TW201436903A - 金屬造粒粉及其製造方法與粉末冶金方法 - Google Patents

Abstract

一種金屬造粒粉及其製造方法與粉末冶金方法，係將金屬粉末與黏結劑進行混合處理，金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~30μm，再接續進行造粒處理，利用各金屬粉末外表面附著有黏結劑，以分別由複數金屬粉末黏結製成球形金屬造粒粉，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於40~150μm；因此金屬造粒粉可直接放入沖壓模具內進行沖壓製成生胚，而不會卡死破壞沖壓模具，再將生胚經由燒結處理製成粉末冶金工件，進而能夠減少機器設備與模具費用，更容易製造生產，降低成本，並且粉末冶金工件之密度達到7.5~7.7g/cm3，而更增進機械性質、表面平滑度與可電鍍性。

Description

金屬造粒粉及其製造方法與粉末冶金方法

本發明有關於一種粉末冶金技術，特別是涉及一種金屬造粒粉及其製造方法與粉末冶金方法。

按，粉末冶金係以金屬粉末利用壓力及燒結方式進行製造產品，能夠有效控制多孔性材料中之孔隙百分比，並且製成品尺寸精確，表面光滑，特別適合大量製造生產小尺寸製成品。

一般粉末冶金製程主要分為沖壓成形方式與金屬射出成形方式，其中之沖壓成形方式大多使用較粗的金屬粉末，例如粒徑分佈區間介於50~150μm，以避免較細的金屬粉末(粒徑為20μm以下)卡死在沖壓模具之沖頭與模座之作動餘隙中，而確保沖壓模具之使用壽命，並且順利沖壓出生胚，再將生胚進行燒結製成粉末冶金工件。惟，此種粉末冶金工件因為本身的金屬粉末較粗(粒徑為50~150μm)，以致工件本體之密度只能達到6.8~7.0 g/cm³，且相對減低機械性質、表面平滑度與可電鍍性。

而粉末冶金製程之金屬射出成形方式係使用較細的金屬粉末，將粒徑30μm之金屬粉末與黏結劑進行混鍊成射料，再由金屬射出成形機將射料射入模具內部模穴製成生胚，然後將生胚進行 萃取、脫酯分離出黏結劑，再高溫燒結製成粉末冶金工件。惟，此種粉末冶金工件之射出成形設備與模具費用高，無法有效降低製造成本，而工件本體則存在有射口與分模線，並且容易變形。

本發明之主要目的暨使用功效在於，金屬粉末混合黏結劑進行造粒處理製成金屬造粒粉，利用金屬粉末之3~30μm粒徑而緊實沖壓製成生胚，且由於金屬造粒粉之40~150μm粒徑已大於沖頭與模座彼此間之作動餘隙，因此金屬造粒粉不會卡死破壞沖壓模具，以適用於沖壓成形與燒結製成粉末冶金工件，能夠減少機器設備與模具費用，更容易製造生產，降低成本，並且粉末冶金工件之密度達到7.5~7.7g/cm³，而更增進機械性質、表面平滑度與可電鍍性。

為達上揭目的，本發明金屬造粒粉製造方法係將金屬粉末與黏結劑進行混合處理，金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~30μm，再接續進行造粒處理，利用各金屬粉末外表面附著有黏結劑，以分別由複數金屬粉末黏結製成球形金屬造粒粉，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於40~150μm。

於較佳實施例中，上述金屬造粒粉之金屬粉末含量為90~99.9重量%，黏結劑之含量為0.1~10重量%。

於較佳實施例中，上述金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~15μm，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於60~150μm。

於較佳實施例中，上述黏結劑進行加熱混合金屬粉末；上述 造粒處理係利用噴霧造粒法，以冷卻成型金屬造粒粉，使其金屬粉末彼此之間形成有空隙。

又，本發明金屬造粒粉係作為粉末冶金製程中所使用之金屬原料，將金屬造粒粉放入沖壓模具內進行沖壓製成生胚，再將生胚經由燒結處理製成粉末冶金工件；上述金屬造粒粉係包含有金屬粉末混合黏結劑，金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~30μm，於金屬粉末外表面附著有黏結劑，以分別由複數金屬粉末黏結製成球形金屬造粒粉，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於40~150μm。

又，本發明粉末冶金方法係將金屬粉末與黏結劑進行混合處理，金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~30μm，再接續進行造粒處理，利用各金屬粉末外表面附著有黏結劑，以分別由複數金屬粉末黏結製成球形金屬造粒粉，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於40~150μm；將金屬造粒粉放入沖壓模具內進行沖壓製成生胚，再將生胚經由燒結處理製成粉末冶金工件。

1‧‧‧金屬粉末

2‧‧‧黏結劑

3‧‧‧混合處理

4‧‧‧造粒處理

5‧‧‧金屬造粒粉

6‧‧‧沖壓成形處理

7‧‧‧生胚

8‧‧‧燒結處理

9‧‧‧粉末冶金工件

第一圖係為本發明較佳實施例金屬造粒粉之放大示意圖；第二圖係為本發明較佳實施例金屬造粒粉製造方法之方塊圖；第三圖係為本發明較佳實施例粉末冶金方法之方塊圖。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術手段及其功效，茲舉出可行實施例，並且配合圖式說明如下：

首先，請參閱第一圖及第二圖，本發明金屬造粒粉製造方法 係用於製造出粉末冶金製程中所使用之金屬造粒粉5，使金屬造粒粉5作為粉末冶金製程之沖壓成形方式所使用之金屬原料，以實施第三圖所示之粉末冶金製程，將金屬造粒粉5放入沖壓模具內，以進行沖壓成形處理6製成生胚7，再將生胚7經由燒結處理8製成粉末冶金工件9。

本發明金屬造粒粉製造方法係包含有以下步驟：將金屬粉末1與黏結劑2進行混合處理3，金屬粉末1可選用鐵鎳合金、低碳鋼、不銹鋼等金屬材質粉末，並且金屬粉末1之粒徑分佈區間則介於3~30μm，以直接使用不同粒徑之混合粉末，或者是選取平均粒徑之單一粉末，而黏結劑2則可選用PVA或PEG；將90~99.9重量%之金屬粉末1與0.1~10重量%之黏結劑2放入混合機進行均勻混合，並且黏結劑2加熱熔融均勻混合金屬粉末1，再放入攪拌桶加壓送至噴霧造粒機，以接續進行造粒處理4，藉由噴霧造粒法利用各金屬粉末1外表面附著有黏結劑2，並且分別將預定複數(數十顆或數百顆)金屬粉末1黏結，然後冷卻成型製成球形金屬造粒粉5，金屬造粒粉5之金屬粉末1含量為90~99.9重量%，黏結劑2之含量為0.1~10重量%，使金屬造粒粉5之粒徑分佈區間介於40~150μm，並且金屬造粒粉5之各黏結金屬粉末1彼此之間形成有空隙。於較佳實施例中，係可選用上述金屬粉末1之粒徑分佈區間介於3~15μm，且金屬造粒粉5之粒徑分佈區間介於60~150μm。

請再參閱第一圖及第二圖，本發明金屬造粒粉5係作為粉末 冶金製程之沖壓成形方式所使用之金屬原料，以實施第三圖所示之粉末冶金製程。如圖所示中，金屬造粒粉5包含有複數金屬粉末1混合黏結劑2，金屬粉末1可選用鐵鎳合金、低碳鋼、不銹鋼等金屬材質粉末，並且金屬粉末1之粒徑分佈區間則介於3~30μm，以直接使用不同粒徑之混合粉末，或者是選取平均粒徑之單一粉末，利用各金屬粉末1外表面附著有黏結劑2，以分別由複數(數十顆或數百顆)金屬粉末1黏結製成球形金屬造粒粉5，金屬造粒粉5之金屬粉末1含量為90~99.9重量%，黏結劑2之含量為0.1~10重量%，使金屬造粒粉5之粒徑分佈區間介於40~150μm，並且金屬造粒粉5之各黏結金屬粉末1彼此之間形成有空隙，以適用於粉末冶金製程之沖壓成形作業方式。於較佳實施例中，係可選用上述金屬粉末1之粒徑分佈區間介於3~15μm，且金屬造粒粉5之粒徑分佈區間介於60~150μm。

請再參閱第三圖，本發明粉末冶金方法係使用第一及二圖所示之金屬造粒粉5構造及其製造方法，以將粒徑分佈區間介於3~30μm之金屬粉末1黏結製成球形金屬造粒粉5，且金屬造粒粉5之粒徑分佈區間介於40~150μm；將金屬造粒粉5放入沖壓模具內進行沖壓成形處理6，利用金屬粉末1之3~30μm粒徑而緊實沖壓製成生胚7，由於金屬造粒粉5之40~150μm粒徑已大於沖頭與模座彼此間之作動餘隙，因此金屬造粒粉5不會卡死破壞沖壓模具；然後將生胚7經由燒結處理8製成粉末冶金工件9，使粒徑3~30μm之金屬粉末1彼此緊密熔接結合，因此粉末冶金工 件9之密度可達到7.5~7.7g/cm³，而更增進機械性質、表面平滑度與可電鍍性。

綜上所述，本發明可解決習知金屬粉末在沖壓成形製程中之使用缺失，其關鍵技術在於金屬粉末1混合黏結劑2進行造粒處理4製成金屬造粒粉5，利用金屬粉末1之3~30μm粒徑而緊實沖壓製成生胚7，且由於金屬造粒粉5之40~150μm粒徑已大於沖頭與模座彼此間之作動餘隙，因此金屬造粒粉5不會卡死破壞沖壓模具，以適用於沖壓成形與燒結製成粉末冶金工件9，能夠減少機器設備與模具費用，更容易製造生產，降低成本，並且粉末冶金工件9之密度達到7.5~7.7g/cm³，而更增進機械性質、表面平滑度與可電鍍性，爰依法提出發明申請專利。

以上所舉實施例僅用為方便說明本發明，而並非加以限制，在不離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士所可作之各種簡易變化與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。

1‧‧‧金屬粉末

2‧‧‧黏結劑

5‧‧‧金屬造粒粉

Claims (10)

1. 一種金屬造粒粉製造方法，係用於製造出粉末冶金製程中所使用之金屬造粒粉，將金屬造粒粉放入沖壓模具內進行沖壓製成生胚，再將生胚經由燒結處理製成粉末冶金工件；上述金屬造粒粉製造方法係將金屬粉末與黏結劑進行混合處理，金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~30μm，再接續進行造粒處理，利用各金屬粉末外表面附著有黏結劑，以分別由複數金屬粉末黏結製成球形金屬造粒粉，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於40~150μm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬造粒粉製造方法，其中上述金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~15μm，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於60~150μm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬造粒粉製造方法，其中上述金屬造粒粉之金屬粉末含量為90~99.9重量%，黏結劑之含量為0.1~10重量%。
4. 如申請專利範圍第3項所述之金屬造粒粉製造方法，其中上述黏結劑進行加熱混合金屬粉末；上述造粒處理係利用噴霧造粒法，以冷卻成型金屬造粒粉，使其金屬粉末彼此之間形成有空隙。
5. 一種金屬造粒粉，係作為粉末冶金製程中所使用之金屬原料，將金屬造粒粉放入沖壓模具內進行沖壓製成生胚，再將生胚經由燒結處理製成粉末冶金工件；上述金屬造粒粉係包含有金屬粉末混合黏結劑，金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~30μm，於 金屬粉末外表面附著有黏結劑，以分別由複數金屬粉末黏結製成球形金屬造粒粉，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於40~150μm。
6. 如申請專利範圍第5項所述之金屬造粒粉，其中上述金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~15μm，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於60~150μm。
7. 如申請專利範圍第5項所述之金屬造粒粉，其中上述金屬造粒粉之金屬粉末含量為90~99.9重量%，黏結劑之含量為0.1~10重量%。
8. 如申請專利範圍第7項所述之金屬造粒粉，其中上述金屬造粒粉之金屬粉末彼此之間形成有空隙。
9. 一種粉末冶金方法，係將金屬粉末與黏結劑進行混合處理，金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~30μm，再接續進行造粒處理，利用各金屬粉末外表面附著有黏結劑，以分別由複數金屬粉末黏結製成球形金屬造粒粉，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於40~150μm；將金屬造粒粉放入沖壓模具內進行沖壓製成生胚，再將生胚經由燒結處理製成粉末冶金工件。
10. 如申請專利範圍第9項所述之粉末冶金方法，其中上述金屬粉末之粒徑分佈區間介於3~15μm，且金屬造粒粉之粒徑分佈區間介於60~150μm；上述金屬造粒粉之金屬粉末含量為90~99.9重量%，黏結劑之含量為0.1~10重量%。