[发明专利]包含炭黑作为流动增强剂的粉末冶金组合物

说明书

本申请是申请号为200580021375.5的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2005年7月1日，发明名称为“包含炭黑作为流动增强剂的粉末冶金组合物”。

技术领域

本发明涉及铁基粉末冶金组合物。更具体地，本发明涉及包含流动剂以提高流动性而且提高松装密度的组合物。

背景技术

用于生产粉末冶金零件的粉末冶金组合物为人们所熟知。生产粉末冶金零件包括将粉末装填在压制模具中、压实粉末以及随后对压实体进行烧结。装填粉末的先决条件是粉末可自由流动并且具有充分的流动性。要获得能使生产成本更低并且使每个所生产零件的经济性更高的高生产率，高粉末流速是必要的。

生产效率和经济性的另一个必要要素是松装密度。松装密度对于模具设计来说很重要。松装密度低的粉末需要更高的装填高度，这会导致压制模具不必要地变高，这进而又会导致更长的压制行程和更低的压制性能。

先前已知提高流动性能的作用剂。例如US专利3357818公开了硅酸可用于此目的。US 5782954公开了金属、金属氧化物或二氧化硅可用作流动剂。

本发明的目的是提供一种具有提高的粉末性能例如流动性和松装密度的粉末冶金组合物。

发明内容

已经意外地发现，通过将少量的炭黑添加到铁基粉末组合物中，可提高粉末组合物的性能。此外，添加受控量的炭黑不会使从新型铁基组合物制备的生坯和烧结零件的性能恶化，反而甚至会提高这些性能。

具体实施方式

粉末冶金组合物一般包含铁粉或铁基粉末和润滑剂。所述组合物还可包含粘结剂、石墨和其它合金元素。还可包含硬质相材料、液相成形材料和机械加工性能增强剂。

所述铁基粉末可以是任意类型的铁基粉末，例如水雾化铁粉、还原铁粉、预合金化铁基粉末或扩散合金化铁基粉末。这些粉末例如为铁粉ASC100.29、包含Cu、Ni和Mo的扩散合金化铁基粉末Distaloy AB、与Cr和Mo进行预合金化的铁基粉末Astaloy CrM和Astaloy CrL，所有这些粉末都可从瑞典的AB获得。

根据本发明的铁基粉末组合物中炭黑的量按重量计在0.001％至0.2％之间，优选在0.01％至0.1％之间。炭黑的主要粒度优选在200nm以下，更优选在100nm以下并且最优选在50nm以下。在一优选实施例中，通过BET-方法测得的比表面积在150m²/g至1000m²/g之间。然而，也可使用具有其它的表面积和主要粒度的其它类型的炭黑。

炭黑通常用作橡胶材料中的填料以及用作彩色颜料。它还由于其导电性而用在产品中以减少静电。在US专利6602315中公开了炭黑与铁粉或铁基粉末的结合。该专利公开了这样一种组合物，其中合金粉末通过粘结剂与铁基粉末相粘结，在所述粘结剂中可加入炭黑。US 6602315没有公开炭黑的任何含量、粒度或作用并且只与粘结材料相关。在专利申请JP7-157838中也公开了一种包含炭黑的粉末组合物。此处炭黑的用途是使基体材料脱氧。

根据本发明的组合物还可包含选自石墨、Cu、Ni、Cr、Mn、Si、V、Mo、P、W、S和Nb的合金元素。

为了提高粉末的可压缩性并利于生坯部件的顶出，可向粉末冶金组合物中加入润滑剂或不同润滑剂的组合。润滑剂可作为颗粒状粉末存在或粘结在铁基粉末的表面。通过加入溶解在溶剂中的粘结剂并随后使溶剂蒸发，可使润滑剂粘结到铁基粉末的表面上。粘结剂也可以其能够形成包围铁基粉末的薄膜的自然的液态形式加入。另一种可选方案是通过将组合物加热到润滑剂的熔点以上或加热到润滑剂组分中的至少一种的熔点以上，然后使组合物冷却到所述熔点以下，而将润滑剂用作粘结剂。

润滑剂可选自脂肪酸，酰胺蜡例如乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)，或脂肪酸的其它衍生物例如金属硬脂酸盐，聚烷撑(polyalkylene)例如聚乙烯、聚乙二醇，氨基聚合物，或氨基低聚物。优选地，润滑剂选自聚烷撑、酰胺蜡、氨基聚合物或氨基低聚物。

粘结剂选自纤维素酯树脂、高分子量弹塑性酚醛树脂、羟烷基纤维素树脂以及它们的混合物。优选地，粘结剂选自纤维素酯树脂和羟烷基纤维素树脂。

其它可能的添加剂为机械加工性能改进剂、硬质相材料和液相成形剂。