SE427434B - Jernbaserad pulverblandning med tillsats mot avblandning och/eller damning - Google Patents

Description

8001764-3 10 15 IQ U'I En av nackdelarna med pulverblandningar är den risk för seg- regering som föreligger beroende på att pulver med olika karakteristika, exempelvis olika partikelstorlek och partikel- form är blandade med varandra utan att vara mekaniskt förenade.

Denna segregering leder till varierande sammansättning hos de av pulverblandningen tillverkade presskropparna och som effekt härav till varierande mekaniska egenskaper, exempelvis dimen- sionsändringar, efter sintringen av dessa.

En annan nackdel med pulverblandningen är dess benägenhet att damma, särskilt_då legeringsämnet har en mycket liten partikel- storlek, vilket kan resultera i svåra miljöproblem vid hantering av blandningen.

Det förlegerade atomiserade pulvret å andra sidan saknar helt segregeringsrisk eftersom varje pulverpartikel har den önskade legeringssammansättningen. Damningsrisken är inte heller så stor eftersom inte något legeringsämne med liten partikel- storlek ingår. Det förlegerade atomiserade pulvret har däremot en annan stor nackdel, nämligen dess låga pressbarhet, som beror på den lösningshärdande effekt som legeringsämnena har på varje pulverpartikel. En hög pressbarhet är väsentlig då man önskar erhålla en detalj med hög pressbarhet, vilket är en förutsätt- ning för hög hållfasthet.

För en pulverblandning å andra sidan är pressbarheten i det Detta jämte den flexibilitet vad gäller legeringssammansättning som närmaste densamma som för det ingående baspulvret. kännetecknar pulverblandningar har gjort pulverblandningar till den mest använda formen av legeringspulver, varvid baspulvret mestadels utgöres av ett olegerat järnpulver.

Genom den svenska patentskriften 7612217-5 är det känt ett sätt för framställning av ett kopparlegerat järnpulver med liten risk för segregering och damning samtidigt som pulveregenskaperna LH 10 15 20 BÛCHVGÅHE kunnat bibehållas. Enligt sättet åstadkommes detta genom en glödgning av pulverblandningen, varvid en så kallad partiell diffusionslegering av järn med koppar erhålles.

Då vissa legeringsämnen som exempelvis fosfor i form av ferro- fosforpulver och grafitpulver ej på ett tillfredsställande sätt kan diffusionslegeras med järn- eller stâlpulver kan risk föreligga att blandningar där denna typ av legeringsämnen ingår blir segregerings- och/eller damningsbenägna.

Det till grund för uppfinningen liggande problemet är således att åstadkomma en pulverblandning på järnbas, vilken är av- blandnings- och damningssäker samtidigt som pulverblandningens karakteristiska fysikaliska egenskaper kan bibehållas. Enligt uppfinningen löses detta problem genom att under den mekaniska blandningen av de i blandningen ingående pulverkomponenterna tillsättes ett bindemedel, varigenom de olika komponenterna vidhäftas vid varandra. Enligt uppfinningen föredrages sådana bindemedel som har en klibbig eller fet karaktär och vars egenskaper år sådana att bindemedlet ej avdunstar eller för- ändras kemiskt med tiden vid normala temperaturer. Det har nämligen kunnat visas, att sådana bindemedel förmår stå emot de interna påfrestningar som kan uppträda vid hanteringen av bland- ningen, medan bindemedel som ger hårda, spröda bindningar ej visat sig vara tillfredsställande på denna punkt.

För att bindemedlet skall kunna fördelas homogent i pulver- blandningen föredrages enligt uppfinningen att flytande binde- medel med god vätningsförmåga används. Då ett fast binde- medel användes, kan det lösas i ett lösningsmedel, som av- Alternativt kan det fasta binde- medlets egenskaper väljas så att det smälter under själva drives efter inblandningen. blandningsoperationen och därefter fördelas i flytande form.

Smältningen kan åstadkommas antingen genom att det värme som utvecklas under blandningen räcker för att smälta bindemedlet eller så kan hela blandare värmas med extern värmekälla till önskad temperatur. 10 ZS aoo176ß-z Bindemedlet bör dessutom ha sådana egenskaper att det kan av- drivas utan problem vid en lämplig temperatur, exempelvis i samband med sintringen av den ur pulverblandningen framställda detaljen.

Eftersom bindemedlet skall vara aktivt ända till det avdrives får det ej påverka pulverblandningens karakteristiska fysikaliska egenskaper såsom volymvikt, flytbarhet (flow), pressbarhet och grönstyrka.

För att ovanstående krav skall kunna tillgodoses föredrages enligt uppfinningen att bindemedlet tillsättes i en halt av 0.005-1.0 %, företrädesvis 0.005-0.2 %. Med % avses här och i fortsättningen viktsprocent.

De enligt uppfinningen använda bindemedlen utgöres av poly- etylcnglykoler eller polypropylenglykoler.

Enligt uppfinningen blandas järnbaserat pulver med ett eller flera legeringselement i pulverform under ett par minuter för att få begynnande homogenisering av blandningen. Därefter tillsättes bindemedlet i flytande eller fast form i en halt av 0.005-1.0 %, företrädesvis 0.005-0.2 %, och inblandas under så lång tid som anses normalt för att en homogen blandning skall erhållas. under den senare delen av blandningen för att mögliggöra pressning av pulvret i ett verktyg vid den slutliga användningen.

Eventuellt tillsättes även ett smörjmedel I det följande exemplifieras uppfinningen och redovisas de försök som utförts med pulver framställt enligt uppfinningen och de överraskande resultat som därvid uppnåtts. in 10 tu çn Exempel 1 80017b4-3 Tre pulverblandningar A, B och C med en sammansättning enligt nedanstående tabell bereddes: Blandning A: Blandning B: Blandning C: 97.0 % järnpulver med en partikelstorlek huvud- sakligen liggande mellan 35 mesh (417 pm) och 100 mesh (147 pm), 3 % och med en maximal partikelstorlek av 325 mesh (44 pm). ferrofosfor med 15 % P 96.8 % järnpulver med en partikelstorlek huvud- sakligen liggande mellan 35 mesh (417 pm) och 100 mesh (147 um), 3.0 % ferrofosfor med 15 % P och med en maximal partikelstorlek av 325 mesh (44 um), 0.2 % polyetylenglykol. 96.0 % järnpulver med en partikelstorlek huvud- sakligen liggande mellan 35 mesh (417 pm) och 100 mesh (147 pm), 3.0 % ferrofosfor med 15 % P och med en maximal partikelstorlek av 325 mesh (44 pm), 1.0 % polyetylenglykol.

Av respektive blandning uttogs ett representativt prov om 100 gram som siktades på en 325 mesh (44 pm) sikt.

Därefter uppvägdes den mängd pulver som passerat genom siktduken,, varvid följande resultat erhölls: Blandning Mängd pulver -325 mesh (44 pm) A 2.49 gram B 0.10 " C 0.01 " Eftersom järnpulvrets partikelstorlek överstiger 147 pm och den inblandade ferrofosforn har en maximal partikelstorlek av 325 mesh (44 pm), utgöres det efter siktningen erhållna pulvret 10 15 20 8Û0176¿&-3 enbart av ferrofosforpulver. Som framgår av tabellen har binde- medeltillsatsen resulterat i att all ferrofosfor vidhäftats vid järnpartiklarna.

Blandningarna A, B och C undersöktes även med avseende på pulveregenskaperna, varvid nedanstående resultat erhölls: Pressbarhet g/cma 6.82 6.82 6.81 Flow s/50 g A 3.10 30 B 3.08 30 C 3.08 - Grönstyrka N/mm* Volymvikt g/cm” Blandning Resultatet visar att en segregeringsfri blandning av järnpulver och ferrofosforpulver med bibehållna pulveregenskaper kunnat framställas. Vid användning av en sådan hög bindemedelstill- sats som i blandning C påverkas emellertid pulveregenskaperna för denna typ av legeringspulver på sådant sätt att pulvret ej längre flyter.

Exemgel 2 Vid framställning av järnbaserade pulverblandningar innehål- lande grafitpulver som koltillsats är det välkänt att en kraftig damning av grafitpulvret erhålles då blandaren tömmes.

Detta ger som resultat att kolhalten komer att variera inom bland- ningen och framförallt kommer halten i det sist uttömda pulvret Genom tillsats av ett bindemedel kan Denna effekt tilltar allt eftersom blandaren tömmes. att vara förhöjd. emellertid denna avblandnings-damningseffekt elimineras, vilket framgår av nedanstående försök.

En pulverblandning om totalt 5 ton, i fortsättningen kallad D, bestående av 2.5 % kopparpulver, 0.6 % grafitpulver och resten järnsvamppulver med en partikelstorlek huvudsakligen under- 10 15 fsH 8001764-3 stigande 147 pm blandades tillsammans med 0.8 % zinkstearat under 10 minuter i en dubbelkonblandare, varefter blandningen tömdes i 5 st fat om vardera 1 ton pulver. Från toppen av varje fat uttogs ett prov om 1 kg som undersöktes med avseende på pulveregenskaper och kolanalys. Kolanalysen utfördes på sådant sätt att endast mängden grafit registrerades, d.v.s. smörjmedlets inverkan ej medtagen.

Samtidigt tillverkades en 10 tons blandning, kallad E, med samma analys som D men under blandningen tillsattes 0.02 % polyetylenglykol genom insprutning i blandaren. Efter till- satsen av bindemedlet tillsattes 0.8 % zinkstearatpulver som inblandades under 5 minuter. Blandningen tömdes därefter i 10 stycken fat om 1 ton pulver i vardera och ett prov om 1 kg uttogs från varje fat. Samma undersökning utfördes därefter som beskrivits för blandning D, varvid nedanstående resultat erhölls: Blandning D Blandning E C-analys på toppen av sist fyllda fat, % 0.65 0.59 Medel-C-halt på topp av övriga fat, % 0.56 0.58 Volymvikt, g/cm” 2.78 2.79 Flow, s/50 g 35 35 Pressbarhet, g/cm” 6.74 6.74 Som framgår av resultatet erhölls en avsevärt jämnare kolhalt i den pulverblandning till vilken bindemedel satts samtidigt som pulveregenskaperna kunnat bibehållas. Att den lilla mängden bindemedel dels kunnat inblandas homogent och dels förmått binda grafiten är för fackmannen en överraskande och oväntad effekt. Genom uppfinningen anges således ett sätt, genom vilket det är möjligt att framställa blandningar av järn- baserade pulvermaterial som är avblandningssäkra och/eller damningsfria.

Claims (1)

1. 8ÛÜ176Iïæ-3 QATENTKRAV 7Järnbaserad pulverblandníng, k ä n n e t e c k n a d därav, att den förutom järn- eller stålpulver och ett eller flera lcgeríngsämnen i pulverform dessutom innehåller en tillsats av ett av medlen polyetylenglykol eller polypropylen- glykol í en mängd av 0,005 - 1,0 víktprocent, företrädesvis 0,005 - 0,2 viktprocent för att förhindra avblandning och/eller dammníng. 8001764-3 ggn/um RAG Föreliggande uppfinning avser homogena järnbascradc pul- vorblandníngzzr, vilka förutom järn- eller stålpulver och ett eller flera legeringsämnen i pulverform dessutom innehåller en tillsats av ett bindemedel í fast eller flytande form för att förhindra avblandning och/eller dammníng.