[发明专利]冶金组合物的无溶剂粘结方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月14日提出的美国临时申请No.61/781,331的优先权，该申请在此全部引入作为参考。

技术领域

本申请提出了一种用于粘结的冶金粉末组合物的无溶剂方法。

金属粉末的涂覆或者粘结对于提高粉末性能以及用于在粉末混合物的处理过程中减少污染是很重要的。粉末材料的涂覆和粘结方法之前已经被公开。参看美国专利US2,648,609、US3,117,027、US4,731,195、US6,280,683和US6,602,315。

一些粘结方法使用高剪切力和高外加压力的组合来用聚合物或者蜡涂覆粉末颗粒。这些方法引起粉末结块，产生料片样结构。在其他方法中，粉末被流体化，之后用溶解在溶剂中的粘结材料来进行涂覆。通常，这些粘结材料处于包含重量百分比为75％-95％溶剂的溶液中。在粉末颗粒被涂覆后，溶剂必须被除去-因为许多溶剂是可燃液体，该过程是非常耗时、昂贵并且危险的。

在美国专利US6,602,315和US6,280,683中描述的涂覆工艺使用了无溶剂“干粘结”。这些方法在低于聚合物熔点的温度，利用具有小粒度范围的聚合物粘结剂将金属粉末与添加剂混合。该方法尽管具有优点，但其范围受到限制，因为要求粘结剂小粒度。

仍然需要新的制备粘结的冶金粉末组合物的方法。

发明概要

本发明涉及用于制备粘结的冶金粉末组合物的方法，该方法包括在基本无溶剂条件下将粘结剂加热到高于粘结剂的熔点的温度，历时足以熔融该粘结剂的时间；在基本无溶剂条件下混合该熔融的粘结剂与冶金粉末混合物，历时足以形成粘结的冶金粉末组合物的时间。本发明还包括使用这些方法制备的粘结的冶金粉末组合物，以及使用其制备的压实粉末冶金部件。

示例性实施方案的详细描述

本发明提出了用于粘结、即颗粒涂覆来制造非聚集的覆层颗粒的改进的方法。这些方法基本上不使用溶剂来制造粘结的冶金粉末组合物。

根据本发明，粘结的冶金粉末组合物可以如下制备：在基本无溶剂条件下通过加热粘结剂至粘结剂的熔点温度或者高于粘结剂的熔点的温度，历时足以熔融该粘结剂的时间。

本文所述的“溶剂”是指任何有机溶剂，例如丙酮、二氯甲烷、甲苯、苯、乙醇、己烷等。

本文所述的“基本无溶剂”是指粘结剂中溶剂的重量百分比为0％到小于5％。优选实施方案包括粘结剂中溶剂的重量百分比小于5％。更优选的实施方案包括粘结剂中溶剂的重量百分比小于2％。更加优选的实施方案包括粘结剂中溶剂的重量百分比小于1％。在示例性实施方案中，粘结剂不包括被添加的溶剂。溶剂的存在量可以通过现有技术中任何常规方法来确定。

在本发明的方法中，涂覆材料，也被称为“粘结剂”，可以是任何具有明确熔点的固体聚合物或蜡。处在本发明说明书范围下的粘结剂的例子包括但不限于：硬脂酰胺、山嵛酸、油酰胺、聚乙烯、石蜡、亚乙基双硬脂酰胺和棉籽蜡。在本发明的一些实施例中，当粘结剂被加热到约50℃到约150℃之间的温度时熔融。在其他实施例中，当粘结剂加热到约50℃到约110℃之间的温度时熔融。在本发明的优选实施例中，粘结剂是聚乙烯。

本发明使用的其他粘结剂包括，例如，聚二醇，例如聚乙二醇或聚丙二醇；甘油；聚乙烯醇；乙酸乙烯脂的均聚物或共聚物；纤维素酯或醚树脂；甲基丙烯酸酯聚合物或共聚物；烷基树脂；聚氨酯树脂；聚酯树脂；或其组合。其他一些有用的粘结剂的例子，是US5,298,055中描述的相对高分子量的聚氧化烯烃基组合物。有用的粘结剂还包括二元有机酸，例如壬二酸，以及一种或多种极性组分，例如US5,290,336中公开的聚醚(液体或固体)和丙烯酸系树脂，所述文献在此全部引入作为参考。US5,290,336中的粘结剂还可以有利的地作为粘结剂和润滑剂的组合。其他有用的粘结剂包括US5,368,630中公开的纤维素酯树脂、羟烷基纤维素树脂和热塑性酚醛树脂。

粘结剂还可以是固体聚合物或蜡，例如聚酯、聚乙烯、环氧化合物、聚氨酯、石蜡、亚乙基双硬脂酰胺和棉籽蜡，还可以是平均分子量低于3000的聚烯烃。