KR20050016530A - Metal powder composition including a bonding lubricant and a bonding lubricant comprising glyceryl stearate - Google Patents
Metal powder composition including a bonding lubricant and a bonding lubricant comprising glyceryl stearateInfo
- Publication number
- KR20050016530A KR20050016530A KR10-2004-7020004A KR20047020004A KR20050016530A KR 20050016530 A KR20050016530 A KR 20050016530A KR 20047020004 A KR20047020004 A KR 20047020004A KR 20050016530 A KR20050016530 A KR 20050016530A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal
- powder
- lubricant
- composition
- weight
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
Abstract
본 발명은 분말 금속 산업을 위한 금속 분말 조성물에 관한 것으로서, 상기 금속 분말은 분무된 철계 분말 또는 해면철 분말로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 글리세릴 스테아르산염을 포함하는 윤활제 조성물을 포함한다. The present invention relates to a metal powder composition for the powder metal industry, wherein the metal powder is selected from the group consisting of sprayed iron-based powder or spongy iron powder, and comprises a lubricant composition comprising glyceryl stearate.
Description
본 발명은 분말 금속 산업을 위한 금속 분말 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 글리세릴 스테아르산염을 포함하는 철계 금속 분말 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to metal powder compositions for the powder metal industry. In particular, the present invention relates to an iron-based metal powder composition comprising glyceryl stearate.
산업계에서, 철계 분말 조성물을 압축 및 소결함으로써 제조되는 금속 제품에 대한 이용이 점점 증가되고 있다. 여러 가지 형상 및 두께의 수많은 제품들이 생산된다. 기본 분말로부터 제품을 제조하는 하나의 프로세싱 기술은 분말을 다이 공동(die cavity)내로 장입하고 그 분말을 고압하에서 압축하는 것이다. 그렇게 얻어진 압축체는 다이 공동으로부터 분리되고 소결된다. In the industry, there is an increasing use for metal products produced by compacting and sintering iron-based powder compositions. Numerous products of various shapes and thicknesses are produced. One processing technique for making a product from a base powder is to charge the powder into a die cavity and compress the powder under high pressure. The compact thus obtained is separated from the die cavity and sintered.
제품에 대한 품질 요건은 계속해서 높아지며, 본 명세서에서 하나의 중요한 인자(factor)는 제조된 제품이 일정한 높은 밀도를 가지는 것이다. 그러한 제품을 개발하기 위한 연구에 많은 노력을 기울여 왔고, 그러한 연구 중 한 분야는 압축 중에 다이 공동의 과다한 마모를 방지하기 위해 사용되는 윤활제에 관한 것이다. 윤활제의 용액 또는 액체 분산제(dispersion)를 다이 공동 표면상에 분무함으로써(외부 윤활) 또는 고체 윤활제 분말을 철계 분말과 혼합함으로써(내부 윤활), 윤활이 이루어진다. 일부 경우에, 두가지의 윤활 기술 모두가 이용된다. Quality requirements for products continue to rise, and one important factor herein is that the manufactured product has a constant high density. Much effort has been put into research to develop such products, and one area of such research relates to lubricants used to prevent excessive wear of the die cavity during compression. Lubrication is achieved by spraying a solution or liquid dispersion of lubricant onto the die cavity surface (external lubrication) or by mixing solid lubricant powder with iron-based powder (internal lubrication). In some cases, both lubrication techniques are used.
외부의 다이 벽 윤활을 이용하는 것은 내부 윤활 필요성을 줄이거나 제거할 수 있으니, 외부 윤활 기술에는 문제점이 따른다. 먼저, 다이 공동내의 필름 두께는 일정하지 않은 경향이 있고, 윤활제 분산제가 프로세싱중에 다이 공동으로부터 액적(液滴) 형태로 흘러 나오는 경향이 있다는 것이 공지되어 있다. 또한, 수성 분산제는 다이 공동상의 부식 형성 소스(source)가 된다. 다른 문제는 여러 가지 외부 윤활제 조성물이 특히 높은 압축 압력에서 방출력(ejection force)을 반드시 충분하고도 적절하게 낮추지는 않는다는 것이다. 마지막으로, 기술로서, 다이 벽 윤활은 내부 윤활에 비해 생산성이 낮다. Using external die wall lubrication can reduce or eliminate the need for internal lubrication, which is problematic for external lubrication techniques. First, it is known that the film thickness in the die cavity tends to be inconsistent, and that the lubricant dispersant tends to flow out of the die cavity in droplet form during processing. In addition, the aqueous dispersant is a source of corrosion formation on the die cavity. Another problem is that the various external lubricant compositions do not necessarily and adequately lower the ejection force, especially at high compression pressures. Finally, as a technique, die wall lubrication is less productive than internal lubrication.
고체 윤활제를 철계 분말 조성물과 혼합하는 것에 의한 윤활 역시 단점을 가진다. 하나의 문제는, 약 7 -8 g/cm3 의 철계 분말의 밀도에 대비하여, 윤활제가 일반적으로 약 1 - 1.2 g/cm3 의 밀도를 가진다는 것이다. 조성물내에 덜 조밀한 윤활제를 포함시키는 것은 압축된 부분의 그린 밀도를 낮추게 된다. 두번째로, 일반적으로 내부 윤활제는 제조 제품이 약 2.5-5cm 이상의 높이를 가지는 부분을 가지는 경우에 방출 압력을 감소시키는데 있어서 충분히 효과적이지 못하다. 또 다른 문제는, 소결중에 내부 윤활제 입자가 연소될 때, 압축된 부분내에 빈 공간을 남겨 그 부분을 약하게 만드는 소스를 제공할 수 있다는 것이다. 현재에 이용되는 많은 윤활제는 또한 다이로부터 그린(green) 압축체를 방출할 때 큰 에너지를 필요로 한다는 단점을 가진다.Lubrication by mixing solid lubricants with iron-based powder compositions also has disadvantages. One problem is that, in contrast to the density of the iron-based powder of about 7 -8 g / cm 3, a lubricant is usually from about 1 to have a density of 1.2 g / cm 3. Including a less dense lubricant in the composition will lower the green density of the compressed portion. Secondly, internal lubricants are generally not effective enough to reduce the release pressure when the article of manufacture has a portion having a height of about 2.5-5 cm or more. Another problem is that when internal lubricant particles are burned during sintering, they can provide a source that leaves a void in the compressed portion, making the portion weak. Many lubricants used today also have the disadvantage of requiring large energy when releasing green compacts from the die.
현재 이용되는 윤활제가 가지는 또 다른 단점은 그 윤활제들이 아연 스테아르산염을 종종 포함한다는 것이다. 이는, 아연 스테아르산염이 그 스테아르산염을 포함하는 금속 분말 조성물에 양호한 유동 특성을 부여한다는 사실에 기인한 것이다. 환원 분위기에서, 스테아르산염의 초기 분해 후에 잔류하는 아연 산화물은 아연으로 환원되고, 그 아연 산화물은 낮은 끓는점으로 인해 용이하게 휘발된다. 불행하게도, 노(furnace) 또는 외부 대기의 저온 부분과 접촉하였을 때, 아연이 응축 또는 재산화되는 경향이 있다. 반응 결과로 인해, 노의 주기적인 세정을 위해 제조를 중단하여야 한다. Another disadvantage of lubricants currently used is that they often contain zinc stearate. This is due to the fact that zinc stearate imparts good flow characteristics to the metal powder composition comprising the stearate. In a reducing atmosphere, the zinc oxide remaining after the initial decomposition of stearate is reduced to zinc, which zinc oxide is easily volatilized due to its low boiling point. Unfortunately, when in contact with a furnace or a cold part of the outside atmosphere, zinc tends to condense or reoxidize. As a result of the reaction, production must be stopped for periodic cleaning of the furnace.
아연 스테아르산염과 관련된 문제는 왁스(wax)와 같은 완전히 유기적인 물질을 이용함으로써 회피할 수 있다. 분말 야금에서 가장 널리 이용되는 왁스는 에틸렌-비스테르아미드(EBS)(AcrawaxTM C 또는 LicowaxTM 이라는 제품명으로 이용가능하다)이다. 이러한 물질은 융점(140℃)이 높으나 비교적 낮은 온도에서 연소되며 금속성 잔류물을 남기지 않는다. 가장 심각한 단점은 금속 분말내에서의 좋지 못한 유동 특성이다. Problems with zinc stearate can be avoided by using completely organic materials such as waxes. The most widely used wax in powder metallurgy is ethylene-bisteramide (EBS) (available under the trade name Acrawax ™ C or Licowax ™). These materials have a high melting point (140 ° C.) but are burned at relatively low temperatures and do not leave metallic residue. The most serious disadvantage is the poor flow characteristics in the metal powder.
본 발명은 특히 내부 윤활제를 가지는 철계 조성물에 관한 것이며, 이때 윤활은 글리세릴 스테아르산염을 포함하는 신규 윤활제 조성물에 의해 제공된다. The present invention relates in particular to iron-based compositions having internal lubricants, wherein lubrication is provided by novel lubricant compositions comprising glyceryl stearate.
본 발명에 따른 글리세릴 스테아르산염 조성물 또는 혼합물들의 추가적인 적용 분야는 금속 분말에 대한 분체형(粉體形) 첨가제를 위한 결합제로서 이용하는 것이며, 이는 편석(segregation)이 없는 비분진형(non dusting) 분말 혼합물을 생성할 수 있게 한다. A further field of application of the glyceryl stearate compositions or mixtures according to the invention is to use them as binders for powdered additives to metal powders, which are non-dusting powder mixtures without segregation. Enable to create
글리세릴 스테아르산염은 미국 특허 제 5,518,639 호 및 관련 미국 특허 제 5,538,684 호에서 PM(분말야금)-산업을 위한 철계 금속 분말과 관련하여 언급되어 있으며, 상기 미국 특허들은 고상 윤활제를 위한 결합제인 액상 윤활제와 조합된 그라파이트, 몰리브덴 디설파이드, 및 폴리테트라플루오르에틸렌과 같은 고상 윤활제를 포함하는 윤활제 조성물을 개시하고 있다. 결합제는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 에스테르, C3-6 폴리하이드릭 알콜의 부분 에스테르(partial esters), 폴리비닐 에스테르, 및 폴리비닐 피롤리돈을 포함하는 여러 가지 등급의 화합물로부터 선택될 수 있다. 결합제는 유기 용매내에서 용해될 수 있다. 이러한 윤활제 조성물은 금속 분말 조성물의 압축에 앞서서 다이 공동의 표면에 도포된다. 따라서, 글리세릴 스테아르산염은 외부 윤활과 관련한 결합제로서 이용되는 것으로 공지되어 있고, 본 발명에 따른 윤활제와 대조적으로, 압축전에 선택적인 첨가제들 및 철계 분말과 혼합되지 않는다. Glyceryl stearate is referred to in US Pat. No. 5,518,639 and related US Pat. No. 5,538,684 in the context of iron-based metal powders for the PM (powder metallurgy) -industry, the US patents comprising liquid lubricants which are binders for solid lubricants. Lubricant compositions are disclosed that include solid lubricants such as combined graphite, molybdenum disulfide, and polytetrafluoroethylene. The binder may be selected from various grades of compounds including polyethylene glycols, polyethylene glycol esters, partial esters of C3-6 polyhydric alcohols, polyvinyl esters, and polyvinyl pyrrolidone. The binder can be dissolved in an organic solvent. This lubricant composition is applied to the surface of the die cavity prior to compression of the metal powder composition. Thus, glyceryl stearate is known to be used as a binder in relation to external lubrication and, in contrast to the lubricant according to the invention, is not mixed with optional additives and iron-based powders prior to compression.
또한, 미국 특허 제 5,432,223 호에는 금속 분말 조성물내에 사용될 수 있는 결합제인 폴리비닐피롤리돈내의 가소제로서 글리세릴 스테아르산염을 이용할 수 있다는 것이 기재되어 있다. U. S. Patent No. 5,432, 223 also describes the use of glyceryl stearate as a plasticizer in polyvinylpyrrolidone, a binder that can be used in metal powder compositions.
금속 분말과 관련하여 글리세릴 스테아르산염을 언급한 다른 특허로 미국 특허 제 6,187,259 호를 들 수 있다. 이 특허에서, 글리세릴 스테아르산염은 과립 제조를 위한 희토류 합금 분말에 소수성(疏水性)을 제공하기 위한 제제(agent)로서 수많은 다른 물질들과 함께 언급되어 있다. Another patent that mentions glyceryl stearate with respect to metal powders is US Pat. No. 6,187,259. In this patent, glyceryl stearate is mentioned along with a number of other materials as agents for providing hydrophobicity to rare earth alloy powders for granule manufacture.
미국 특허 제 5,641,920 호에는, 사출 성형을 위한 분말내의 가소제/상용제(compatibilizer)로서 글리세릴 모노스테아르산염을 이용하는 것이 언급되어 있다. 1996년자 독일의 분말 야금 및 입자 물질의 발달(Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials)의 기사 "소결에서 결합제 및 윤활제의 발열(Thermal extraction of binders and lubricants in sintering)"에서도, 글리세릴 모노스테아르산염이 언급되어 있다.U. S. Patent No. 5,641, 920 mentions the use of glyceryl monostearate as a plasticizer / compatibilizer in powders for injection molding. In 1996, in the article "Thermal extraction of binders and lubricants in sintering" in Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials in Germany, glyceryl monostearate was mentioned. It is.
최근에 발행된 WO 03/015962 에서, 글리세릴 모노스테아르산염은 여러 가지 구아니딘 화합물과 조합된 윤활제 시스템내에 언급되어 있다. 그러나, 금속 분말과 조합되어 실제로 실험된 그 시스템은 글리세릴 스테아르산염은 포함하고 있지 않다. 본 발명과 관련하여 그리고 구아디닌 화합물이 본 발명에 따른 윤활제/결합제 시스템내에 포함되지 않는 이유와 관련하여, 구아디닌 화합물에 의한 바람직한 효과는 관찰되지 않았다.In the recently published WO 03/015962, glyceryl monostearate is mentioned in a lubricant system in combination with various guanidine compounds. However, the system actually tested in combination with metal powder does not contain glyceryl stearate. In connection with the present invention and with regard to the reason that the guadinin compound is not included in the lubricant / binder system according to the present invention, the desired effect by the guadinin compound was not observed.
도 1 은, 종래의 윤활제인 EBS 를 포함하는 동일한 분말과 비교하여, 글리세릴 스테아르산염을 포함하는 본 발명의 분말 조성물을 이용하여 얻어지는 그린 밀도 및 소결 밀도를 도시한 그래프이다. 1 is a graph showing the green density and the sintered density obtained using the powder composition of the present invention containing glyceryl stearate as compared to the same powder containing EBS which is a conventional lubricant.
도 2 는 종래의 윤활제인 EBS 를 포함하는 동일한 분말과 비교하여, 본 발명의 분말 조성물을 이용하여 얻어지는 그린 밀도의 함수로서 방출 에너지를 도시한 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the release energy as a function of the green density obtained using the powder composition of the present invention as compared to the same powder comprising EBS, a conventional lubricant.
도 3 은 종래의 윤활제인 EBS 를 포함하는 동일한 분말과 비교하여, 본 발명의 분말 조성물을 이용하여 얻어지는 그린 밀도의 함수로서 스프링 백(spring back)을 도시한 그래프이다. FIG. 3 is a graph showing spring back as a function of green density obtained using the powder composition of the present invention as compared to the same powder comprising EBS, a conventional lubricant.
도 4 는 종래의 윤활제인 EBS 를 포함하는 동일한 분말과 비교하여, 본 발명의 분말 조성물의 유동성 및 겉보기 밀도(apparent density)를 도시한 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing the fluidity and apparent density of the powder composition of the present invention as compared to the same powder comprising EBS, a conventional lubricant.
발명의 목적Purpose of the Invention
본 발명의 목적은 압축체가 일정하고 높은 밀도를 가질 수 있게 하는 윤활제를 포함하는 철계 분말 금속 조성물을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an iron-based powder metal composition comprising a lubricant which allows the compact to have a constant and high density.
본 발명의 두번째 목적은 적은 방출력을 필요로 하는 압축체를 제공할 수 있는 윤활제를 포함하는 철계 분말 금속 조성물을 제공하는 것이다. It is a second object of the present invention to provide an iron-based powder metal composition comprising a lubricant capable of providing a compact that requires low ejection force.
본 발명의 세번째 목적은 아연이 없는 윤활제를 포함하고 양호한 유동성을 가지는 철계 분말 금속 조성물을 제공하는 것이다. It is a third object of the present invention to provide an iron-based powder metal composition comprising a zinc free lubricant and having good flowability.
본 발명의 네번째 목적은 본질적으로 분진발생 및 편석이 없고 글리세릴 스테아르산염이 결합제로서 작용하는 철계 분말 금속 조성물을 제공하는 것이다. A fourth object of the present invention is to provide an iron-based powder metal composition which is essentially free of dust generation and segregation and in which glyceryl stearate acts as a binder.
발명의 요약Summary of the Invention
이하의 설명으로부터 분명히 이해될 수 있는 이러한 목적들 및 다른 목적들은, 글리세릴 스테아르산염을 포함하는 윤활제 및/또는 결합제 시스템을 포함하는 금속 분말 조성물을 제공함으로써, 본 발명에 따라 달성될 수 있다. These and other objects, which can be clearly understood from the following description, can be achieved according to the present invention by providing a metal powder composition comprising a lubricant and / or a binder system comprising glyceryl stearate.
상세한 설명 및 청구범위에서 사용된 바와 같이, "철계 분말"이라는 표현은 분무화, 바람직하게 물 분무화(water atomization)에 의해 제조된 분말들을 포함한다. 그 대신에, 분말은 해면철(sponge iron)을 기초로 할 수 있다. 분말은 본질적으로 순수 철로 제조되고; 철 분말은 최종 제품의 강도, 경도 특성, 전자기적 특성 또는 기타 원하는 특성들을 개선하는 기타 원소들과 예비-합금화되며; 철 입자들은 그러한 합금 원소들의 입자들과 혼합(확산 어닐링 혼합 또는 순수 기계적 혼합)된다. 합금 원소의 예는 구리, 몰리브덴, 크롬, 니켈, 망간, 인, 그라파이트 형태의 탄소, 및 텅스텐이며, 그 원소들은 독립적으로 또는 예를 들어 화합물 형태(Fe3P 및 FeMo)로 조합되어 사용된다. 본 발명에 따른 윤활제가 압축성이 큰 철계 분말과 조합되어 사용되는 경우에, 예상치 못한 양호한 결과가 얻어진다. 일반적으로, 그러한 분말은 적은 탄소 함량, 바람직하게 0.04 중량% 이하의 탄소 함량을 가진다. 그러한 분말은 예를 들어 스웨덴에 소재하는 회가네스 아베사로부터 구입할 수 있는 Distaloy AE, Astaloy Mo, 및 ASC 100.29 를 포함한다. 철계 분말 입자는 약 10 미크론 이상의 가중 평균 입자 크기를 가진다. 철 분말 또는 예비 합금된 철 분말은 바람직하게 약 350 미크론 이하, 보다 바람직하게 약 25-150 미크론, 가장 바람직하게 40-100 미크론의 최대 가중 평균 입자 크기를 가진다.As used in the description and claims, the expression "iron-based powder" includes powders prepared by atomization, preferably by water atomization. Instead, the powder may be based on sponge iron. The powder is essentially made of pure iron; Iron powder is pre-alloyed with other elements to improve the strength, hardness properties, electromagnetic properties or other desired properties of the final product; Iron particles are mixed with the particles of such alloying elements (diffusion annealing mixing or pure mechanical mixing). Examples of alloying elements are copper, molybdenum, chromium, nickel, manganese, phosphorus, carbon in graphite form, and tungsten, the elements being used independently or in combination, for example in compound form (Fe 3 P and FeMo). When the lubricant according to the invention is used in combination with highly compressible iron-based powders, unexpectedly good results are obtained. In general, such powders have a low carbon content, preferably up to 0.04% by weight. Such powders include, for example, Distaloy AE, Astaloy Mo, and ASC 100.29, available from Hoganese Avessa, Sweden. Iron-based powder particles have a weighted average particle size of at least about 10 microns. The iron powder or prealloyed iron powder preferably has a maximum weighted average particle size of about 350 microns or less, more preferably about 25-150 microns, most preferably 40-100 microns.
본 발명의 주요 특징은 글리세릴 스테아르산염 윤활제이다. 모노-, 디-, 트리-스테아르산염의 3가지 형태의 글리세릴 스테아르산염이 존재한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 약 20% 글리세릴 디스테아르산염을 포함하는 기술적 등급의 글리세릴 모노스테아르산염이 사용된다. A major feature of the present invention is glyceryl stearate lubricant. There are three forms of glyceryl stearate, mono-, di- and tri-stearate. In a preferred embodiment of the present invention, a technical grade glyceryl monostearate is used which comprises about 20% glyceryl distearate.
글리세릴 스테아르산염을 하나 이상의 추가적인 윤활제/결합제와 조합하여 사용하는 것이 바람직하며, 그 윤활제/결합제는 에틸렌 비스테르아미드, 스테아르산, 올레산, 올레일 아미드, 스테르아미드 및 에틸렌 비스올레일아미드와 같은 비금속 지방산 화합물 및/또는 아연 스테아르산염, 칼슘 스테아르산염, 및 리튬 스테아르산염과 같은 지방산의 금속 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 윤활제/결합제는 5-95 중량%의 글리세릴 스테아르산염 및 95-5% 중량%의 부가적인 윤활제/결합제로 구성된다. 현재로서 가장 바람직한 윤활제/결합제의 실시예는 5-95 중량%의 글리세릴 스테아르산염 및 95-5 중량%의 에틸렌 비스테르아미드를 포함하는 조성물이다. 가장 바람직하게, 본 발명에 따른 윤활제/결합제는 15-40 중량%의 글리세릴 스테아르산염 및 85-60 중량%의 에틸렌 비스테르아미드를 포함한다. 만약 95 중량% 이상의 글리세릴 스테아르산염이 사용된다면, 열등한 분말 특성이 얻어지고, 압축된 부분의 표면은 끈적거리는(sticky) 상태가 될 것이다. 본 발명의 일 측면은 그러한 윤활제 조성물 자체에 관한 것이다. 금속 분말 조성물내의 윤활제/결합제를 구성하는 글리세릴 스테아르산염의 전체 양은 0.1 내지 2.0 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.8 중량% 사이에서 변화될 것이다. It is preferred to use glyceryl stearate in combination with one or more additional lubricants / binders, such lubricants such as ethylene bisteramide, stearic acid, oleic acid, oleyl amide, steteramide and ethylene bisoleylamide It is preferably selected from the group consisting of non-metallic fatty acid compounds and / or metal salts of fatty acids such as zinc stearate, calcium stearate, and lithium stearate. According to a preferred embodiment of the invention, the lubricant / binder consists of 5-95% by weight of glyceryl stearate and 95-5% by weight of additional lubricant / binder. An example of the most preferred lubricant / binder at present is a composition comprising 5-95% by weight of glyceryl stearate and 95-5% by weight of ethylene bisteramide. Most preferably, the lubricant / binder according to the invention comprises 15-40% by weight of glyceryl stearate and 85-60% by weight of ethylene bisteramide. If more than 95% by weight of glyceryl stearate is used, inferior powder properties will be obtained and the surface of the compressed part will be sticky. One aspect of the invention relates to such lubricant compositions themselves. The total amount of glyceryl stearate constituting the lubricant / binder in the metal powder composition will vary between 0.1 and 2.0 wt%, preferably between 0.1 and 0.8 wt%.
윤활제 조성물은 물리적 혼합물로서 사용될 것이나, 가장 바람직하게는 용융되며 이어서 응고되고 미분화(微粉化)된 고체 입자의 분말로서 사용된다. 윤활제 입자의 평균 입자 크기는 변화될 수 있으나, 바람직하게는 3-150㎛ 이다. 만약 입자 크기가 너무 크다면, 윤활제가 압축 중에 금속-분말 조성물의 공극(pore) 구조를 생성하기가 어려워지며, 윤활제는 소결 후에 큰 공극을 유발하게 되어, 결과적으로 강도 특성이 좋지 못한 압축체를 초래한다. The lubricant composition will be used as a physical mixture, but most preferably it is used as a powder of solid particles that are melted and subsequently solidified and micronized. The average particle size of the lubricant particles may vary but is preferably 3-150 μm. If the particle size is too large, it will be difficult for the lubricant to produce the pore structure of the metal-powder composition during compression, and the lubricant will cause large voids after sintering, resulting in compacts with poor strength properties. Cause.
본 발명에 따른 글리세릴 스테아르산염 혼합물이 결합제로서 사용될 때, 압축되는 금속 분말 혼합물의 제조 방법은 미국 특허 제 5,480,469 호 또는 국제 공보 제 01/17716 호에 기재된 바와 같이 실시될 수 있다. 여기에 기재된 바와 같이, 결합제는, 용융 상태로 존재하고 이어서 응고된 상태로 존재할 때, 즉 균일한 분말 혼합물이 용융 상태의 결합제와 접촉하고 이어서 결합제가 응고될 때, 결합 효과를 가장 효과적으로 발휘한다. 관찰 결과, 본 발명에 따른 윤활제/결합제 전체를 반드시 용융시킬 필요는 없고 부분적인 용융만으로도 충분하다는 것을 발견하였다. When the glyceryl stearate mixture according to the invention is used as a binder, the process for producing the compacted metal powder mixture can be carried out as described in US Pat. No. 5,480,469 or International Publication No. 01/17716. As described herein, the binder most effectively exerts the binding effect when present in the molten state and then in the solidified state, ie when the uniform powder mixture is in contact with the binder in the molten state and then the binder solidifies. As a result, it was found that the entire lubricant / binder according to the present invention does not necessarily have to be melted, but only partial melting is sufficient.
본 발명에 따른 윤활제/결합제 및 철계 분말과 별도로, 금속 분말 조성물은 결합제, 프로세싱 보조제, 경질 상(hard phase), 및 유동 촉진제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 결합제는 미국 특허 제 4,834,800 호에 기재된 방법에 따라 분말 조성물에 첨가될 수 있다. Apart from the lubricant / binder and iron-based powder according to the invention, the metal powder composition may comprise one or more additives selected from the group consisting of binders, processing aids, hard phases, and flow promoters. The binder may be added to the powder composition according to the method described in US Pat. No. 4,834,800.
금속-분말 조성물내에 사용되는 결합제는, 예를 들어, 셀룰로즈 에스테르 수지, 알킬 그룹내에 1-4 탄소 원자를 가지는 히드록시알킬 셀룰로즈 수지, 도는 열가소성 페놀 수지로 이루어질 수 있다. The binder used in the metal-powder composition may, for example, consist of a cellulose ester resin, a hydroxyalkyl cellulose resin having 1-4 carbon atoms in the alkyl group, or a thermoplastic phenol resin.
금속-분말 조성물에 사용되는 프로세싱 보조제는 독립적으로 또는 서로 조합되어 사용되는 활석, 고토감람석, 망간 설파이드, 황, 몰리브덴 디설파이드, 보론 나이트라이드, 텔루르, 셀렌, 바륨 디플루오라이드, 및 칼슘 디플루오라이드로 구성된다. Processing aids used in metal-powder compositions include talc, gobletite, manganese sulfide, sulfur, molybdenum disulfide, boron nitride, tellurium, selenium, barium difluoride, and calcium difluoride, used independently or in combination with each other. It is composed.
금속-분말 조성물에 사용되는 경질 상은 텅스텐, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 탄탈륨, 지르코늄, 그리고 알루미늄, 티타늄, 바나듐, 몰리브덴 및 크롬의 질화물들, Al2O3, B4C, 여러 가지 세라믹 물질로 구성될 수 있다.Hard phases used in metal-powder compositions include tungsten, vanadium, titanium, niobium, chromium, molybdenum, tantalum, zirconium, and nitrides of aluminum, titanium, vanadium, molybdenum and chromium, Al 2 O 3 , B 4 C, various It may be composed of a ceramic material.
유동 촉진제는, 예를 들어, 실리콘 디옥사이드의 나노-입자 또는 미국 특허 5,782,954 호에 기재된 타입의 기타 물질일 수 있다. Flow promoters can be, for example, nano-particles of silicon dioxide or other materials of the type described in US Pat. No. 5,782,954.
간략히 설명하면, 본 발명에 따라 특히 바람직한 분말 조성물은 금속계 분말; 및 하나 이상의 분체(粉體)형 첨가제를 포함하는 금속 분말 조성물이며, 상기 첨가제들 중 하나 이상의 입자는 5-95 중량%의 글리세릴 스테아르산염 및 95-5 중량%의 윤활제로 이루어지고 적어도 부분적으로 용융된 고형(固形) 혼합물에 의해 금속계 분말 입자에 부착되며, 상기 윤활제는 비-금속 지방산 화합물 및 지방산의 금속염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. Briefly described, particularly preferred powder compositions according to the present invention are metal based powders; And at least one powdery additive, wherein at least one particle of the additive is comprised of 5-95% by weight of glyceryl stearate and 95-5% by weight of a lubricant and at least partially Attached to the metallic powder particles by molten solid mixture, the lubricant is selected from the group consisting of non-metal fatty acid compounds and metal salts of fatty acids.
본 발명의 다른 실시예는 금속계 분말, 선택적으로 하나 이상의 분체형 첨가제, 및 0.1-2.0 중량%의 분체형 윤활제 조성물을 포함하는 금속 분말 조성물에 관한 것으로서, 상기 분체형 윤활제 조성물은 5-95 중량%의 글리세릴 스테아르산염 및 95-5 중량%의 윤활제로 이루어진 혼합물을 포함하고, 상기 윤활제는 비-금속 지방산 화합물 및 지방산의 금속염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. Another embodiment of the present invention is directed to a metal powder composition comprising a metal based powder, optionally one or more powdered additives, and 0.1-2.0% by weight powdered lubricant composition, wherein the powdered lubricant composition comprises 5-95% by weight. And a mixture of glyceryl stearate and 95-5% by weight of a lubricant, wherein the lubricant is selected from the group consisting of non-metal fatty acid compounds and metal salts of fatty acids.
종래 기술의 도움으로, 철계 분말 및 윤활제 입자는 실질적으로 균일한 분말 조성물로 혼합된다. With the help of the prior art, the iron-based powder and lubricant particles are mixed into a substantially uniform powder composition.
예Yes
본 발명을 제한하는 것이 아닌 이하의 예는 본 발명의 특정 실시예 및 장점을 보여준다. 다른 표시가 없으면 %는 중량%를 나타낸다. The following examples, which are not intended to limit the invention, illustrate certain embodiments and advantages of the invention. % Indicates weight percent unless otherwise indicated.
표 1 에 기재된 혼합물들이 준비된다:The mixtures described in Table 1 are prepared:
* 글리세릴 모노스테아르산염* Glyceryl Monostearate
** 에틸렌 비스테르아미드** Ethylene Bisteramide
모든 샘플들내의 철계 분말은 스웨덴에 소재하는 회가내스 아베사로부터 구입할 수 있는 고순도 철 분말을 물 분무화한 ASC100.29 이다. 윤활제의 총량은 0.8%이고, 그 윤활제는 0.5% 그라파이트(C-uf4)와 함께 분말 조성물내로 혼합되었다. 여러 가지 테스트 혼합물내의 건식 성분 즉, 철 분말, 윤활제 및 그라파이트는 균일한 혼합물로 혼합되고 압축 전에 다이 공동내로 공급된다. 여러 가지 분말 혼합물을 이용하여 상온에서 그리고 400, 600 및 800 MPa 에서 압축 작업을 실시하였다. The iron powder in all samples is ASC100.29, water sprayed with high purity iron powder, available from Hedganes Avesa, Sweden. The total amount of lubricant was 0.8% and the lubricant was mixed into the powder composition with 0.5% graphite (C-uf4). The dry ingredients in the various test mixtures, i.e. iron powder, lubricant and graphite, are mixed into a homogeneous mixture and fed into the die cavity prior to compression. Compression operations were carried out at room temperature and at 400, 600 and 800 MPa using various powder mixtures.
여러 가지 테스트 혼합물들에 대해 그린 밀도(GD), 소결 밀도(SD), 방출 에너지 및 유동을 측정하였고, 그 결과를 도 1 내지 도 5 에 도시하였다. Green density (GD), sintered density (SD), emission energy and flow were measured for various test mixtures and the results are shown in FIGS.
예 2Example 2
본 예는 본 발명의 추가적인 이점을 나타낸다. 이러한 예에서, 미국 특허 제 5,480,469 호(Storstrom 등)에 따라 상이한 비율의 EBS/GMS 가 결합제/윤활제로 사용되었다. This example represents a further advantage of the present invention. In this example, different ratios of EBS / GMS were used as binder / lubricant according to US Pat. No. 5,480,469 (Storstrom et al.).
표 2 에 기재된 결합제/윤활제 혼합물이 준비되고, EBS 및 GMS 의 함량은 윤활제 조성물의 %로서 기재되었다. The binder / lubricant mixture described in Table 2 was prepared and the contents of EBS and GMS were described as% of lubricant composition.
표 2 에 따라, ASC 100.29를 2% 구리, 0.5% 그라파이트 및 0.6% 윤활제/결합제 조성물과 균일하게 혼합함으로써 4개의 상이한 금속 분말 조성물을 준비하였다. 조성물은 결합제/윤활제의 혼합 및 용융중에 150℃까지 가열되고 이어서 결합제/윤활제가 응고될 때까지 냉각된다.According to Table 2, four different metal powder compositions were prepared by uniformly mixing ASC 100.29 with 2% copper, 0.5% graphite and 0.6% lubricant / binder composition. The composition is heated to 150 ° C. during mixing and melting of the binder / lubricant and then cooled until the binder / lubricant solidifies.
4개의 금속 분말 조성물로부터의 샘플은 600MPa에서의 단축방향(uniaxial) 압축 작업에 의해 제조되고, 스프링 백(SB), 그린 밀도(GD) 및 그린 강도가 측정되었다. 이하의 표 3 으로부터, 단일 결합제/윤활제로서 EBS를 포함하는 샘플에 비해 EBS/GMS 의 혼합물로 이루어진 결합제/윤활제를 포함하는 샘플에서 그린 강도, 그린 밀도 및 스프링 백의 큰 개선이 얻어졌다는 것을 확인할 수 있다. Samples from four metal powder compositions were prepared by uniaxial compression operation at 600 MPa and spring back (SB), green density (GD) and green strength were measured. From Table 3 below, it can be seen that a significant improvement in green strength, green density and spring back was obtained in a sample comprising a binder / lubricant consisting of a mixture of EBS / GMS compared to a sample comprising EBS as a single binder / lubricant. .
Claims (12)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0201826-5 | 2002-06-14 | ||
| SE0201826A SE0201826D0 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Powder composition |
| PCT/SE2003/000989 WO2003106078A1 (en) | 2002-06-14 | 2003-06-12 | Metal powder composition including a bonding lubricant and a bonding lubricant comprising glyceryl stearate. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050016530A true KR20050016530A (en) | 2005-02-21 |
| KR100977652B1 KR100977652B1 (en) | 2010-08-24 |
Family
ID=41783462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020047020004A KR100977652B1 (en) | 2002-06-14 | 2003-06-12 | Metal powder composition including a bonding lubricant and a bonding lubricant comprising glyceryl stearate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100977652B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101114829B1 (en) * | 2011-07-21 | 2012-03-13 | (주)엔나노텍 | Lubricant additive composition having excellent wear resistance and method of the composition |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5518639A (en) * | 1994-08-12 | 1996-05-21 | Hoeganaes Corp. | Powder metallurgy lubricant composition and methods for using same |
| US5432223A (en) * | 1994-08-16 | 1995-07-11 | National Research Council Of Canada | Segregation-free metallurgical blends containing a modified PVP binder |
-
2003
- 2003-06-12 KR KR1020047020004A patent/KR100977652B1/en active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101114829B1 (en) * | 2011-07-21 | 2012-03-13 | (주)엔나노텍 | Lubricant additive composition having excellent wear resistance and method of the composition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100977652B1 (en) | 2010-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1976652B1 (en) | Lubricant for powder metallurgical compositions | |
| CA2580509C (en) | Powder metal composition comprising secondary amides as lubricant and/or binder | |
| JP2010265454A (en) | Lubricant combination and process for preparing the same | |
| TW442347B (en) | Improved metal-based powder compositions containing silicon carbide as an alloying powder | |
| KR101362294B1 (en) | Metallurgical powder composition | |
| KR100808333B1 (en) | Iron-based powder composition comprising a combination of binder-lubricants and preparation of the powder composition | |
| US7247187B2 (en) | Metal powder composition including a bonding binder/lubricant | |
| EP1513639A1 (en) | Composition and process for warm compaction of stainless steel powders | |
| CA2382717C (en) | Lubricant composite and process for the preparation thereof | |
| US6140278A (en) | Lubricated ferrous powder compositions for cold and warm pressing applications | |
| KR100977652B1 (en) | Metal powder composition including a bonding lubricant and a bonding lubricant comprising glyceryl stearate | |
| CA2248447C (en) | Boric acid-containing lubricants for powdered metals, and powdered metal compositions containing said lubricants | |
| KR100865929B1 (en) | Improved Powder Metallurgy Lubricant Compositions and Methods for Using the Same | |
| EP2027954A2 (en) | Dry powder metal compositions and methods of making and using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130726 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140724 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150724 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160726 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170725 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180725 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190724 Year of fee payment: 10 |