PL198679B1 - Iron powder composition including an amide type lubricant and a method to prepare it - Google Patents
Iron powder composition including an amide type lubricant and a method to prepare itInfo
- Publication number
- PL198679B1 PL198679B1 PL366558A PL36655802A PL198679B1 PL 198679 B1 PL198679 B1 PL 198679B1 PL 366558 A PL366558 A PL 366558A PL 36655802 A PL36655802 A PL 36655802A PL 198679 B1 PL198679 B1 PL 198679B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- lubricant
- powder
- composition
- weight
- iron
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
- B22F1/103—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing an organic binding agent comprising a mixture of, or obtained by reaction of, two or more components other than a solvent or a lubricating agent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
- C10M105/56—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing nitrogen
- C10M105/68—Amides; Imides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M171/00—Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
- C10M171/06—Particles of special shape or size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
- B22F2003/023—Lubricant mixed with the metal powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
- B22F2003/145—Both compacting and sintering simultaneously by warm compacting, below debindering temperature
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Dziedzina wynalazkuField of the Invention
Przedmiotem niniejszego wynalazku są kompozycje na bazie proszków metali, a zwłaszcza przedmiotem wynalazku są kompozycje oparte na żelazie, nadające się do prasowania w wyższych temperaturach.The present invention relates to metal powder based compositions, and more particularly to iron based compositions which are compressible at higher temperatures.
Tło wynalazkuBackground of the invention
W dziedzinie metalurgii proszków stosuje się na ogół różne standardowe reżimy temperatur prasowania proszku metalu z utworzeniem metalowej części składowej. Te reżimy obejmują prasowanie na zimno (prasowanie poniżej temperatur otoczenia), prasowanie na chłodno (prasowanie w temperaturach otoczenia), prasowanie na gorąco (prasowanie w temperaturach powyżej temperatur, w których proszek metalu jest zdolny do zachowania umocnienia) i prasowanie na półgorąco (prasowanie w temperaturach pomiędzy prasowaniem na zimno i prasowaniem na gorąco).In the field of powder metallurgy, generally different standard temperature regimes are used to compress a metal powder to form a metal component. These regimes include cold pressing (pressing below ambient temperatures), cold pressing (pressing at ambient temperatures), hot pressing (pressing at temperatures above temperatures at which the metal powder is able to maintain solidification), and semi-hot pressing (pressing at ambient temperatures). temperatures between cold pressing and hot pressing).
Prasowanie w temperaturach powyżej temperatur otoczenia jest związane z różnymi korzyściami. Wytrzymałość na rozciąganie i szybkość umacniania większości metali zmniejsza się ze wzrostem temperatur, a większą gęstość i wytrzymałość można uzyskać przy niższych ciśnieniach prasowania. Nadzwyczaj wysokie temperatury prasowania na gorąco stwarzają jednak problemy związane z przetwarzaniem i przyspieszają zużycie ścierne matryc. Stąd aktualne wysiłki są kierowane na opracowanie kompozycji metalicznych odpowiednich do procesów prasowania na półgorąco.Ironing at temperatures above the ambient temperature has various advantages. The tensile strength and rate of hardening of most metals decrease with increasing temperatures, and higher density and strength can be obtained with lower pressing pressures. However, the extremely high hot-pressing temperatures create processing problems and accelerate the wear of the dies. Hence, current efforts are directed to the development of metallic compositions suitable for semi-hot pressing processes.
Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4955789 (Musella) jest znane ogólnie prasowanie na półgorąco. Zgodnie z tym opisem patentowym do prasowania na półgorąco można stosować także środki poślizgowe stosowane ogólnie przy prasowaniu na zimno, na przykład stearynian cynkowy. W praktyce okazało się jednak niemożliwe stosowanie stearynianu cynkowego albo etyleno-bisstearamidu (dostępnego w handlu jako ACRAWAX®), które aktualnie są środkami poślizgowymi najczęściej stosowanymi przy prasowaniu na zimno, do prasowania na półgorąco. Pojawiające się problemy są spowodowane trudnościami napełniania matryc w zadowalający sposób.From US Patent No. 4,955,789 (Musella), semi-hot pressing is generally known. According to this patent, lubricants generally used in cold pressing, for example zinc stearate, can also be used for semi-hot pressing. In practice, however, it has proved impossible to use zinc stearate or ethylene bisstearamide (commercially available as ACRAWAX®), which are currently the most common cold-pressing, semi-hot-pressing lubricants. The problems that arise are caused by difficulties in filling the dies in a satisfactory manner.
Z amerykańskich opisów patentowych nr US 5744433 (Storstrom et al.) i 5154881 (Rutz) są znane kompozycje proszków metali zawierające amidowe środki poślizgowe, które są opracowane specjalnie do prasowania na półgorąco.US Pat. Nos. 5,744,433 (Storstrom et al.) And 5,154,881 (Rutz) disclose metal powder compositions containing amide lubricants which are specially developed for semi-hot pressing.
Środek poślizgowy według amerykańskiego opisu patentowego nr US 5744433 zawiera oligomer typu amidu, który ma średni ciężar cząsteczkowy Mw co najwyżej 30000. Bardzo wysokie gęstości i wytrzymałości na mokro można uzyskać drogą prasowania na półgorąco kompozycji proszkowych, gdy środek poślizgowy ma ciężar cząsteczkowy powyżej 4000, przy czym cząsteczka korzystnego środka poślizgowego ma ciężar cząsteczkowy około 6500. Ustalono jednak, że ten środek poślizgowy ma skłonność do przywierania do ścianek matrycy, co wymaga jej częstego czyszczenia. Inna niedogodność polega na tym, że otrzymane mokre kształtki są zabarwione.A lubricant according to US Patent No. 5,744,433 contains an amide-type oligomer that has an average molecular weight of M of at most 30,000. Very high wet densities and strengths can be obtained by semi-hot pressing of powder compositions when the lubricant has a molecular weight above 4,000. the preferred lubricant molecule has a molecular weight of about 6,500. However, it has been found that this lubricant tends to stick to the die walls, requiring frequent cleaning. Another disadvantage is that the obtained wet moldings are colored.
Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5154881 jest znany amidowy środek poślizgowy, który składa się z produktu reakcji kwasu jednokarboksylowego, kwasu dwukarboksylowego i dwuaminy. Jedynym przebadanym środkiem poślizgowym według tego opisu patentowego jest ADVAWAX® 450, którego skład nie jest opisany szczegółowo, lecz otrzymany produkt reakcji zawiera według Chemis-CIVS między innymi etyleno-bisstearamid. Doświadczenia z tym produktem wykazały, że trudno jest uzyskać stały skład i jakość, co z kolei może dać w wyniku części składowe o zmiennej jakości, a to z kolei może spowodować problemy, gdy środek poślizgowy stosuje się w produkcji przemysłowej na wielką skalę.US 5,154,881 discloses an amide lubricant which consists of the reaction product of a monocarboxylic acid, a dicarboxylic acid and a diamine. The only lubricant tested according to this patent specification is ADVAWAX® 450, the composition of which is not described in detail, but the resulting reaction product according to Chemis-CIVS contains, inter alia, ethylene bisstearamide. Experience with this product has shown that it is difficult to obtain consistent composition and quality, which in turn can result in variable quality components, which in turn can cause problems when the lubricant is used in large-scale industrial production.
Cele wynalazkuObjectives of the invention
Celem niniejszego wynalazku jest zmniejszenie albo wyeliminowanie bieżących problemów związanych z produkcją na wielką skalę.It is an object of the present invention to reduce or eliminate the current problems associated with large-scale production.
Drugim celem wynalazku jest opracowanie nowego rodzaju środka poślizgowego użytecznego w kompozycjach metalicznych przeznaczonych do prasowania w wysokiej temperaturze.A second object of the invention is to develop a new type of lubricant useful in high temperature pressable metallic compositions.
Trzecim celem jest opracowanie proszku metalu do wytwarzania części składowych bez plam.The third aim is to develop a metal powder for producing stain free component parts.
Czwartym celem jest opracowanie kompozycji metalicznej zawierającej środek poślizgowy, która w czasie prasowania proszku metalu nie odkłada się na ściance matrycy.The fourth object is to develop a metal composition containing a lubricant that does not deposit on the die wall during the pressing of the metal powder.
Podsumowanie wynalazkuSummary of the invention
Te cele osiąga się drogą stosowania kompozycji proszkowej zawierającej proszek oparty na żelazie i nowy środek poślizgowy typu oligomerycznego amidu. Kompozycja może zawierać także jedenThese aims are achieved by using a powder composition comprising an iron-based powder and a new oligomeric amide type lubricant. The composition may also include one
PL 198 679 B1 albo więcej dodatków, takich jak spoiwa, środki polepszające płynność, technologiczne środki pomocnicze i fazy twarde.Or more additives such as binders, flow improvers, processing aids and hard phases.
Prasowanie na półgorąco można prowadzić drogą mieszania proszku na bazie żelaza ze środkiem poślizgowym typu amidu oligomerycznego i ewentualnie spoiwem, wstępnego ogrzewania kompozycji proszkowej i prasowania kompozycji proszku metalu w urządzeniu do ogrzewania wstępnego.Semi-hot pressing may be carried out by mixing an iron-based powder with an oligomeric amide type lubricant and optionally a binder, preheating the powder composition, and pressing the metal powder composition in a preheating device.
Szczegółowy opis wynalazkuDetailed Description of the Invention
Nowy środek poślizgowy typu amidu, stosowany według niniejszego wynalazku, można przedstawić następującym wzorem:The new amide type lubricant used in the present invention can be represented by the following formula:
D-Cma-B-A-B-Cmb-D w którym: DC has -BABC mb -D where:
D oznacza -H, COR, CNHR, gdzie R oznacza prostołańcuchową albo rozgałęzionbą grupę alifatyczną albo aromatyczną zawierającą od 2 do 21 atomów węgla,D is -H, COR, CNHR, where R is a straight or branched aliphatic or aromatic group containing from 2 to 21 carbon atoms,
C oznacza grupę -NH (CH2)nCO-,C is the group -NH (CH 2 ) n CO-,
B oznacza grupę aminową albo karbonylową,B is an amino or carbonyl group,
A oznacza alkilen zawierający od 4 do 16 atomów węgla i ewentualnie do 4 atomów tlenu, ma oznacza liczbę całkowitą 1-10, mb oznacza liczbę całkowitą 1-10, n oznacza liczbę całkowitą 5-11, przy czym korzystne jest, gdy D oznacza COR, gdzie R jest grupą alifatyczną zawierającą 16-20 atomów węgla, C oznacza -NH(CH2)nCO-, gdzie n oznacza 5 albo 11, B oznacza grupę aminową, A oznacza alkilen zawierający od 6 do 14 atomów węgla i ewentualnie do 3 atomów tlenu, a ma i mb, które mogą być takie same albo różne, oznaczają liczbę całkowitą 2-5.A is alkylene of 4 to 16 carbon atoms and optionally up to 4 oxygen atoms, ma is an integer of 1-10, mb is an integer of 1-10, n is an integer of 5-11, with D being preferred when COR , where R is an aliphatic group containing 16-20 carbon atoms, C is -NH (CH 2 ) n CO-, where n is 5 or 11, B is amino, A is alkylene containing from 6 to 14 carbon atoms and optionally to 3 oxygen atoms a ma and mb, which can be the same or different, represent an integer of 2-5.
Przykłady korzystnych środków poślizgowych stosowanych w kompozycjach na bazie żelaza według niniejszego wynalazku obejmują:Examples of preferred lubricants used in the iron-based compositions of the present invention include:
CH3(CH2)16CO-[HN(CH2)11CO]2-HN(CH2)12NH-[OC(CH2)11HN]2-OC(CH2)16CH3,CH3 (CH 2 ) 16CO- [HN (CH 2 ) 11CO] 2 -HN (CH 2 ) 1 2 NH- [OC (CH 2 ) 11HN] 2 -OC (CH 2 ) 16CH3,
CH3(CH2)16CO-[HN(CH2)11CO]2-HN(CH2)12NH-[OC(CH2)11HN]3-OC(CH2)16CH3,CH 3 (CH 2 ) 16 CO- [HN (CH 2 ) 11 CO] 2 -HN (CH 2 ) 12 NH- [OC (CH 2 ) 11 HN] 3 -OC (CH 2 ) 16 CH 3 ,
CH3(CH2)16CO4HN(CH2)11CO]3rHN(CH2)12NH-[OC(CH2)11HN]3rOC(CH2)16CH3,CH3 (CH2) 16CO4HN (CH2) 11CO] 3rHN (CH2) 12NH- [OC (CH2) 11HN] 3rOC (CH2) 16CH3,
CH3(CH2)16CO-[HN(CH2)11CO]3-HN(CH2)12NH-[OC(CH2)11HN]4-OC(CH2)16CH3,CH 3 (CH 2 ) 16 CO- [HN (CH 2 ) 11 CO] 3 -HN (CH 2 ) 12 NH- [OC (CH 2 ) 11 HN] 4 -OC (CH 2 ) 16 CH 3 ,
CH3(CH2)16CO-[HN(CH2)11CO]4-HN(CH2)12NH-[OC(CH2)11HN]4-OC(CH2)16CH3,CH3 (CH2) 16CO- [HN (CH2) 11CO] 4-HN (CH2) 12NH- [OC (CH2) 11HN] 4-OC (CH2) 16CH3,
CH3(CH2)16CO-[HN(CH2)11CO]4-HN(CH2)12NH-[OC(CH2)11HN]5-OC(CH2)16CH3,CH 3 (CH 2 ) 16 CO- [HN (CH 2 ) 11 CO] 4 -HN (CH 2 ) 12 NH- [OC (CH 2 ) 11 HN] 5 -OC (CH 2 ) 16 CH 3 ,
CH3(CH2)16CO-[HN(CH2)11CO]5-HN(CH2)12NH-[OC(CH2)11HN]5-OC(CH2)16CH3,CH3 (CH2) 16CO- [HN (CH2) 11CO] 5 -HN (CH2) 12NH- [OC (CH2) 11HN] 5 -OC (CH2) 16CH3,
Do innych przykładów należą:Other examples include:
(CH3)CO-HN(CH2)5CO-HN(CH2)2NH-OC(CH2)5NH-OC(CH3) o ciężarze cząsteczkowym 370,49,(CH 3 ) CO-HN (CH 2 ) 5 CO-HN (CH 2 ) 2 NH-OC (CH 2 ) 5 NH-OC (CH 3 ) with a molecular weight of 370.49,
CH3(CH2)160CO-HN(CH2)11CO-HN(CH2)12NH-OC(CH2)11NH-OC(CH2)20CH3 o ciężarze cząsteczkowym 1240,10,CH3 (CH2) 160CO-HN (CH2) 11CO-HN (CH2) 12NH-OC (CH2) 11NH-OC (CH2) 20CH3 with a molecular weight of 1240.10,
CH3(CH2)20CO-[HN(CH2)11CO]10-HN(CH2)12NH-[OC(CH2)11NH]10-OC(CH2)20CH3 o ciężarze cząsteczkowym 8738,04,CH 3 (CH 2 ) 20 CO- [HN (CH 2 ) 11 CO] 10 -HN (CH 2 ) 12 NH- [OC (CH 2 ) 11 NH] 10 -OC (CH 2 ) 20 CH 3 molecular weight 8738.04,
CH3(CH2)4CO-[HN(CH2)11CO]3-HN(CH2)12NH-[OC(CH2)11NH]3-OC(CH2)4CH3 o ciężarze cząsteczkowym 1580,53,CH 3 (CH 2 ) 4 CO- [HN (CH 2 ) 11 CO] 3 -HN (CH 2 ) 12 NH- [OC (CH 2 ) 11 NH] 3 -OC (CH 2 ) 4 CH 3 molecular weight 1580.53,
CH3(CH2)4CO-[HN(CH2)5CO]7-HN(CH2)6NH-[OC(CH2)5NH]7-OC(CH2)4CH3 o ciężarze cząsteczkowym 1980,86,CH3 (CH2) 4CO- [HN (CH2) 5CO] 7-HN (CH2) 6NH- [OC (CH2) 5NH] 7-OC (CH2) 4CH3 with a molecular weight of 1980.86,
CH3(CH2)20CO-[HN(CH2)5CO]7-HN(CH2)6NH-[OC(CH2)5NH]7-OC(CH2)20CH3 o ciężarze cząsteczkowym 2429,69 i CH3(CH2)16NH-[OC(CH2)11NH]4-CO(CH2)10CO-[HN(CH2)11CO]4-HN(CH2)16CH3 o ciężarze cząsteczkowym 2283,73.CH3 (CH2) 20CO- [HN (CH2) 5CO] 7-HN (CH2) 6NH- [OC (CH2) 5NH] 7-OC (CH2) 20CH3 with a molecular weight of 2429.69 and CH 3 (CH 2 ) 16 NH - [OC (CH 2 ) 11 NH] 4 -CO (CH 2 ) 10 CO- [HN (CH 2 ) 11 CO] 4 -HN (CH 2 ) 16 CH 3 with a molecular weight of 2283.73.
Różnice chemiczne pomiędzy nowym środkiem poślizgowym i środkiem poślizgowym znanym z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5744433 polegają na tym, że nowa cząsteczka ma centralne ugrupowanie dwuaminowe albo dwukwasowe i identyczne grupy końcowe na obydwóch końcach. Różnica chemiczna pomiędzy nowym środkiem poślizgowym i środkiem poślizgowym znanym z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5154881 polega na tym, że cząsteczka nowego środka poślizgowego zawiera jednostkę -HN(CH2)nCO-. W przeciwieństwie do środka poślizgowego znanego z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5154881 przy otrzymywaniu środka poślizgowego według wynalazku nie tworzy się żaden EBS. EBS ma wzór chemiczny CH3(CH2)16CO-HN(CH2)2NH-OC(CH2)16CH3) i jestThe chemical differences between the novel lubricant and the lubricant disclosed in US Pat. No. 5,744,433 are that the novel molecule has a central diamine or di-acid moiety and identical end groups at both ends. The chemical difference between the new lubricant and the lubricant known from US 5,154,881 is that the molecule of the new lubricant contains the unit -HN (CH2) nCO-. Unlike the lubricant known from US Patent No. 5,154,881, no EBS is formed in the preparation of the lubricant according to the invention. EBS has the chemical formula CH3 (CH2) 16CO-HN (CH2) 2NH-OC (CH2) 16CH3) and is
PL 198 679 B1 cząsteczką bez jednostek laktamowych, która stanowi przeciwieństwo środków poślizgowych według niniejszego wynalazku.In contrast to the lubricants of the present invention, this is a molecule without lactam units.
Co się tyczy ciężaru cząsteczkowego cząsteczki nowego środka poślizgowego, to ustalono, że korzystne środki poślizgowe mają ciężar cząsteczkowy od 1000 do 5000, a zwłaszcza od 1500 do 3000.Regarding the molecular weight of the new lubricant molecule, it has been found that the preferred lubricants have a molecular weight of from 1,000 to 5,000, especially from 1,500 to 3,000.
Cząsteczkę środka poślizgowego można otrzymywać standardowymi sposobami postępowania w przypadku oligomeru amidowego, jak opisano na przykład w publikacji George'a Odiana „Principles of Polymerization”, 3 wydanie (John Wiley & Sons, Inc.). Zgodnie z niniejszym wynalazkiem środek poślizgowy składa się korzystnie z co najmniej 80% amidu o wzorze opisanym wyżej, a stąd można dodawać do 20% wagowo innych rodzajów środków poślizgowych tak długo, jak długo nie wpływa to niekorzystnie na korzystne właściwości nowego środka poślizgowego.The lubricant molecule can be obtained by standard amide oligomer procedures, as described, for example, in George Odiana's "Principles of Polymerization", 3rd edition (John Wiley & Sons, Inc.). According to the present invention, the lubricant preferably consists of at least 80% of the amide of the formula described above, and thus up to 20% by weight of other types of lubricants may be added as long as this does not adversely affect the beneficial properties of the new lubricant.
Ten środek poślizgowy, który dodaje się do proszku opartego na żelazie, ma korzystnie postać proszku litego i może stanowić do 0,1-1% wagowo kompozycji na bazie proszku metalu, a zwłaszcza 0,2-0,8% wagowo, w stosunku do całkowitej ilości kompozycji na bazie proszku metalu. Możliwość stosowania środka poślizgowego według niniejszego wynalazku w małych ilościach jest szczególnie korzystną cechą wynalazku, ponieważ umożliwia uzyskiwanie wysokich gęstości.This lubricant which is added to the iron-based powder is preferably in the form of a solid powder and may constitute up to 0.1-1% by weight of the metal powder-based composition, in particular 0.2-0.8% by weight, based on the total amount of the metal powder-based composition. The possibility of using the lubricant according to the present invention in low amounts is a particularly advantageous feature of the invention as it allows high densities to be obtained.
Stosowane w opisie i załączonych zastrzeżeniach wyrażenie „proszek oparty na żelazie” obejmuje proszek otrzymany w zasadzie z czystego żelaza, proszek żelaza, który poddano obróbce stopowej z innymi substancjami polepszającymi wytrzymałość, właściwości hartownicze, właściwości elektromagnetyczne albo inne pożądane właściwości wyrobów końcowych, oraz cząstki żelaza zmieszane z cząstkami takich pierwiastków stopowych (mieszanina wyżarzana dyfuzyjnie albo mieszanina czysto mechaniczna). Przykłady pierwiastków stopowych obejmują miedź, molibden, chrom, mangan, fosfor, węgiel w postaci grafitu i wolfram, które stosuje się albo oddzielnie albo w połączeniu, na przykład w postaci związków (Fe3P i FeMo). Niespodziewanie dobre wyniki uzyskuje się wtedy, gdy środki poślizgowe według wynalazku stosuje się w połączeniu z proszkami opartymi na żelazie, które mają wysoką ściśliwość. Takie proszki mają na ogół niską zawartość węgla, korzystnie poniżej 0,04% wagowo. Takie proszki zawierają na przykład Distaloy AE, Astaloy Mo i ASC 100.29, z których wszystkie są dostępne w handlu w firmie Hoganas AB, Szwecja.The expression "iron-based powder" as used in the description and the appended claims includes powder obtained essentially from pure iron, iron powder which has been alloyed with other substances to improve strength, hardening properties, electromagnetic properties or other desired properties of the finished products, and iron particles. mixed with particles of such alloying elements (annealed mixture or a purely mechanical mixture). Examples of the alloying elements include copper, molybdenum, chromium, manganese, phosphorus, carbon as graphite and tungsten, which are used either alone or in combination, for example as compounds (Fe 3 P and FeMo). Unexpectedly good results are obtained when the lubricants according to the invention are used in combination with iron-based powders which have a high compressibility. Such powders generally have a low carbon content, preferably less than 0.04% by weight. Such powders include, for example, Distaloy AE, Astaloy Mo and ASC 100.29, all of which are commercially available from Hoganas AB, Sweden.
Oprócz proszku opartego na żelazie i środka poślizgowego nowa kompozycja proszkowa może zawierać jeden albo więcej dodatków, takich jak spoiwa, środki zwiększające płynność, technologiczne środki pomocnicze i fazy twarde.In addition to the iron-based powder and the lubricant, the new powder composition may contain one or more additives such as binders, flow agents, processing aids and hard phases.
Spoiwo można dodawać do kompozycji proszkowej zgodnie ze sposobem znanym z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5368630 (który jest tu włączony tytułem referencji) i może być związkiem organicznym, takim jak żywice na bazie estrów celulozy, żywice na bazie hydroksyalkilocelulozy, zawierającej 1-4 atomy węgla w grupie alkilowej, albo termoplastyczne żywice fenolowe.The binder may be added to the powder composition according to the method of US 5,368,630 (which is incorporated herein by reference) and may be an organic compound such as cellulose ester resins, hydroxyalkyl cellulose resins containing 1-4 carbon atoms. in the alkyl group, or thermoplastic phenolic resins.
Pewien rodzaj środka polepszającego płynność, który można stosować według niniejszego wynalazku, jest znany z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5782954 (który jest tu włączony tytułem referencji). Środek polepszający płynność, który jest korzystnie dwutlenkiem krzemu, stosuje się w ilości od około 0,005 do około 2% wagowo, korzystnie od około 0,01 do około 1% wagowo, a zwłaszcza od około 0,025 do około 0,5% wagowo w stosunku do całkowitego ciężaru kompozycji metalurgicznej. Co więcej, środek polepszający płynność powinien mieć średnią wielkość cząstek poniżej około 40 nanometrów. Do korzystnych tlenków krzemu należą materiały na bazie dwutlenku krzemu, w postaci zarówno hydrofilowej, jak i hydrofobowej, dostępne w handlu jako aerosilowy szereg dwutlenków krzemu, takich jak produkty Aerosil 200 i R812 firmy Degussa Corporation.A type of flow improver that can be used in the present invention is known from US Pat. No. 5,782,954 (which is hereby incorporated by reference). The flow improver, which is preferably silicon dioxide, is used in an amount of from about 0.005 to about 2% by weight, preferably from about 0.01 to about 1% by weight, and more preferably from about 0.025 to about 0.5% by weight based on the total weight of the metallurgical composition. Moreover, the flow improver should have an average particle size less than about 40 nanometers. Preferred silicon oxides include silicon dioxide materials, in both hydrophilic and hydrophobic forms, commercially available as an aerosilic series of silicon oxides, such as the Aerosil 200 and R812 products from Degussa Corporation.
Technologiczne środki pomocnicze stosowane w kompozycji na bazie proszku metalu mogą obejmować talk, forsteryt, siarczek manganu, siarkę, dwusiarczek molibdenu, azotek boru, tellur, selen, dwufluorek barowy i dwufluorek wapniowy, które stosuje się oddzielnie albo w połączeniu.Processing aids used in the metal powder composition may include talc, forsterite, manganese sulfide, sulfur, molybdenum disulfide, boron nitride, tellurium, selenium, barium difluoride, and calcium difluoride, which are used alone or in combination.
Fazy twarde stosowane w kompozycji na bazie proszku metalu mogą obejmować węgliki wolframu, wanadu, tytanu, niobu, chromu, molibdenu, tantalu i cyrkonu, azotki glinu, tytanu, wanadu, molibdenu i chromu, Al2O3 i różne materiały ceramiczne.The hard phases used in the metal powder composition may include tungsten, vanadium, titanium, niobium, chromium, molybdenum, tantalum and zirconium carbides, aluminum, titanium, vanadium, molybdenum and chromium nitrides, Al2O3 and various ceramics.
Wynalazek będzie dalej zilustrowany za pomocą następujących przykładów, które należy interpretować tylko jako przykłady, lecz które nie powinny ograniczać zakresu ochrony.The invention will be further illustrated by the following examples, which should only be interpreted as examples, but should not limit the scope of protection.
P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1
W następujących tabelach przedstawia się porównanie właściwości części składowych otrzymanych z mieszanin proszkowych zawierających środek poślizgowy według niniejszego wynalazku i środek poślizgowy typu amidu znany z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5744433.The following tables compare the properties of components obtained from powder mixtures containing the lubricant of the present invention and the amide-type lubricant known from US Pat. No. 5,744,433.
PL 198 679 B1PL 198 679 B1
T a b e l a 1T a b e l a 1
T a b e l a 2T a b e l a 2
temperatura proszku/matrycy: 120°C/120°C * korzystny środek poślizgowy według amerykańskiego opisu patentowego nr US 5744433powder / matrix temperature: 120 ° C / 120 ° C * preferred lubricant according to US Patent No. 5,744,433
Proszkiem na bazie żelaza był Distaloy AE dostępny w firmie Hoganas AB, Szwecja. Ten proszek mieszano z 0,3% wagowo ultradrobnego grafitu i 0,6% wagowo środka poślizgowego według niniejszego wynalazku. Środek polepszający płynność, Aerosil® 200, dodawano w ilości 0,06% wagowo. Jak widać, nowy środek poślizgowy typu amidu oligomerycznego według niniejszego wynalazku ma przewagę nie tylko pod względem siły wypychania, energii wypychania, sprężynowania, lecz także gdy chodzi o wygląd sprasowanej części składowej, a ponadto środek poślizgowy nie odkłada się na ściankach matrycy.The iron-based powder was Distaloy AE available from Hoganas AB, Sweden. This powder was mixed with 0.3% by weight of ultrafine graphite and 0.6% by weight of the lubricant of the present invention. The flow aid, Aerosil® 200, was added in an amount of 0.06% by weight. As can be seen, the novel oligomeric amide type lubricant of the present invention has advantages not only in ejection force, ejection energy, springback, but also in the appearance of the compressed component, and furthermore, the lubricant does not deposit on the die walls.
P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2
W następującej tabeli przedstawiono porównanie właściwości części składowych otrzymanych z mieszanin proszkowych zawierających środek poślizgowy według niniejszego wynalazku i środek poślizgowy typu amidu znany z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5154881.The following table shows a comparison of the properties of components obtained from powder mixtures containing the lubricant of the present invention and the amide-type lubricant known from US 5,154,881.
Jak widać, środek poślizgowy według niniejszego wynalazku ma przewagę pod względem siły wypychania, energii wypychania i sprężynowania.As can be seen, the lubricant according to the present invention has advantages in terms of push-out force, push-out energy and springback.
T a b e l a 3T a b e l a 3
Ciśnienie prasowania 700 MPa.Pressing pressure 700 MPa.
Temperatura proszku/matrycy 130°C/150°CPowder / matrix temperature 130 ° C / 150 ° C
Proszkiem na bazie żelaza był Distaloy AE dostępny w firmie Hoganas AB, Szwecja.The iron-based powder was Distaloy AE available from Hoganas AB, Sweden.
Ten proszek mieszano z 0,3% wagowo ultradrobnego grafitu i 0,6% wagowo środka poślizgowego według niniejszego wynalazku. Środek polepszający płynność, Aerosil, dodawano w ilości 0,06% wagowo.This powder was mixed with 0.3% by weight of ultrafine graphite and 0.6% by weight of the lubricant of the present invention. The flow aid Aerosil was added in an amount of 0.06% by weight.
PL 198 679 B1PL 198 679 B1
P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3
W następującym przykładzie przedstawiono porównanie gęstości mokrych kształtek otrzymanych ze środkami poślizgowymi na bazie oligomerycznych amidów, które stosuje się według niniejszego wynalazku i które mają różne ciężary cząsteczkowe. Proszkiem na bazie żelaza był Distaloy AE dostępny w firmie Hoganas AB, Szwecja.The following example compares the density of wet articles obtained with oligomeric amide based lubricants which are used in the present invention and which have different molecular weights. The iron-based powder was Distaloy AE available from Hoganas AB, Sweden.
Ten proszek mieszano z 0,3% wagowo ultradrobnego grafitu i 0,6% wagowo środka poślizgowego według niniejszego wynalazku. Środek polepszający płynność, Aerosil, dodawano w ilości 0,06% wagowo.This powder was mixed with 0.3% by weight of ultrafine graphite and 0.6% by weight of the lubricant of the present invention. The flow aid Aerosil was added in an amount of 0.06% by weight.
Proszek ogrzewano do temperatury 130°C, a temperatura matrycy wynosiła 150°C. Ciśnienie prasowania wynosiło 700 MPa.The powder was heated to 130 ° C and the die temperature was 150 ° C. The pressing pressure was 700 MPa.
Ciężar cząsteczkowy:Molecular Weight:
Środek poślizgowy GD (g/cm3)GD lubricant (g / cm 3 )
2000 7,442000 7.44
3000 7,413000 7.41
4000 7,324000 7.32
Jeżeli ciężar cząsteczkowy środka poślizgowego na bazie oligomerycznego amidu jest niższy niż (około) 2000, to właściwości kompozycji proszkowej pogarszają się pod względem płynności, a sam środek poślizgowy ma skłonność do przywierania do ścianek matrycy i powierzchni wypychanej wypraski. Przyczepna natura takich powierzchni zwiększa ryzyko tworzenia się chropowatych powierzchni na końcowej części składowej na skutek proszku, który może zbierać się na wypchniętej wyprasce.If the molecular weight of the oligomeric amide lubricant is less than (about) 2000, the properties of the powder composition deteriorate in flowability, and the lubricant itself tends to adhere to the die walls and ejected surface of the compact. The adhesive nature of such surfaces increases the risk of rough surfaces forming on the end component due to powder that may accumulate on the ejected part.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0101344A SE0101344D0 (en) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | Iron powder composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL366558A1 PL366558A1 (en) | 2005-02-07 |
PL198679B1 true PL198679B1 (en) | 2008-07-31 |
Family
ID=20283795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL366558A PL198679B1 (en) | 2001-04-17 | 2002-04-17 | Iron powder composition including an amide type lubricant and a method to prepare it |
Country Status (18)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030029272A1 (en) |
EP (1) | EP1390171B1 (en) |
JP (1) | JP3908167B2 (en) |
KR (1) | KR100838925B1 (en) |
CN (1) | CN1265920C (en) |
AT (1) | ATE281899T1 (en) |
AU (1) | AU2002253770B2 (en) |
BR (1) | BR0208914B1 (en) |
CA (1) | CA2443481C (en) |
DE (1) | DE60201903T2 (en) |
ES (1) | ES2229129T3 (en) |
MX (1) | MXPA03009487A (en) |
PL (1) | PL198679B1 (en) |
RU (1) | RU2288072C2 (en) |
SE (1) | SE0101344D0 (en) |
TW (1) | TWI247041B (en) |
WO (1) | WO2002083345A1 (en) |
ZA (1) | ZA200307072B (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE0201825D0 (en) * | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Hoeganaes Ab | Hot compaction or steel powders |
KR100861160B1 (en) * | 2004-06-10 | 2008-09-30 | 베일 인코 리미티드 | Method and composition for dispersing extra-fine nickel powder |
US7169208B2 (en) * | 2004-06-10 | 2007-01-30 | Inco Limited | Method and composition for dispersing extra-fine nickel powder |
US7314498B2 (en) * | 2004-10-19 | 2008-01-01 | Pmg Ohio Corp. | Sintered alloys for cam lobes and other high wear articles |
DE102005023419B4 (en) * | 2005-05-20 | 2007-02-22 | Ems-Chemie Ag | Polyamide oligomers and their use |
DE102005023420A1 (en) | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Ems-Chemie Ag | Polyamide molding compounds with improved flowability, their production and their use |
US7722803B2 (en) * | 2006-07-27 | 2010-05-25 | Pmg Indiana Corp. | High carbon surface densified sintered steel products and method of production therefor |
JP5841089B2 (en) * | 2013-03-13 | 2016-01-13 | 株式会社豊田中央研究所 | Molding powder, lubricant concentrated powder, and method for producing metal member |
GB201409250D0 (en) * | 2014-05-23 | 2014-07-09 | H Gan S Ab Publ | New product |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US538630A (en) * | 1895-04-30 | thomas | ||
US574433A (en) | 1897-01-05 | keithley | ||
JP2733868B2 (en) * | 1990-09-25 | 1998-03-30 | 日立粉末冶金株式会社 | Molding lubricant for powder metallurgy |
US5368630A (en) * | 1993-04-13 | 1994-11-29 | Hoeganaes Corporation | Metal powder compositions containing binding agents for elevated temperature compaction |
SE9401922D0 (en) * | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Hoeganaes Ab | Lubricant for metal powder compositions, metal powder composition containing th lubricant, method for making sintered products using the lubricant, and the use of same |
-
2001
- 2001-04-17 SE SE0101344A patent/SE0101344D0/en unknown
- 2001-05-10 US US09/852,024 patent/US20030029272A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-16 TW TW090111714A patent/TWI247041B/en not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-04-17 RU RU2003133290/02A patent/RU2288072C2/en not_active IP Right Cessation
- 2002-04-17 KR KR1020037013547A patent/KR100838925B1/en active IP Right Grant
- 2002-04-17 CA CA002443481A patent/CA2443481C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-17 DE DE60201903T patent/DE60201903T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-17 PL PL366558A patent/PL198679B1/en unknown
- 2002-04-17 AT AT02723031T patent/ATE281899T1/en active
- 2002-04-17 JP JP2002581132A patent/JP3908167B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-04-17 MX MXPA03009487A patent/MXPA03009487A/en active IP Right Grant
- 2002-04-17 ES ES02723031T patent/ES2229129T3/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-17 EP EP02723031A patent/EP1390171B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-17 AU AU2002253770A patent/AU2002253770B2/en not_active Ceased
- 2002-04-17 WO PCT/SE2002/000762 patent/WO2002083345A1/en active IP Right Grant
- 2002-04-17 BR BRPI0208914-9A patent/BR0208914B1/en not_active IP Right Cessation
- 2002-04-17 CN CNB028083547A patent/CN1265920C/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-09-10 ZA ZA200307072A patent/ZA200307072B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100838925B1 (en) | 2008-06-16 |
JP3908167B2 (en) | 2007-04-25 |
MXPA03009487A (en) | 2004-02-12 |
EP1390171B1 (en) | 2004-11-10 |
CN1265920C (en) | 2006-07-26 |
AU2002253770B2 (en) | 2004-05-27 |
CA2443481A1 (en) | 2002-10-24 |
ATE281899T1 (en) | 2004-11-15 |
CN1503706A (en) | 2004-06-09 |
WO2002083345A1 (en) | 2002-10-24 |
DE60201903T2 (en) | 2005-11-03 |
KR20030085110A (en) | 2003-11-01 |
CA2443481C (en) | 2007-03-13 |
RU2003133290A (en) | 2005-05-10 |
BR0208914B1 (en) | 2012-02-07 |
SE0101344D0 (en) | 2001-04-17 |
RU2288072C2 (en) | 2006-11-27 |
ZA200307072B (en) | 2004-09-10 |
PL366558A1 (en) | 2005-02-07 |
DE60201903D1 (en) | 2004-12-16 |
TWI247041B (en) | 2006-01-11 |
ES2229129T3 (en) | 2005-04-16 |
BR0208914A (en) | 2004-04-20 |
EP1390171A1 (en) | 2004-02-25 |
JP2004524449A (en) | 2004-08-12 |
US20030029272A1 (en) | 2003-02-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3803371B2 (en) | Lubricant for metal powder composition, metal powder composition containing lubricant, method for producing sintered product using lubricant, and method of use thereof | |
JPH07505924A (en) | Iron-based powder compositions containing novel binders/lubricants | |
PL198679B1 (en) | Iron powder composition including an amide type lubricant and a method to prepare it | |
US7247187B2 (en) | Metal powder composition including a bonding binder/lubricant | |
AU2002253770A1 (en) | Iron powder composition including an amide type lubricant and a method to prepare it | |
US6573225B1 (en) | Amide wax lubricant for warm compaction of an iron-based powder composition | |
EP1554072B1 (en) | Powder metallurgy lubricants, compositions, and methods for using the same | |
JP4126230B2 (en) | Iron powder composition containing amide type lubricant and method for producing the same | |
EP1556182B1 (en) | Metallurgical powder composition, method of making a metallurgical composition and method of making a metal part thereof | |
US20030094075A1 (en) | Iron powder composition | |
KR100865929B1 (en) | Improved Powder Metallurgy Lubricant Compositions and Methods for Using the Same |