[发明专利]改进可机械加工性的组合物

说明书

发明领域

本发明涉及一种生产粉末金属零件的粉末金属组合物，以及制造粉末金属零件的方法，其具有改进的可机械加工性。

背景技术

组件的粉末冶金制造的一个主要优点是，可通过压缩和烧结，来生产最终或非常接近最终形状的坯料。但是，存在着对后续机械加工的需求的情况。例如，由于高耐性要求或由于最终组件具有无法直接压缩而需要于烧结后进行机械加工的形状而使后续机械加工成为必要。更特定地，对于诸如对压缩方向为横向的孔，底切和螺纹的几何形状都需要后续机械加工。

通过不断发展具有更高强度和由此更高硬度的新型烧结钢材，机械加工成为粉末冶金生产组件的主要问题之一。当评估粉末冶金生产是否系生产组件的最具成本有效的方法时，这经常成为限制性因素。

目前，大量已知物质已加入铁基粉末混合物中，以促进组件烧结后的机械加工。最普遍的粉末添加物是MnS，其在例如欧洲专利0183666中提及，描述了该粉末混合物如何改进烧结钢材的可机械加工性。

美国专利4927461描述了将0.01及0.5重量％的六方(hexagnol)BN(氮化硼)添加至铁基粉末混合物中以改进其烧结后的可机械加工性。

美国专利5631431涉及一种用于改进铁基粉末组合物的可机械加工性的添加剂，根据此专利，该添加剂含有占该粉末组合物的0.1至0.6重量％的氟化钙微粒。

日本专利申请08-095649涉及一种可机械加工性改进剂。该改进剂包括Al₂O₃-SiO₂-CaO，并且具有钙长石(anorthite)或钙黄长石(gehlenite)结晶结构。钙长石是属于长石(feldspar)类的网状硅酸盐(tectosilicate)，其莫氏硬度达6至6.5，钙黄长石是莫氏硬度为5至6的sorosilicate。

美国专利US7300490涉及一种制造压制和烧结零件的粉末混合物，其是由硫化锰粉末(MnS)和磷酸钙粉末或羟基磷灰石粉末的组合所组成。

WO公开2005/102567涉及一种作为机械加工改良剂的六方氮化硼和氟化钙粉末的组合。

含硼粉末，诸如氧化硼、硼酸或硼酸铵，与硫的组合描述在美国专利5938814。

欧洲专利1985393A1描述了作为机械加工添加剂的粉末的其它组合，该组合含有至少一种选自滑石(talc)和steatite和脂肪酸的物质。

作为机械加工改良剂的滑石描述在日本专利1-255604中。滑石属于层状硅酸盐(phyllosilicate)类，其包含包围氢氧化镁八面体层的硅四面体层。

申请1002883涉及用于制造金属零件尤其是阀座嵌入物(valve seat insert)的粉末状金属掺合物。所述掺合物包含0.5至5％的固体润滑剂来提供低摩擦及滑动磨损，同时改良可机械加工性。在其中一实施例中，云母(mica)作为固体润滑剂。用于生产耐磨性及高温稳定性组件的此类型的粉末混合物总是包含大量合金化元素，一般高于10重量％，和硬相，其通常是碳化物。

US4274875教导了与EP1002883所描述相似的通过包含在压缩及烧结前加入0.5至2重量％的粉末状云母(mica)到金属粉末中的步骤的粉末冶金制造制品的方法。特定地，其公开了可使用任何类型的云母。

此外，日本专利申请JP10317002描述了具有降低的摩擦系数的粉末或烧结压制品。该粉末的化学组成是1至10重量％的硫，3至25重量％的钼，以及其余为铁。此外可加入固体润滑剂和硬相材料。

压缩及烧结组件的机械加工非常复杂，并且受组件的合金系统类型、组件的烧结密度及组件大小和形状的参数影响。同时明显的是，机械加工操作类型和机械加工速度同样是对机械加工操作结果具有重要性的参数。要添加至粉末冶金组合物中的所述机械加工改良剂的多样性反映了PM机械加工技术的复杂本质。

发明概述

本发明公开了一种用于改进烧结钢材的可机械加工性的新颖添加剂。尤其是针对合金化元素含量低于10重量％，且不含硬相材料的低合金烧结钢材。该新颖添加剂设计用于改进所述烧结钢材接受切屑移除(chip removing)操作如钻孔、车削、研磨和攻丝的可机械加工性。此外，该新颖添加剂可用于由多种工具材料，诸如高速钢、碳化钨、金属陶瓷、陶瓷及立方氮化硼来进行组件的机械加工，且该工具也可经过涂覆。

因此，本发明的目的是为粉末金属组合物提供一种新颖的添加剂以改良可机械加工性。