?m eller mindre, medelpartikelstorlek 70 ?m), tillsattes (i) den fina grafiten som används i experiment nummer 6 i exempel 2, A15 kimrök tillverkad av Degussa, och en kommersiellttillgänglig naturlig grafit (tillverkad av Japan Graphite Co., Ltd, JCPB, medelpartikelstorlek: 5,0 ?m) och (ii) 2 viktdelar av ett kopparpulver samtidigt till en höghastighetsblandare med skövlar och blandningen omrördes under fem minuter, vilket resulterade i ett pulver för mätning av spridningsförhållandet av grafit. För övrigt är blandningsförhållandet av den fina grafiten, kimröken, och den kommersiellt tillgängliga naturliga grafiten (förhållandena per 100 viktdelar av järnpulvret) såsom visas i tabell 2. Vidare blandades 0,8 viktdel av ett etylenbisamnidsmörjmedel per 100 viktdelar av ett blandat pulver vars grafitspridningsförhållande uppmätts (omrörda användande en höghastighetsblandare med skövlar under 2 minuter), vilket resulterande i ett pulver för uppmätning av medeltäthet och fluiditet.

Image available on "Original document" Tabell 2 indikerar att även när den fina grafiten delvis ersätts med kimrök och/eller kommersiellttillgänglig grafit (JCPB) som ska användas kan spridningsförhållandet för grafit undertryckas tillräckligt.

Exempel 4 Användandes exempel nummer 1 och 8 (pulver efter tillsats av etylenbisamidsmörjmedl) i exempel 2, och, för jämförelse ett konventionellt blandat pulver (den nyttjande ett bindemedel) tillverkades formade kroppar under ett tryck av 686 MPa så att vardera kropp var i en ringform med en ytterdiameter om 30 mm, en innerdiameter om 10 mm, och en höjd av 10 mm. På så sätt mättes varje formad kroppsdensitet med ett förfarande som beskrivs senare. Den formade kroppen sintrades under en atmosfär av 95 % kvävgas, och 5 % vätgas vid 1120 °C under 30 minuter. Densiteten, dimensionsförändringsförhållandet, den radiella krossningshållfastheten, och hårdheten hos den resulterande sintrade kroppen uppmättes genom nedanstående förfaranden.

För övrigt är tillverkningsförfarandet för det konventionellt blandade pulvret (den nyttjande ett bindemedel) enligt följande. Först blandades medels en höghastighetsblandare med skövlar, 0,8 viktdel av en kommersiellt tillgänglig naturlig grafit (framställd av Japan Graphite Co., Ltd., JCPB, medelpartikelstorlek 0,5 ?m) och 2 viktdelar av ett kopparpulver (framställt av FUKUDA METAL FOIL & POWDER Co., Ltd., CE-20) per 100 viktdelar av järnpulver (framställt av KOBE STEEL Ltd., Atmel 300 M, partikelsida 180 ?m eller mindre, medelpartikelstorlek 70 ?m) . Därefter tillsattes till en blandare 0,2 viktdel av en 10 % styrenbutadiensampolymerlösning (lösningsmedlet var toluen) per total mängd av 100 viktdelar av järnpulvret, den naturliga grafiten, och kopparpulvret, och blandningen blandades under två minuter. Därefter utfördes vakuumvärmning för att förånga toluenen, vilket resulterande i ett blandat pulver. Per 100 viktdelar av det blandade pulvret blandades 0,8 viktdel av ett etylenbisamnidsmörjmedel (med omrörning mede en höghastighetsblandare med skövlar under två minuter). (4) Uppmätning av formad kroppsdensitet och sintrad kroppsdensitet Den formade kroppsdensiteten och den sintrade kroppsdensiteten bestämdes genom uppmätning av respektive dimension av den formade kroppen och den sintrade kroppen, och bestämning av respektive volymer, och uppmätning av respektive vikter och division av respektive vikter med respektive volymer. (5) Uppmätning av dimensionelltförändringsförhållande Det dimensionella förändringsförhållandet (%) bestämdes genom följande ekvation (2).

Dimensionelltförändringsförhållande = {[ytterdiameter av sintrad kropp)-(ytterdiameter av formad kropp)}/(ytterdiameter av formad kropp) x 100... (2) (6) Uppmätning av radiellkrosshållfasthet Radielltkrossningstryck utförs i riktningen av formningsaxeln hos den sintrade kroppen och den vertikala riktningen därav. Således mättes hållfastheten när ringen gick sönder och den radiella krossningshållfastheten (MPa) bestämdes enligt JIS Z2507. (7) Uppmätning av hårdhet Utgående ifrån respektive tre punkter (totalt sex mätpunkter) på framsidan och baksidan av den ringformade sintrade kroppen mättes medelst en Rockwell B skala, för att därigenom bestämma hårdheten (HRB).

Image available on "Original document" Tabell 3 indikerar följande: för experiment nummer 8 i exempel 2 som uppfyller villkoren enligt föreliggande uppfinnig, var medelpartikelstorleken av grafit är stor, och, i jämförelse med experiment nummer 1 vilket genomgick konvektionsblandning, var den formade kroppsdensitet högre, och de dimensionella förändringarna vid sintring mindre (expansionen var liten). Följaktligen ökade den sintrade kroppsdensiteten, och den radiella krossningshållfastheten och hårdheten hos den sintrade kroppen ökar även. Vidare, visas följande: även i jämförelse med den relaterade kända tekniken, för experiment nummer 8 i exempel 2, var den formade kroppsdensiteten större och det dimensionella förändringsförhållandet mindre, således ökade den sintrade kroppsdensiteten, och den radiella krossningshållfastheten var också mycket utmärkt. För övrigt uppmättes även grafitspridningsförhållandet för tidigare känd teknik. Resultatet var 1 %.

Förklaring av hänvisningsbeteckningar 1 ... Nucleporefilter 2 ... Glasrör

Claims (10)

KRAV:

1. Ett blandat pulver för pulvermetallurgi kännetecknat av att det är erhållet genom blandning av en fin krossad grafit med en medelpartikelstorlek om 3,5 ?m eller mindre med ett järnbaserat pulver utan tillsats av ett bindemedel och under anbringande av en skjuvkraft, varvid det blandade pulvret för pulvermetallurgi har ett grafitspridningsförhållande om 20 % eller mindre.

2. Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt krav 1, varvid medelpartikelstorleken av den fina krossade grafiten är 2,4 ?m eller mindre.

3. Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt krav 1, varvid den fina krossade grafiten har genomgått våtkrossning.

4. Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt krav 1, varvid den fina krossade grafiten delvis har ersatts med åtminstone en vald från gruppen bestående av kimrök, fulleren, en kolförening vilken skall karboniseras genom förbränning, och en grafit med en medelpartikelstorlek om 5 ?m eller mer, vilken ska tillsättas; varvid förhållandet mellan den fina krossade grafiten till den totala mängden av samtlig grafit, kimrök, fulleren, och kolföreningen vilken skall karboniseras genom förbränning är 15 viktprocent eller mer.

5. Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt något av kraven 1 till 4, varvid den totala mängden av samtliga grafiter, kimrök, fulleren, och kolföreningen vilken skall karboniseras genom förbränning är 0,1 viktdel eller mer och 3 viktdelar eller mindre per 100 viktdelar av det järnbaserade pulvret.

6. Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt något av kraven 1 till 4, innefattande åtminstone en vald från gruppen bestående av ett smörjmedel, ett tillsatsmedel för förbättrad hållfasthet, ett tillsatsmedel för förbättrad nötningshållfasthet, och ett tillsatsmedel för förbättrad bearbetbarhet.

7. Det blandade pulvret för pulvermetallurgi enligt något av föregående krav, varvid blandning inte utförts genom uppvärmning till en temperatur tillräcklig för ett smörjmedel och liknande att smälta, eller högre som vid ett så kallat varmsmältningsförfarande.

8. Förfarande för framställning av ett blandat pulver för pulvermetallurgi, innefattande att: krossa grafit till en fin grafit med en medelpartikelstorlek om 3,5 ?m eller mindre, och blanda den fina grafiten med ett järnbaserat pulver utan att tillsätta ett bindemedel under anbringande av en skjuvkraft, varvid att blanda den fina grafiten med ett järnbaserat pulver utförs medelst ett torrt förfarande.

9. Förfarandet för framställning av ett blandat pulver för pulvermetallurgi enligt krav 8, varvid blandningssteget med det järnbaserade pulvret under anbringande av en skjuvkraft utförs medelst en blandare utrustad med rörliga omrörningsskovlar.

10. Förfarandet för framställning av ett blandat pulver för pulvermetallurgi enligt något av kraven 8 eller 9, varvid blandningen inte utförs genom uppvärmning till en temperatur tillräcklig för ett smörjmedel och liknande att smälta, eller högre som vid ett så kallat varmsmältningsförfarande.