TW494028B - Warm compaction of stainless steel powders - Google Patents

Description

、發明說明（1) 贅明範固 本發明係關於一種涊数Μ κ I 由并& α 禋”、、緻岔鋼粉組合物的製備方法以乃 所付之緻抵燒結體；本發 物的溫熱緻密作用。 *明更明確關於不銹鋼粉組合 技藝背兔 苹製程’亦¥ ’金屬粉末之緻密與燒結，於工 公差以拓展市場並獲致最低成本，以ί 近來許多注意力已集中到做 ^ ^ ρ / , 折衷方式的溫孰緻密作用」為一種改良Ρ/Μ 70件性質之 後零件ΐί 溫熱緻密法提供了增進加工 = = K大！Γ降低其孔隙度水準的機會，溫 =法：導，的強度以及較佳的尺寸公差二二…此 狀態之成型。 成型，亦即，「如受壓榨」 溫熱敏密作用被認為可定羞4、 ^ ,x. ^ ^ +一 疋義成主要由金屬粉末所構成之 :狀竺質’在南於約100。。以上直到約15〇。。的溫度下根 據目前可行之粉末技術，如濃縮混合（Densmix)、錨錠黏 ^(Ancorbond)或流動-匯合（F1〇w_Met)等方法 密作用。 ' 溫熱緻密法的詳細說明記載於，例如，1 9 9 6年6月在華 盛頓舉行之P M TEC 96年年會上所提出之論文中，該論文 在此以參考文獻之形式被納入本文中。

第5頁 C:\Program Files\Patent\55103. ptd 494028 五、發明說明（2) ' "--- 然而，在不銹鋼粉末的個案中，由於已證明其在如密度 加工強度上僅有微不足道的差異，故溫熱緻密作用ς n?不甚顯著；而當對不錄鋼粉進行溫熱緻密作用時 二:=，外且重要的問題，75是在辍密作用期間的高 唷射力與高内部磨擦。 j〜同 發叼摘述 目前已令人意想不到地發現，倘若不銹 低碳含量的特色，則這些問題是可以被消刀/、有低氧和 工強度及密度的實際增加也可被獲致；更一未加 含量應低於〇·2，較好是低於〇· 15而其碳確而言，其氧 O.Oj，較好是低於0.02，而最好是低於“广應曰低於^ 另一發現為此種低氧、低碳粉末的埶里刀千。 壓力下最為有效，亦即，此種粉末之作用於高緻密 密體的密度差隨緻密壓力之增加而捭f…、緻密體與冷卻緻 粉末的性能完全相反。 "σ 巧與標準鐵或銅 發明說明 接受溫熱緻密作用的粉末較好是 量百分料算，它包含10，%的路、0口_2之粉末，以重 鎳、〇 1· 5% 的矽、0一；[· 5〇/〇 的錳、〇 0 的鉬、〇- 15% 的 0-2%的釩、〇-5%的Fe3p、〇〜η # Q的銳、0-2%的鈦、 〇· 〇· 可避免的雜質；而最好是10_2〇%墨^及頂多0.3%之無 3%的矽、0.1-0.4%的錳、〇、n…旧絡、的鉬、〇1、 5%的釩、0-0.2%的石墨以及根 J =、0〜〇·5%的鈦、〇、 7-10%的鎳，其餘則為鐵或盔Χ不含鎳或替代性地含有 '…、j避免的雜 幻雑質。此種粉末之

^rogra；Fil；s\Patent\551〇I；^^^ 494028 五、發明說明（3) 製備方法披露於SE 98/0 1 1 8 9號瑞典專利案中，該專利案 在此以參考文獻之形式納入本文中。 /、 潤滑劑可為任何種類，只要其與溫熱緻密法能相容即 可；更明確而言，該潤滑劑應為一種從包括如硬脂酸鋰之 類的金屬硬脂酸鹽類、烷類（或石蠟）化合物、蠟、天然及 人工脂肪衍生物等之群屬中所選出的高溫潤滑劑；還有披 露於，例如，第5，154,881號與第5,744,433號美國專利案 ! = 可被使用，這些專利案在此以參考文獻之形 式納入本文中。該潤滑劑之用量通常介於組合 〇· 1%與2· 0%之間。 切〜夏5的 的？= t具體實施例’該包含鐵粉末與高溫潤滑劑 的〜合物可旎還包含有一黏合劑，此種黏合劑可 如丄纖維素酯類中選取，如果它存在的話’黏合劑之用 通常為組合物重量的O.Oi-O.W%。 ，包含潤滑劑與-選擇性黏合劑的粉末混合 性地，但非必要地，被加熱到一80_15(rc， 、擇 = -u〇c，奢乂好疋100_12(rc之溫度的器具中進行緻密 然後將所獲得之未加工體以如同標準物 即，在11〇〇。〇與1 4 0 0。(：之間的溫度下進行燒杜方式亦 現舉下列非限定實例對本發明進行說明。 實例 實例1

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本實驗係利用取自比利時冷流（coldstream)公司商品之 標準物質434 LHC做為參考物質，以及一種根據可參見"上 ^所述之SE 98/ 0 1 1 89號瑞典專利說明書所製備的低氧/低 碳粉末（指名為「粉末A」）來進行，根據表2所列條件製備 四種具有表1中所示之組成的不銹鋼混合物，於4 〇 〇、6⑽ 和80 0 MPa之壓力下分別對50克的樣品進行緻密作用，並 求計每一樣品之未加工密度。以〇 · 6 %重量分率的聚醯胺型 潤滑劑進行溫熱緻密作用並以一標準乙烯—雙硬脂醯胺型 潤滑劑進行冷卻緻密作用，其結果顯示於表3中。 表1 粉末 %鉻 %鉬 %錳 %氧 %氮 0鐵 434 LHC 16.9 1.02 0.16 0.76 0.016 0.219 0.0085 其餘 粉末A 17.6 1.06 0.10 0.14 0.010 0.078 0.0009 其餘 表2

基礎粉末 粉末溫度(°c) 器具溫度(°c) 434 LHC 室溫 室溫 434 LHC ii〇°c 110°C 粉末A 室溫 室溫 粉末A 110°C 110°C

C:\Program Files\Patent\55103. ptd 第8頁 494028 五、發明說明（5) 表3 傳統緻密作用. 溫熱緻密作用 緻密作用壓力(Mpa) 400 600 800 400 600 800 434 LHC-未加工密度(克/ 立方公分） 5.85 6.38 6.62 5.90* 6.34* 6.67* 粉末A-未加工密度(克/立 方公分） 6.17 6.66 6.91 6.24 6.74 7.08 *由於模壁上之塗污，故僅有兩個壓縮缸被壓密。 此一實例顯示了由於喷射期間的高度磨擦，故使得標準 4^4 LHC參考粉末的溫熱緻密作用無法充分執行；它還顯 示了低氧/低碳不銹鋼粉的可壓縮度（未加工密度）隨溫度 之升高而增加，且此一效應在高緻密作用壓力下尤為顯 著。 實例2 本研九之目的係為證明不銹鋼粉的溫熱緻密作用在類似 的製造條件下也是可行的，將3 〇公斤之上述每一種粉末混 合在一起，將標準434 LHC粉末與一乙烯—雙硬脂酿胺型潤 滑劑混合在一起，而將該溫熱緻密作用粉末與一聚醯胺型 南溫潤滑劑混合在一起。 於一裝置一加熱器以加熱粉末並電熱器具之45，D〇rst 機械壓榨機中壓榨5 〇 〇份之每一粉末樣品，該粉末被加熱 到11 0 C並接著在被加熱到1 1 〇。〇的器具中以環狀形式進行 壓榨，這些環係在一 7 0 0 MPa之緻密作用壓力下進行壓

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第9頁 C:\Program Files\Patent\55103. ptd 494028 案號 87115821 年 月 修正 五、發明說明（6) 榨，並於一氫氣大氣中在1120 °C之溫度下燒結30分鐘，對 這些燒結部份的尺寸、密度以及徑向破碎強度進行測量。 從在一自動壓榨機中所進行之緻密作用與燒結作用實驗 所得的結果，賦予了如表4中所給定之結果。 表4 傳統緻密作用 粉末434 LHC 溫熱緻密作用 粉末A 生述密度 6.56 6.90 噴射壓力，MPa 31 35 彈回，％ 0.29 0.25 生坯強度，MPa 16 21 尺寸變化，％ -0.124 -0.093 徑向破碎強度，MPa 457 823 燒結密度，g/cm3 6.59 6.91 燒結高度散失，％ 0.34 0.35

經溫熱緻密作用之環相較於標準之經溫熱緻密作用之環 顯示了較少之彈回，未加工強度從1 6到2 1 MPa增加了 3 0 %，經燒結後徑向破碎強度增加了 8 0 %，這與標準者之燒 結密度為6. 5 9克/立方公分而經溫熱緻密作用者之燒結密 度為6 . 9 1克/立方公分有重大關係，就兩種緻密作用系列 而言，於燒結期間其高度散失均減少，就標準者而言高度 散失在經冷卻緻密作用後之物質為0 · 3 4 %而在經溫熱緻密 作用後之物質為0 . 3 5 %，此一結果顯示了當其係供作標準

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Claims (1)

1. 4»8 二、本年’月#曰補充 案 號 87115821 年 Θ 月 修正 六、申請專利範圍 1 . 一種製備高密度之不銹鋼粉溫熱緻密體的方法，包括 下列步驟： 提供一包含1 0 - 3 0 %重量分率之鉻、選擇性合金元素和 石墨以及無可避免之雜質的低碳、低氧不銹鋼粉末；將 該粉末與一高溫潤滑劑混合；以及在一升高之溫度下令 該混合物進行緻密作用；其中不銹鋼粉末之氧含量低於 0 . 2且碳含量低於0. 0 3重量百分率。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵為該不銹鋼 粉末之氧含量低於0 . 1 5而其碳含量低於0 . 0 2，較佳是低於 0 . 0 1重量百分率。 3. 根據申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵為該 粉末包含至少一種高溫潤滑劑。 4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其特徵為該潤滑劑 係從包括如硬脂酸鋰之類的金屬硬脂酸鹽類、烷類（或石 蠟）化合物、蠟、天然及人工脂肪衍生物等之群屬中所選 出。 5 .根據申請專利範圍第4項之方法，其特徵為該潤滑劑 之用量係介於組合物總重量的0 . 1 %與2. 0 %之間。 6 .根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵為該粉末 包含有至少一種黏合劑，其用量為組合物重量的 (Κ (Η - 0 · 4 0 %。 7.根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵為該粉末 在進行緻密作用前先被預熱到一 8 0和1 3 0 °C之間的溫度。 8 .根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵為該粉末

   O:\55\55103.ptc 第1頁 2001.09. 27.013 494028 _案號87115821 气時ή月 Β 修正_ 六、申請專利範圍 在一預熱模中，於一 8 0和1 5 0 °C之間的溫度下進行緻密作 用。 9 .根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵為該粉末 在一介於4 00和1000 MPa之間的壓力下進行緻密作用。 1 0 . —種用於溫熱緻密作用的粉末組合物，包含一經回 火、水霧化、根本不含碳的低氧不銹鋼粉末，它除了鐵之 外，尚包含10-30 %重量分率的鉻、選擇性合金元素、 0 - 0 . 4 %重量分率的石墨、與頂多0 . 5 %重量分率的雜質、以 及0. 2-2. 0%，較好是0. 4-1 . 5%重量分率的某種高溫潤滑 劑。 1 1 .根據申請專利範圍第1 0項之粉末組合物，其特徵為 該不銹鋼粉末之氧含量低於0 . 2，較好是低於0 . 1 5而其碳 含量低於0.03，較好是低於0.02而最好是低於0.01重量百 分率。 1 2 .根據申請專利範圍第1 1項之組合物，包含，以重量 百分率計算： 1 0 - 3 0 %的鉻 0 - 5 %的钥 0 - 1 5 %的鎳 0 - 1 . 5 %的矽 0 - 1 . 5 %的猛 0 - 2 %的鈮 0 - 2 %的欽 0 - 2 %的飢

   O:\55\55103.ptc 2001.09.27.014 第2頁 494028 _案號87115821 年q月 曰__ 六、申請專利範圍 0-5% 的 Fe3P 0 - 0 . 4的石墨 以及頂多0 . 3 %之無可避免的雜質，其餘則為鐵。 1 3 .根據申請專利範圍第1 2項之組合物，包含，以重量 百分率計算： 10-20%的絡 0 - 3 %的鉬 0 · 1 - 0 · 3 % 的矽 0·1-0. 4% 的錳 0 - 0 . 5 %的銳 0 - 0 . 5 %的鈦 0 - 0 · 5 %的飢 且根本不含鎳，而其餘則為鐵。 1 4.根據申請專利範圍第1 2項之組合物，包含，以重量 百分率計算： 1 0 - 2 0 %的鉻 0 - 3 %的鉬 0 . 1 - 0 . 3 % 的矽 0. 1 -0· 4% 的錳 0 - 0 . 5 %的銳 0 - 0. 5 %的鈦 0 - 0 . 5 %的釩 以及7 - 1 0 %的鎳，而其餘則為鐵。 1 5 .根據申請專利範圍第1 0項到1 4項中任何一項之組合

   O:\55\55103.ptc 2001.09.27.015 第3頁 494028 _案號87115821 年1月 日 修正_ 六、申請專利範圍 物，其特徵為該潤滑劑係為一種包括如硬脂酸鋰之類的金 屬硬脂酸鹽類、烷類（或石蠟）化合物、蠟、天然及人工脂 肪衍生物等之群屬中所選出的高溫潤滑劑。 1 6 .根據申請專利範圍第1 5項之組合物，其特徵為該潤 滑劑之用量係介於組合物總重量的0. 1 %與2 . 0 %之間。 1 7 .根據申請專利範圍第1 0項到第1 4項中任何一項之組 合物，其特徵為該組合物包含有至少一種黏合劑，其用量 為組合物重量的0 . 0 1 - 0 . 4 0 %。

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