TW434063B - Improved method of making powder metallurgical compositions - Google Patents

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434063 A7 五、發明說明（/ ) 發明領域 本發明係有關一種改良的鐵質粉末組成物之製法，其 中較佳含有某種量的鉬、銅和鎳。如此製成的粉末冶金組 成物在形成爲金屬零件時可提供改良的機械性質，例如屈 服強度和抗張強度。 發明背景 經由將金屬粉末組成物壓縮燒結製成的金屬零件之工 業用途，正快速地擴充到多重領域內。於彼等零件的製造 中’金屬粉末組成物典型地係由金屬基的粉末和其他添加 劑（例如潤滑劑和黏結劑）所形成《該金屬基的粉末典型地 爲鐵粉，其可視情況與一或多種合金成分預先做成合金。 _種常用的預先做成合金技術，包括先形成含有鐵與 一或多種合意的合金化成分之均勻熔融金屬組成物，再將 該溶融金屬加以水微粒化(water atomizing)，以形成均勻粉 末組成物。 金屬基的粉末，在任何選用地預先做成合金之後，常 常再混合入其他添加劑，以改良最後零件所具性質。例如 ’該金屬基的粉末常常混合至少一種呈粉末形式（“合金 用粉”）的其他合金用化合物或元素。該合金用粉可促成 例如最後燒結零件達到較高的強度和其他機械性質。 該合金用粉典型地在粒度、形狀與密度上不同於該金 屬基的粉末。例如，該金屬基的粉末(例如鐵）所具平均粒 度典型者爲約70-100微米或更高，而大部份合金用粉的平 均粒度可小於約20微米，時常爲小於約15微米，且於某 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 f' 43 4 Ο 6 3 ___—__B7___ 五、發明說明（>) 些情況中小於約5微米。不過，實質純的含銅粉末通常不 以如此小的粒度（如20微米或更小者）來使用，係因爲較 小粒度的含純銅粉末相對於較大粒度的含銅粉末而言較爲 昂貴，且沒有其他激勵因素來使用較小粒度的含純銅粉末 之故。 金屬基的粉末與選用的合金用粉之混合物也時常與其 他添加劑(例如潤滑劑）混合，形成最後金屬粉末組成物。 這種金屬粉末組成物典型地係傾注到壓縮模內，並在壓力 (如每平方吋5至70噸(tS1))下壓縮，且於某些情況中在 高溫下壓縮，形成經壓縮或”生胚”零件。然後通常將該生 胚零件燒結形成固結的金屬零件。該燒結操作也燒掉有機 物質； 在形成鐵基粉末組成物中發生的一項問題爲：在合金 用粉與鐵基粉末之間存在的粒度不一致性，可能導致輸送 、貯存與使用期間較細的合金粒子發生偏析與飛塵之類的 問題。雖然在最初時將該鐵基粉末與合金用粉混合成均勻 粉末，但在儲存與輸送中處理該粉末混合物的動力可能促 使較小的合金粉末粒子遷移經過鐵基粉末基底之間隙。正 常的重力，特別是在合金用粉比鐵基粉末較爲密實之情況 中，會促使該合金用粉向下遷移到混合物容器的底部，導 致混合物均勻性的損失或偏析。另一方面，因處理所致， 在粉末基質內展開的空氣可使較小的合金用粉，尤其是在 彼等比該鐵基粉末較不密實的情況中，向上遷移。若彼種 浮力夠高時，某些合金粒子可能在稱爲“飛塵”（dusting)的 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公蜚） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁>

* I I I 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 434063 A7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 五、發明說明（)） 現象中整個逸出混合物，導致該合金元素濃度之減低。 上述飛塵和偏析問題的一項解決之道，乃使用各種有 機黏結劑將較細的合金用粉黏結或“膠黏”（glue)到較粗的 鐵基粒子，以防止要在周溫下壓緊的粉末發生偏析與飛麈 現象。舉例而言，頒給Engstr5m的美國專利第4,483,905 號教導使用黏結劑，其廣義地敘述爲具有“黏滯或脂肪特 性”，其量至多達粉末組成物的約1重量％。頒給 Engstr6m的美國專利第4,676,831號揭示使用某些托爾油 (tall oil)做爲黏結劑。此外，頒給Semel的美國專利第 4,834,800號掲示使用某些通常不溶於水的膜形成性聚合物 型樹脂做爲黏結劑。黏結劑雖有優點，黏結劑有時候可能 零件的可壓縮性與機械性質。 另一種自1960年代中期之後所用的解決之道爲採用“ 經擴散黏結的鐵基粒子”。該經擴散黏結的鐵基粒子係實 質爲純鐵的粉末，其具有一或多種其他的金屬*例如製鋼 元素，經擴散黏結且部份合金化到彼等的外表面內。彼等 市面上可取得的粉末爲Distaloy™ AB和Distaloy™ AE，係 得自位於新澤西州Cinnaminson的Hoeganaes公司。該 Distaloy AB與AE金屬粉末皆製造成分別符合MPIF標準 35 FD-02 與 FD-04。依此，Distaloy AB 含有約 1.5 重量％的 銅、約1.75重量％的鎳和約0.5重量％的鉬。Distaloy AE含 有約1.5重量％的銅、約4.00重量％的鎳和約0.5重量％的 鉬。 該Distaloy AB和AE金屬粉末較佳都是用1969年8月 5 --I t I H ---I I . I I I — I I I *11 — — — — —— 1 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4规格<210 * 297公釐） 434063 A7 B7 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 五、發明說明（f ) 27日公開的英國專利說明書GB 1,162,702中所揭示的方法 製成，該專利說明書以其全文倂於本文做爲參考。於一較 佳方法中，該Distaloy AB和AE金屬粉末係經由將實質純 的鐵粉摻合含銅、鉬和鎳諸種粉末添加劑而製成。該實質 純鐵粉末通常含有小於0.5重量％的殘餘雜質，具有標稱爲 250微米的最大粒度，和約60微米至約75微米的重量平均 粒度。該銅和鉬添加劑典型地係呈氧化物形式（如氧化亞銅 和三氧化鉬），而鎳粉典型地係呈元素形式。該銅、鎳和鉬 添加劑通常具有丨5微米或更小的重量平均粒度。於摻合粉 末添加劑之後，將所得混合物置於典型爲約800°C至約900 °C溫度下施以氫氣退火處理。該退火處理首先將銅和鉬的 氧化物還原成元素形式。其後，經還原的含銅粉末、經還 原的鉬粉和鎳粉即與鐵粉發生部份合金化，及也透過擴散 機制彼此發生某種程度的部份合金化。因爲該混合物傾向 於在退火處理中發生黏聚，所以在冷卻之後，典型地將該 混合物透過一解離步驟再形成爲粉末。此外有時候也需要 在解離處理後對粉末施以一第二摻合步驟，因爲該混合物 在退火與解離期間傾向於透過各種機制發生偏析之故。依 此所製得經擴散黏結與部分合金化的粉末可於隨後混合其 他典型的添加劑，例如潤滑劑、車削劑和石墨· Distaloy AB和AE爲業界中到目前爲止就強度與耐衝擊性而言的最 高性能品級者。雖則有這些優點，彼等粉末皆爲昂貴者， 因爲需要實施擴散黏結的額外加工步驟，及提供伴隨的加 工設備所需的明顯資本投資之故。 % 閱 讀 背 意!裝 頁1 ^ 1 I I I I I 訂 I t t 本紙張尺度適用中困國家楳準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印焚 434063 A7 ___B7___ 五、發明說明（，5") 因此，有需要開發出替代的製備彼等粉末冶金組成物 之方法。較佳者，彼等方法可提供具有Distaley組成物相 稱或改良的機械性質之粉末冶金組成物。 發明槪述 本發明提出製造鐵基粉末冶金組成物之方法，其中該 粉末冶金組成物在形成金屬零件時，展現出改良的機械性 質。於本發明一具體實施例中，該方法包括提供一預先做 成合金之粉末，其包括鐵和至少一種合金用添加劑，該合 金用添加劑較佳爲鉬，其中該合金用添加劑在該預先做成 合金之粉末中的含量爲以該預先做成合金之粉末總重量爲 基準的至少約0.10重量％，較佳爲約0.10重量％至約2.0 重量％ ;將該預先做成合金之粉末混合以具有約60微米或 更小的重量平均粒度之含銅粉末，以及具有約20微米或更 小的重量平均粒度之含鎳粉末；及在黏結劑存在中，將該 含銅粉末、該含鎳粉末與該預先做成合金之粉末黏結形成 粉末冶金組成物。如此所製成的粉末冶金組成物含有至少 約0,5重量％，且更佳者約0.5重量％至約4.0重量％的銅； 至少約0.5重量％，且更佳者約0.5重量％至約8.0重量％的 鎳；與至少約83重量％的預先做成合金之粉末。 於上述方法的一較佳實施例中，該粉末冶金組成物也 較佳包括以該粉末冶金組成物總重量爲基準之約0.1重量％ 至約1.2重量％的石墨，與高達約2重量％的至少一種潤滑 劑。該潤滑劑與石墨較佳係在該黏結步驟之前添加到該粉 7 本度適用中國國家標準"(CNS)A4規格（210 X 297公^ ) ""一" I--— —ml — ! i — — — — —— ^-— — — —1— {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 434063 A7 __B7__ 五、發明說明（έ ) 末冶金組成物之中。 於另一具體實施例中，該粉末冶金組成物之製法包括 提供一預先做成合金之粉末’其包括鐵和蹈’其中鉬在該 預先做成合金之粉末中的含量爲以該預先做成合金之粉末 總重量爲基準的約〇.1〇重量％ ;將該預先做成合金之粉末 混合以具有約60微米或更小的重量平均粒度之含銅粉末’ 以及有約20微米或更小的重量平均粒度之含鎳粉末：及將 包含含銅粉末、含鎳粉末和預先做成合金之粉末的混合物 置於至少800°C的溫度下退火。於退火之後，該混合物可 視情況混合石墨、潤滑劑、黏結劑及/或任何其他習用的粉 末冶金添加劑。如此形成的粉末冶金組成物含有至少約〇·5 重量％的銅、至少約0.5重量1%的鎳與至少約83重量％的預 先做成合金之粉末。 本發明也提出一種改良的粉末冶金組成物’其包括至 少約83重量％之包括鐡和鉬的鐵-鉬預先做成合金之粉末， 其中鉬的含量爲以該預先做成合金之粉末總重量爲基準的 約0.10重量％至約2.0重量％ ;約0.5重量％至約4,0重量％ 的具有約60微米或更小的重量平均粒度之含銅粉末；約 0.5重量％至約8.0重量％的含鎳粉末；及至少約0.005重量 %的黏結劑，其可以有效地將該含銅粉末、含鎳粉末與預 先做成合金之粉末黏結在一起。 本發明也提出一種從根據本發明製成的粉末冶金組成 物形成金屬零件之方法，其包括在至少約5 tS1的壓力下壓 縮該粉末冶金組成物。 3 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中H a家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） …4340 6 3

經濟部智慈財產局負工消费合作杜印製 五、發明說明（7) 圖式之簡略說明 圖1爲一圖，其顯示出用⑷依本發明方法製得之金屬 粉末組成物(實施例3)，與(b)依擴散黏結方法製得之金屬粉 末組成物(比較例1)，形成的壓製零件所用壓縮壓力對屈服 強度之關係。實線代表經燒結的壓製零件所具屈服強度， 而虛線代表經燒結且回火的壓製零件所具屈服強度。 圖2爲一圖，其顯示出用⑷依本發明方法製得之金屬 粉末組成物(實施例4)，與(b)依擴散黏結方法製得之金屬粉 末組成物(比較例2)，形成的壓製零件所用壓縮壓力對屈服 強度之關係。實線代表經燒結的壓製零件所具屈服強度， 而虛線代表經燒結且回火的壓製零件所具屈服強度。 圖3爲一圖，其顯示出用⑷依本發明方法製得之金屬 粉末組成物(實施例3)，與(b)依擴散黏結方法製得之金屬粉 末組成物(比較例1)，形成的壓製零件所用壓縮壓力對抗張 強度之關係。實線代表經燒結的壓製零件所具抗張強度， 而虛線代表經燒結且回火的壓製零件所具抗張強度。 圖4爲一圖，其顯示出用（a)依本發明方法製得之金屬 粉末組成物(實施例4)，與(b)依擴散黏結方法製得之金屬粉 末組成物(比較例2)，形成的壓製零件所用壓縮壓力對抗張 強度之關係。實線代表經燒結的壓製零件所具抗張強度， 而虛線代表經燒結且回火的壓製零件所具抗張強度。 圖5爲一圖，其顯示出用（a)依本發明方法製得之金屬 粉末組成物(實施例3)，與(b)依擴散黏結方法製得之金屬粉 末組成物(比較例1)，形成的壓製零件所用壓縮壓力對伸長 9 <靖先«讀背面之注意事項再填寫本頁>

. I ! I 訂 i II--I I 本纸張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） 卜 434063 五、發明說明（p) 率之關係。實線代表經燒結的壓製零件所具伸長率’而虛 線代表經燒結且回火的壓製零件所具伸長率。 圖6爲一圖’其顯不出用（a)依本發明方法製得之金屬 粉末組成物(實施例4)，與(b)依擴散黏結方法製得之金屬粉 末組成物（比較例2)，形成的壓製零件所用壓縮壓力對伸長 率之關係。實線代表經燒結的壓製零件所具伸長率’而虛 線代表經燒結且回火的壓製零件所具伸長率。 圖7爲一圖，其顯示經燒結壓製零件所用壓縮壓力對 其屈服強度和伸長率性質之關係。該壓製零件係用⑷依本 發明方法製得之金屬粉末組成物(實施例5 ’實線），與(b)依 擴散黏結方法製得之金屬粉末組成物(比較例1 ’虛線)所形 成的。 圖8爲一圖，其顯示經燒結壓製零件所用壓縮壓力對 其屈服強度和伸長率性質之關係°該壓製零件係用⑷依本 發明方法製得之金屬粉末組成物(實施例6 ’實線），與(b)依 擴散黏結方法製得之金屬粉末組成物(比較例2 ’虛線)所形 成的。 發明之詳細說明 本發明提出一種粉末冶金組成物的改良製法。本發明 方法包括提供一種鐵基的預先做成合金之粉末，其含有鐵 與至少一種合金用添加劑，該合金用添加劑較佳爲鉬；及 將該預先做成合金之粉末混合以至少兩種合金用粉末添加 劑（如化合物、元素或合金），其較佳包括比較小粒度的 含銅粉末和含鎳粉末。本發明方法也包括以某種方式將該 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁> 裝— — — — —訂-丨-----線 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 434063 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（y〉 預先做成合金之粉末與合金用添加劑黏結。例如後文要更 詳細說明者，於一具體實施例中，使用至少一種黏結劑來 黏結該預先做成合金之粉末、含銅粉末與含鎳粉末。於該 具體實施例中，較佳係在黏結劑處理之前，將潤滑劑與任 何其他合意的冶金粉末添加劑混合於該預先做成合金之粉 末與合金用添加劑。於另一具體實施例中，係將含銅粉末 與含鎳粉末“擴散黏結與部份合金化”於該預先做成合金 之粉末。所得經擴散黏結與部份合金化的粉末若合意的話 ，可於隨後混合一或多種其他合金用粉末，例如石墨、一 或多種潤滑劑、一或多種黏結劑、或任何其他習用的粉末 冶金添加劑或彼等的組合。改良的粉末組成物可提供優良 的“生胚”性質，且用該改良冶金粉末組成物形成的金屬 零件展現出優良的機械性質，例如屈服強度與抗張強度。 本發明方法中所用的鐵基之預先做成合金之粉末，較 佳係用鐵與一或多種可增強最後產物的強度、硬化性或其 他合意性質的合金用添加劑(例如含鉬化合物)預先做成合 金而製成。”預先做成合金”(prealloying)—詞意指將要預先 做成合金的化合物及/或元素於熔融體內密切混合，以達 到原子層次的混合。該鐵基之預先做成合金之粉末可根據 證於此技者所知的任何技術予以形成。例如，該經預先做 成合金之鐵基粉末可經由製備鐵與一或多種合意的合金用 化合物或元素之熔融體，然後將該熔融體微粒化，藉此該 經微粒化液滴於固化時形成粉末β 可用來形成預先做成合金之粉末的鐵較佳爲實質純的 11 C請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 裝

I II I 本紙張尺度適用争國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 3 4 0 6 3 A7 B7 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 五、發明說明) 鐵，其中含有不大於約1.0重量％，較佳不大於約0J重量 %的一般雜質。該鐵在預先做成合金之前可呈任何物理形 式。例如該鐵可呈粉末形式或呈廢料金屬形式。 形成預先做成合金之粉末的適當合金用添加劑之例子 包括但不限於鉬、錳、鎂、鎢、鉻、矽、銅、鎳、金、釩 、鈮、石墨、磷或鋁之元素或化合物或彼等的組合。典型 者’該合金用添加劑通常是與鐵以高達約5重量％，較佳 約0.10重量％至約4重量％，且最佳約0.10%至約2重量％ 的量組合。不過，諳於此技者可明察出要與鐵預先做成合 金合金用添加劑之量與類別，係決定於最後金屬零件所需 性質。 於一較佳具體實施例中，該鐵係與至少一種較佳含有 鉬的合金用化合物或元素預先做成合金，而形成鐵一鉬預 先做成合:金之粉末。可用來形成鐵-鉬預先做成合金之粉 末的含鉬化合物爲能夠與鐵在預先做成合金程序中合金化 之任何含鉬化合物。含鉬化合物例如可爲鉬的氧化物，例 如三氧化鉬或鐵鉬合金。該含鉬化合物也可以爲實質純的 元素鉬（較佳具有大於約90重量％的純度）。較佳者，該 含鉬化合物爲鉬的氧化物，例如三氧化鉬。 已發現：經由將鐵和鉬預先做成合金，相對於僅將鉬 和鐵混合或將鉬與鐵擴黏結和部份合金化之情況所得經燒 結金屬零件而言，可在最後燒結金屬零件中達到意外改良 之強度性質，例如屈服強度與抗張強度。雖無意受到理論 所限制，但仍認爲將鐵和鉬預先做成合金可達到在原子層 <锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 本紙張尺度適用中國a家標準（CNS〉A4洗格（210 X 297公釐） 434063 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 五、發明說明（V ) 次的更完全混合，導致最後燒結金屬零件接受到鉬的完全 效益。再者，也相信經由將鐵與鉬預先做成合金，相對於 將含有鐵、鉬和其他合金用粉末的混合物予以擴散黏結與 部分合金化的程序，可使其他合金用粉末（例如鎳和銅）的 擴散速率及該等合金用粉末最後合金化的程度獲得增加。 可用於本發明中的鐵一鉬預先做成合金之粉末，含有 以該鐵-鉬合金粉末總重量爲基準計算的至少約0.10重量 %的鉬，較佳含有約0.10%至約2,0%的鉬，更佳約0.20%至 約1.6重量％的鉬，且最佳含有約0.40至約0.65重量％的 鉬。該鐵·鉬合金粉末中的鐵含量較佳爲約97.1重量％至約 99.8重量％的鐵，更佳約97.5重量％至約99.7重量％的鐵 ，且最佳爲98.45重量％的鐵至約99.50%的鐵。 於本發明一最佳具體實施例中，該鐵-鉬預先做成合金 之粉末較佳含有充足的鉬，使得根據本發明方法製得之粉 末冶金組成物在壓緊與燒結之後符合MPIF標準35。於此 具體實施例中，該鐵4目預先做成合金之粉末較佳含有以該 鐵-鉬合金粉末總重量計的0.45%至約0,65重量％的鉬，及 約98.45重量％至約99,50重量％的鐵。該鐵-鉬預先做成合 金之粉末也較佳含有以該預先做成合金之總重量計之最少 0.15重量％，且更佳最少0.25重量％的最低殘餘雜質水平 ，且含有最高達約1.0重量％的最大殘餘雜質，且更佳有最 多達約0.9重量％的最大殘餘雜質。該鐵-鉬預先做成合金 之粉末較佳含有以該預先做成合金之粉末總重量計算的下 列最大殘留雜質：約0.03重量％的硫、約0.02重量％的碳 13 (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 434063 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印契 ___B7_ 五、發明說明（以） 、約0.02重量％矽及約0.01重量％的氮。 可用於本發明中的鐵鉬預先做成合金之粉末較佳具有 約250微米的最大粒度，且更佳約微米的最大粒度° 此外，該鐵鉬預先做成合金之粉末的重量平均粒度較佳爲 小於約100微米’更佳爲在約65微米至約100微米之間’ 且最佳爲約60微米至約75微米之間。 市面上可取得的適當之預先做成合金之粉末之例子包 括 Hoeganaes 的 ANCORSTEEL 150ΗΡ 鋼粉、85ΗΡ 鋼粉或 50HP鋼粉或彼等的組合’在150HP、85HP與50HP諸鋼粉 中鉬含量分別爲以該預先做成合金之總重量計之約1.5重 量％、0.85重量％及0.55重量％。彼等鐵·鉬預先做成合金 之粉末含有少於約0.75重量％之例如錳、鉻、矽、銅、鎳 或鋁等物質，及少於約0.02重量％的碳，其餘實質地爲鐵 。市面上可取得的鐵-鉬預先做成合金之粉末之另一例子爲 Hoeganaes 的 ANCORSTEEL 4600V 鋼粉，其含有約 0.5-0.6 重量％的鉬、約1.5-2.0重量％的鎳、約0.1-0.25重量％的錳 、少於約0.02重量的％碳，其餘最好實質地爲鐵。可以用 於本發明中的其他ANCORSTEEL鐵-鉬預先做成合金之粉 末包括例如ANCORSTEEL 2000和737鋼粉。該150HP、 85HP或50HP諸鋼粉皆爲較適用於本發明中做爲鐵-鉬預先 做成合金者。 該鐵-鉬預先做成合金之粉末也可視情況含有其他合金 用化合物或元素。彼等其他合金用化合物或元素的合金化 ，可以在將鐵和鉬預先做成合金之同時進行，或可以在形 ----------- -1111111 ^ I 1--I I I · I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 434063 A7 ___B7___ 五、發明說明（/ $) 成該鐵-鉬預先做成合金之前或之後進行。任何合金用化合 物或元素都可以使用。較佳的其他合金用化合物或元素爲 或含有銅、銅的氧化物、鎳、錳、鉻或彼等的組合。較佳 者，可選用的合金用化合物或元素在該鐵-鉬合金粉末中的 含量爲以該鐵-鉬預先做成合金之粉末總重量計之不大於 2.0%，且較佳爲約0.10重量％至約1.5重量％。該合金化可 經由例如將鐵與合意量的含鉬化合物和選用的其他合金用 化合物之熔融體予以微粒化而進行。該等選用的合金化合 物或元素也可以經由後文更詳細說明的擴散黏結方法來進 行。 本發明組成物也可以含有與前述預先做成合金之粉末 混合的其他鐵基粉末。可以與該預先做成合金之粉末混合 的其他鐵基粉末包括例如較佳含有少於約1重量％雜質的 實質純鐵粉末或彼等的組合。實質純鐵粉的例子包括可得 自新澤西州 Cinnaminson 的 Hoeganaes 公司的 ANCORSTEEL 1000系列純鐵粉，例如1000、1000B和1000C。 ANCORSTEEL 1000鐵粉具有典型的下述篩析結果：約22 重量％的粒子係低於No.325篩(美國系列），且約10重量％ 的粒子係大於No.丨00篩，其餘粒子則介於這兩篩之間（有 微量大於No.60篩）。ANCORSTEEL 1000粉末具有約2·85-300克/立方厘米，典型者2.94克/立方厘米之視密度。 該預先做成合金之粉末在如此形成的粉末冶金組成物 中的含量較佳爲以該粉末冶金組成物總重量計之至少約83 重量％，更佳爲85.0重量％至約99.0重量％。且最佳約 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先朋讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 434063 A7 _B7 五、發明說明（/^) 88.0%至約98.0重量％。於本發明一最佳實施例中，該預先 做成合金之粉末在該粉末冶金組成物中的含量使得該組成 物在壓緊與燒結後符MPIF標準35 ’且爲以該粉末冶金組 成物總重量計占約88.0重量％至約98.0重量％。 於本發明方法中，較佳係將上述所述鐵基預先做成合 金之粉末與含銅粉末摻合。該含銅粉末較佳爲具有相當少 雜質的元素銅。該含銅粉末較佳含有以該含銅粉末總重量 計爲至少90重量％，更佳至少98重量％，且最佳至少99.5 重量％的銅。該含銅粉末具有約60微米或更小者，較佳約 20微米或更小者，且更佳約15微米或更小的較小之重量 平均粒度。一較佳的含銅粉末具有在約5至約15微米之間 ，較隹約9至約13微米之間的範圍內之重量平均粒度。 已發現：使用有較小粒度的含銅粉末可賦與根據本發 明形成的金屬零件增強的機械性質。具有大於60微米的重 量平均粒度之含銅粉末已發現不能達到具有較小粒度的含 銅粉末所得結果。此外，將含銅粉末的重量平均粒度從約 60微米減低到約20微米或更小時，可以觀察到在機械性 質上有更進一步的改良。 該含銅粉末在根據本發明方法的粉末冶金組成物中之 含量較佳爲以該粉末冶金組成物總重量計之至少0.5重量％ ，更佳爲約0.5%至約4.0重量％，且最佳爲約1.0至約2.0 重量％。於本發明一最佳實施例中，於將該粉末冶金組成 物壓縮且燒結之後，在該組成物中的銅含量使其可符合 MPIF標準.35，且爲以該粉末冶金組成物總重量計之約1.3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I -------- 48^-------- 1 --------- I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _87_____ _87_____ 經濟部智慧財產局貝工消t合作社印製 434063 A7 五、發明說明（（ί) 重量％至約1.7重量％。 該鐵基預先做成合金之粉末較佳也混合一或多種含鎳 粉末。該含鎳粉末較佳地係與該鐵基預先做成合金之粉末 混合，以提供所形成的粉末冶金組成物總重量爲基準之至 少約0.5重量％，更佳約0.5至約8.0重量％，且最佳約1.0 重量％至約6.0重量％的鎳含量。於本發明一最佳實施例中 ，在該粉末冶金組成物中的鎳含量使得該組成物於壓緊與 燒結後符合MPIF標準35，且爲以該粉末冶金組成物總重 量計爲約1.5重量％至約4.4重量％。該含鎳粉末的重量平 均粒度較佳爲約20微米或更小者，且更佳爲約15微米或 更小者。 可用於本發明中的適當鎳粉末爲含有鎳的任何添加劑( 如元素、化合物或合金）。較佳者，該含鏡化合物爲具有大 於約98重量％純度之實質純元素鎳，該含鎳化合物也可以 爲與可增強最後產物所具強度、可硬化性、電磁性質或其 他合意性質的其他元素所合金化之鎳。不過，較佳爲使用 實質純的元素鎳。 於本發明方法中製備的粉末冶金組成物，除了含銅粉 末與含鎳粉末之外也可以含有其他合金用粉末。”合金用粉 末"(alloying powder)—詞於本文中係用以指與該粉末冶金組 成物物理摻合的任何粒狀元素，化合物或合金添加劑，不 論該添加劑最後有與該粉末冶金組成物合金化與否。 可與粉末冶金組成物的摻合的其他合金用粉末之例子 包括含有下列的元素或化合物：鉬、锰、鉻、矽、金、釩 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ------------ --------訂---------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 434-0 6 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（β) 、鈮、石墨、磷、鋁、硼或彼等的氧化物；銅和錫、銅和 鎳、或銅和磷的二元合金；錳'鉻、硼'磷或矽的鐵合金 ;碳與兩種或三種選自鐵、釩、錳、鉻和鉬之中的元素之 低熔點三元與四元共晶物；鎢或矽的碳化物；氮化矽；氧 化鋁；錳或鉬的硫化物；與彼等的組合。較佳的合金用粉 末包括含石墨的粉末。 該等其他合金用粉末在該粉末冶金組成物中的含量較 佳爲咼達約4重量％。於本發明一較佳實施例中，該等其 他合金用粉末係以可使經壓緊且燒結過的冶金組成物符合 MPIF標準35的量，而添加於該冶金組成物中。於此具體 實施例中，該粉末冶金組成物較佳含有約0.20重量％至約 3.0重童％，且更佳含有約0.25至約0.90重量％的該等其他 合金用粉末。該等其他合金用粉末較佳具有低於約100微 米，較佳低於約75微米，更佳低於約30微米，且最佳在 約5微米至約20微米範圍內之重量平均粒度。 於本發明一較佳實施例中，除了含銅粉末與含鎳粉末 之外，也將石墨粉末混合到粉末冶金組成物中，以改良該 組成物的強度性質。較佳者，係將以粉末冶金組成物總重 量計爲約0.1重量％至約1.2重量％的量之石墨(例如碳)混 合到該粉末冶金組成物中。於本發明一最佳實施例中，石 墨在該粉末冶金組成物中的含量使得經壓緊且燒結的冶金 組成物符合MHF標準35對百分碳含量的要求，因而較佳 其含量爲以該粉末冶金組成物總重量爲基之約〇·35重量％ 至約0.95重量％。 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n A^i n』 I n n An 1 —«I If ill —1 1 1 Ί i請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 434063 A7 B7 五、發明說明（j) 根據本發明方法製成的粉末冶金組成物也可以包括常 用於鐵基粉末之任何特殊目的添加劑，例如潤滑劑、車削 劑與塑化劑。 於本發明較佳實施例中，該粉末冶金組成物含有在將 壓緊的零件從模腔取出時減低所需排出力所用之潤滑劑。 典型粉末冶金潤滑劑的例子包括硬酯酸鹽，例如硬酯酸鋅 、硬酯酸鋰、硬酯酸錳或硬酯酸鈣；合成蠟類，例如伸乙 基雙硬酯醯胺或聚烯烴類；或彼等的組合。該潤滑劑也可 以爲聚醯胺潤滑劑，例如在美國專利第5,368,630號中揭示 的PROMOLD-450 ;在頒給Luk的美國專利第5,498,276號 中揭示的粒狀醚類；或在頒給Johnson等人的美國專利第 5,330j92號中揭示之脂肪酸金屬鹽類：彼等專利的揭示內 容皆以其全文倂於本文做爲參考。該潤滑劑也可以爲任何 上文所述潤滑劑的組合。 潤滑劑的添加量通常爲粉末冶金組成物的高達約2重 量％，較佳爲約0.1至約丨.5重量％ ’更佳爲約〇·1至約1 重量％，且最佳爲約0.2至約0.75重量％ ° 較佳的潤滑劑爲伸乙基雙硬酯醯胺、硬酯酸鋅、 Kenolube™(由位於瑞典Hoganas的Hoganas公司所供應）、 Ferrolube™(由Blanchford所供應)和聚乙稀蠟。彼等潤滑劑 的添加量較佳以所形成的粉末冶金組成物總重量爲基準之 約0.2重量％至約L5重量％。 該粉末冶金組成物中也可以含有其他添加劑，例如塑 化劑與車削劑。塑化劑例如聚乙烯-聚丙烯共聚物，典型地 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i 11 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公麓） 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 f ' 4 3 4 0 6 3 A7 _ B7_ 五、發明說明（冰） 係與黏結劑及/或潤滑劑組合使用。車削劑例如硫化鉬、硫 化鐵、氮化硼、硼酸或彼等的組合，典型地係用來幫助最 後的車削操作（如鑽孔、鏃削、碾磨等等）。較佳者，彼等 其他添加劑在該粉末冶金組成物中的含量爲以該粉末冶金 組成物總重量計算之約0.05重量％至約1.0重量％，且更佳 約0.1重量％至約0.5重量％。 於本發明方法中，含有鐵基之預先做成合金之粉末及 含銅和含鎳粉末之粉末冶金組成物，係經某種方式”黏結 "(bonded)，以防止例如合金用粉末的飛塵與偏析，並用以 維持住混合物的均勻性。”黏結”一詞於本文中係用以指可 幫助預先做成合金之粉末與合金用粉末(例如銅粉末和含鎳 粉末).的黏著之任何物理或化學方法。 於本發明一較佳實施例中，係透過使用至少一種黏結 劑來進行黏結。黏結劑係與含有鐵基的預先做成合金之粉 末、含銅粉末和含鎳粉末的混合物混合，以提供諸粉末之 間的黏結作用。此外，其他合金用粉末(例如石墨）與添加 劑(例如潤滑劑與車削劑），可在添加黏結劑之前即與該鐵 基的預先做成合金之粉末'含銅粉末和含鎳粉末混合。 可用於本發明中的黏結劑爲在粉末冶金技藝中常用者 。彼等黏結劑的例子載於頒給Semel的美國專利第 4,834,800號；頒給Engstrom的美國專利第4,483,905號； 頒給Rutz等人的美國專利第5,154,881號；及頒給Semel等 人的美國專利第25,298,055號，彼等的揭示內容皆以其全 文倂於本文做爲參考。 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） n n n I n Λ * n I tft tt ϋ *1 f—^eJ* I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 434063 B7 五、發明說明（^ ) 彼等黏4劑包括例如：聚二醇類，例如聚乙二醇或聚 丙二醇；甘油；聚乙烯醇；乙酸乙烯酯的同元聚合物或共 聚物；纖維素酯或醚樹脂；甲基丙烯酸酯聚合物或共聚物 ;醇酸樹脂；聚胺基甲酸酯樹脂；聚酯樹脂；或彼等的組 合。其他可用的黏結劑例子爲頒給Semel等人的美國專利 第5,298,055號中所述較高分子量之以聚氧化伸烷基爲基底 之組成物。可用的黏結劑也包括二元有機酸(例如壬二酸) 及一或多種極性成分(例如頒給Luk的美國專利第5,2卯，336 號中所揭示的聚醚類液體或固體與丙烯酸系樹脂），其以其 全文併於本文做爲參考。於頒給Luk的’336專利中所述黏 結劑也有利地做爲潤滑劑來使用。其他有用的黏結劑包括 頒給Luk的美國專利第5,368,630號中所述的纖維素酯樹脂 、羥烷基纖維素樹脂及熱塑性酚樹脂，其倂於本文做爲參 考。 該黏結劑可以進一步爲低熔點固體聚合物或蠘類，例 如具有低於200°C(390°F)軟化溫度的聚合物或蠟，例如聚 酯、聚乙烯、環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、石蠟、伸乙基 雙硬酯醯胺和棉籽蠟，和重量平均分子量低於3,000的聚 烯烴及氫化植物油，其爲已^烷基部份體的甘油三酸酯和 其衍生物，包括氫化衍生物，例如棉籽油、大豆油、荷荷 葩油(jojoba oil)和彼等的摻合物，如在1999年4月29日公 開的W0 99/20689中所述者，其以其全文併於本文做爲參 考。彼等黏結劑可以經由在該申請案中討論的乾式黏結技 術與上文黏結劑所列出的一般用量來施用。可用於本發明 <請先閱讀背面之泫意事項再填寫本頁} 裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用辛國國家標準（CNS)A4规格（210 * 297公釐） 434063 ΚΙ __Β7_ _ 五、發明說明（乂） 中的其他黏結劑爲在美國專利第5,069,714中揭示的聚乙烯 基毗咯烷酮，其以其全文倂於本文做爲參考，或托爾油酯 。較佳的黏結劑爲聚氧化乙烯、聚乙酸乙烯酯、於WO 99/20689中揭示的黏結劑，或彼等的組合。 要加到鐵基粒子中之黏結劑量取決於下述因素，例如 合金用粉末的密度和粒度分佈，及合金用粉末在組成物中 相對重量β —般而言，黏結劑的添加量爲以該冶金粉末組 成物總重量爲基準之至少約0.005重量％，更佳爲約0.005 重量％至約2重量％，且最佳爲約0.05重量％至約1重量％ 〇 該黏結劑可根據諳於此技者所知的任何技術添加到粉 末混合物β例如，可以使用在頒給Semel的美國專利第 4,834,800號；頒給EngstrSm的美國專利第4,483,905號； 給Rutz等人的美國專利第5，154,881號；和頒給Semal等人 的美國專利第5,298,055號；及1999年4月29日公開的 WO 99/20689中所教導的程序，彼等的揭示內容皆以全文 倂於本文做爲參考。較佳者，該黏結劑係以液體形式添加 並與粉末混合，直到粉末獲得良好的濕潤爲止。在周圍條 件下呈液體形式的彼等黏結劑，可就其本身添加劑粉末， 不過較佳該黏結劑不論是液體或固體，先溶解或分散在有 機溶劑中，並以液體溶液形式添加，藉此可提供該黏結劑 在整個混合物內的實質均勻分佈。其後使用習用技術處理 濕粉末，以脫除溶劑。典型地，若混合物爲少者，通常爲 5磅或更少者之時，係將濕粉末展佈在淺托盤上並使其在 22 本紙張尺度適用中國a家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

^11 Bn n Bit lit I n ^^1 n I 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 4 3 4 0 6 3 B7 五、發明說明（〆！> 空氣中乾燥。另一方面，於較大混合物的情況中，可在混 合容器內經由採用熱與真空完成該乾燥步驟。 此外，若合意時，可以將黏結劑的潤滑劑的添加順序 予以變異，以變更粉末冶金組成物所具最終特性。舉例而 言，可以使用頒給Semel等人的美國專利第5,256，185號中 所述的程序，其以全文倂於本文做爲參考。又例如，可將 潤滑劑先摻合鐵基之預先做成合金之粉末、合金用粉末(如 含銅及/或鎳的化合物）與其他選用添加劑，然後將黏結劑 施加到該組合物。於另一種方法中，係先將一部份潤滑劑 ，較佳其約50至約99重量％，更佳約75至約95重量％， 加到鐵基之預先做成合金之粉末與其他添加劑之混合物中 ，然後加入黏結劑，接著脫除掉溶劑，隨後將剩餘的潤滑 劑加到該金屬粉末組成物中。另一方法則先將黏結劑加到 該鐵基之預先做成合金之粉末和其他添加劑的混合物中， 脫除掉溶劑，再於隨後加入整個量的潤滑劑。 於一較佳實施例中，係在添加黏結劑之前，將含銅粉 末、含鎳粉末、選用的合金用粉末(例如石墨、潤滑劑和車 削劑)與該鐵基的預先做成合金之粉末混合。 於本發明另一實施例中，可經由將含有鐵基之預先做 成合金之粉末、含銅粉末和含鎳粉末的混合物予以“擴散 黏結與部份合金化“而進行黏結。用於擴散黏結與部份合 金化的任何已知方法都可以使用。一特別較佳的擴散黏結 與部份合金化所用方法係在GB U62/702中所揭示者，以 其全文倂於本文做爲參考。例如，在一較佳的擴黏結與部 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 434063 A7 __ B7 _ 五、發明說明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 分合金化的具體實施例中，係將鐵基之預先做成合金之粉 末混合以包括含銅粉末和含鎳粉末的合金用粉末。該含銅 粉末較佳係呈氧化物形式（如氧化亞銅），且該含鎳粉末較 佳爲實質純的鎳粉。將此種含有預先做成合金之粉末、含 銅粉末和含鎳粉末混合物置於高溫，較佳至少800°C或更 高者，且更佳約800°C至約90(TC的範圔內者，進行退火處 理。該退火處理較佳也在氫氣氛中進行。該退火期間，銅 還原成元素形式，且銅與鎳會與鐵基之預先做成的合金發 生部分合金化，而彼此也合金化到某程度。於退火處理之 後，常需要將所得餅狀混合物解離回到粉末。此外可能也 需要將粉末再摻合，以使具有偏析傾向的合金用元素再勻 勻化。'若合意時，在退火處理後也可以加入粉末冶金組成 物常用的其他添加劑，例如潤滑劑和石墨。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印裂 雖則兩種黏結方法都可以用於本發明方法中，不過較 佳爲使用黏結劑。這是因爲擴散黏結與部份合金化方法在 目前需要額外的處理步驟，且也需要明顯的資本投資以提 供相關聯的處理設備之故。此外，擴散黏結方法通常不能 在有石墨和潤滑劑的存在中進行。取而代之者，彼等添加 劑通常必須在擴散黏結之後加入。 本發明也提出粉末冶金組成物，其較佳係根據本發明 方法製備成者。彼等粉末冶金組成物較佳含有鐵基之預先 做成合金之粉末、含銅粉末和含鎳粉末，其含量皆由本文 先前所揭示者，該粉末冶金組成物也可以視需要含有本文 中先前述及的其他合金用粉末和添加劑。 24 本紙張尺度適用中國國家標準(ϋ)Α4規格<210 X 297公釐) ^ 434063 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（Y7)) 於本發明一較佳實施例中，該粉末冶金組成物係經製 備成符合針對擴散合金化鋼所用的MHF標準35，雖則諳 於此技者皆了解可偏離此標準，以適應特殊的應用。例如 ，較佳者，該粉末冶金組成物含有至少83重量％，更佳約 85重量％至約99重量％，且最佳約88重量％至約98重量％ 的鐵基之預先做成合金之粉末；約0.5重量％至約4.0重量 %，且更佳約1.0重量％至約2.0重量％的具有60微米或更 小的粒度之含元素銅粉末；及約0.5重量％至約8.0重量％ ，且更佳約1.0重量％至約6.0重量％的含鎳粉末，其較佳 爲有約99重量％或更大純度的元素鎳粉末。粉末冶金組成 物中的鎳和銅百分比可經由例如元素分析予以測定。 於上述較佳之粉末冶金組成物中的鐵基之預先做成合 金之粉末，較佳爲具有足量的鐵和鉬之鐵-鉬預先做成合金 之粉末，以提供該粉末冶金組成物介於約0.2重量％至約 2.0重量％，且更佳約0.40重量％至約0.65重量％的鉬；及 約97.1至約99.8重量％，且更佳約97.5重量％至約99.7重 量％的鐵。於該粉末冶金組成物中的鐵與鉬之百分比可經 由例如元素分析予以測定。 由於針對擴散合金化鋼所用的MPIF標準35包括碳， 因此在上述較佳粉末冶金組成物中較佳含有碳（如石墨）。 不過，諳於此技者皆了解可合意地降低或增加碳含量，以 調整彼等性質，例如強度與伸長率。較佳者，在該冶金組 成物中的碳含爲以該粉末冶金組成物總重量爲基準之約0.1 重量％至約1.2重量％，且更佳爲約0.35重量％至約0.95重 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） — — — — ——--I--- --------訂 I I I 丨 I I _ *5^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 434063 A7 B7 五、發明說明（vf) 量％ °在該粉末冶金組成中的碳含量可經由例如元素分析 予以測定。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 此外較佳者，該粉末冶金組成物含有其量皆爲本文中 先前所述者之至少一種潤滑劑與至少一種黏結劑。 $口lit形成的本發明冶金組成物可根據標準冶金技術在 一f莫具θϋ緊形成金屬零件。典型的壓緊壓力係在約5至 200 tsi (69-2760MPa)之間，較佳約 20-100 tsi (276-1379MPa) ’且更佳爲約 25-60 tsi (345-828MPa)。 在壓緊之後，可根據標準冶金技術在對該粉末冶金組 成物爲恰當的溫度、燒結時間與其他條件之下將該零件燒 結。例如’於一較佳實施例中，燒結溫度爲約1900T至約 2400Ϊ ’且進行一段足以達到冶金黏結與合金化之時間。 該粉末冶金組成物也可經諳於此技者所熟知的技術予以雙 重壓緊與雙重燒結。 使用本發明粉末冶金組成物可以形成具有各種形狀與 供各種用途所用之金屬零件。例如，該金屬零件可經成型 供汽車、航空或核能諸工業所用。 經濟部智慧財產局貝工消費合作杜印製 已發現：根據本發明的方法製成的粉末冶金組成物於 形成爲金屬零件時具有意外優良機械性質，例如改良的屈 服強度和抗張強度。特別是在該粉末冶金組成物符合針對 擴散合金化鋼所用的MPIF標準35時，更可觀察到彼等改 良。特別有用的組成物含有約90重量％至約97.5重量％之 鐵-鉬預先做成的合金；約1.3重量％至約1_7重量％的具有 小於約20微米的重量平均粒度之含銅粉末；約1.5重量％ 26 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 4340 63 五 Λ7 B7 發明說明of) 至約4.4重量％的具有小於約20微米的重量平均程度之元 素鎳；約0.3至約0.9重量％的碳；及少於約2.0重量％的 其他添加劑。於此實施例中，該鐵-鉬預先做成之合金較佳 係用實質純的鐵與三氧化鉬以每1〇〇重量份數實質純的鐵 對約0.40至約0.65重量份數的鉬之比例，預先做成合金而 形成。 實施例 至此要在下面諸實施例中詳細說明本發明某些具體實 施例。粉末冶金組成物係根據本發明方法製備的。此外也 用Distaloy™ ΑΒ和Distaloy™ ΑΕ做爲鐵基粉末，製成比較 用之金屬粉末組成物。將所製成的粉末組成物緊壓並燒結 以形成金屬零件。對不同壓緊壓力下所得經燒結與未經燒 結兩種壓緊零件，評估各種機械和物理性質。 比較例1與2 根據下面表1所示比例，將Distaloy™ AB或AE粉末 與其他成分均勻地混合，以製備下面比較用的粉末組成物 ----------- · I I I I I I 訂 — — — — — — If - I <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 表1 :比較例1和2的組成物 成分 比較例1(重量％) 比較例2(重量阶 Distaloy AB 粉末 98.65 0.00 Distaloy AE 粉末 0.00 98.65 石墨 0.60 0.60 ACRAWAX™ C潤滑劑 0.75 0.75 Distaloy™ AB和AE粉末係得自位於新澤西州 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印焚 S、434.063 A7 ___B7__ 五、發明說明（yL〉

Cinnaminson的Hoeganaes公司。Distaloy粉末係將氧化亞 銅、三氧化鉬和元素鎳與實質純的鐵粉進行擴散黏結而製 成者。Distaloy AB和AE粉末所具標稱組成皆示於表2之 中〇 表2 : Distaloy粉末的標稱組成

Distaloy 粉末 重量％ Cu 重量％ Ni 重量％ Mo 重量％ Fe與殘留 雜質 AB 1.5 1.75 0.5 餘量 AE 1.5 4.00 0.5 餘量 於比較性組成物中所用的石墨具有約6至8微米的重 量平均粒度，且係得自位於新澤西州Asbury的Asbury Graph丨te Mills公司。Acrawax™ C潤滑劑爲一種合成鱲，且 係得自於新澤西州Fair Lawn的Algroup Lonza。 對比較例1和2粉末組成物要評估於下面實施例7至 9中更詳細說明的各種物理和機械性質。 實施例3至6 本發明粉末冶金組成物係經由將下面進一步說明的鐵-鉬預先做成合金之粉末與含元素銅之粉末和元素鎳之粉末 均勻地摻合而製備成。所用的含銅粉末係位於East Helena Montara 的 American Chemet 公司所供應的 Grade 1700H。該 含銅粉末具有約10微米至約14微米的重量平均粒度及 99.5重量％的純度。所用鎳粉係International Nickel Company(位於Saddlebrook，N〗的銷售辦公室）所供應的 Grade Inco 123。該鎳粉具有小於15微米的重量平均粒度及 99重量％的最小純度。與鐵-鉬預先做成合金之粉末摻合的 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2W X 297公釐） ί—illlllti— - * t i I ---II— I — —— —— — —— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（v"]) 還有比較例中所用的石墨和Acrawax潤滑劑。 該鐵-鉬預先做成合金之粉末具有下列化學分析和粒度 分析：_ _ 化學分析 兀素 重量％ 碳 0.006 硫 0.012 氧 0.11 磷 0.004 矽 0.005 鉻 0.06 鎮 0.07 銅 0.09 r 猛 0.15 鉬 0.56 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 篩分析 標準篩號/篩孔尺寸 篩上的粉末重量％ No.60/250 微米 0.0 No.80/180 微米 0.1 No.100/150 微米 2.6 No.140/106 微米 15.0 No.200/75 微米 19.4 No.230/63 微米 13.7 No.325/45 微米 20.6 盤子 28.6 於所得混合物中施加塑化的聚氧化乙烯黏結劑。該黏 結劑含有70重量％的聚氧化乙烯與30重量％的塑化劑。該 本紙張尺度適用中國a家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------t--------訂---------線 _ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 434063 五 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 、發明說明（>/) 聚氧化乙稀爲Union Carbide公司所供應的Grade N-10，而 該塑化劑亦爲Union Carbide所供應的聚乙烯聚丙烯共聚物 Grade P-15。該黏結劑係根據在頒給Semel等人的美國專利 第5,298,055號中所揭示的方法施用的。 所形成的粉末冶金組成物具有表3所示之組成： 表3 :實施例3至6的冶金粉末組成物 成分 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 預先做成合金之粉末 餘量 餘量 餘量 餘量 Cu粉末 1.5 1.5 1.5 1.5 Ni粉末 1.75 4.00 1.75 4.00 石墨 0.6 0.6 0.45 0.45 ACRAWAXC 0.75 0.75 0.75 0.75 黏·結劑 0,15 0.20 0.15 0.20 以在實施7至9中更詳細說明的各種物理與機械性質 來評估實施例3至6的粉末組成物。 實施例7-9 對比較例1和2與實施例3至6所得金屬粉末評估粉 末性質及生胚和燒結後性質，實施例7-9中所評估的性質 與所用方法不於表4至6之中。對於ASTM檢驗方法，係 使用在1997 ASTM手冊中的檢驗方法。 表4 :所評估的粉末性質 性質 檢驗方法 視密度 ASTM B212-89 流速 ASTM B213-90 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） -----------裝-----1丨訂---------線 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 434063 A7 B7 五、發明說明（q) 表5 :所評估的生胚性質 性質 檢驗方法 生胚密度 ASTM B331-95 生胚強度 ASTM B312-96 生胚性質係在實施例7中所示壓緊壓力下且在壓緊期 間的室溫下模具所測定的。 表6 :所評估的燒結後性質 性質 檢驗方法 燒結後密度 ASTM B331-95 橫向破裂強度(TRS) ASTM B528-89 尺寸變化 ASTM B610-93 表6中的橫向破裂性質(ASTM B331、ASTM B528 ' ASTM B610)係在壓縮到6.8克/立方厘米的密度之標準0.25 吋(10毫米)棒上測定的。於壓緊後，將棒置於Lucifer帶式 爐內，在2050°F(120°C)、合成解離氨氣氛的覆蓋之下燒結 30分鐘。 在實施例8和9中檢驗的其餘機械性質(Rockwell硬度 、最終抗張強度、屈服強度、％伸長率和耐衝擊性），係在 比較例1至2和實施例3至6所得粉末組成物置於30 tsi 至50 tsi壓力下形成的壓緊零件上實施的。於壓緊後，將 該等零件燒結或將其燒結並回火。燒結操作係在一 Hayes 推動爐內以類似於Lucifer帶式爐的燒結操作所述條件下進 行。回火係於350°F的空氣中進行30分鐘。 最終抗張強度（UTS)、屈服強度與％伸長率都是用一 31 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐〉 -^1 ^1 —^1 .^1 ϋ I n n n n I 一^^ , : n j. n - — u I. I {請先M讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 4340 63 經濟部智慧財產局貝工消費合作杜印製 Α7 Β7 五、發明說明（> £7)

Instron機器在狗骨形壓緊試片上實施的。該Instron機器係 在每分鐘0.05厘米的交叉夾頭速度下操作。該Instmn機器 也裝有一1吋(25毫米）的伸長計，且能夠提供自動讀出 0.2%偏位的屈服強度、最終抗張強度與％伸長率値。 使用Instron機器實施張力檢驗之前，先在狗骨形試片 的握持端面實施硬度檢驗。硬度測量係使用Rockwell A標 度(鑽石壓痕機與60公斤力荷重)完成。 耐衝擊性係在周溫下使用標準無缺口 Charpy試片，根 據ASTM E23-96的檢驗方法測定。於這些硏究中的試片在 表12所示於30、40或50 tsi下壓過。 實施例7 十面的表7顯示出比較例1-2和實施例3-4的粉末性 質及於30 tsi壓緊壓力下的生胚性質。 表7 :粉末性質與生胚性質 實施例1 視密度 (克/立方厘米） 流速 (秒/50克） 生胚密度 (克/立方厘米） 生胚強度 (psi) 比較例1 3.25 29.6 6.78 1200 比較例2 3.21 無流動 6.78 1350 3 3.14 28.4 6.75 1090 4 _ 3.13 30.1 6.78 1230 32 本紙張尺度適用中躅國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------- 4^4·-------訂-I--- ----I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 434063 A7 B7 五、發明說明（41) 表8顯示出比較例1-2和實施例3-4所得生胚密度對 壓緊壓力的相關情形α __ 表8 :生胚密度對壓緊壓力 實施例 在30、40和50 tsi下的生胚密度（克/立方厘米） 30 tsi 40 tsi 50 tsi 比較例1 6.85 7.08 7.20 比較例2 6.84 7.07 7.20 3 6.81 7.05 7.19 4 6.86 7.07 7.21 (請先閱讀背面之注意事項再填¾本頁} 表9 :固定密度的燒結棒所具性質 經濟部智慧財產局員工消t合作社印製 表9顯示出比較例1-2和實施例3-4在各種壓力下壓 縮製成具有6.8克/立方厘米之燒結密度的棒試片所得燒結 後性質。 實施例 壓緊壓力(ksi) TRS CksO 尺寸變化(％) 硬度_ 比較例I 29.4 158.0 +0.01 50 比較例2 29.2 172.9 -0.16 60 3 30.0 171.7 -0.03 52 4 29.4 195.4 -0.21 63 ^Rockwell硬度，Α標度 表7至9中的數據顯示出本發明的冶金組成物(實施例 3和4)具有可接受的粉末性質與生胚性質。就表9中所示 繞結性質而言，實施例3和4分別相對於比較例1和2時 33 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公藿） 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 ♦ 434083 A7 __B7_ 五、發明說明（ 具有改良的橫向破裂強度性質。意外者，於含有等量銅、 鎳、鐵、鉬、石墨和潤滑劑之下，實施例3和4分別相對 於比較例1和2展現出較優良的機械強度性質。 實施例8 對比較例1至2及實施例3至6的金屬粉末組成物所 形成的繞結壓緊零件與燒結且回火的壓緊零件，分析各種 機械與物理性質。經燒結的壓緊零件所得結果示於表10中 ，而經燒結且回火的壓緊零件所得結果示於表11之中。 表10 :經燒結的壓緊零件所具性質 實施例 壓緊壓力 (tsi) 屈服強度 (ksi) UTS (ksi) 伸長率 (%) 硬度 (R/A) 燒結後密度 (克/平方厘米） 比瘃例1 30 54.5 83.7 1.89 51.5 6.96 40 59.2 99.6 2.70 54.4 7.14 50 59.9 105.0 3.14 55.3 7.23 比較例2 30 56.8 96.3 2.12 54.7 6.97 40 66.2 110.1 2.54 56.9 7.16 50 67.1 109.9 1.97 59.0 7.26 3 30 69.5 88.9 1.01 55.0 6.96 40 74.1 104.6 1.36 57.8 7.15 50 73.7 111.8 1.88 58.7 7.23 4 30 71.5 109.1 1.39 59.5 7.00 40 76.9 121.1 1.56 61.5 7.19 50 78.2 124.2 1.54 63.5 7.28 5 30 54.3 75.8 1.96 45 6.76 40 59.7 92.4 3.34 48.9 7.01 50 63.0 101.7 3.25 53.4 7.16 6 30 62.0 99.4 2.38 52.0 6.81 40 67.5 116.5 2.71 56.9 7.06 50 73.6 127.7 3.49 58.3 7.20 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） — II--II--II * I I I I I I I 訂---------- 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 434063 A7 B7 五、發明說明 表11 :經燒結且~經回火的壓緊零件所具性質 實施例 壓緊壓力 (tsi) 屈服強度 (ksi UTS (ksi) 伸長率 (%) 硬度 (R/A) 燒結後密度 (克/平方厘米） 比較例1 30 59.9 88.8 2.23 50.6 6.95 40 63.6 98.9 2.75 53.6 7.16 50 65.1 97.2 2.60 55.3 7.24 比較例2 30 59.7 97.1 2.59 52.7 6.97 40 68.6 113.8 3.06 56.1 7.17 50 66.1 116.1 3.13 57.5 7.25 3 30 69.8 91.1 1.14 54.1 6.95 40 76.2 107.8 1.84 56.8 7.15 50 76.6 115.9 2.12 58.8 7.23 4 30 73.8 114.2 1.66 57.3 7.01 40 80.8 126-3 1.92 60.7 7.21 50 81.4 134.5 2.26 61.8 7.28 5 30 58.3 76.6 2.04 45.8 40 63.0 92.2 2.97 49.9 _ 50 69.3 101.4 3.37 53.1 - 6 30 64.9 93.6 1.98 52.0 勢 40 67.3 112.9 2.71 56.1 50 79.5 122.9 3.46 57.2 考 ----------- --------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 從表10和11所報告出的數據可知，實施例3和4的 燒結後密度分別與比較例1和2的燒結密度相稱。不過， 實施例3和4的機械強度性質(屈服強度、最終抗張強度和 硬度)分別相對於比較例1和2有明顯地改良。彼等結果係 意料之外，因爲在含有等量銅、鎳、鐵、鉬和石墨之下， 實施例3和4竟然分別相對於比較例1和2展現出較優的 機械強度性質。 例如，圖1和2以圖形表出表10和11中所示經壓緊 35 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 434063 A7 ___B7______ 五、發明說明（}屮） 零件所具屈服強度對壓緊壓力之數據。於圖1之中，顯示 出從實施例3所製得經燒結的壓製零件(實線)與經燒結且 經回火的壓製零件（虛線）所具屈服強度，相對於比較例1 所製得的經燒結的壓製零件（實線）與經燒結且經回火的壓 製零件(虛線)所具屈服強度之情況。於圖2之中，顯示出 從實施例4所製得經燒結的壓製零件(實線)與經燒結且經 回火的壓製零件（虛線）所具屈服強度，相對於從比較例2 所製得的經燒結的壓製零件（實線）與經燒結且經回火的壓 製零件(虛線)所具屈服強度之情況β依此，用實施例3和4 的冶金粉末組成物製成的壓緊零件分別相對於比較例1和 2的冶金粉末組成物製成的壓緊零件具有改良的屈服強度 t 〇 圖3和4以圖形表出表10和11中所示經壓緊零件所 具抗張強度對壓緊壓力之數據。於圖3之中，顯示出從實 施例3所製得經燒結的壓製零件(實線)與經燒結且經回火 的壓製零件(虛線)所具抗張強度，相對於從比較例1所製 得的經燒結的壓製零件（實線)與經燒結且經回火的壓製零 件(虛線)所具抗張強度之情況。於圖4之中，顯示出從實 施例4所製得經燒結的壓製零件（實線)與經燒結且經回火 的壓製零件(虛線)所具抗張強度，相對於從比較例2所製 得的經燒結的壓製零件（實線）與經燒結且經回火的壓製零 件(虛線)所具抗張強度之情況。依此，用實施例3和4的 冶金粉末組成物製成的壓緊零件分別相對於比較例丨和2 的冶金粉末組成物製成的壓緊零件具有改良的抗張強度。 36 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--------!0 經濟部智慧財產局員Η消费合作社印製 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 K' 43406^ Α7 _______Β7_____ 五、發明說明（乃 圖5和6以圖形表出表1〇和11中所示經壓緊零件所 具伸長率對壓緊壓力之數據。於圖5之中，顯示出從實施 例3所製得經燒結的壓製零件(實線)與經燒結且經回火的 壓製零件(虛線)所具伸長率’相對於從比較例1所製得的 經燒結的壓製零件(實線)與經燒結且經回火的壓製零件(虛 線)所具伸長率之情況。於圖6之中，顯示出從實施例4所 製得經燒結的壓製零件（實線）與經燒結且經回火的壓製零 件(虛線)所具伸長率，相對於從比較例2所製得的經燒結 的壓製零件(實線)與經燒結且經回火的壓製零件(虛線)所具 抗張強度之情況。如圖5和6中所顯示者，於所給壓力下 .，用實施例3和4製成的壓緊零件之伸長率性質分別相對 於比&例1和2製成的壓緊零件之伸長率性質時甚不一樣 局。 不過，如圖7和8所示，若需要改良的伸長率性質時 ，可以如實施例5和6的組成物中一般，減低粉末冶金組 成物中的石墨含量。圖7和8以圖形表出表10(經燒結)中 所示經壓緊零件所具屈服強度和伸長率對壓緊壓力之數據 。於圖7之中，顯示出從實施例5所製得經燒結的壓製零 件所具屈服強度和伸長率(實線），相對於從比較例！所製 得的經燒結的壓製零件所具屈服強度和伸長率（虛線）之情 況。於圖8之中，顯示出從實施例6所製得經燒結的壓製 零件所具屈服強度和伸長率(實線），相對於從比較例2所 製得的經燒結的壓製零件所具屈服強度和伸長率（虛線）之 情況。於兩圖中，當石墨含量從實施例3和4的0.60重量 37 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 434063 A7 B7 五、發明說明 %減少到實施例5和6中的0.45重量％時，用實施例5和6 製成的壓緊零件所具屈服強度變成分別可與比較例1和2 製成的壓緊零件所具屈服強度相比。此外，用實施例5和 6所製成的壓緊零件所具伸長率可分別與用比較例1和2 所製成的壓緊零件相比。 實施例9 對比較例1和2與實施例3和4的金屬粉末組成物所 製成的壓緊零件，經燒結者或經燒結且回火者，評估其尺 寸變化、硬度和耐衝擊性。其結果報導於表12之中。 表12經燒結壓緊零件及經燒結且回火壓緊零件所具其他性質 I-----— — — —— I ---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟耶智慧財產局員工消費合作社印製 實施例 壓力 (tsi) 密度 (克/平方厘米) 尺寸變化 (%) 耐衝擊性 (呢-膀） 硬度 _ 比較例1 30 6.93/6.941 0.18/0.19' 10.8/13.31 51/501 40 7.09/7.10 0.24/0.24 20.6/22.0 51/50 50 7.16/7.17 0.29/0.28 22.2/22.0 54/54 比較例2 30 7.00/6.99 0.09/0.09 13.4/14.0 55/54 40 7.12/7.12 0.12/0.11 21.0/20.3 55/56 50 7.18/7.19 0.17/0.16 23.0/22.7 58/57 3 30 6.93/6.95 0.21/0.20 9.8/12.8 54/54 40 7.10/7.11 0.27/0.25 18.4/21.0 55/53 50 7.16/7.17 0.30/0.29 20.8/22.8 57/57 4 30 7.00/7.00 0.03/0.03 12.4/12.4 60/58 40 7.15/7.14 0.08/0.08 22.2/19.4 60/60 50 7.22/7.22 0.13/0.12 21.0/20.6 64/62 列於左邊的値係經燒結的壓緊零件，而在右邊的値係 經燒結且經回火的壓緊零件。 表12中的結果顯示實施例3和4所製壓緊零件的耐衝 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210x297公爱） 訂---------線 434063 Δ7 _B7 五、發明說明（>/]) 擊性與尺寸變化可分別與比較例1和2所製壓緊零件相比 。實施例3和4所製的壓緊零件相對於比較例1和2所製 壓緊零件分別具有較高的硬度。 至此已說明完本發改良的粉末冶金組成物之某些較佳 具體實施例，及製造和使用彼等的方法。雖然已揭示且說 明過較佳實施例，不過諳於此技者都了解在本發明旨意與 範圍內可有變異與修改。後附申請專利範圍意欲涵蓋所有 彼等變異與修改。 (請先閒讀背面之:it事項再填寫本頁) 裝--------訂---------结 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 39 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS)A4規格（210*297公爱）

Claims (1)

1. 434063 A8 B8 C8 . D8 ' 1 __ _ I I. _ 六、申請專利範圍 i‘一種粉末冶金組成物之製法，其包括下列步驟： (a) 提供一預先做成合金之粉末’其包括鐵和鉬，其中 鉬在該預先做成合金之粉末中的含量舄以該預先做成合金 之粉末總重量爲基準的約0_10重量％至約2 0重量％ ; (b) 將該預先做成合金之粉末混合以具有約·6〇微米或 更小的重量平均粒度之含銅粉末，與具有約2〇微米或更小 的重量平均粒度之含鎳粉末：及 (c) 將該含銅粉末、含鎳粉末與預先做成合金之粉末在 黏結劑存在中黏結，形成粉末冶金組成物，其中該粉末冶 金組成物包括約0,5重量％至約4.0重量％的銅、約0.5重 量％至約8.0重量％的鎳與至少約83重量％的該預先做成合 金之粉末。 2. 如申請專利範圍第1項之製法，其中該鉬在該預先 做成合金之粉末中的含量爲以該預先做成合金之粉末總重 量爲基準的約0.20重量％至約1.6重量％。 3. 如申請專利範圍第1項之製法，其中該銅在該粉末 冶金組成物中的含量爲以該粉末冶金組成物總重量爲基準 的約1.0重量％至約2.0重量％。 4. 如申請專利範圍第3項之製法，其中該含銅粉末的 重量平均粒度爲約20微米或更小。 5. 如申請專利範圍第4項之製法，其中該含銅粉末的 重量平均粒度爲約5微米至約15微米。 6. 如申請專利範圍第1項之製法，其中該鎳在該粉末 冶金組成物中的含量爲以該粉末冶金組成物總重量爲基準 〈請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） 434063 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C3 D8 六、申請專利範圍 的約1.0重量％至約6.0重量％。 7. 如申請專利範圍第1項之製法，其中該預先做成合 金之粉末包括約98.5重量％至約99.5重量％的鐵和約0.4 重量％至約0.65重量％的鉬。 8. 如申請專利範圍第1項之製法，其中該黏結劑在該 粉末冶金組成物中的含量爲至少0.005重量％，且其係選自 下列所成組合之中者：托爾油酯、聚二醇、甘油、聚乙烯 醇、乙酸乙烯酯同元聚合物、乙酸乙烯酯共聚物 '纖維素 酯樹脂、纖維素醚樹脂、羥烷基纖維素樹脂、甲基丙烯酸 酯同元聚合物、甲基丙烯酸酯共聚物、醇酸樹脂、聚胺基 甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚氧化伸烷基聚合物、具聚醚之 二元有機酸、具丙烯酸系樹脂之二元有機酸、熱塑性酚樹 脂、聚酯、環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、石蠘、伸乙基雙 硬酉旨醯胺、棉好蠟、聚嫌烴、氣化植物油、聚乙嫌基卩比略 烷酮及彼等的組合物。 9. 如申請專利範圍第1項之製法，其中以該粉末冶金 組成物總重量爲基準時，該鉬在該粉末冶金組成物中的含 量爲約0.4重量％至約0.65重量％ :該銅在該粉末冶金組成 物中的含量爲約1.3重量％至約1.7重量％ ;該鎳在該粉末 冶金組成物中的含量爲約1.5重量％至約4.4重量％ ;且該 鐵在該粉末冶金組成物中的含量爲約89.0重量％至約98.0 重量％。 10. 如申請專利範圍第1項之製法，其中該粉末冶金組 成物更包括約0.1重量％至約1.2重量％的石墨。 2 -------------裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS>A4規格（21〇χ 297公S ) ABCS 434063 、申請專利範圍 11. 如申請專利範圍第1項之製法，其中該粉末冶金組 成物更包括以該粉末冶金組成物總重量爲基準高達約2重 量％的至少一種潤滑劑。 12. —種粉末冶金組成物之製法，其包括下列步驟： (a) 提供一預先做成合金之粉末，其包括鐵和一或多種 合金用添加劑，其中該合金用添加劑在該預先做成合金之 粉末中的含量爲以該預先做成合金之粉末總重量爲基準的 至少約0.10重量％ ; (b) 將該預先做成合金之粉末混合以具有約60微米或 更小的重量平均粒度之含銅粉末，與具有約20微米或更小 的重量平均粒度之含鎳粉末；及 (c) 將該含銅粉末、含鎳粉末與預先做成合金之粉末在 黏結劑存在中黏結，形成粉末冶金組成物，其中該粉末冶 金組成物包括至少約0.5重量％的銅、至少約0.5重量％的 鎳與至少約83重量％的該預先做成合金之粉末。 13. —種粉末冶金組成物之製法，其包括下列步驟： (a) 提供一預先做成合金之粉末，其包括鐵和銷，其中 鉬在該預先做成合金之粉末中的含量爲以該預先做成合金 之粉末總重量爲基準的至少約0.10重量％ : (b) 將該預先做成合金之粉末混合以具有約60微米或 更小的重量平均粒度之含銅粉末，與具有約20微米或更小 的重量平均粒度之含鎳粉末，以形成一混合物：及 (c) 將該混合物置於至少800°C的溫度下退火，形成一 粉末冶金組成物’其中該粉末冶金組成物包括至少約0.5 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2i〇 X 297公楚） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ./4--------訂---------I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 434063 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 重量％的銅、至少約0.5重量％的鎳與至少約83重量％的該 預先做成合金之粉末。 14.一種改良的粉末冶金組成物，其包括： (a) 至少約83重量％的鐵-鉬預先做成合金之粉末，其 包括鐵和鉬，其中鉬的含量爲以該預先做成合金之粉末總 重量爲基準的約0.10重量％至約2.0重量％ ; (b) 約0.5重量％至約4重量％的具有約60微米或更小 的重量平均粒度之含銅粉末； (c) 約0.5重量％至釣8重量％的含鎳粉末；及 (d) 至少約0.005重量％的黏結劑，其中該黏結劑將該 含銅粉末、含鎳粉末與預先做成合金之粉末黏結在一起。 15·如申請專利範圍第14項之粉末冶金組成物，其中 該鉬在該預先做成合金之粉末中的含量爲約0.2重量％I至約 1.6重量％ β 16.如申請專利範圍第15項之粉末冶金組成物，其中 該含銅粉末在該粉末冶金組成物中的含量爲以該粉末冶金 組成物總重量爲基準的約1.0重量％至約2.0重量％。 17·如申請專利範圍第16項之粉末冶金組成物，其中 該含鎳粉末在該粉末冶金組成物中的含量爲以該粉末冶金 組成物總重量爲基準的約1.0重量％至約6.0重量％。 18. 如申請專利範圍第17項之粉末冶金組成物，其中 該鐵-鉬預先做成合金之粉末包括約98.5重量％至約99.5重 量％的鐵和約0.4重量％至約0.65重量％的鉬。 19. 如申請專利範圍第14項之粉末冶金組成物，其中 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨） » --------訂--------- Γ (請先閱讀背面之泷意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 434063 六、申請專利範圍 該黏結劑係選自下列所成組合之中者：托爾油酯、聚二醇 、甘油、聚乙烯醇、托爾油、乙酸乙烯酯同元聚合物、乙 酸乙烯酯共聚物、纖維素酯樹脂'纖維素醚樹脂、羥烷基 纖維素樹脂、甲基丙嫌酸醋同元聚合物、甲基丙稀酸酯共 聚物、醇酸樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂'聚酯樹脂、聚氧化 伸烷基樹脂、具聚醚之二元有機酸、具丙烯酸系樹脂之二 元有機酸、熱塑性酚樹脂、聚酯'環氧樹脂、胺基甲酸醋 樹脂、石蠟、伸乙基雙硬酯醯胺、棉籽蠟、聚烯烴、氫化 植物油、聚乙烯基吡咯烷酮，及彼等的組合物。 20. 如申請專利範圍第14項之粉末冶金組成物，其中 以該粉末冶金組成物總重量爲基準時，該鉬在該粉末冶金 組成物中的含量爲約0.4重量％至約0.65重量％ ;該銅在該 粉末冶金組成物中的含量爲約1.3重量％至約1.7重量％ ; 該鎳在該粉末冶金組成物中的含量爲約1.5重量％至約4.4 重量％ ;且該鐵在該粉末冶金組成物中的含量爲約89.0重 量％至約98.0重量％。 21. —種形成金屬零件之方法，其包括下列步驟： (a)提供一種粉末冶金組成物，其包括下述之混合物： ⑴至少約83重量％的鐵-鉬預先做成合金之粉末，其 包括鐵和鉬，其中鉬的含量爲以該預先做成合金之粉末總 重量爲基準的約〇·ι〇重量％至約2.0重量％ ; (ii) 約0.5重量％至約4重量％的具有約60微米或更小 的重量平均粒度之含銅粉末； (iii) 約0.5重量％至約8重量％的含鎳粉末；與 5 紙張尺度S用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 x 297 ^ ) ----— —— — — — 一 ！ 权--------訂---------線 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) AS B8 C8 Π8 434063 六、申請專利範圍 (iv)至少約0.005重量％的黏結劑，其中該黏結劑將該 含銅粉末、含鎳粉末與預先做成合金之粉末黏結在一起； 及 (b)於至少約5以的壓力下壓縮該粉末冶金組成物，以 形成一金屬零件。 ------------'k--------訂-------ί·線-- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）