TW510918B - Lubricants for metallurgical powder compositions and method for making sintered products therewith - Google Patents

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510918 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於冶金粉末組合物之潤滑劑，與含潤滑劑之 金屬粉末組合物。本發明進一步關於用潤滑劑製造燒結產 物之方法，與潤滑劑在金屬粉末組合物壓縮之用途。尤其 本發明於受壓時產生高未燒結強度（濕強度）之潤滑劑。根 據本發明之潤滑劑進一步有可用於熱及冷壓縮二者之優 點。 在工業上，以壓縮及燒結金屬粉末組合物製造之金屬產 物之用途正變得逐漸寬廣。一些改變形狀及厚度之不同產 物正在製造，且在這些產物上之品質要求爲製造之金屬產 物具有高密度及高強度。 在金屬壓縮物中，不同之標準溫度範圍在使用。因此， 冷壓主要用於壓縮金屬粉末（粉末爲室溫）。冷壓及熱壓二 者皆要求使用潤滑劑。 在高於室溫下壓縮有明顯的優點，產生比在較低溫度下 作壓縮較高密度及較高強度之產物。 大邵分用於冷壓縮之潤滑劑可用於高溫壓縮，因爲似乎 僅在限制之溫度範圍内有效。無效之潤滑劑相當地增加壓 縮工具之磨耗。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 工具之磨耗程度受各種因子之影響，諸如工具材料之硬 度’施加壓力，及在壓縮及排出壓縮物時壓縮物及工具壁 <間 < 摩擦力。這最後之因子與所用潤滑劑強烈連結。 排出力係由工具排出壓縮物所要求之力。因爲高排出力 不僅增加壓縮工具之磨耗，而且可能破壞壓縮物，

好減少。 Q -4- 本紙張尺度適1^家標準（CNS ) A4規格 510918 A7 B7 五 、發明説明（2 然而’潤滑劑之使用創 充分滴人殿卜 題 无刀通合壓縮實行之形式是重要的。 物：了=地執行，潤滑劑應在壓縮工作中擠出粉末組告 疒工且辟 並進入壓縮物與工具間之空隙，藉此潤滑壓 、、値々土。經由這類壓縮工具壁之潤滑降低排出力。 在=:滑劑必須由壓縮物中擠出之原因爲否則燒結後 性：:冑產生孔洞。已熟知大量孔洞在產物動態強度 性貝上有不利之效應。 六根據^發明新潤滑劑之目的爲使製造具高濕強度、高濕 卞又、壓、、宿產物與具咼燒結密度及低自結合金屬粉末潤滑 劑排出力之燒結產物成爲可能。因爲壓縮物在自壓縮工具 排出時受相當大之應力及因爲產物在處理壓縮及燒結之間 時必須保持在一起而沒有破裂或受損壤，且有高濕強度是 重要的。這在細零件之情件下尤其重要。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 根據本發明之潤滑劑含有聚烯烴聚合物，重量平均分子 f %〜爲50〇_1〇 000。聚烯烴爲一群具不同結晶度之熱塑性 聚合物。聚烯烴細分爲簡單聚烯烴、聚（“ _烯烴）及以烯 烴及/或α -烯烴爲基礎之共聚合物。此共聚合物亦可包括 其他種類之共聚單體諸如乙烯醋酸、丙烯酸、苯乙缔等。 聚（α -烯烴）包括諸如聚丙烯及聚（丨-丁烯）之聚合物。然 而簡單聚烯烴包括諸如枝鏈化低密度聚乙烯及線性鏈高密 度聚乙烯。較低分子量之線性鏈聚乙烯稱爲聚乙烯蟻。 根據本發明之聚合物最好爲聚乙烯蠟。根據本發明之潤 滑劑可用於冷及熱壓縮二者，但在熱壓縮中潤滑劑之重量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇χ 297公釐） 510918 A7 B7 五、發明説明（3 ) 平均分子量Mw最好爲1〇〇〇-1〇 〇〇〇。 較佳地’本發明之潤滑劑之多分散性Mw/Mn低於2.5，最 好低於1.5。 本發明進一步關於一種含有金屬粉末及上面提及之潤滑 劑之金屬粉末組合物，及冷及熱壓縮二者製造燒結產物之 方法。根據本發明冷壓縮之方法包括步驟 a)混合金屬粉末及潤滑劑成爲金屬粉末組合物 b )壓縮金屬粉末成爲壓縮體，及 c )燒結壓縮體，使用根據本發明製造之潤滑劑。 根據本發明熱壓縮之方法包括步驟 a)混合金屬粉末及潤滑劑成爲金屬粉末組合物， b )預熱金屬粉末組合物至預定溫度， c )在已加熱工具中壓縮金屬粉末組合物，及 d)在高於1050X：之溫度燒結壓縮金屬粉末组合物，使用 根據本發明製造之潤滑劑，其重量平均分子量Mw最好爲 500至 10 〇〇〇 〇 本發明進一步關於冷及熱壓縮中冶金粉末組合物中根據 本發明潤滑劑之用途。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 潤滑劑可配製以重量計〇·1-2%根據本發明之金屬粉末組 合物，最好爲以重量計0.2-0.8%(以金屬粉末組合物之總量 爲基礎）。小量使用本發明潤滑劑之潛力爲本發明特別有 利之特點，因爲它讓具有密度之壓縮及燒結產物以有效率 之化費完成。 如用於敘述及附加之申請專利項目中者，詞句，，金屬粉 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 510918 A7 B7 五、發明説明（4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 末包含本質上由純鐵製成之粉末；已與其他物質預合金 改良強度、硬化性質、電磁性質或其他末端產物要求性質 之鐵粉末；及與這類成合金元素之顆粒混合之鐵粒子（擴 散混合或機械混合）。成合金元素之實例爲銅、鎳、鉬、 路、鍰、嶙、石墨態之碳及鵪，爲分開或化合使用，即以 化合物之形式（FhP及FeMo)。當根據本發明潤滑劑用於與 面可壓縮性鐵基粉末結合時’得到意外之好結果。通常這 類粉末具有低碳含量，最好低於以重量計〇〇1%。這類粉 末包括如 Distaloy AE，Astaloy Mo及ASC 100.29，皆可由瑞 典Hoganas AB商業上購得。 除了金屬粉末及根據本發明之潤滑劑之外，金屬粉末組 合物可含有一或多種選自下列各物之添加物，黏結劑、、 程助劑及硬化相。黏著劑可根據描述SUS-p_4,834,8〇〇( 此以參考資料合併）中之方法加入粉末組合物。 用於金屬粉末組合物之製程助劑可由滑石、鎂橄欖石 硫化鎂、硫、二硫化鉬、氮化硼、碲、硒、二氟化鋇及 氟化鈣組成，爲分開或以化合方式使用。 用於金屬粉末組合物中之硬化相可由鎢、釩、鈦、鈮 鉻、鉬、妲及#之碳化物、鋁、鈦、釩、鉬及鉻之氮b 物、Al2〇3、B4c及各種陶瓷材料。 以傳統技術之幫助，將金屬粉末及潤滑劑粒子混合成本 貝上均質之粉末組合物。 最好地，根據本發明之潤滑劑以固態粒子之形式加至金 屬粉末組合物。潤滑劑之平均粒子大小可改變，但最好在 製藉 化 請 先 閱 讀 背 Φ 之 、、主* 意 事 項' 再 訂 510918 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 3-150微米之範圍内。 若粒子大小太大，在壓縮時潤滑劑留下金屬粉末組合物 之孔結構變得困難，且之後燒結後可造成大孔，產生顯示 受損強度性質之衝擊。 潤滑劑之多孔性不影響潤滑效果。然而，多孔之潤滑劑 促成單一粒子大小，依次導致更均勻及有效之潤滑作用。 在根據本發明之冷壓縮之步驟爲下列各項： a)混合金屬粉末及根據本發明之潤滑劑，其重量平均分 子量]^^爲 500-10 〇〇〇， b )壓縮金屬粉末組合物成壓縮體，及 〇燒結壓縮體。 在根據本發明之冷壓縮中最好在步驟C)之前加熱壓縮體至 高於潤滑劑熔點尖峰之溫度一段有效之期間以得到在整個 壓縮體中本質上相同之溫度。以此處理之尚未燒結壓縮 體’提供高濕強度，其使壓縮體在壓縮及燒結之間之處理 及加工更么易而沒有破裂或其他損壞。由下面之試驗將更 明顯’這些增加之濕強度不是由使用可商業上購得之冷壓 縮潤滑劑實例所得，這使根據本發明潤滑劑特別。 在根據本發叼之熱壓縮中，金屬粉末組合物在進入預熱 之壓、▲工具别有盈地預熱。在這類金屬粉末組合物之預熱 中’潤滑劑開始時不軟化或熔化是重要的，它使得粉末組 合物在填滿壓縮工具時很難處理，依次造成非單一密度及 低再生產性之零件重。況且，重要的是沒有實際預熔化潤 目丨舍生即潤滑劑爲單一產物。因此，多分散性Mw/Mn -8_ 本紙張尺度適用規格（ϋϋ公釐-- (請先閱讀背面之：^意事項再填寫本頁}

510918 A7 B7 五、發明説明（6 ) 低於2.5是重要的，最好低於15。 熱壓縮方法之步驟如下： a)混合金屬粉末及重量平均分子量％〜爲Moq〇 〇〇〇之根 據本發明之潤滑劑； b )加為/m合物至預定溫度，最好至低於潤滑劑溶點尖學 之溫度； c )將加熱之粉末組合物移至模具中，加熱至最好爲潤滑 劑之熔點尖峰或較低之溫度；並壓縮該組合物；及 d )燒結壓縮金屬粉末組合物。 在方法之步驟b )中，粉末組合物最好預熱至比低聚物溶 點低5-50°C之溫度。 一些試驗現在説明以描述本發明爲有效的並產生高濕密 度與鬲濕強度之產物。 試驗1 下面表1敘述一些潤滑劑之溶點尖岭、重量平均分子量 Mw、里測濕金度（gd)及AS C 100.29(由Hogan as AB製造銷 售）與以重量計0.5%之石墨、以重量計2%之Cu-200及以重 量計0.6%之潤滑劑混合之冷壓縮排出力（Ej F)。壓縮壓力 爲 600 MPa。 (請先閲讀背面之)注意事項再填寫本頁) 4.

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 510918 A7 B7 五、發明説明（ 表 在冷壓縮中之潤滑劑 潤滑劑 Mw (g/mol) Mw Μη GD (g/cm2) Ej.F (N/mm2) 熔點尖峰 (°C) PEW 3700 3700 2.6 7.11 22.0 125 PEW 2000 2000 1.1 7.12 18.4 126 EBS-wax * - - 7.18 17.8 144 *超出本發明之範圍 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 PEW 3700爲一種在本發明範圍内之聚乙烯蠟。 PEW 2000爲一種在本發明範圍内之聚乙缔·蠟。 EBS-蠟爲一種乙烯二硬脂醯胺蠟。 濕密度根據ISO 3 927 1985測量，而排出力根據Hoganas 方法404測量。 潤滑劑之熔點尖峰指示熔化曲線之尖峰値，以熱示差分 析法測量’儀器爲DE丨97 201美國New Castle TA儀器之儀 器 912S DSC 〇 如表1所示，得到相似之濕強度，且歸因於有較低Mw/Mn 之根據本發明潤滑劑（PEW 2000)使得與EBS-蠟有相同之排 出力。 試驗2 下面表2敘述關於潤滑劑PEW 2000及EBS-蠟在燒結前加 熱壓縮體之比較，藉以將壓縮體加熱至高於潤滑劑熔點尖 峰·^溫度一段足以本質上達到整個壓縮體相同溫度之期 間0 -10- 本紙張尺度適用( 210X297^1 ) (請先閱讀背面之Vi·意事項再填寫本頁) 510918 A7 B7 五、發明説明（8 ) 金屬粉末組合物含有下列成分。 組合物1 (本發明） 請 先 閱 讀 背 之 注. 意 事 項- 再 填 寫 本 頁 ASC 100.29，由 Hoganas AB製造銷售 以重量計2.0% Cu-200 以重量計0.5%石墨 0.6% PEW 2000 組合物2(EBS-蠟） ASC 100.29，由 Hoganas AB製造銷售 以重量計2.0% Cu-200 以重量計0.5%石墨 0.8% EBS-蟠 表 2 燒結前壓縮體熱處理 組合物 壓縮壓力 GD g/cm3 GS MPa 1 600 7.10 23 2 600 7.06 13 1 “） 600 7.10 39 2 *2) 600 7.05 17 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 * i)以150°C之溫度熱處理60分鐘。 *2)以150°C之溫度熱處理60分鐘。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 510918 A7 B7 五、發明説明（9 ) 如表2所示，濕強度藉熱處理組合物1之濕壓縮體相當地 增加，然而組合物2濕壓縮體之濕強度經熱處理未明顯增 強。 增強之濕強度提供一個可在燒結前處理及加工之濕壓縮 體。這種可能性在許多領域中是最合意的。 試驗3 下面表3敘述一些潤滑劑之熔點尖峰、重量平均分子量 Mw、壓縮壓力（Comp· Press.)、量測濕密度（GD)及在ASC 100.29(由Hoganas AB製造銷售）之冷壓縮中混以重量計 0.45%之潤滑劑及0.15%之甲基丙晞酸黏著劑之射出能量 (Ej.En·” 表__3_ 冷壓縮中鍵結金屬組合物中之潤滑劑 (請先閱讀背面之一注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 潤滑劑 Mw (g/mol) Mw Mn 壓縮壓力 (MPa) GD (g/cm2) 排出能 (J/cm2) 熔點尖峰 (°C) PEW 655 655 1.08 600 7.07 32.38 99 Μ M ” 800 7.21 38.91 ?! PEW 1000 1000 1.08 600 7.07 34.99 113 ” ” ” 800 7.21 41.88 ff PEW 2000 2000 1.1 600 7.06 36.21 126 Μ M π 800 7.22 48.46 ” PEW 3000 3000 1.1 600 7.07 37.69 129 »» ” 800 7.22 45.33 Μ EBS-wax * - - 600 7.16 47.42 144 ” - - 800 7.28 59.20 π *超出本發明之範圍 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 510918 kl 五、發明説明（1〇 ) PEW 6M、PEW 1〇〇〇、PEW 3000皆爲根據本發明之潤滑 劑且爲聚乙缔虫鼠。 如表3所示根據本發明潤滑劑之排出能低於本發明範園 外之潤滑劑。 試驗4 在下面表4中敘述一些潤滑劑之溶點尖峰 工具溫度及濕密度（GD)及排出力（Ej.F)。 金屬粉末組合物含有下列成分： Distaloy®AE、由 Hoganas AB 製造銷售 以重量計0.3%之石墨 以重量計0.6%根據表4之潤滑劑。 壓縮壓力爲600 MPa。 表4 粉末溫度 請 先 閲 讀 背 面 之 注· 項' 再 填 寫 本 頁 螓 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 熱壓縮之潤滑劑 潤滑劑 熔點尖峰 (°C) 粉末溫度 (°C) 工具溫度 (°C) GD g/cm2 Ej.F (N/mm2) PEW 3000 129 110 110 7.28 20.5 VI 91 110 120 7.29 21.3 *潤滑劑XI 176 150 150 7.22 15.0 *潤滑劑XI爲根據PCT/E95/00636之潤滑劑，本質上由重 量平均分子量Mw爲18 000之醯胺形式之低聚物組成。 如表4所示，有根據本發明潤滑劑之濕密度稍高。含根 >13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

五、發明説明（ 11 Μ Β7 ，明（潤滑劑之排出力較高，但仍低料以接受。 舁含有EBS-壤或潤滑劑χι之材料比較， 明潤滑劑之材料提供相當的濕、密度（gd)及排出力（^)本么 當掺轉據本發明潤滑料壓縮體在燒結前作埶 時，得到比摻雜刪_蠛者得到增強之濕強度。增強之 度使在燒結前加工及處理I縮體而沒有破裂或其他損壞 爲可能。、^ 請 閱 讀 背 Φ 之 注· 3· t _衣 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

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11} 作 n 充 m 3. i ^ mm 申請曰期 87. 2. 25. 案 號 87102732 類 別 公告本 jt Λ4 Γ4 (89年3月修正頁） 510918 以上各棚由本局填註） || 1專利説明書 發明 一、名稱 新型 中 文 用於冶金粉末組合物之潤滑劑及用其製造燒結產物之方法 英 文 "LUBRICANTS FOR METALLURGICAL POWDER COMPOSITIONS AND METHOD FOR MAKING SINTERED PRODUCTS THEREWITH" - 姓 名 希馬維達生 國 籍 瑞典 裝 發明 創作 人 申請人 住、居所 姓 名 (名稱） 國 籍 住、居所 (事務所） 代表人 姓 名 瑞典好根那市拓斯凡根路15號 瑞典商好根那公司 瑞典 瑞典好根那市布魯根塔路 克雷斯 林維淅特 訂 線 衣紙琅尺度適同中國3家榡準（ 2l〇X297公赘）

Claims (1)

1. 510918 第871〇2732號專利申請案_ 中文申範目修 K, 丨公告本 I .種壓縮冶金粉末組合物用之潤滑劑，其特徵為含有 重！平均分子量Mwg 500-10 000及多分散性Mw/Mn低於 2.5之聚乙烯蠟。 2. 根據申請專利範圍第1項之潤滑劑，其中其具有重量平 均分子量“…為1000-10 〇〇〇。 3. 根據申請專利範圍第1項之潤滑劑，其中其具有低於 1 ·5之多分散性Mw/Mn。 4· 一種含有金屬粉末及潤滑劑之壓縮用金屬粉末組合 物，其特徵為該潤滑劑含有重量平均分子量ποιο 〇〇〇 及多 分散性 Mw/Mn 低於 2·5之聚乙 晞蠟。 5·根據申請專利範圍第4項之金屬粉末組合物，其中該潤 μ劑具有重量平均分子量1〇〇{Μ〇 〇〇〇。 6.根據申請專利範圍第4項之金屬粉末組合物，其中潤滑 劑之多分散性Mw/Mn低於丨.5。 7·根據申請專利範圍第4項之金屬粉末組合物，其中該聚 合物構成總組合物之〇·1-2.0重量％。 8·根據申請專利範圍第4項之金屬粉末組合物，其中該聚 合物構成總組合物之〇 · 2 - 〇, 8重量％。 9. $據申請專利範圍第4項之金屬粉末組合物，其中其進 步含有一或多種添加劑，選自包括黏結劑、加工助 劑、合金元素及硬相。 10·根據中請專利範圍第4項之金屬料組合物，其中其進 —步含有結黏劑及一或多種添加劑，選自包括加工助 劑、合金元素及硬相。 本纸張尺度國國家標準(CNS) μ規格(21〇^7公愛)— ---------

   11· 一種製造燒結產物之方法，其包括以下步驟 a)混合金屬粉末及潤滑劑成為金屬粉末組合物， b )壓縮金屬粉末組合物成為壓縮體，及 c)燒結壓縮體， 其特徵為潤滑劑含有重量平均分子量Mwg 500-10 〇〇〇及 多分散低於2.5之聚乙烯蠟。 12·根據申請專利範圍第1 1項之方法，其中在步驟c)之前 加熱壓縮體至高於潤滑劑熔點尖峰之溫度，歷經足夠 時間，以在整個壓縮體中獲得本質上相同溫度。 13. —種製造燒結產物之方法，其包括以下步驟 a)混合金屬粉末及潤滑劑成為金屬粉末組合物， b )預熱金屬粉末組合物至預定溫度， c) 在已加熱之工具中壓縮經加熱之金屬粉末組合物， 及 d) 燒結壓縮金屬粉末組合物，其特徵為潤滑劑為& 有重量平均分子量mwa 1000-10 〇〇〇及多分散性Mw/m^ 於2.5之聚乙烯蠟。 14. 根據申凊專利範圍第1 3項之方法，其中在步驟匕）中之 金屬粉末組合物係被預熱至低於聚烯烴熔點尖争之卜 度。 ’敬 15 ·根據申请專利範圍第1 3項之方法，其中在步驟e)、 前，將工具加熱至聚烯烴熔點尖峰或較低之溫度。 16.根據申請專利範圍第i項之潤滑劑，其係用於冷壓縮。 17·根據申請專利範圍第2項之潤滑劑，其係用於熱壓縮。 -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)