[发明专利]包含干性油粘合剂的金属粉末组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造压制部件的粉末冶金组合物。具体地，本发明涉及包含改进的粘合剂的粘合铁粉组合物。

背景技术

在工业上，通过压制和烧结铁基粉末组合物而制成的金属产品的应用越来越普及。对这些金属产品的质量要求持续提高，并因而开发出了具有改进性能的新型粉末组合物。最终烧结产品的一些最重要性能是密度和尺寸公差，它们尤其必须恒定。最终产品中的尺寸差异问题通常源于要压制的粉末混合物中的不均匀性。对于包括尺寸、密度和形状不同的粉状组分的粉末混合物，这些问题尤其显著，这是在粉末组合物的运输、储存和操作过程中出现分聚的原因。这种分聚意味着该组合物组成不均匀，这又意味着由该粉末组合物制成的部件在组成上不同并随之具有不同性质。另一问题在于，细粒，特别是具有较低密度的那些，例如石墨，在粉末混合物操作过程中导致起尘。

通过在粉末组合物中添加粘合剂，可以减轻或消除分聚和起尘。粘合剂的用途是将添加剂的小尺寸粒子，例如合金组分，紧密有效地粘合到基底金属粒子表面上，并随之减轻分聚和起尘问题。

粘合剂的一种类型基于妥尔油，其是由树脂构成并含有大约20-50％松香酸(妥尔松香)和大约35-55％游离脂肪酸的干性油。在美国专利4676831、4834800、6,682579 B2、6068813和5429792中公开了这类粘合剂。US 4676831()概括地公开了某些妥尔油作为粘合剂的用途。US 4834800(Semel)公开了某些成膜和水不溶性醇酸树脂的用途，其是多元醇和多元酸在改性剂(可能是干性油或可聚合液体单体，例如亚麻子油、豆油、桐油或妥尔油)存在下的产物。

US 6682579 B2(Narasimhan)和US 6068813(Semel)公开了妥尔油酯在冶金粉末组合物中作为粘合剂的可能用途。

US 5429792(Luk)公开了能够在升高温度下压制的、并包含铁基粉末、合金粉末、高温压制润滑剂和粘合剂的冶金粉末组合物。优选粘合剂包括纤维素酯树脂、高分子量热塑性酚醛树脂、羟烷基纤维素树脂、和它们的混合物。热塑性酚醛树脂是来自天然木松香和妥尔油松香的树脂酸与含有醇残基的化合物(例如甲醇、甲二醇和二甘醇、丙三醇和季戊四醇)之间的酯化反应的产物。

尽管基于干性油的粘合剂通常令人满意地发挥作用，但在大规模生产中可能发生问题，这些问题可能导致不可接受的产品不均匀性和压制部件过宽的重量分散范围。在深入研究后，现在已经发现，在油的干燥时间改变且不能充分控制时出现这些问题。本发明涉及该问题的解决方案。

发明概要

因此，本发明的目的是提供用于制造具有低重量分散范围的压制部件的新型粉末冶金组合物。这种新型组合物非常适合压制部件的大规模生产，且其以运输、储存和操作过程中的极低分聚、以低起尘程度和以足够的流动特性为特征。

通过与干燥剂结合使用干性油作为粘合剂，实现了该目的。因此，本发明涉及用于制造压制部件的粉末冶金组合物，该组合物包含铁或铁基粉末、石墨和任选其它合金元素、润滑剂或添加剂、和含有干性油和干燥剂的粘合剂。

发明详述

本发明的干燥剂是促进干性油的受控干燥的化合物，它能够依照当前的工艺要求调节油的干燥时间。干燥剂应该可溶于干性油，且这些试剂可以在化学上被描述为含有碱土金属或重金属的金属皂。干燥剂优选选自辛酸或环烷酸(优选环己烷甲酸)的Zn、Co、Mn、Pb、Zr或Ca盐，其中环己烷甲酸钴是最优选的。

根据所用干燥剂的类型，添加到干性油中的最佳速率可以容易地通过实验确定。

在这方面，干性油可以在化学上被描述为多不饱和脂肪酸和多元醇的酯，其通过与氧的反应而聚合(固化)，形成能够将较细粒子粘合到铁基粉末粒子上的固体膜。在优选的干性油中，多不饱和脂肪酸衍生自妥尔油脂肪酸或亚麻子油脂肪酸，多元醇优选选自丙三醇、丙-1，3-二醇、季戊四醇、二季戊四醇或三季戊四醇。

粘合剂以0.01-1重量％、优选0.01-0.5重量％的量添加到铁基粉末组合物中。根据所用干性油和干燥剂的类型和优选干燥时间，干燥剂在粘合剂中的量为0.01-5重量％。根据本发明目前优选的实施方案，干燥剂以粘合剂的0.05至.5、更优选0.1至1重量％的量使用。

如上所述，粘合剂的用途是将石墨、其它合金元素和其它添加剂的小尺寸粒子紧密有效地粘合到基底金属粒子表面上，并因而减轻分聚和起尘问题。