[发明专利]通过金属粉末的压缩和致密化获得的材料

说明书

本发明涉及包含一个或多个由颗粒附聚物形成的相的压缩和致密化金属材料，通过在颗粒之间形成的桥提供所述材料的内聚力，所述材料具有高于或等于95％，优选高于或等于98％的相对密度。

发明主题

本发明涉及一种材料和通过粉末冶金学制造其的方法。这种新材料的预期应用领域在于机械学，更确切地说，微机械学。其更尤其适用于具有存在严格公差的复杂几何的部件，如在例如钟表学中。

发明背景和现有技术

通过粉末冶金学获得的材料在技术上相当重要并用于从核到生物医学的广泛领域。

例如，可以提到美国专利5294269和美国专利2004/0231459，它们分别公开了烧结钨基合金和金属陶瓷的方法。不作详细说明，在烧结过程中粉末粒子之间的相互作用(表面和体积扩散)显著改变最初混合的粉末的微结构和分布。结果获得具有这种新型微结构特有的性质的产物。

发明概述

本发明提出根据最终产物的所需性质选择原料粉末的组成并调整该方法的参数以限制粉末之间的相互作用并由此基于粉末的最初选择获得预期性质。

为此，本发明涉及包含一个或多个由颗粒附聚物形成的相的压缩和致密化金属材料，通过在颗粒之间形成的桥提供所述材料的内聚力，所述材料具有高于或等于95％，优选高于或等于98％的相对密度，所述颗粒的外表面具有包含凹穴和峰的不规则随机形状。

颗粒的不规则随机形状，特别是它们的外表面的不规则随机形状，包括不规则形状的凹穴和峰，允许颗粒在制造过程中在压缩粉末的致密化步骤之前不必使用任何粘合剂通过互相缠结粘合。

有利地，该颗粒具有不同粒度并且粒度分布从1到至少4变化，并且根据一个特定实施方案，该材料包括至少两个相且所述至少两个相之间的粒度分布的区别为至少4的系数。

这种粒度分布与具有包括凹穴和峰的随机不规则形状的颗粒外表面拓扑结构一起有利地能使颗粒之间的接触表面最大化并由此促进颗粒在压缩过程中的粘合和内聚以在制造过程中在压缩粉末的致密化步骤之前不必使用任何粘合剂形成稳定附聚物。在致密化步骤的过程中，该粒度分布与颗粒的外表面拓扑结构一起有利地能够建立许多微焊接(microweld)，因此有助于最终产物的良好机械性质。

本发明还涉及通过粉末冶金制造材料的方法，其包含下列步骤：

-提供一种或多种具有包括凹穴和峰的随机不规则形状的颗粒的金属粉末，

-压缩所述金属粉末以形成压缩组合体(compacted assembly)，其中所述颗粒通过它们各自的凹穴和峰的缠结(entanglement)互相粘合，以形成仅包含金属粉末颗粒的附聚物的形式的中间产物，

-在具有最低熔融温度的粉末的熔融温度以下的温度下通过冲击将所述压缩附聚物组合体致密化，在致密化之前或过程中使所述组合体达到所述温度3至30分钟，优选5至20分钟的时间。

要指出，根据这种方法，在压缩步骤结束时形成的附聚物有利地不要求使用任何粘合剂并且简单通过颗粒的各自外表面的物理相互作用将颗粒互相结合在一起。去粘合(debinding)步骤因此不再必要。在致密化步骤结束时，通过它们界面处的微焊接将颗粒永久地互相粘合。由此获得的固体不经后续烧结或其它操作就具有足以用于制造各种部件的机械性质。

附图简述

参照下列附图阅读下列详述时可看出本发明的特征和优点。