專利名稱：粉末冶金用粘結(jié)劑及粉末冶金用混合粉末的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通過(guò)在以鐵粉和鋼粉等金屬粉末為基體并加入了用于改善基體物性的成分合金元素、石墨等粉末以及硬脂酸鋅等潤(rùn)滑劑粉末的粉末冶金用原料粉末中配合由特定成分構(gòu)成的粘結(jié)劑，在不損害基體金屬粉末物性情況下，抑制了上述物性改善成分粉末和潤(rùn)滑劑粉末的偏析，還抑制了處理時(shí)產(chǎn)生粉塵現(xiàn)象，并且還抑制潤(rùn)滑性的下降。
在以鐵粉和鋼粉等金屬粉末為主要原料的粉末冶金中，制造燒結(jié)體的機(jī)械零件時(shí)，為了改善燒結(jié)體的物性(強(qiáng)度特性和加工性等)，一般先配合銅、鎳、鉻、鉬等合金元素和石墨、磷、硫黃等物性改善成分粉末以及硬脂酸鋅等潤(rùn)滑劑粉末，而后再進(jìn)行成形、燒結(jié)?？墒沁@些物性改善成分粉末及潤(rùn)滑劑粉末的粒子尺寸、比重等常常大不相同，例如基體金屬粉末是鐵粉和銅粉，物性改善成分粉末是石墨和磷等時(shí)，比重差很大，所以在混合后成形之前的處理過(guò)程中容易產(chǎn)生粉塵和偏析現(xiàn)象，解決此問(wèn)題已成為長(zhǎng)年的技術(shù)課題。
產(chǎn)生粉末問(wèn)題主要源自石墨粉等比重小的微粉末，處理這樣的粉末不僅造成污染環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)也引起產(chǎn)率下降。另外，偏析易發(fā)生于比重差和粒度差大的粉末成分的混合過(guò)程，例如，眾所周知，混合粉末從料斗排出時(shí)，隨排出時(shí)間不同，合金用粉末的配合比一直在變化著。
作為防止上述產(chǎn)生粉塵和偏析現(xiàn)象的措施，此前已提出了各種方案，但可大致歸納為以下三種方法。第一種方法如在特開(kāi)昭60-502158號(hào)所公開(kāi)，將妥爾油等添加劑配合在原料粉末中的方法。第二種方法如特開(kāi)昭63-103001號(hào)和特開(kāi)平2-217403號(hào)等所公開(kāi)，建議固體粘結(jié)劑用溶劑溶解、與粉末均勻混合后，再使溶劑蒸發(fā)的方法。而第三種方法如特開(kāi)平1-219101號(hào)所公開(kāi)，在配合操作中將固體粘結(jié)劑熔融的所謂熱熔法。特別是上述第二種方法，一般認(rèn)為具有石墨粉的吸附力強(qiáng)，所用的潤(rùn)滑劑選擇范圍廣的特點(diǎn)。
盡管上述任何一種方法都可謂是防止產(chǎn)生粉塵和偏析的優(yōu)良手段，但是它們尚存在以下缺點(diǎn)。首先在上述第一種方法中存在著混合粉末的休止角變大，流動(dòng)性變壞，從料斗排出時(shí)易于發(fā)生壅塞(bridging)現(xiàn)象的缺點(diǎn)。另外用某種方法將石墨粉末吸附在鐵粉等金屬粉末表面上時(shí)，雖然提高了混合粉末的流動(dòng)性，但是損壞了石墨粉所具有的潤(rùn)滑性，這樣在成形時(shí)增加了金屬模和粉末或粉末之間的磨擦，最終使得潤(rùn)滑性比通常的混合粉末還低。在第二種及第三種方法中，當(dāng)使用固體粘結(jié)劑時(shí)，往往存在著該粘結(jié)劑的分解性差的問(wèn)題，造成在脫臘工序中的分解不充分，殘?jiān)y免殘留在燒結(jié)體中。
用以往的防止石墨偏析的粉末，固然可以防止石墨粉末產(chǎn)生粉塵和偏析，而且流動(dòng)性也不是很差，但由于破壞了石墨粉末所具有的潤(rùn)滑性，所以具有在成形時(shí)不能達(dá)到混合粉末的良好潤(rùn)滑性的缺點(diǎn)。
本發(fā)明是著眼于以上存在的問(wèn)題而成的產(chǎn)物，其目的在于提供一種不出現(xiàn)潤(rùn)滑性降低的問(wèn)題，可以防止物性改善成分粉末及潤(rùn)滑劑粉末的分散不良即偏析現(xiàn)象、而且還可以抑制處理時(shí)粉塵產(chǎn)生的粉末冶金用混合粉末以及提供可以制備上述混合粉末的粉末冶金用粘結(jié)劑。
能夠解決上述問(wèn)題的本發(fā)明構(gòu)成的要點(diǎn)在于配合在粉末冶金用原料粉末中使用的粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑是由乙烯-丙烯單體成分的共聚物組成的。另外通過(guò)將上述的粘結(jié)劑與粉末冶金用原料粉末混合，可以得到所需的粉末冶金用混合粉末。
通過(guò)將上述粘結(jié)劑和(A)碘值在100以下，且在100°F時(shí)的粘度為50cST以下的液狀脂肪酸酯及/或(B)碘值在15以下，且在100°F時(shí)的粘度為50cST以下的液狀脂肪酸同時(shí)并用配合在粉末冶金用原料粉末中，可進(jìn)一步改善防止混合粉末偏析的效果并進(jìn)一步改善流動(dòng)性。
本發(fā)明者們?yōu)榻鉀Q上述以往技術(shù)中存在的問(wèn)題，進(jìn)行了各種研究，結(jié)果確認(rèn)了使用上述的特定共聚物作為粘結(jié)劑，可以同時(shí)克服上述所存在的問(wèn)題，不出現(xiàn)基體金屬粉末的潤(rùn)滑性降低的問(wèn)題，可以有效地防止物性改善成分粉末和潤(rùn)滑劑粉末的偏析，同時(shí)還可抑制處理混合粉末時(shí)產(chǎn)生粉塵的現(xiàn)象。另外本發(fā)明的粘結(jié)劑還具有在脫臘工序中易于分解，難以存留殘?jiān)奶攸c(diǎn)。
本發(fā)明的粘結(jié)劑由以乙烯和丙烯為單體成分的共聚物構(gòu)成，其共聚合比優(yōu)選乙烯丙烯為20～80重量份80～20重量份。當(dāng)乙烯的共聚比不足20重量份(即丙烯的共聚比超過(guò)80重量份)時(shí)，雖可以抑制石墨粉的飛散性，但混合粉末的流動(dòng)性變壞，壓粉成形體性能出現(xiàn)問(wèn)題。而乙烯的共聚比超過(guò)80重量份(即丙烯的共聚比不足20重量份)時(shí)，則不能充分抑制石墨粉的飛散性，而且不能充分發(fā)揮其作為粘結(jié)劑的功能。
另外，上述共聚物的重均分子量?jī)?yōu)選1萬(wàn)～100萬(wàn)，更優(yōu)選5萬(wàn)～50萬(wàn)。當(dāng)重均分子量過(guò)小時(shí)，則作為粘結(jié)劑的作用不足，而過(guò)大時(shí)，會(huì)引起混合不均勻現(xiàn)象，則不能充分發(fā)揮防止偏析效果。
本發(fā)明的混合粉末通過(guò)將上述粘結(jié)劑與粉末冶金用原料粉末配合而得到，此時(shí)粘結(jié)劑的配合量對(duì)于混合粉末而言優(yōu)選0.05～0.5重量%。當(dāng)粘結(jié)劑的配合量不足0.05重量%時(shí)，不能發(fā)揮其作為粘結(jié)劑的功能，石墨在金屬表面的吸附不充分，降低了防止石墨偏析效果，而超過(guò)0.5重量%時(shí)，會(huì)引起壓縮性下降，混合粉末的壓粉密度減小。
本發(fā)明者們從改善混合粉末的偏析防止效果及改善流動(dòng)性的觀點(diǎn)出發(fā)，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)可實(shí)現(xiàn)這種觀點(diǎn)的粉末冶金用粘結(jié)劑從不同的角度進(jìn)行了研究。作為其研究的一部分，本發(fā)明者們提出了在特開(kāi)平6-93302號(hào)和特開(kāi)平6-40503號(hào)中公開(kāi)的各種粉末冶金用液狀粘結(jié)劑。前者的粘結(jié)劑是由碘值100以下，且在100°F時(shí)粘度為50cST以下的液狀脂肪酸酯構(gòu)成的粉末冶金用液狀粘結(jié)劑，后者的粘結(jié)劑是由碘值15以下，且在100°F時(shí)粘度為50cST以下的液狀脂肪酸構(gòu)成的粉末冶金用粘結(jié)劑。另外，在這些技術(shù)中也提出了將上述各種粉末冶金用液狀粘結(jié)劑與以苯乙烯和丁二烯為單體成分的苯乙烯系合成橡膠共聚物構(gòu)成的固體狀粘結(jié)劑同時(shí)包含在粉末冶金用混合粉末中的方案?？墒遣⒂蒙鲜龉腆w狀粘結(jié)劑和液狀粘結(jié)劑時(shí)，出現(xiàn)混合粉末的流動(dòng)性稍有下降的趨勢(shì)。另外上述成分的固體粘結(jié)劑隨場(chǎng)合不同分解性變差，在脫臘工序的分解不充分，產(chǎn)生殘?jiān)粼跓Y(jié)體中的不利情況。
可是，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)將現(xiàn)在開(kāi)發(fā)出的粘結(jié)劑，即以乙烯和丙烯為單體成分的共聚物構(gòu)成的粉末冶金用固體狀粘結(jié)劑和前面提出的粉末冶金用液狀粘結(jié)劑(液狀脂肪酸酯及/或液狀脂肪酸)并用，配合在粉末冶金用原料粉末中時(shí)，可以避免出現(xiàn)上述不利情況，得到偏析防止效果和流動(dòng)性更佳的混合粉末。
此外，并用上述液狀粘結(jié)劑調(diào)制混合粉末時(shí)，具體順序沒(méi)有特定的限制，當(dāng)然可以將本發(fā)明的固體狀粘結(jié)劑和上述液狀粘結(jié)劑按順序配合到粉末冶金用原料粉末中，也可以將固體狀粘結(jié)劑和液狀粘結(jié)劑預(yù)先混合后，配制成粉末冶金用粘結(jié)劑，再將此粘結(jié)劑配合到上述原料粉末中。但是無(wú)論采取哪一種順序，液狀粘結(jié)劑中的液狀脂肪酸酯及/或液狀脂肪酸都優(yōu)選相對(duì)于混合粉末量為0.01～0.2重量%的配合量與原料粉末配合。當(dāng)粘結(jié)劑中的液狀脂肪酸酯及/或液狀脂肪酸的配合量不足0.01重量%時(shí)，則不能發(fā)揮并用粉末冶金用液狀粘結(jié)劑的效果，但是若超過(guò)0.2重量%時(shí)，會(huì)引起壓縮性下降，使得混合粉末的壓粉密度變小。
用于構(gòu)成上述根據(jù)需要采用的粉末冶金用液狀粘結(jié)劑的液狀脂肪酸酯可列舉用油醇、十八烷醇等一元醇類及(或)乙二醇、丙二醇、丙三醇、山梨糖醇酐、季戊四醇、二季戊四醇、三羥甲基丙烷等多元醇與高級(jí)脂肪酸，例如十二烷基酸、硬脂酸、油酸、芥子酸、蓖麻油酸、羥基硬脂酸等通過(guò)脫水反應(yīng)后而生成的酯?？梢允褂眠@些脂肪酸酯的一種，也可以混合使用二種以上的脂肪酸酯。另外也可使用由二種以上脂肪酸或醇得到的混合酯。另外，用于構(gòu)成按需要采用的上述粉末冶金用液狀粘結(jié)劑的液狀脂肪酸，除了上述列舉的高級(jí)脂肪酸之外，還可以使用如己酸和戊酸等脂肪酸。
下面用實(shí)施例更詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，只要是根據(jù)前面以及后面所述的本發(fā)明的主題進(jìn)行的設(shè)計(jì)變更，則都屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
實(shí)施例1向鐵粉(神戶制鋼所制商品名“阿多邁爾”(ァトメル)300M，平均粒徑70μm)中，加入石墨粉末(天然石墨平均粒徑3μm)和銅粉末(粉化銅粉，平均粒徑30μm)，加入量分別為混合粉末全重量的0.8重量%和2.0重量%，將其用高速混合機(jī)混合2分鐘后，按相對(duì)于混合粉末全重量為2%的量加入用甲苯稀釋到8%的下述各種粘結(jié)劑，配制成各樣品粉末(樣品No.1～4)。此時(shí)也配制成不添加粘結(jié)劑的一般混合粉末(樣品No.5)。
粘結(jié)劑的種類樣品No.1乙烯-丙烯共聚物配合重量比80份20份，重均分子量約10萬(wàn)樣品No.2乙烯-丙烯共聚物配合重量比50份50份重均分子量約10萬(wàn)樣品No.3乙烯-丙烯共聚物配合重量比20份80份，重均分子量約10萬(wàn)樣品No.4苯乙烯-丁二烯共聚物配合重量比70份30份，重均分子量約10萬(wàn)接著，將混合機(jī)內(nèi)抽成真空，一邊攪拌混合粉末1分鐘一邊蒸發(fā)出溶劑，使石墨吸附在鐵粉的表面上。在此階段中，采取第一次樣品，作為測(cè)定石墨吸附率用的試驗(yàn)粉。最后向上述混合物(第一次樣品)中加入相當(dāng)于全部混合粉末重量的0.75重量%的潤(rùn)滑劑(硬脂酸鋅平均粒徑30μm)，混合2分鐘后，作為測(cè)定粉體特性和壓粉體特性用的第二次樣品試驗(yàn)粉。
首先，使用上述第一次樣品，用氣流法測(cè)定石墨吸附率。石墨吸附率的測(cè)定是通過(guò)將上述得到的試驗(yàn)粉P(25g)加入到如

圖1所示的帶有一個(gè)紐克力波爾(ニユ-クリポァ)過(guò)濾器1(網(wǎng)孔12μm)的漏斗狀玻璃管2(內(nèi)徑16mm、高106mm)中，從下方以0.8升/分的速度通入氮?dú)?0分鐘來(lái)進(jìn)行的，接著用下式求出石墨的吸附率，其結(jié)果和粘結(jié)劑的種類一同表示在表1中。
石墨吸附率(%)=[N2氣流過(guò)后碳分析值(%)/N2氣流過(guò)前碳分析值(%)]×100表 1
從表1可以明顯看出，添加了乙烯-丙烯共聚物的混合粉末與未添加粘結(jié)劑的一般混合粉末相比，其石墨吸附率都高，但是與乙烯和丙烯的配比無(wú)關(guān)。
然后，使用上述第二次樣品測(cè)定粉體特性(表觀密度和流動(dòng)度)和壓粉體特性(壓粉體密度、磨耗率及脫模壓)。此時(shí)表觀密度的測(cè)定方法以JIS-Z2504為基準(zhǔn)，流動(dòng)度的測(cè)定以JIS-Z2502為基準(zhǔn)進(jìn)行。另外，壓粉體密度和磨耗率是通過(guò)將試驗(yàn)粉7g充填到內(nèi)徑11.28mm的金屬模容器中，用5噸/平方厘米的成形壓力制成成形體來(lái)進(jìn)行測(cè)定。另外，脫模壓的測(cè)定是通過(guò)將試驗(yàn)粉50g充填到外徑30mm、內(nèi)徑10mm的環(huán)狀金屬模具中用5噸/平方厘米的成形壓力成形后，將成形體從金屬模中取出時(shí)的每單位面積的脫模力作為脫模壓的，其結(jié)果表示在表2中。
表 2
從表2中可明顯地看出本發(fā)明實(shí)施例的混合粉末(試樣No.1～3)與比較例的混合粉末(試樣No.4，5)相比，其流動(dòng)性得到改善，并提高了壓縮性、成形性和降低了脫模壓。此外，乙烯和丙烯的配合比與混合粉末的特性之間存在著關(guān)系，當(dāng)乙烯量增加時(shí)顯示出表觀密度增加，流動(dòng)性及脫模壓下降的趨勢(shì)。
實(shí)施例2向鐵粉(神戶制鋼所制商品名“阿多邁爾(ァトメル)300M”粒徑70μm以下)中，加入石墨粉末(天然石墨平均粒徑3μm)和銅粉末(粉化銅粉平均粒徑30μm)，使得分別為混合粉末全重量的0.8重量%和2.0重量%，將其用高速混合機(jī)混合2分鐘后，加入用甲苯稀釋到8%的乙烯-丙烯共聚物粘結(jié)劑(配合重量比80份20份；重均分子量約10萬(wàn))，加入量相當(dāng)于混合粉末重量的0.5%，配制成粘結(jié)劑固形成分占混合粉末重量0.04重量%的試驗(yàn)粉(樣品No.6)。
同樣也配制成粘結(jié)劑的固形成分為0.08重量%(樣品No.7)、0.16重量%(樣品No.8)0.24重量%(樣品No.9)、0.40重量%(樣品No.10)、0.56重量%(樣品No.11)的各種試驗(yàn)粉。
接著，將混合機(jī)內(nèi)抽成真空，一邊攪拌混合粉末15分鐘一邊蒸發(fā)出溶劑，使石墨粉吸附在鐵粉的表面上。采取第一次樣品，作為測(cè)定石墨吸附率用的試驗(yàn)粉。最后向上述混合物(第一次樣品)中加入相當(dāng)于全部混合粉末重量的0.75%的潤(rùn)滑劑(硬脂酸鋅平均粒徑30μm)，混合2分鐘后，作為測(cè)定粉體特性和壓粉體特性用的第二次樣品的試驗(yàn)粉。
使用第一次樣品，用氣流法測(cè)定的石墨吸附率和粘結(jié)劑的添加量一起表示在表3中。另外，用第二次樣品測(cè)定的粉體特性和壓粉體特性結(jié)果和粘結(jié)劑添加量一起表示在表4中。
從以上結(jié)果可以明顯地看出，當(dāng)粘結(jié)劑的添加量在0.05重量%以下時(shí)(樣品No.6)，石墨的吸附不充分，石墨偏析防止效果減少，另外，添加量超過(guò)0.5重量%時(shí)(樣品No.11)會(huì)引起壓縮性下降。
實(shí)施例3使用實(shí)施例1配制的樣品粉末(樣品No.3，乙烯和丙烯的共聚合比2080)，將其攪拌數(shù)分鐘后，將混合機(jī)內(nèi)抽成真空狀態(tài)，一邊攪拌混合粉末一邊蒸發(fā)出甲苯使之干燥。干燥結(jié)束后，加入粘度一定的(100°F時(shí)，粘度是25cST)碘值分別為4(樣品No.12)、45(樣品No.13)、90(樣品No.14)、130(樣品No.15)的脂肪酸酯，其加入量相當(dāng)于上述混合粉末的0.08重量%(相對(duì)混合粉末總量)，而后用100rpm混合6分鐘，作為測(cè)定石墨吸附率用的第一次樣品的試驗(yàn)粉。
接著，向上述混合粉末(第一次樣品)中加入0.75重量%(相對(duì)于混合粉末總量)的潤(rùn)滑劑(硬脂酸鋅平均粒徑30μm)，以100rpm混合2分鐘，作為測(cè)定粉體特性用及測(cè)定銅粉，石墨粉偏析度用的第二次樣品的試驗(yàn)粉。
使用上述第一次樣品，與實(shí)施例1同樣地測(cè)定石墨吸附率的同時(shí)，使用第二次樣品研究粉體特性(表觀密度和流動(dòng)度)。此時(shí)也使用上述第二次樣品，研究石墨粉及銅粉的偏析度。再者，石墨粉偏析度及銅粉偏析度的測(cè)定是通過(guò)將分別為500g的混合粉末連續(xù)擠壓成形時(shí)，在10個(gè)等間隔點(diǎn)上取出在同一料斗內(nèi)成形的樣品，求出石墨和銅的量，并分別求出最大值和最小值的差來(lái)計(jì)算的。另外，表觀密度和流動(dòng)度的測(cè)定是在制造三天后進(jìn)行。
這些結(jié)果一同表示在下述表5中。再者，在表5中也同時(shí)示出粘結(jié)劑只使用乙烯-丙烯共聚物(固體粘結(jié)劑)(樣品No.16)及只使用脂肪酸酯(液體粘結(jié)劑)(樣品No.17)的情況。
從表5可明顯地看出，并用由乙烯-丙烯共聚物構(gòu)成的固體狀粘結(jié)劑和由脂肪酸酯構(gòu)成的液狀粘結(jié)劑，可極其有效地改善混合粉末的特性。
以下，為了觀察粉體特性隨時(shí)間變化，用樣品No.12～15測(cè)定隨制造后經(jīng)過(guò)的天數(shù)變化，表觀密度和流動(dòng)度的值。其結(jié)果表示在表6和表7中。

從表6和表7可以明顯地看出脂肪酸脂的碘值和粉體特性隨時(shí)間變化情況之間有密切的關(guān)系。使用碘值小于100的脂肪酸酯時(shí)的表觀密度及流動(dòng)度經(jīng)過(guò)2個(gè)月后也幾乎沒(méi)有什么變化，但是使用碘值大于100的脂肪酸酯時(shí)，隨著時(shí)間的變化表觀密度的減少和流動(dòng)度的惡化是很顯著的。
再者，所稱的碘值是指將鹵素與試樣作用時(shí)的鹵素吸收量換算成碘的量，用其對(duì)試樣的百分率來(lái)表示的值，使用脂肪酸酯時(shí)，該值是與不飽和鍵的量成正比的。不飽和鍵多時(shí)，因?yàn)榇瞬糠峙c氧發(fā)生反應(yīng)，所以易引起脂肪酸酯的氧化變壞。因此碘值越高，越易引起氧化變壞，于是發(fā)生了混合粉末的表觀密度下降，流動(dòng)度惡化的不好現(xiàn)象。因此，在本發(fā)明中為了抑制這種隨時(shí)間的變化，確定脂肪酸酯的碘值在100以下。
實(shí)施例4使用實(shí)施例1配制的樣品粉末(樣品No.3、乙烯和丙烯的共聚合比為2080)，將其攪拌數(shù)分鐘后，將混合機(jī)內(nèi)抽成真空狀態(tài)，一邊攪拌混合粉末一邊蒸發(fā)出甲苯，使之干燥。干燥結(jié)束后，加入碘值77、100°F時(shí)粘度分別為7cST(樣品No.18)、15cST(樣品No.19)、26cST(樣品No.20)、80cST(樣品No.21)的脂肪酸酯，其量相當(dāng)于混合粉末全重量的0.08重量%，并在100rpm下混合6分鐘，取出第一次樣品，并作為測(cè)定石墨吸附率的試驗(yàn)粉。
接著，向上述混合粉末(第一次樣品)中，添加0.75重量%(相對(duì)于混合粉末總量)的潤(rùn)滑劑(硬脂酸鋅平均粒徑30μm)，以100rpm混合2分鐘。此時(shí)進(jìn)行第二次取樣，作為測(cè)定石墨粉偏析度、銅粉偏析度及粉體特性用的試驗(yàn)粉。
使用上述第一次試樣，用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定石墨吸附率的同時(shí)，使用第二次樣品，用與實(shí)施例3相同的方法測(cè)定粉體特性(表觀密度、流動(dòng)度)。在表8中表示出石墨吸附率、石墨粉偏析度、銅粉偏析度及粉體特性的結(jié)果。
從表8也可以明顯地看出，即使改變脂肪酸酯的粘度，也看不出石墨吸附率和防止成分偏析效果的變化?？墒钦扯瘸^(guò)50cST時(shí)會(huì)引起表觀密度下降、流動(dòng)度下降。因此，在本發(fā)明中為了保證送料時(shí)不發(fā)生壅塞(bridge)現(xiàn)象及能順利地流動(dòng)，其必要條件是將脂肪酸酯的粘度設(shè)定在50cST以下(100°F時(shí))。
實(shí)施例5
使用實(shí)施例1配制的樣品粉末(樣品No.3、乙烯和丙烯的共聚合比為2080)，將其攪拌數(shù)分鐘后，將混合機(jī)內(nèi)抽成真空狀態(tài)，一邊攪拌混合粉末一邊蒸發(fā)出甲苯，使之干燥。干燥結(jié)束后，加入碘值是77的，在100°F時(shí)的粘度為25cST的脂肪酸酯，對(duì)于混合粉末總量來(lái)說(shuō)其添加量分別為0.005重量%(樣品No.22)、0.02重量%(樣品No.23)、0.04重量%(樣品No.24)、0.08重量%(樣品No.25)、0.15重量%(樣品No.26)、0.30重量%(樣品No.27)，并以100rpm混合6分鐘，進(jìn)行第一次取樣，作為測(cè)定石墨吸附率的試驗(yàn)粉。
接著，向上述混合粉末(第一次樣品)中，添加0.75重量%(相對(duì)于混合粉末總量)的潤(rùn)滑劑(硬脂酸鋅平均粒徑30μm)，以100rpm混合2分鐘。此時(shí)進(jìn)行第二次取樣，作為測(cè)定石墨偏析度、銅粉偏析度及粉體特性用的試驗(yàn)粉。
使用上述第一次樣品，用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定石墨吸附率的同時(shí)，使用第二次樣品，用與實(shí)施例3相同的方法測(cè)定粉體特性(表觀密度、流動(dòng)度)。在表9中表示了石墨吸附率、石墨粉偏析度、銅粉偏析度及粉體特性的結(jié)果。

從表9可以明顯地看出當(dāng)液體粘結(jié)劑的添加量相對(duì)于混合粉末的總量不足0.01重量%時(shí)，防止銅粉偏析的效果不理想，另一方面超過(guò)0.2重量%時(shí)，混合粉末的流動(dòng)性有變差傾向，因此液體粘結(jié)劑的添加量?jī)?yōu)選的是在0.01～0.2重量%范圍。
實(shí)施例6使用實(shí)施例1配制的樣品粉末(樣品No.3、乙烯和丙烯的共聚合比為2080)，將其攪拌數(shù)分鐘后，將混合機(jī)內(nèi)抽成真空狀態(tài)，一邊攪拌混合粉末一邊蒸發(fā)出甲苯，使之干燥。干燥結(jié)束后，相對(duì)于各混合粉末的總量加入0.08重量%的粘度一定(100°F時(shí)的粘度為25cST)的脂肪酸酯，其碘值分別為2(樣品No.28)、7(樣品No.29)、12(樣品No.30)、17(樣品No.31)、50(樣品No.32)，并以100rpm混合6分鐘，進(jìn)行第一次取樣，作為測(cè)定石墨吸附率的試驗(yàn)粉。
接著，向上述混合粉末(第一次樣品)中，添加0.75重量%(相對(duì)于混合粉末總量)的潤(rùn)滑劑(硬脂酸鋅平均粒徑30μm)、以100rpm混合2分鐘。此時(shí)進(jìn)行第二次取樣，作為測(cè)定石墨粉偏析度、銅粉偏析度及粉體特性用的試驗(yàn)粉。
使用上述第一次樣品，用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定石墨吸附率的同時(shí)，使用第二次樣品，用與實(shí)施例3相同的方法測(cè)定粉體特性(表觀密度、流動(dòng)度)。在表10中表示了石墨吸附率、石墨粉偏析度、銅粉偏析度及粉體特性的結(jié)果。此外，在表10中也同時(shí)表示了只使用乙烯-丙烯共聚物(樣品No.33)及脂肪酸(樣品No.34)作為粘結(jié)劑的例子。
從表10可明顯地看出并用由乙烯-丙烯共聚物構(gòu)成的固體狀粘結(jié)劑和由脂肪酸構(gòu)成的液狀粘結(jié)劑，對(duì)于改善混合粉末的特性是極其有效的。
以下，為了觀察粉末特性隨時(shí)間的變化，用樣品No.28～32測(cè)定隨制造后經(jīng)過(guò)的天數(shù)；表觀密度和流動(dòng)度變化的情況。其結(jié)果表示在表11和表12中。

從表11和表12可以明顯地看出，脂肪酸的碘值和粉體特性隨時(shí)間的變化之間有著密切的關(guān)系。使用碘值小于15的脂肪酸時(shí)，表觀密度及流動(dòng)度經(jīng)過(guò)2個(gè)月后也幾乎沒(méi)有什么變化，但是使用碘值大于15的脂肪酸時(shí)，隨著時(shí)間的變化表觀密度的減少和流動(dòng)度的惡化是很顯著的。
再者，所稱的碘值是指將鹵素與試樣作用時(shí)的鹵素吸收量換算成碘的量，用其對(duì)試樣的百分率來(lái)表示的值，使用脂肪酸時(shí)，也和上述的脂肪酸酯一樣，該值是與不飽和鍵的量成正比的。不飽和鍵多時(shí)，因該部分與氧發(fā)生反應(yīng)，所以易引起脂肪酸的氧化變壞。因此碘值越高，越易引起氧化變壞，于是發(fā)生了混合粉末的表觀密度下降，流動(dòng)度惡化的不好現(xiàn)象。因此，在本發(fā)明中為了抑制這種隨時(shí)間的變化，確定脂肪酸的碘值在15以下。
實(shí)施例7使用實(shí)施例1配制的樣品粉末(樣品No.3、乙烯和丙烯的共聚合比為2080)，將其攪拌數(shù)分鐘后，將混合機(jī)內(nèi)抽成真空狀態(tài)，一邊攪拌混合粉末一邊蒸發(fā)出甲苯，使之干燥。干燥結(jié)束后，加入碘值穩(wěn)定在2的，100°F時(shí)的粘度分別為7cST(樣品No.35)、18cST(樣品No.36)、30cST(樣品No.37)、80cST(樣品No.38)的脂肪酸，其加入量對(duì)各混合粉末總量的比是0.08重量%，以100rpm混合6分鐘，進(jìn)行第一次取樣，作為測(cè)定石墨吸附率的試驗(yàn)粉。
接著，向上述混合粉末(第一次樣品)中，添加0.75重量%(相對(duì)于混合粉末總量)的潤(rùn)滑劑(硬脂酸鋅平均粒徑30μm)，以100rpm混合2分鐘。此時(shí)進(jìn)行第二次取樣，作為測(cè)定石墨粉偏析度、銅粉偏析度及粉體特性用的試驗(yàn)粉。
使用上述第一次樣品，用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定石墨吸附率的同時(shí)，使用第二次樣品，用與實(shí)施例3相同的方法測(cè)定粉體特性(表觀密度、流動(dòng)度)。在表13中表示了石墨吸附率、石墨粉偏析度、銅粉偏析度及粉體特性的結(jié)果。
從表13也可以明顯地看出，即使改變脂肪酸的粘度，也看不出石墨吸附率和防止成分偏析效果的變化。可是粘度超過(guò)50cST時(shí)會(huì)引起表觀密度下降、流動(dòng)度下降，因此，在本發(fā)明中為了保證送料時(shí)不發(fā)生壅塞(bridge)現(xiàn)象及能順利地流動(dòng)，其必要條件是將脂肪酸的粘度設(shè)定在50cST以下(在100°F時(shí))。
實(shí)施例8使用實(shí)施例1配制的樣品粉末(樣品No.3、乙烯和丙烯的共聚合比為2080)，將其攪拌數(shù)分鐘后，將混合機(jī)內(nèi)抽成真空狀態(tài)，一邊攪拌混合粉末一邊蒸發(fā)出甲苯，使之干燥。干燥結(jié)束后，加入碘值是7的，100°F時(shí)的粘度為25cST的液體脂肪酸，對(duì)于混合粉末總量來(lái)說(shuō)其添加量分別為0.005重量%(樣品No.39)、0.02重量%(樣品No.40)、0.04重量%(樣品No.41)、0.08重量%(樣品No.42)、0.15重量%(樣品No.43)、0.30重量%(樣品No.44)，并以100rpm混合6分鐘，進(jìn)行第一次取樣，作為測(cè)定石墨吸附率的試驗(yàn)粉。
接著，向上述混合粉末(第一次樣品)中，添加0.75重量%(相對(duì)于混合粉末總量)的潤(rùn)滑劑(硬脂酸鋅平均粒徑30μm)，以100rpm混合2分鐘。此時(shí)進(jìn)行第二次取樣，作為測(cè)定石墨粉偏析度、銅粉偏析度及粉體特性用的試驗(yàn)粉。
使用第一次試樣，用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定石墨吸附率的同時(shí)，使用第二次樣品，用與實(shí)施例3相同的方法測(cè)定粉體特性(表觀密度、流動(dòng)度)。在表14中表示了石墨吸附率、石墨粉偏析度、銅粉偏析度及粉體特性的結(jié)果。
從表14可以明顯地看出，當(dāng)液體粘結(jié)劑的添加量相對(duì)于混合粉末的總量不足0.01重量%時(shí)，防止銅粉偏析的效果不理想，另一方面超過(guò)0.2重量%時(shí)，混合粉末的流動(dòng)性變差，因此，液體粘結(jié)劑的添加量?jī)?yōu)選的是在0.01～0.2重量%范圍。
本發(fā)明按上述方式構(gòu)成，通過(guò)使用特定成分的粘結(jié)劑，可以不出現(xiàn)潤(rùn)滑性降低的問(wèn)題，可以改善物性改善成分粉末和潤(rùn)滑劑粉末的均一分散性以及耐產(chǎn)生粉塵性，提供了性能優(yōu)良的粉末冶金用混合粉末。
圖1用于測(cè)定石墨吸附率器具的斷面圖。
符號(hào)說(shuō)明1.“紐克力波爾”(ニユ-クリポァ)過(guò)濾器2.玻璃管P試驗(yàn)粉末
權(quán)利要求
1.粉末冶金用粘結(jié)劑，它是配合到粉末冶金用原料粉末中使用的粘結(jié)劑，其特征在于它由以乙烯和丙烯為單體成分的共聚物構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的粉末冶金用粘結(jié)劑，其中乙烯和丙烯的共聚合比是乙烯丙烯為20～80重量份80～20重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的粉末冶金用粘結(jié)劑，其中共聚物的重均分子量是1萬(wàn)～100萬(wàn)。
4.粉末冶金用混合粉末，它是由權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)的粘結(jié)劑與粉末冶金用原料粉末配合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的粉末冶金用混合粉末，其中粘結(jié)劑的配合量相對(duì)于混合粉末為0.05～0.5重量%。
6.粉末冶金用混合粉末，其特征在于它是將權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)的粘結(jié)劑和(A)碘值在100以下，且在100°F時(shí)的粘度為50cST以下的液狀脂肪酸酯及/或(B)碘值在15以下，且在100°F時(shí)的粘度為50cST以下的液狀脂肪酸配合到粉末冶金用原料粉末中而成。
7.粉末冶金用粘結(jié)劑，其特征在于它是將權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)的粘結(jié)劑和(A)碘值在100以下，且在100°F時(shí)的粘度為50cST以下的液狀脂肪酸酯及/或(B)碘值在15以下，且在100°F時(shí)的粘度為50cST以下的液狀脂肪酸混合而成。
8.粉末冶金用混合粉末，它是將權(quán)利要求7的粉末冶金用粘結(jié)劑與粉末冶金用原料粉末配合而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8的粉末冶金用混合粉末，其中粘結(jié)劑中的液狀脂肪酸酯及/或液狀脂肪酸的配合量相對(duì)于混合粉末量為0.01～0.2重量%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不發(fā)生潤(rùn)滑性下降問(wèn)題的、可防止物性改善成分粉末和潤(rùn)滑劑粉末的分散不好即偏析、并可抑制處理時(shí)的產(chǎn)生粉塵現(xiàn)象的粉末冶金用混合粉末以及可制得這種混合粉末的粉末冶金用粘結(jié)劑，它們的構(gòu)成為由乙烯和丙烯為單體成分的共聚體構(gòu)成固體粘結(jié)劑，根據(jù)需要與上述固體粘結(jié)劑同時(shí)并用特定成分構(gòu)成的液狀粘結(jié)劑，將粘結(jié)劑與粉末冶金用原料粉末混合。
文檔編號(hào)B22F5/00GK1105302SQ94118200
公開(kāi)日1995年7月19日 申請(qǐng)日期1994年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月4日
發(fā)明者香川晶彥, 藤澤和久, 鈴木浩則, 村上政博, 吉岡邦宏, 花岡宏卓 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所