TW201033375A - A method of producing a diffusion alloyed iron or iron-based powder, a diffusion alloyed powder, a composition including the diffusion alloyed powder, and a compacted and sintered part produced from the composition - Google Patents

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201033375 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 一般而言’本發明係關於一種適於由其製備經燒結之粉 末冶金組份之新穎擴散合金化之鐵或鐵基底粉末，及製造 該粉末之方法。 更明確S之，本發明係關於一種生產擴散合金化粉末之 新穎方法，該擴散合金化粉末由鐵或鐵基底核心粉末組 成’且具有黏合至核心顆粒表面之含銅與鎳之合金粉末顆 粒0 本發明亦係關於一種具有黏合至核心顆粒表面之合金粉 末顆粒的擴散合金化之鐵或鐵基底核心粉末。 此外，本發明係關於一種擴散合金化之鐵或鐵基底粉末 之組合物。 又此外，本發明係關於一種由該擴散合金化之鐵或鐵基 底粉末之組合物製造之經壓實及經燒結的部件。 【先前技術】 相較於諸如鍛造或鑄造之習知技術，粉末冶金製程之主 要優點在於：不同複雜性之若干組 丁、、且伪可藉由擠壓及燒結而 製造成最終之形狀’需要相對有限之切削。因此，最重要 的是燒結期間之尺寸改變可制，且部件與部件之尺寸改 變的變動儘可能地小。此在焯社祛 Ή m “ 、’Ό後難以切削之高強度鋼的 情況下尤其重要。 因此，較佳地為在燒結期間獲得甚小尺寸改變 及 製程，因為關實之部件與經燒結之部件之間接近於零之 145408.doc 201033375 尺寸改變本質上導致部件與部件之尺寸改變的變動減少。 為達成充分高之機械性質值’諸如抗拉強度、韌性、硬 度及疲勞強度，而使用轉合金元素及合金系統。 通常使用之合金元素係碳，碳可有效地增加經燒結之組 份的強度及硬度。碳最經常以石墨粉予以添加，且在壓實 之前與鐵基底粉末混合’因為若碳預合金化至鐵基底粉 末’則由於<之硬化絲，鐵基底粉末之可壓縮性會遭到 破壞。 通常使用之另-元素係銅’銅亦改良經燒結之組份的可 硬化性，且另外由於在燒結溫度下形成增強擴散之液相而 促進燒結。使用顆粒銅之問題在於其在燒結期間引起膨 脹。 鎳由於其可硬化性增加效應及其對韌性與伸長性之正效 應而成為經常使用之另一元素。鎳在燒結期間引起收縮， 其係作為顆粒材料來添加且在預合金化條件下添加至鐵基 底粉末。 銅與鎳可作為預合金化元素及作為顆粒材料來添加。以 顆粒材料添加銅與鎳之優點在於：相比於合金元素經預合 金化之情況，較軟鐵基底粉末之可壓縮性將不受影響。然 缺點在於：大多數情況下合金元素比鐵基底粉末精細 許夕谷易在混合時分離，引起經燒結之組份的化學組成 及機械性質之變m，已發明各種方法以防止分離但 維持基底粉末之可壓縮性。 擴散合金化係-種此類方法’其包括：使金屬或氧化物 145408.doc 201033375 狀態下之精細顆粒合金元素與鐵基底粉末掺合；其後接著 在使合金金屬擴散至鐵基底粉末表面中之條件下進行退火 步驟。其導致具有良好可壓縮性之部分合金化粉末且避免 該合金化元素分離。然而，由於碳之高擴散速率，其係一 種無法擴散合金之元素。 如美國專利US 5,926,686 (Engstr5m等人）所描述，另一 種已開發之方法利用在基底粉末與合金元素之間建立「機 械」黏合之有機黏合劑。此方法亦適合於黏合石墨，因此 防止碳分離。 該專利文獻中建議利用銅及/或鎳之合金效應的複數種 擴政合金化鐵基底粉末。其實例見於以下文件。 美國專利US 5567890 (Lindberg等人）揭示一種用於製造 问阻抗組份的鐵基底粉末，該鐵基底粉末具有小的尺寸變 化局部變動。該粉末含有〇·5·4·5重量％之犯、〇 65_2 25重 量％之]\4〇及0.35-0.65重量％之€。在一較佳實施例中，奶 擴散合金化至與Mo預合金化之鐵基底粉末，該粉末與石 墨混合。 美國專利US 2008/0089801 (Larsson)描述一種金屬粉末 & 其包括.鐵基底粉末A，其基本上由與M〇預合金化 之核〇顆粒組成，且具有擴散黏合至表面之之cu; 粕末B，其基本上由與Mo預合金化之核心顆粒組成，且具 有黏合至其表面之4.5-8%之Ni ;及鐵基底粉末c，其基本 上由與Mo預合金化之鐵粉末組成。該粉末組合可製造經 燒結之部件，其中燒結期間之尺寸改變與所添加之石墨量 145408.doc 201033375 無關。 JP 6116601揭示一種適合於製造經燒結之部件的粉末， 該粉末在燒結期間具有較高之靜態及動態機械強度與尺寸 變化之較小變動。該粉末由鐵基底粉末組成，其具有〇1_ 2.5% Mo、0.5-5.0% Ni 及 0.5-3.0% Cu 之至少一種組份，且 擴散黏合至鐵顆粒之表面。 】？ 2145702揭示一種高純度鐵粉末，其具有05_10〇/〇之 φ Mo粉末、6-8%之Ni粉末及達2%之Cu粉末之至少兩種組 份，且擴散黏合至鐵粉末之表面。該粉末適於製造具有高 機械強度之燒結體。 JP 2217401揭示一種藉由混合兩種粉末而獲得之鐵基底 粉末組合物：[1] 一種藉由添加金屬粉末以獲得〇丨_5%犯 及0.1-2% Cu之混合比率及藉由退火而製造之合金，及[2] 一種藉由添加Ni-Cu合金至還原之鐵粉末以獲得〇 u%犯 及0.1-2% Cu之混合比率及藉由退火而製造之合金。由該 • 粉末製成之經燒結部件的尺寸變化隨混合比率而改變。 【發明内容】 本發明之一目的在於提供一種製造含經擴散黏合之銅與 錦之鐵或鐵基底核心粉末的新穎方法，該粉末在經壓實及 經燒結時顯示：在燒結期間，與碳含量及燒結溫度之變動 相關之膨脹減少且尺寸改變之散亂性最小化。 工業生產中經常發生碳含量及燒結溫度之變動。因此， 本發明提供一種用以實質上降低此類變動影響之方法。 此外，本發明之一目的在於提供一種新穎的經擴散黏合 145408.doc 201033375 之鐵或鐵基底核心粉末’其具有黏合至核心顆粒表面之合 金粉末顆粒，該粉末在經壓實及經燒結時顯示：在燒結期 間’與碳含量及燒結溫度之變動相關之膨脹減少且尺寸改 變之散亂性最小化。 又此外，本發明之一目的在於提供—種新穎的擴散合金 化之鐵或鐵基底粉末組合物’該組合物用於經壓實及經燒 結之部件的粉末冶金製造，且在燒結製程期間具有極小之 尺寸變化。 表後’本發明之一目的在於提供一種經壓實及經燒結之 部件，该經壓實及經燒結之部件係由擴散合金化之鐵或鐵 基底粉末组合物製造而成，且在組份與組份之間呈現極小 之尺寸變化變動。 根據本發明，此等目的係藉由如下操作而達成：提供一 可形成含Cu及Ni之合金顆粒的單體合金粉末；混合該單體 合金粉末與核心粉末；及在非氧化或還原氛圍中在丨〇_丨2〇 分鐘之時間内將所混合之粉末加熱至5〇〇1〇〇(rc之溫度， 以將合金粉末轉換為含以及州之合金，因而以及沁合金 顆粒擴散黏合至鐵或鐵基底核心粉末之表面。較佳地，Cu 及Νι之總含量低於20重量％，如在丄重量％與2〇重量％之 間，較佳地為4-16重量％。較佳地，cu含量高於4.0重量 %。在一較佳實施例中，Cu含量在5重量％與15重量％之 間，而Ni含量在〇.5重量％與5重量％之間，諸如cu 812重 量％ ’而Nil-4.5重量％。 根據本發明之一態樣，提供一種製造擴散合金化粉末之 145408.doc • 8 - 201033375 方法’該粉末包括至多20重量％之銅與鎳總含量，其中銅 含量尚於4.0重量％，且銅與錄之間的比率係在9/〗與3/}之 間；該粉末由鐵或鐵基底核心粉末組成，該粉末將含銅與 鎳的合金粉末之顆粒黏合至該等核心粉末顆粒之表面；該 方法包括：提供一種包括銅與鎳之單體合金粉末，該單體 合金粉末具有使得D50小於15 μιη之顆粒大小分佈；混合該 單體合金粉末與該核心粉末；及在非氧化或還原氛圍中在 0 10-120分鐘之時間内將所混合之粉末加熱至500-100(TC之 溫度，以藉由將銅與鎳合金粉末之顆粒擴散黏合至鐵或鐵 基底核心粉末之表面而將合金粉末轉換為含銅與鎳之合 金0 根據本發明之另一態樣，提供一種包括至多2〇重量％之 銅與鎳總含量的擴散合金化粉末，其中銅含量高於4.0重 量％，且銅與鎳之間的比率係在9/1與3/1之間；該粉末由 鐵或鐵基底核心粉末組成’該粉末具有黏合至核心顆粒之 _ 表面之含銅與錄之單體合金粉末之平均大小小於15 4瓜的 顆粒。 根據本發明之另—態樣，提供—種擴散合金化之鐵或鐵 ^底粉末組合物，該組合物包括本發明之上述態樣的擴散 金化扣末’且另外包括石墨及視需要由下列組成之群組 中選出之至J 一種添加劑：有機潤滑劑、硬相材料、固態 潤滑劑及其他合金物質。 、根據本發明之另—態樣，提供—種由如下組成之鐵基底 r末《物.鐵或鐵基底粉末；本發明之上述態樣的擴散 145408.doc 201033375 ，·及視需要由下列組成之 有機潤滑劑、硬相材料、 合金化粉末；達1重量％之石墨 群組中選出之至少一種添加劑： 固態潤滑劑及其他合金物質。 在本文巾u單體粉末」表示一種其分離顆粒含Cu 及Ni兩者之粉末。因此，單體粉末並非含〜之粉末顆粒與 ^之其他粉末顆粒的混合物，而是例如包括Cu與Ni兩者 之合金粉末顆粒’或其中不同類型之顆粒彼此黏合以形成 各自包括Cu與Ni兩者之複合物顆粒之複合粉末顆粒。 ,合金粉末可為C_Ni合金、氧化物、碳化物或在加熱後 形成Cu與Νι合金之其他適合化合物。。讀奶合金粉末之 顆粒大小分佈係使得小於15 ，lCu/Ni重量％之比率 在9/1與3/1之間。 目月〕已意外地發現.在燒結含合金元素銅與錄之經壓實 鐵之基底粉末期間，可獲得極小之尺寸改變，但銅與鎳存 在於包括鋼與錄兩者之單體合金粉末中，該單體合金粉末 擴散合金化至鐵基底粉末顆粒。 【實施方式】 在下述内容中，將參考較佳實施例及附圖較詳細地描述 本發明。 用於生產擴散合金化粉末之基底粉末 基底粉末較佳地為純鐵基底粉末，諸如均購自瑞典

Hoganas AB 之 AHC100.29、ASC100.29 及 ABC100.30。然 而’亦可使用其他預合金化之鐵基底粉末。 基底粉末之顆粒大小 145408.doc 201033375 對於基底粉末之顆粒大小並無限制，且擴散合金化鐵基 底粉末之顆粒大小因此亦無限制。然而，較佳為使用在 PM業界經常使用之粉末顆粒大小。 含銅與鎳之單體合金粉末 待黏著至鐵基底粉末表面的含銅與鎳之合金物質可為金 屬合金、氧化物或碳酸鹽形式，或產生根據本發明之鐵基 底粉末之任何其他形式。在含銅與鎳之合金物質中，銅與 鎳之間的關係见（重量％)/Cu(重量％)較佳地為在1/3與1/9之 間若Ni與Cu之間的重量比高於1/3，則對硬度及產率之 影響將無法接受；而若該比率低於1/9，則由於改變碳含 置及燒結所致的尺寸改變散亂性將太高，高於根據本文所 述之方法的約〇·〇35重量％。 3銅與錄之合金粉末的顆粒大小較佳地為使得D5〇(意指 50重量％之粉末具有小於D5〇值之顆粒大小）較佳地低於15 Pm，更佳地低於13 μηι，最佳地低於1〇 μιη。 新粉末之生產 基底粉末與含銅與鎳之合金粉末係以使得在新粉末中銅 與鎳之總含量為至多20重量％，較佳地在1重量％與2〇重量 /〇之間，且更佳地在4重量％與16重量％之間的比例混合。 較佳地，Cu含量咼於4重量％。在一較佳實施例中，^含 量在5重量❶與15重量❶/。之間，而Ni含量在〇·5重量％與5重 量〇/°之間，諸如Cu 8-12重量％而犯1·4·5重量％。 咸信諸如低於1重量％之含量的低含量係太低而難以獲 得經燒結之組份的所要機械性質。若含銅與鎳之合金粉末 145408.doc 201033375 的含量超過20重量％，則該合金粉末與基底粉末之黏合將 變得不充分且增加分離之風險。 接著在擴散退火製程中進行均勻混合，其中在還原氛圍 中在10-120分鐘之時間内將粉末加熱至達5〇〇1〇〇〇乞之溫 度。所獲得之經擴散黏合之粉末係弱燒結塊之形式，其後 被溫和地壓碎。 經燒結之組份之生產 在壓實之前，使新粉末與如下物質混合：達丨重量％之石 墨（視最終組份之目的用途而定）、達2重量％(較佳地在〇G5❹ 重量％與1重量％之間）之有機潤滑劑、視需要之其他合金物 質、硬相材料及賦予最終組份潤滑性的無機固態潤滑劑。 在壓實及射出期間’有機潤滑劑減少個別顆粒之間的顆 粒間摩擦，且亦減少模具壁與壓縮粉末或射出之壓縮體之 間的摩擦。 群組··硬脂酸鹽’諸如硬脂酸 伸乙基-雙硬脂醯胺；脂肪酸， 具有適合潤滑性質之其他有機

固態濁滑劑可選自下列 辞丨醯胺或雙醯胺，諸如 諸如硬脂酸；Kenolube® ; 物質或其組合。 新叙末可利㈣鐵粉末或鐵基底粉末來稀釋，以獲; 土：，末;且。物’其中鋼與鎳總含量不超過該組合物 重置’。’諸如在〇.5重量％與45重量％之間或在^ 〇重量 因為含量高於5重量%可能無法具成; 的關係N7?l之所要性質。在經稀釋之合金中銅與鎳4 ' 量％)/Cu(重量％)較佳地為在1/3與1/9之間。 145408.doc •12· 201033375 所獲得之鐵粉末組合物被轉移至一壓實模具，且在環境 溫度或高温下在達2000 MPa(較佳地在400 MPa與1000 MPa 之間）之壓實壓力下壓實為一經壓實之「料坯」。 在非氧化氛圍中、在l〇〇〇°C與1300°C之間（較佳地在 1050°C與1250°C之間）的溫度下執行該料坯之燒結。 實例 下述實例說明本發明。 實例1 ❹ 藉由首先將三種不同之合金粉末（氧化亞銅Cu20、Cu20+Ni 粉末及含Cu與Ni之粉末）與鐵粉ASC100.29摻合而製造經擴 散黏合之鐵基底粉末的三種樣品。 經均勻摻合之粉末混合物在75%氫氣/25%氮氣之氛圍中 在800°C下經擴散退火60分鐘。在擴散退火後，弱燒結粉 末塊被溫和地壓碎，且經過篩為實質上低於150 μιη之顆粒 大小。 表1 經擴散退火之 鐵基底粉末 所使用之合 金粉末 合金粉末之 Cu/Ni比率 合金粉末 D50 _ 經擴散退火 之粉末中的 Cu含量[%] 經擴散退火 之粉末中的 Ni含量[%] 1 (參考例） CU2〇 100/0 8.8 10 0 2 (參考例） Cu20+Ni 100/0 0/100 8.8 8.5 9 1 3 (本發明） Cu-Ni 合金粉末 9/1 8.5 9 1 表1顯示合金粉末之顆粒大小D5G及Cu與Ni之比率、及經 • _·. , ,____ 擴散退火之粉末的Cu與Ni含量。平均顆粒大小D5〇係藉由 Sympatec儀器中之雷射繞射而分析。 三份鐵基底粉末組合物係由下列組成且藉由均勻地混合 145408.doc -13- 201033375 該等組份而製造：分別為20重量％之經擴散退火的鐵基底 粉末1、2及3、0.5重量％之石墨C-UF4及0.8重量％之Amide WaxPM，其餘成份為 ASC100.29。 根據ISO 2740，在600 MPa下將不同組合物由每一組合 物壓實為七種抗拉強度樣品。在90%氮氣/10%氫氣之氛圍 中在1120°C下將該等樣品燒結30分鐘。根據ISO 4492及EN 10 002-1量測尺寸改變及機械性質。根據ISO 4498量測硬 度 HV10。 表2 用於鐵基底粉 末組合物之經 擴散退火之鐵 基底粉末 尺寸改變， 7種樣品之 平均值 [%] 尺寸改變， 7種樣品之 標準偏差 [%] 抗拉強度 [MPa] 延長率 [%] 硬度 [HV10] 1 (參考例） 0.34 0.007 437 3,2 135 2(參考例） 0.29 0.006 436 3,6 139 3(本發明） 0.22 0.004 424 3,8 135 表2顯示：當使用本發明之經擴散退火之鐵基底粉末 時，獲得經壓實之部件與經燒結之部件之間的尺寸變化明 顯減少，且不同部件之間的尺寸變化之變動明顯減少。 參考例2顯示：當使用氧化亞銅與鎳粉末來製成經擴散 黏合之粉末時，燒結期間之膨脹減少。根據本發明之樣品 3具有與參考例2相同之銅與鎳，但顯示膨脹及散亂性較明 顯地減少。 實例2 使用根據表3之具有不同銅與鎳之比率及不同顆粒大小 145408.doc -14- 201033375 分佈的各種類型之含銅/鎳之合金粉末作為含銅與鎳之合 金粉末。作為參考例，使用購自American Chemet之氧化 亞銅粉末Cu20。藉由Sympatec儀器中之雷射繞射分析顆粒 大小分佈。為簡化評估，具有小於8.5 μιη之D5〇之粉末係表 示為「精細」，在8.5 μπι與1 5.1 μηι之間表示為「中等」，而 高於15.1表示為「粗糙」。 表3 經擴散退火之鐵基底粉末序號 Cu/Ni比率 D5〇 μηι 1 (參考例） 00 8.8(中等） 2 19 7.1 (精細） 3 19 9.9 (中等） 4 19 15.5 (粗糙） 5 9 4.7 (精細） 6 9 10.1(中等） 7 9 21.1 (粗糙） 8 4 4.2 (精細） 9 4 8.5 (中等） 10 4 15.1 (粗糙） 11 1 6.4 (精細） 使用購自H5ganas ΑΒ之純鐵粉末ASC100.29作為基底粉

末。 藉由以獲得銅與鎳在經擴散黏合退火之粉末中的總含量 為10重量％的比例來混合ASC100.29與含銅與鎳之合金粉 末，而製備具有2kg重量之經擴散黏合之粉末的各種樣品。 藉由以獲得銅與鎳在經擴散黏合退火粉末中之總含量為10 重量％的比例來混合鐵粉末與氧化亞銅，而製備參考樣品。 在75%氫氣/25%氮氣之氛圍中在800°C下使經混合之粉 末樣品在實驗室熔爐中經退火60分鐘。冷卻後，所獲得之 若燒結粉末塊經溫和地研磨，且經過篩為實質上低於150 μηι 145408.doc -15- 201033375 之顆粒大小。 三十三份鐵基底粉末組合物係由下列組成且藉由均勻地混 合該等組份而製造：20重量％之經擴散退火的鐵基底粉末1-11、分別為0.4重量％、0.6重量％及〇.8重量％之石墨C-UF4、 及0.8重量。/〇之Amide Wax PM，其餘組份為ASC 100.29。 根據實例1，在600 MPa下將不同之組合物壓實為抗拉強 度樣品。 ❿ 在90%氮氣/1 〇%氫氣之氛圍中，分別在三種不同溫度 1090°C、ll2〇°C及1150°C下將由添加〇.6°/。石墨之組合物製 成的抗拉測試樣品燒結30分鐘，每次燒結七份樣品。在 90%氮氣/10%氫氣之氛圍中，在1120°C下將由添加0.4%石 墨之組合物製成的樣品及由添加0.8%石墨之組合物製成的 樣品燒結30分鐘，每次亦燒結七份樣品。根據實例1所描 述之程序，量測尺寸變化及包含硬度之機械性質。 下表4描述測試系列。 表4 測試系列 添加至組合物1-11之石墨粉 [重量％] 燒結溫度 [°C1 A 0.4 1120 B1 0.6 1120 B2 — 0.6 1150 Β3 ^ 0.6 1190 C 0.8 1120 測試系列

下表5顯示燒結期間之尺寸變化量測結果及經燒結之樣 品的C、Cu及Ni含量之分析結果。 145408.doc • 16- 201033375 表5

測試系列 經擴散退 火之粉末 序號 石墨 添加率 (%) 燒結溫度 CC) 尺寸變化 DC (%) A'Bl ' B2、B3、 C之間的 標準偏差 (%) 分析 C (%) 分析 Cu (%) 分析 Ni (%) A 0.4 1120 0.37 0.37 2.12 0.02 B1 0.6 1090 0.33 0.56 2.04 0.02 B2 0.6 1120 0.31 0.56 2.02 0.02 B3 0.6 1150 0.24 0.55 2.03 0.02 C 0.8 1120 0.19 0.072 0.75 2.10 0.02 A 2 0.4 1120 0.31 0.38 1.95 0.12 B1 2 0.6 1090 0.27 0.55 1.89 0.11 B2 2 0.6 1120 0.26 0.55 1.88 0.11 B3 2 0.6 1150 0.21 0.55 1.90 0.11 C 2 0.8 1120 0.19 0,049 0.74 1.97 0.12 A 3 0.4 1120 0.32 0.36 1.95 0.12 B1 3 0.6 1090 0.28 0.54 1.88 0.12 B2 3 0.6 1120 0.27 0.56 1.83 0.12 B3 3 0.6 1150 0.22 0.56 1.88 0.12 C 3 0.8 1120 0.19 0.052 0.76 1.96 0.12 A 4 0.4 1120 0.32 0.35 1.92 0.14 B1 4 0.6 1090 0.29 0.54 1.88 0.14 B2 4 0.6 1120 0.27 0.54 1.86 0.14 B3 4 0.6 1150 0.23 0.54 1.87 0.14 C 4 0.8 1120 0.19 0.051 0.76 2.00 0.15 A 5 0.4 1120 0.20 0.36 1.66 0.27 B1 5 0.6 1090 0.17 0.54 1.59 0.25 B2 5 0.6 1120 0.16 0.55 1.58 0.25 B3 5 0.6 1150 0.14 0.55 1.61 0.25 C 5 0.8 1120 0.15 0.025 0.74 1.67 0.27 A 6 0.4 1120 0.22 0.38 1.75 0.29 B1 6 0.6 1090 0.19 0.55 1.71 0.28 B2 6 0.6 1120 0.19 0.54 1.72 0.28 B3 6 0.6 1150 0.17 0.55 1.72 0.28 C 6 0.8 1120 0.16 0.025 0.74 1.79 0.29 A 7 0.4 1120 0.27 0.35 1.82 0.30 B1 7 0.6 1090 ,0.20 0.55 1.71 0.27 B2 7 0.6 1120 0.21 0.54 1.67 0.27 B3 7 0.6 1150 0.18 0.55 1.71 0.28 C 7 0.8 1120 0.19 0.034 0.73 1.89 0.31 A 8 0.4 1120 0.17 0.38 1.67 0.40 B1 8 0.6 1090 0.14 0.54 1.67 0.40 B2 8 0.6 1120 0.16 0.54 1.66 0.39 B3 8 0.6 1150 0.13 0.54 1.67 0.39 C 8 0.8 1120 0.14 0.019 0.76 1.69 0.41 A 9 0.4 1120 0,17 0.38 1.66 0.41 B1 9 0.6 1090 0.13 0.55 1.57 0.40 B2 9 0.6 1120 0.15 0.55 1.58 0.39 B3 9 0.6 1150 0.12 0.55 1.59 0.40 C 9 0.8 1120 0.13 0.020 0.74 1.65 0.41 A 10 0.4 1120 0.19 0.38 1.64 0.44 B1 10 0.6 1090 0.13 0.54 1.55 0.42 B2 10 0.6 1120 0.15 0.57 1.55 0.42 B3 10 0.6 1150 0.12 0.53 1.56 0.42 C 10 0.8 1120 0.14 0.023 0.71 1.72 0.46 A 11 0.4 1120 -0.01 0.37 1.05 1.01 B1 11 0.6 1090 -0.01 0.56 1.04 1.00 B2 11 0.6 1120 -0.03 0.55 1.02 0.99 B3 11 0.6 1150 -0.06 0.55 1.01 1.98 C 11 0.8 1120 -0.02 0.020 0.74 1.04 1.01 145408.doc 17- 201033375 下表6顯示由經擠壓且經燒結之組合物製成之樣品的機 械測試結果，該組合物係由20重量％之不同經擴散退火之 鐵基底粉末、0.8重量％之Amide Wax PM、0.6重量％之石 墨且其餘為ASC100.29予以組成。 在90%氮氣/10%氫氣之氛圍中在1120t下執行燒結30分

表6 經擴散退火之鐵 基底粉末序號 Cu/Ni 比率 經擴散退火之 鐵基底粉末 D5〇 μηι 抗拉強度 [MPa] 硬度 HV10 1 (參照） 00 8.8(中等） 504 150 2 19 7.1 (精細） 500 148 3 19 9.9 (中等） 507 154 4 19 15.5 (粗糙） 506 144 5 9 4.7 (精細） 479 141 6 9 10.1(中等） 498 146 7 9 21.1 (粗糙） 492 133 8 4 4.2 (精細） 481 139 9 4 8.5 (中等） 488 141 10 4 15.1 (粗糙） 489 134 11 1 6.4 (精細） 445 127 圖1及圖2呈現經匯總之測試結果，其等顯示：當在經擴 散退火之鐵基底粉末中Cu/Ni比率低於3/l(Ni高於30%) 時，硬度及抗拉強度將受到無法接受之影響。 此外，圖3顯示：當Cu/Ni比率超過9/l(Ni小於10%)時， 與碳含量及燒結溫度相關之燒結期間的尺寸變化之散亂性 將無法接受地高。 工業應用性 145408.doc -18· 201033375 本發明適用於粉末冶金製程，其中由新粉末製造而成的 、伤在組伤與組份之間呈現極小之尺寸變化變動。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示經擠壓及經燒結之樣品的硬度Η V丨〇以合金粉 末之各種平均顆粒大小D50下的Cu對Ni之比率為函數作圖 的圖表； 圖2係顯示經擠壓及經燒結之樣品的抗拉強度（Mpa)以在 ❿ 合金粉末之各種平均顆粒大小D50下的Cu對Ni之比率為函 數作圖的圖表；及 圖3係顯示經擠壓及經燒結之樣品的尺寸改變分散性以 在合金粉末之各種平均顆粒大小D50下的Cu對Ni之比率為 函數作圖的圖表。 145408.doc -19-

Claims (1)

1. 201033375 七、申請專利範圍： 1. 一種製造擴散合金化粉末之方法，該擴散合金化粉末包 括至多20重量％之銅與鎳的總含量，其中該銅含量高於 4.0重量％，且銅與鎳之間的比率係在9/1與3/1之間；該 粉末由鐵或鐵基底核心粉末組成，該粉末具有黏合至該 等核心顆粒表面之含銅與鎳之合金粉末顆粒；該方法包 括： 提供一包括銅與鎳之單體合金粉末，該單體合金粉末 具有使得D5〇小於15 μπι之顆粒大小分佈； 混合該單體合金粉末與該核心粉末；及 在非氧化或還原氛圍中在1 0-120分鐘之時間内將該等 所混合之粉末加熱至500-1000°C之溫度，以藉由將該銅 與鎳合金粉末之顆粒擴散黏合至該鐵或鐵基底核心粉末 之該表面，而將該合金粉末轉換為含銅與鎳之合金。 2·如請求項1之方法’其中該單體合金粉末係基本上由銅 與鎳組成之合金。 3. 如請求項1之方法，其中該單體合金粉末基本上為銅與 鎳之金屬合金、氧化物、碳酸鹽或其他適合化合物。 4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中銅與鎳之合金粉末 的顆粒擴散黏合至該鐵或鐵基底核心粉末之該表面而產 生一弱燒結塊，其後該弱燒結塊經溫和地壓碎，且經過 篩為基本上低於150 μηι之顆粒大小。 5. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該擴散合金化粉末 包括在5-1 5重量％範圍之銅含量及在〇5_5重量％範圍内 145408.doc 201033375 6. 7. 8. 9. 10. 11. 之鎳含量。 如請求項1至3中任一項之方法，其中該擴散合金化粉末 包括在4重量％與16重量％之間的銅與鎳總含量。 一種擴散合金化粉末，其包括至多2〇重量％之銅與鎳的 總含量，其中該鋼含量高於4 〇重量％，且銅與鎳之間的 比率在9/1與3/1之間；該粉末由鐵或鐵基底核心粉末組 成，该粉末具有黏合至該等核心顆粒表面之含銅與鎳之 平均大小小於15 μηι的單體合金粉末顆粒。 如凊求項7之擴散合金化粉末，其中該擴散合金化粉末 具有基本上低於150 μηι之顆粒大小。 如凊求項7至8t任一項之擴散合金化粉末，其中該銅含 量在5重量％與15重量％之間，而該鎳含量在0.5重量％與 5重量％之間。 -種擴散合金化之鐵或鐵基底粉末組合物，其包括：如 "月求項7至9中任一項之擴散合金化粉末，及另外包括石 墨及視需要之由下列組成之群組中選出之至少—種添加 劑：有機潤滑劑、硬相材料、固㈣滑劑及其他合金物 質。 一種鐵基底粉末組合物，其由下列組成： 鐵或鐵基底粉末； 如請求項7至9中任一項之擴散合金化粉末； 達1重量％之石墨； 視需要由下列組成之群組中選出之至少一種添加劑： 有機湖滑劑、硬相材料、固態潤滑劑及其他合金物質。 145408.doc 201033375 12. 如請求項丨丨之組合物，其中該鐵或鐵基底粉末由基本上 純鐵組成。 13. 如。月求項〗1至！ 2令任一項之組合物，其中該銅與鎳總含 量不超過該組合物之5重量％。 14. 如請求項1〇至12中任一焐夕知人4 ^ _ Ύ 項之組合物，其中銅與鎳之間的 比率在9/1與3/1之間。 •-種經Μ實及經燒結之部件，其由如請求項_ΐ4中任 一項之粉末組合物製造而成。 145408.doc