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Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers, insbesondere eines ultrafeinen Metallpulvers mit einer grossen Oberfläche und einem geringen Schüttgewicht.
Ultrafeine Metallpulver finden eine grosse Zahl von Anwendungen und werden z. B. als Verstärker für Kunststoffe und Gummi, als Katalysatoren, Raketentreibstoffe, Pigmente, Füllstoffe, in der Pulvermetallurgie, als Lötmetall usw. verwendet. Sie sind besonders brauchbar zur Bildung von Mischungen auf anorganischer und organischer Basis und zur Verstärkung von Polymeren.
Es sind verschiedene Methoden zur Bildung von fein verteilten Metallpulvern bekanntgeworden, einschliesslich Dampfkondensation, Fällung aus Lösung, Zersetzung oder Reduktion von Metallsalzen oder Oxyden und schnelles Abschrecken von geschmolzenem Metall. Eine sehr wirkungsvolle und allgemein verwendete Methode zur Bildung von Metallpulvern verwendet einen elektrischen Lichtbogen.
Bei dieser Methode wird Metall in die Anode des Lichtbogens von hoher Intensität eingespritzt und wird durch den Bogen verdampft. Der Dampf wird dann durch Kondensation in Form eines Metallpulvers gesammelt.
Die durch diese Methode hergestellten Metallpulver bestehen im wesentlichen aus kugelförmigen Teilchen. Bei manchen Anwendungen von Metallpulvern sind jedoch Flocken den kugelförmigen Teilchen vorzuziehen. Wenn z. B. ein organisches oder anorganisches Matrixmaterial unter Verwendung von Metallflocken und unter Bildung einer Mischung verstärkt wird, führt das Überlappen der Flocken zu einer grösseren Verstärkung, als es bei Verwendung von kugelförmigen Teilchen möglich ist. Die überlappenden Flocken können auch eine effektive Barriere gegen das Eindringen von Flüssigkeiten oder Gasen bilden und eine solche Barriere ist bei der Herstellung von Hochtemperaturvakuumdichtungen sehr brauchbar. Die überlappende Wirkung der Metallflocken in Mischungen erhöht auch die thermische und elektrische Leitfähigkeit der Komposition.
Es ist bekannt, dass das mechanische Mahlen im allgemeinen eine billigere Methode zur Herstellung von Metallpulvern als die Dampfkondensation oder chemische Methoden darstellt. Unter den bekannten Mahlmethoden befindet sich die Verwendung von Planetenkugelmühlen und Schleifkugelmühlen. Die so durch mechanisches Mahlen hergestellten Metallpulver haben jedoch den Nachteil von geringer Oberfläche und hohem Schüttgewicht.
Das Schüttgewicht ist eine brauchbare und passende Methode, den Zustand der Unterteilung eines Metalles in Pulverform festzustellen. Diese Messung kann leicht durchgeführt werden, indem man eine bekannte Masse von Metallpulver in einen Messzylinder bringt, diesen bewegt bis das Volumen konstant bleibt und dann das Volumen abliest.
Die Oberfläche der fein verteilten Metalle, die z. B. durch Stickstoffabsorption gemessen werden kann, ist ebenfalls ein brauchbares Mass für den Grad der Feinheit des Metallpulvers. Schüttgewicht und Oberflächenmessungen entsprechen einander jedoch nicht exakt. Man nimmt an, dass diese Tatsache
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auf verschiedene Einflüsse zurückgeht, wie z. B. die Teilchenform, die beide Messungen auf verschiedene Weise beeinflusst.
Es wurde gefunden, dass Metallpulver mit niedrigen Schüttgewichten und grossen Oberflächen und Oberflächenenergien brauchbare Eigenschaften besitzen, und dass solche Metallpulver durch Mahlen in einer organischen Flüssigkeit in Gegenwart von einem organischen Mahlhilfsmittel hergestellt werden können.
Entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein Metallpulver erhalten, das ein Schüttgewicht von weniger als 1 g/cm und eine Oberfläche von mindestens 1 m2/g besitzt. Dieses Pulver hat vorzugsweise auch eine Energie von mindestens 40 erg/g.
Die erfindungsgemässe Methode eignet sich zur Herstellung eines Metallpulvers, das ein Schüttgewicht von weniger als 1 g/cm3 und eine Oberfläche von zumindest 1 m2/g besitzt, und ist dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Metall in einer organischen Flüssigkeit in Gegenwart eines Mahlhilfsmittels in einer Vibrationsmühle mit einer Vibrationsamplitude von mindestens 2 mm und einer Vibrationsfrequenz von mindestens 1000/min, vorzugsweise mindestens 2500/min, gemahlen wird.
Vorzugsweise ist die Vibrationsmühle eine Vibrationskugelmühle, obwohl auch Vibrationsstabmühlen und andere ähnliche Vibrationsmühlen verwendet werden können.
Die Vibrationsmühle wird vorzugsweise magnetisch angetrieben, obwohl auch mechanisch oder hydraulisch angetriebene Mühlen verwendet werden können.
Vorzugsweise haben die erfindungsgemäss erhaltenen Metallpulver ein Schüttgewicht von weniger als 0, 5 g/cms und eine Oberfläche von zumindest 2 m2/g und eine Oberflächenenergie von vorzugsweise zumindestens 100 erg/g.
Die Oberflächenenergie der Metallpulver ist definiert durch die Adsorptionswärme von n-Butanol aus n-Heptan und kann mit einem Fliessmikrocalorimeter gemessen werden, wie es in Chemistry and Industry vom 20. März 1965, S. 482 bis 489, beschrieben ist.
Die organischen Mahlflüssigkeiten sind vorzugsweise solche Flüssigkeiten, die unter 5000C destillie- ren und eine Viskosität von unter 600 est bei 380C und eine Oberflächenspannung unter 72 dyn/cm bei 250C besitzen. Vorzugsweise hat die Mahlflüssigkeit eine Viskosität von weniger als 30 cSt, noch günstiger von weniger als 3 cSt und am günstigsten weniger als 1 cSt bei 380C. Passende organische Flüssigkeiten sind Kohlenwasserstoffe, wie n-Heptan, iso-Octan, Toluol, Hexadecan, Cyclohexan und Kohlenwasserstoff-Fraktionen, die bei der Destillation von Erdöl gewonnen werden. Andere organische Flüssigkeiten, die verwendet werden können, schliessen sehr flüchtige sauerstoff-, halogen-, stickstoff- und schwefelhaltige Flüssigkeiten, z. B.
Isopropylalkohol und Tetrachlorkohlenstoff ein. Flüssigkeiten, die mit dem Metall bei den Behandlungsbedingungen reagieren sollen natürlich nicht verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Methode ist auf jedes Metall anwendbar, das gemahlen werden kann. Bevorzugte Metalle sind Aluminium, Kupfer, Übergangsmetalle wie Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom und Molybdän und Legierungen dieser Metalle. Die am meisten bevorzugten Metalle sind Eisen, einschliess- lich Schwammeisen, Gusseisen, Flussstahl, Aluminium und Messing.
Das Mahlen sollte vollständig unter der Oberfläche der organischen Flüssigkeit durchgeführt werden und das erreicht man vorzugsweise dadurch, dass man die Mahlkammer der Vibrationsmühle vollständig mit derMahlflüssigkeit und dem organischen Mahlhilfsmittel füllt und dann erst das zu mahlende Metall zusetzt. Verwendbare Mahlhilfsmittel sind solche, bei denen bekannt ist, dass sie einen Schmiereffekt auf das ungemahlene Metall ausüben. Die franz. Patentschrift Nr. l. 533. 574 beschreibt das Mahlen von Metallen in einem organischen Belastung aufnehmenden Additiv. Es wurde gefunden, dass organische Schmieradditiva, die nicht als Belastung aufnehmende Additiva bekannt sind, zu der organischen Mahlflüssigkeit zugesetzt werden können. Beispiele von passenden Schmieradditiven sind Fett-
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dieser Säuren, z. B.
Vinylstearat.
Es ist gut bekannt, dass die Wirksamkeit von Schmieradditiven in bezug auf das zu schmierende Metall variiert und es ist wichtig, dass das Schmieradditiv spezifisch für das zu mahlende Metall ausgewählt wird. So ist z. B. ein bevorzugtes Schmieradditiv für Aluminium Palmitinsäure und für Kupfer Vinylstearat.
Es wurde überraschend gefunden, dass die erfindungsgemäss hergestellten Metallteilchen gute Belastung-aufnehmende Eigenschaften besitzen. Diese Eigenschaft macht die Pulver für die Herstellung von verstärkten selbstschmierenden Plastiklagern brauchbar, z. B. für Nylonlager, die mit Eisen gefüllt sind.
Die Metallpulver können auch bei der Herstellung von Mischungen des in der franz. Patentschrift
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Nr. 1. 572. 322 beschriebenen Typs verwendet werden. Die Natur der Metallpulver führt auch dazu, dass sie sehr brauchbar in der Pulvermetallurgie, für die Füllung von Kunststoffen im allgemeinen, z. B. um einen Kunststoffartikel ein metallisches Aussehen zu verleihen, zur Verstärkung von Kautschuk, als Katalysatoren usw. sind.
Eine unerwartete Eigenschaft der Pulver der Erfindung ist ihre z. T. oleophile Natur und ihre Eigenschaft, Schmierfette zu verdicken.
Die Menge von fein verteiltem Metallpulver, die notwendig ist, um ein Schmierbasisöl unter Bil- dung eines Schmierfettes zu verdicken, hängt von der Natur des Basisöles und der gewünschten Konsistenz des Schmierfettes ab. In den meisten Fällen wird eine Menge bis zu 50 Gew. -0/0 des fertigen Schmier- fettes, allgemein 15 bis 40 Gew.-%, verwendet.
Das Basisschmieröl kann ein mineralisches oder synthetisches Öl sein. Passende Mineralöle sind raffinierte Mineralöle, die aus Erdöl gewonnen werden, z. B. solche mit einer Viskosität von 2 bis 50 cst, vorzugsweise 4 bis 40 cSt bei 990C.
Synthetische Schmieröle schliessen organische Ester, Polyglycoläther, Polyphenyläther, fluorierte Kohlenwasserstoffe, Siliconester, Siliconöl und Mischungen dieser Substanzen ein.
Die wichtigste Klasse von synthetischen Ölen sind die organischen flüssigen Polyester, insbesondere die neutralen Polyester, mit einer Viskosität von 1 bis 30 est bei 990C. Der Ausdruck "Polyester" wird auf solche Substanzen angewendet, die zumindestens 2 Esterbindungen pro Molekül besitzen. Der Ausdruck "neutral" bedeutet ein voll esterifiziertes Produkt. Beispiele für passende Polyester sind flüssige Diester von aliphatischen Dicarbonsäuren und einwertigen Alkoholen (z. B. Dioctylsebacat, Dinonylsebacat, Octylnonylsebacat und den entsprechenden Azelate und Adipate), flüssige Diester von aliphatischen Dicarbonsäuren und Phenolen (z. B. jene, die in denbrit.
PatentschriftenNr. 1, 059, 955, Nr. 1, 058, 906, Nr. 1, 044, 550, Nr. 1, 044, 883 und in der brit. Patentschrift Nr. 1, 129, 965 beschrieben sind) und mehr komplexe Polyester (z. B. jene, die in den brit. Patentschriften Nr. 666, 697, Nr. 743, 571,.
Nr. 780, 034, Nr. 861, 962, Nr. 933, 721, Nr. 971, 901 und Nr. 986, 068 und in den brit. Patentschriften Nr. 1, 105, 965 und Nr. 1, 129, 965) beschrieben sind.
Das fein verteilte Metallpulver kann in die Schmiere nach verschiedenen Methoden eingearbeitet werden. Es wird bevorzugt, das fein verteilte Metallpulver unmittelbar nachdem Mahlen in das Schmierfett einzuarbeiten. Wenn jedoch das fein verteilte Metallpulver einige Zeit vor der Einarbeitung in das Schmierfett hergestellt wurde, wird es bevorzugt, das fein verteilte Metallpulver in einem luftdichten Behälter aufzubewahren, um eine Verschlechterung zu vermeiden.
Der Brei von fein verteiltem Metallpulver kann z. B. durch folgende Methoden in ein Schmierfett verwandelt werden : a) Die Mahlflüssigkeit wird abfiltriert. Der resultierende Filterkuchen wird z. B. dadurch gemahlen, dass man den Kuchen durch eine Kolloidmühle schickt und das resultierende Pulver in das Öl einrührt.
Das resultierende Schmierfett wird durch Kolloidmühlen fertiggestellt. b) Die Mahlflüssigkeit wird schnell abdestilliert, um die Bildung eines Metallpulverkuchens zu verhindern und das resultierende Pulver wird in das Öl eingerührt und das Schmierfett wird durch Kolloidmahlen fertiggestellt. c) Man setzt Öl zu dem Brei des fein verteilten Metallpulvers zu und destilliert die Mahlflüssigkeit ab. d) Öl wird zum Brei des fein verteilten Metallpulvers zugesetzt und die Mischung durch einen Homogenisator, z. B. des Manton-Gaulin-Typs) hindurchgeschickt, so dass Temperaturen bis zu oder über 1400C erreicht werden. Die Temperaturen müssen hoch genug sein, um die Mahlflüssigkeit zu entfemen. e) Das Metall kann auch direkt im Basisöl des Schmierfettes gemahlen werden.
Zum Beispiel kann mineralisches Schmieröl mit einem niedrigen Siedepunkt, einer niedrigen Viskosität, einer niedrigen Oberflächenspannung mit einer Viskosität bis zu 600 cSt bei 380C verwendet werden. Wahrend des Mah- lens können erhöhte Temperaturen bis zu 4000C verwendet werden.
Die Methoden c), d) und e) werden besonders bevorzugt. Im allgemeinen wird das fein verteilte Metallpulver in das Basisöl entweder bei Raumtemperatur oder gegebenenfalls bei erhöhten Temperaturen, z. B. bis zu 4000C, eingearbeitet.
Die erfindungsgemäss verwendeten Schmierfette haben bemerkenswert hohe Stockpunkte. Wenn man ihre Stockpunkte entsprechend den IP oder ASTM Standard Methoden misst, findet man sie über4000C.
Solche Schmierfette werden als unschmelzbar beschrieben und können mit konventionellen Methoden nur schwierig hergestellt werden. Bei der Verwendung von sorgfältig ausgewählten Basisölen, z. B. syn-
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Kombination von Eigenschaften hergestellt werden.
Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, zu dem Metall entweder vor oder nach dem Mahlen Dispersionsmittel zuzusetzen. Auf diese Weise wird die Dispersion des fein verteilten Metallpulvers begünstigt. Viskositätsindexverbessernde Additiva, Metalldesactivatoren, Antikorrosionsmittel, Antioxydantien usw. können auch zu den erfindungsgemässen Schmierfetten zugesetzt werden.
Die Metallpulver können auch als Verstärker für Plastomere und Elastomere verwendet werden.
Sie können auch in Farben und Treibstoffen verwendet werden.
Die erfindungsgemäss erhältlichen Metallpulver werden in dem folgenden Beispiel weiter beschrieben :
Beispiel : Verschiedene Metalle wurden in n-Heptan, das verschiedene Schmierzusâtze enthieit, unter Verwendung einer"Megapacf-MuhIe, hergestellt bei Pilamec Ltd., gemahlen.
In dieser Mühle sind die Mahlkammem Stahlzylinder von 38mm inneremDurchmesser und 380mm Länge und sind nahezu mit gehärteten Stahlkugeln von 6,4 mm Durchmesser gefüllt. Die Mühleist mit einem elektrischen Motor von 1/4 PS ausgestattet und die Schwingung kann von 1 bis 4 mm eingestellt werden. Bei der Durchführung des Versuches war jeder Zylinder vollständig mit n-Heptan, das die Schmierzusätze gelöst enthielt, und Stahlkugeln gefüllt. 10 bis 50 g Metallpulver von rund 300 bis 38Jl Teilchendurchmesser wurden zugesetzt. Die Öffnungen wurden dann mit Metallkappen, die mit Gummidichtungen ausgestattet waren, verschlossen und der Mahlvorgang bei einer Schwingung von 4 mm und einer Frequenz von 3000 Schwingungen/min durchgeführt.
Nach dem Mahlen wurden die Kugeln von dem Brei des Metallpulvers, n-Heptan und Schmieradditiven abgesiebt und die behandelten Metallpulver durch Filtration, Waschen und Trocknen gewonnen. Ihre Eigenschaften sind in der Tabelle gezeigt.
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Tabelle
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<tb>
<tb> Experiment <SEP> Metall <SEP> Mahlzeit <SEP> Zusatz <SEP> in <SEP> Menge <SEP> % <SEP> von <SEP> Schüttgewicht <SEP> Oberfläche <SEP> SchmierfettbilNr.
<SEP> h <SEP> n-Heptan <SEP> n-Heptan <SEP> g/cm <SEP> m <SEP> /g <SEP> dungmitMi- <SEP>
<tb> neralöl
<tb> 1 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> Vinylstearat <SEP> 0,2 <SEP> 6
<tb> 2 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> Vinylstearat <SEP> 0,5 <SEP> 12 <SEP> Bildet <SEP> Schmierfett <SEP>
<tb> 3 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> Vinylstearat <SEP> 1,0 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 13 <SEP> Bildet <SEP> Schmierfett <SEP>
<tb> 4 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> Vinylstearat <SEP> 2,0 <SEP> 11 <SEP> Bildet <SEP> Schmierfett <SEP>
<tb> 5 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> Palmitinsäure <SEP> 1,0 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 12 <SEP> Bildet <SEP> Schmierfett <SEP>
<tb> 6 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> Palmitinsäure <SEP> 2,0 <SEP> 0,20 <SEP> 7 <SEP> Bildet <SEP> Schmierfett <SEP>
<tb> 7 <SEP> Al <SEP> 0--1, <SEP> 34 <SEP>
<tb> 8 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Palmitinsäure <SEP> 0,
3 <SEP> 3 <SEP> Bildet <SEP> Schmierfett <SEP>
<tb> 9 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Palmitinsäure <SEP> 0,7 <SEP> 3 <SEP> Bildet <SEP> Schmierfett <SEP>
<tb> 10 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Palmitinsäure <SEP> 1,0 <SEP> 0,25 <SEP> 3 <SEP> Bildet <SEP> Schmierfett <SEP>
<tb> 11 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Cetylalkohol <SEP> 1,0 <SEP> 4 <SEP> Bildet <SEP> Schmierfett <SEP>
<tb> 12 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Cetylalkohol <SEP> 1,0 <SEP> 4
<tb> 13 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> keiner-1, <SEP> 35 <SEP> 2
<tb> 14 <SEP> Fe <SEP> 0--3, <SEP> 85 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 15 <SEP> Cu <SEP> Vinylstearat <SEP> 0,5 <SEP> 0,65
<tb> 16 <SEP> Cu <SEP> Cetylalkohol <SEP> 1,0 <SEP> 0,30
<tb> 17 <SEP> Ti <SEP> Cetylalkohol <SEP> 1,0 <SEP> 0,24
<tb> 18 <SEP> Messing <SEP> 4 <SEP> Cetylalkohol <SEP> 1,0 <SEP> 0,620
<tb>
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Process for producing a metal powder
This invention relates to a method for producing a metal powder, particularly an ultra-fine metal powder having a large surface area and a low bulk density.
Ultrafine metal powders are used in a large number of applications and are e.g. B. as a reinforcement for plastics and rubber, as catalysts, rocket fuels, pigments, fillers, in powder metallurgy, as solder, etc. used. They are particularly useful for forming inorganic and organic based blends and for reinforcing polymers.
Various methods of forming finely divided metal powders have become known, including vapor condensation, precipitation from solution, decomposition or reduction of metal salts or oxides, and rapid quenching of molten metal. A very effective and commonly used method of forming metal powders is using an electric arc.
In this method, metal is injected into the anode of the arc at high intensity and is vaporized through the arc. The vapor is then collected by condensation in the form of a metal powder.
The metal powders produced by this method consist essentially of spherical particles. However, in some applications of metal powders, flakes are preferred over spherical particles. If z. B. an organic or inorganic matrix material is reinforced using metal flakes and to form a mixture, the overlapping of the flakes leads to a greater reinforcement than is possible when using spherical particles. The overlapping flakes can also provide an effective barrier to the ingress of liquids or gases and such a barrier is very useful in the manufacture of high temperature vacuum seals. The overlapping effect of the metal flakes in mixtures also increases the thermal and electrical conductivity of the composition.
It is known that mechanical milling is generally a cheaper method of producing metal powders than steam condensation or chemical methods. The known grinding methods include the use of planetary ball mills and grinding ball mills. The metal powders produced in this way by mechanical grinding, however, have the disadvantage of a small surface area and a high bulk density.
The bulk density is a useful and appropriate method of determining the state of the subdivision of a metal in powder form. This measurement can easily be made by placing a known mass of metal powder in a graduated cylinder, moving it until the volume remains constant and then reading the volume.
The surface of the finely divided metals z. B. measured by nitrogen absorption is also a useful measure of the degree of fineness of the metal powder. However, bulk density and surface measurements do not correspond exactly to one another. It is believed that this fact
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goes back to various influences, such as B. the particle shape, which affects both measurements in different ways.
It has been found that metal powders with low bulk densities and large surface areas and surface energies have useful properties and that such metal powders can be prepared by milling in an organic liquid in the presence of an organic milling aid.
According to the process according to the invention, a metal powder is obtained which has a bulk density of less than 1 g / cm and a surface area of at least 1 m 2 / g. This powder also preferably has an energy of at least 40 erg / g.
The method according to the invention is suitable for the production of a metal powder which has a bulk density of less than 1 g / cm3 and a surface area of at least 1 m2 / g, and is characterized in that a metal in an organic liquid in the presence of a grinding aid in a vibration mill with a vibration amplitude of at least 2 mm and a vibration frequency of at least 1000 / min, preferably at least 2500 / min.
Preferably the vibratory mill is a vibratory ball mill, although vibratory rod mills and other similar vibratory mills can also be used.
The vibratory mill is preferably magnetically driven, although mechanically or hydraulically driven mills can also be used.
The metal powders obtained according to the invention preferably have a bulk density of less than 0.5 g / cms and a surface of at least 2 m 2 / g and a surface energy of preferably at least 100 erg / g.
The surface energy of the metal powder is defined by the heat of adsorption of n-butanol from n-heptane and can be measured with a flow microcalorimeter, as described in Chemistry and Industry of March 20, 1965, pp. 482 to 489.
The organic grinding liquids are preferably liquids which distill below 5000C and have a viscosity of below 600 est at 380C and a surface tension of below 72 dyn / cm at 250C. Preferably the grinding liquid has a viscosity of less than 30 cSt, more preferably less than 3 cSt and most preferably less than 1 cSt at 380C. Suitable organic liquids are hydrocarbons such as n-heptane, iso-octane, toluene, hexadecane, cyclohexane and hydrocarbon fractions that are obtained from the distillation of petroleum. Other organic liquids that can be used include very volatile liquids containing oxygen, halogen, nitrogen and sulfur, e.g. B.
Isopropyl alcohol and carbon tetrachloride. Liquids which react with the metal under the treatment conditions should of course not be used.
The method of the invention is applicable to any metal that can be ground. Preferred metals are aluminum, copper, transition metals such as iron, cobalt, nickel, chromium and molybdenum and alloys of these metals. The most preferred metals are iron, including sponge iron, cast iron, mild steel, aluminum and brass.
The grinding should be carried out completely under the surface of the organic liquid and this is preferably achieved by completely filling the grinding chamber of the vibratory mill with the grinding liquid and the organic grinding aid and only then adding the metal to be ground. Grinding aids that can be used are those that are known to have a lubricating effect on the unground metal. The French Patent No. l. 533,574 describes the grinding of metals in an organic load-absorbing additive. It has been found that organic lubricant additives that are not known as stress absorbing additives can be added to the organic milling fluid. Examples of suitable lubricating additives are fat
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these acids, e.g. B.
Vinyl stearate.
It is well known that the effectiveness of lubricating additives varies with respect to the metal to be lubricated and it is important that the lubricating additive be selected specifically for the metal to be milled. So is z. B. a preferred lubricating additive for aluminum palmitic acid and for copper vinyl stearate.
It has surprisingly been found that the metal particles produced according to the invention have good load-absorbing properties. This property makes the powders useful in the manufacture of reinforced self-lubricating plastic bearings, e.g. B. for nylon bearings that are filled with iron.
The metal powder can also be used in the production of mixtures of the in the French. Patent specification
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No. 1,572,322 can be used. The nature of metal powders also makes them very useful in powder metallurgy, for filling plastics in general, e.g. B. to give a plastic article a metallic appearance, to reinforce rubber, as catalysts, etc. are.
An unexpected property of the powders of the invention is their e.g. T. oleophilic nature and its ability to thicken lubricating greases.
The amount of finely divided metal powder necessary to thicken a lubricating base oil to form a lubricating grease depends on the nature of the base oil and the desired consistency of the lubricating grease. In most cases an amount up to 50% by weight of the finished grease, generally 15 to 40% by weight, is used.
The base lubricating oil can be a mineral or synthetic oil. Suitable mineral oils are refined mineral oils obtained from petroleum, e.g. B. those with a viscosity of 2 to 50 cst, preferably 4 to 40 cSt at 990C.
Synthetic lubricating oils include organic esters, polyglycol ethers, polyphenyl ethers, fluorinated hydrocarbons, silicone esters, silicone oil, and mixtures of these substances.
The most important class of synthetic oils are the organic liquid polyesters, especially the neutral polyesters, with a viscosity of 1 to 30 est at 990C. The term "polyester" is applied to those substances which have at least 2 ester bonds per molecule. The term "neutral" means a fully esterified product. Examples of suitable polyesters are liquid diesters of aliphatic dicarboxylic acids and monohydric alcohols (e.g. dioctyl sebacate, dinonyl sebacate, octyl nonyl sebacate and the corresponding azelates and adipates), liquid diesters of aliphatic dicarboxylic acids and phenols (e.g. those found in denbrit.
Patent Specification No. 1, 059, 955, No. 1, 058, 906, No. 1, 044, 550, No. 1, 044, 883 and in British Patent No. 1, 129, 965) and more complex polyesters ( e.g., those described in British Patents Nos. 666, 697, 743, 571 ,.
No. 780, 034, No. 861, 962, No. 933, 721, No. 971, 901 and No. 986, 068 and in British Patents No. 1, 105, 965 and No. 1, 129, 965 ) are described.
The finely divided metal powder can be worked into the grease using various methods. It is preferred to incorporate the finely divided metal powder into the grease immediately after grinding. However, when the finely divided metal powder has been prepared some time before being incorporated into the grease, it is preferred to store the finely divided metal powder in an airtight container to avoid deterioration.
The slurry of finely divided metal powder can e.g. B. can be converted into a lubricating grease by the following methods: a) The grinding liquid is filtered off. The resulting filter cake is z. B. ground by sending the cake through a colloid mill and stirring the resulting powder into the oil.
The resulting grease is finished through colloid mills. b) The milling liquid is quickly distilled off to prevent the formation of a metal powder cake and the resulting powder is stirred into the oil and the grease is completed by colloid milling. c) Oil is added to the pulp of the finely divided metal powder and the grinding liquid is distilled off. d) Oil is added to the slurry of the finely divided metal powder and the mixture is passed through a homogenizer, e.g. B. of the Manton-Gaulin type) sent through, so that temperatures up to or above 1400C are reached. The temperatures must be high enough to remove the grinding liquid. e) The metal can also be ground directly in the base oil of the grease.
For example, mineral lubricating oil with a low boiling point, low viscosity, low surface tension with a viscosity up to 600 cSt at 380C can be used. Elevated temperatures up to 4000C can be used during milling.
Methods c), d) and e) are particularly preferred. In general, the finely divided metal powder is incorporated into the base oil either at room temperature or optionally at elevated temperatures, e.g. B. up to 4000C incorporated.
The lubricating greases used according to the invention have remarkably high pour points. If you measure their pour points according to the IP or ASTM standard methods, you will find them above 4000C.
Such greases are described as infusible and are difficult to manufacture using conventional methods. When using carefully selected base oils, e.g. B. syn-
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Combination of properties can be produced.
In some circumstances it can be advantageous to add dispersants to the metal either before or after milling. In this way the dispersion of the finely divided metal powder is promoted. Viscosity index-improving additives, metal deactivators, anti-corrosion agents, antioxidants, etc. can also be added to the lubricating greases according to the invention.
The metal powders can also be used as reinforcers for plastomers and elastomers.
They can also be used in paints and fuels.
The metal powders obtainable according to the invention are further described in the following example:
Example: Different metals were ground in n-heptane containing different lubricating additives using a "Megapacf mill, manufactured by Pilamec Ltd."
In this mill, the grinding chambers are steel cylinders with an inner diameter of 38mm and a length of 380mm and are almost filled with hardened steel balls 6.4mm in diameter. The mill is equipped with an electric motor of 1/4 HP and the oscillation can be adjusted from 1 to 4 mm. When carrying out the test, each cylinder was completely filled with n-heptane, which contained the lubricating additives in dissolved form, and steel balls. 10 to 50 g of metal powder of around 300 to 38 μl particle diameter were added. The openings were then closed with metal caps fitted with rubber seals, and the milling process was carried out at a vibration of 4 mm and a frequency of 3000 vibrations / min.
After grinding, the balls were sieved from the pulp of the metal powder, n-heptane and lubricating additives and the treated metal powders were recovered by filtration, washing and drying. Their properties are shown in the table.
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table
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<tb>
<tb> Experiment <SEP> Metal <SEP> Meal <SEP> Addition <SEP> in <SEP> amount <SEP>% <SEP> of <SEP> bulk density <SEP> surface <SEP> lubricating grease figure
<SEP> h <SEP> n-heptane <SEP> n-heptane <SEP> g / cm <SEP> m <SEP> / g <SEP> dungmitMi- <SEP>
<tb> mineral oil
<tb> 1 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> vinyl stearate <SEP> 0.2 <SEP> 6
<tb> 2 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> Vinyl stearate <SEP> 0.5 <SEP> 12 <SEP> Forms <SEP> lubricating grease <SEP>
<tb> 3 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> vinyl stearate <SEP> 1.0 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 13 <SEP> Forms <SEP> lubricating grease <SEP>
<tb> 4 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> vinyl stearate <SEP> 2.0 <SEP> 11 <SEP> Forms <SEP> lubricating grease <SEP>
<tb> 5 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> Palmitic acid <SEP> 1.0 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 12 <SEP> Forms <SEP> lubricating grease <SEP>
<tb> 6 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> Palmitic acid <SEP> 2.0 <SEP> 0.20 <SEP> 7 <SEP> Forms <SEP> lubricating grease <SEP>
<tb> 7 <SEP> Al <SEP> 0--1, <SEP> 34 <SEP>
<tb> 8 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Palmitic acid <SEP> 0,
3 <SEP> 3 <SEP> Forms <SEP> lubricating grease <SEP>
<tb> 9 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Palmitic acid <SEP> 0.7 <SEP> 3 <SEP> Forms <SEP> lubricating grease <SEP>
<tb> 10 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Palmitic acid <SEP> 1.0 <SEP> 0.25 <SEP> 3 <SEP> Forms <SEP> lubricating grease <SEP>
<tb> 11 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Cetyl alcohol <SEP> 1.0 <SEP> 4 <SEP> Forms <SEP> lubricating grease <SEP>
<tb> 12 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> Cetyl alcohol <SEP> 1.0 <SEP> 4
<tb> 13 <SEP> Fe <SEP> 4 <SEP> none-1, <SEP> 35 <SEP> 2
<tb> 14 <SEP> Fe <SEP> 0--3, <SEP> 85 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 15 <SEP> Cu <SEP> vinyl stearate <SEP> 0.5 <SEP> 0.65
<tb> 16 <SEP> Cu <SEP> cetyl alcohol <SEP> 1.0 <SEP> 0.30
<tb> 17 <SEP> Ti <SEP> cetyl alcohol <SEP> 1.0 <SEP> 0.24
<tb> 18 <SEP> brass <SEP> 4 <SEP> cetyl alcohol <SEP> 1.0 <SEP> 0.620
<tb>