Порошкова металургійна суміш для виготовлення пресованих порошкових заготовок

1. Порошкова металургійна суміш для виготовлення пресованих порошкових заготовок, яка містить залізний порошок, або порошок на основі заліза; і зв'язуюче, яке містить висихаючу олію і сушильний агент. 2. Суміш за п. 1, в якій висихаюча олія містить поліефір поліненасиченої жирної кислоти і поліолу. 3. Суміш за будь-яким з пп. 1, 2, в якій поліненасичена жирна кислота є похідним талової олії або льняної олії. C2 2 (11) 1 3 портуванні, зберіганні та оброблянні порошкової суміші. Це розшарування зумовлює відсутність одноманітності суміші, що у свою чергу означає, що заготовки, які виготовляються із порошкової суміші, будуть по-різному скомпоновані і, отже, будуть мати різні властивості. Ще одна складність полягає у тому, що дрібні частинки, особливо частинки меншої щільності, такі як графіт, є причиною утворення пилу під час обробляння порошкової суміші. Проблеми розшарування або утворення пилу можна зменшити або усунути введенням зв'язуючого у порошкову суміш. Призначення зв'язуючого полягає у міцному та ефективному зв'язуванні частинок невеликого розміру таких домішок, як легуючі компоненти, з поверхнею частинок основного металу і, отже, у зменшенні проблем розшарування і утворення пилу. Один з типів зв'язуючих базується на таловій олії, яка є висихаючою олією, яка складається з трьох полімерів і містить близько 20-50% каніфольних кислот (талова каніфоль) і близько 35-55% вільних жирних кислот. Такі зв'язуючі описуються у патентах США №№ 4 676 831; 4 834 800; 6 682 579 В2; 6 068 813 і 5 429 792. Патент США 4 676 831 (Engström) в основному розкриває використання деяких талових олій як зв'язуючих. Патент США 4 834 800 (Semel) розкриває використання деяких алкідних полімерів, які утворюють плівку і нерозчинні у воді, які є продуктами взаємодії багатоатомного спирту і багатоосновної кислоти у присутності модифікатора, яким може бути висихаюча олія або рідкий мономер, який полімеризується, такий як, наприклад, льняна олія, соєва олія, тунгова олія або талова олія. Патенти США 6 682 579 В2 (Naramsimhan) і 6 068 813 (Semel) розкривають можливе використання складних ефірів талової олії як зв'язуючих у металургійних порошкових сумішах. Патент США 5 429 792 (Luk) розкриває металургійну порошкову суміш, яка пресується при підвищених температурах і містить порошок на основі заліза, легуючий порошок, мастило високотемпературного пресування і зв'язуюче. Переважними зв'язуючими є целюлозні поліефірні полімери, термопластичні феноло-альдегідні полімери високої молекулярної маси, гідроксіалкілцелюлозні полімери та їх суміші. Термопластичний фенолоальдегідний полімер є продуктом реакції естерифікації між: каніфольними кислотами, одержаними з природних деревних каніфолей, і каніфолями талової олії; і сполукою, яка містить спиртову групу, наприклад, з метанол-, метилен- і діетиленгліколем, гліцерином і пентаеритритом. Хоча зв'язуючі на висихаючих оліях нерідко дають задовільні результати, але проблеми можуть виникати у масовому виробництві і зумовлювати неприйнятні неоднорідності продуктів і надто широкий діапазон вагових відмінностей у пресованих деталей. Проведені широкі дослідження виявили, що ці проблеми виникають, коли час висихання олії є різним і не регулюється належним чином. Винахід спрямований на розв'язання цієї проблеми. 90433 4 Задача винаходу полягає у забезпеченні нової порошкової металургійної суміші для виготовлення пресованих порошкових заготовок з невеликими ваговими відмінностями. Ця нова суміш доцільна для масового виробництва пресованих деталей і відрізняється мінімальним розшаруванням під час транспортування, зберігання та обробляння, низьким рівнем утворення пилу і належними реологічними властивостями. Ця задача досягається при використанні висихаючої олії у сполученні з сушильним агентом як зв'язуючого. Винахід стосується порошкових металургійних сумішей для виготовлення пресованих заготовок; причому ці суміші містять залізний порошок або порошок на основі заліза, графіт і, додатково, інші легуючі елементи, мастила або домішки, і зв'язуюче, яке містить висихаючу олію і сушильний агент. Сушильні агенти згідно з винаходом є сполуками, які забезпечують регульоване висушування висихаючої олії, у результаті чого час висушування олії можна регулювати відповідно до технологічних вимог, які застосовуються. Сушильні агенти повинні бути розчинними у висихаючій олії, і хімічно їх можна охарактеризувати як металеві мила, які містять або лужноземельні метали, або важкі метали. Сушильний агент переважно вибирається з групи, в яку входять солі Zn, Co, Mn, Pb, Zr або Ca октанової або нафтенової кислот, з яких найбільш переважною є нафтенат кобальту. Залежно від типу сушильного агента, який використовується, оптимальну норму введення висихаючої олії можна легко визначити експериментально. У рамках цього винаходу висихаючу олію можна охарактеризувати як складний ефір поліненасиченої жирної кислоти і поліолу, який полімеризується (стверджується) при реакції з киснем, утворюючи тверді плівки, які зв'язують більш дрібні частини з частинками порошку на основі заліза. У переважній висихаючій олії поліненасичені жирні кислоти є похідними жирних кислот талової олії або жирних кислот льняної олії, і поліол переважно вибирають з групи, в яку входять: гліцерин, пропан-1,3-діол, пента-, дипента- або трипентаеритрит. Зв'язуюче вводять у порошкову суміш на основі заліза у кількостях 0,01-1 ваг. %, переважно: 0,01-0,5 ваг. %. Кількість сушильного агента у зв'язуючому становить 0,01-5 ваг. % залежно від типу висихаючої олії і сушильного агента, який використовується, і переважного часу висушування. Відповідно до переважного здійснення винаходу сушильний агент використовують у кількості 0,05-2,5, більш переважно: від 0,1 до 1 ваг. % зв'язуючого. Тому, як вказано вище, призначення зв'язуючого полягає у міцному та ефективному зв'язуванні дрібних частинок графіту, інших легуючих елементів та інших домішок з поверхнею частинок основного металу і, отже, у зниженні розшарування та утворення пилу. Встановлено, що точним регулюванням часу висихання зв'язуючого, яке містить висихаючу олію, можна досягнути не тільки прийнятного рівня утворення пилу і витрати, але також і істотного звуження діапазону вагових відмінностей 5 компонентів, які виготовляються у промисловому масштабі. Час висихання зв'язуючого переважно регулюється у значеннях менших 4 годин за рахунок введення щонайменше одного сушильного агента у висихаючу олію. Для одержання однорідно зв'язаних порошкових сумішей у промисловому масштабі до повного висушування зв'язуючого: переважно, щоб час висушування був не меншим 30хв. Інші переважні терміни висихання також можуть бути доцільними залежно від кількості, типу і розміру матеріалу, який зв'язується, і/або інших параметрів. Переважний термін часу висушування можна легко встановити експериментально. Значення часу висихання, які вказуються вище, подані за даними вимірювань температури і вологості навколишнього середовища, виконаних «Аналізатором тонкої плівки «Ропойнт». Характеристики інших компонентів металургійної порошкової суміші згідно з винаходом викладаються нижче. Залізний, або на основі заліза, порошок може бути по суті виключно залізним порошком або сумішшю різних залізних порошків з доданням порошкових домішок. Порошок може також бути попередньо легованим порошком, або дифундованим або частково легованим порошком. Приблизний максимальний розмір середньовагових частинок заліза або частинок на основі заліза до 500мкм. Прикладами легуючих елементів є мідь, молібден, хром, нікель, марганець, фосфор, вуглець у вигляді графіту і вольфрам - окремо або у комбінації. Мідь і нікель, які звичайно використовуються як легуючі елементи, можуть доцільно використовуватися у кількості до 3 і 5 ваг. %, відповідно. Кількість графіту може бути у межах 0,1-2 ваг. %. Ці домішки звичайно є порошками, розмір яких менший розміру частинок порошку основного металу, і більшість домішок мають приблизний розмір частинок менший 20мкм. Крім цього суміші відповідно до винаходу можуть містити такі поширені домішки, як інтенсифікатори спікання, твердофазні матеріали, речовини, які підвищують механічну оброблюваність. Приклади мастил: стеарати металів, наприклад, стеарат цинку, та амідні парафіни, наприклад, етиленбістеарамід. Металургійна суміш може містити мастило у кількості до 1,5 ваг. %. Винахід далі пояснюється наступними не обмежуючими прикладами переважного здійснення. Приклад 1 Цей приклад стосується взаємозв'язку між часом висихання і кількостями сушильного агента, які вводяться. Як зв'язуюче були використані: висихаюча олія, яка містить поліефіри талової олії, які одержуються естерифікацією жирних кислот талової олії і дипентаеритриту; і сушильний агент. Як сушильний агент використовувався розчин нафтенату кобальту - 10 ваг. %. Для регулювання часу висихання висихаючої олії з нею змішували різні кількості сушильного 90433 6 агента. Взаємозв'язок між кількістю сушильного агента, яка вводиться, у вагових процентах від висихаючої олії і часом висихання, який вимірюється при температуріі вологості навколишнього середовища «Аналізатором тонкого шару «Ропойнт», показаний у Таблиці 1, яка наводиться нижче. Таблиця 1 Кількість сушильного агента (%) ваг. 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 Час висушування (год.) 6,5 4,8 4,0 2,3 1,7 0,5 Очевидно, що кількість сушильного агента нафтенату кобальту у поліефірі талової олії потрібно змінювати у межах 0,3-0,6 ваг. %, щоб забезпечити доцільний час висихання. Приклад 2 Цей приклад показує вплив кількості сушильного агента у зв'язуючому на вагові відмінності пресованих порошкових заготовок, які одержуються. Використані ті ж висихаюча олія і сушильний агент, що і у Прикладі 1. Були приготовані дві суміші залізного порошку: А і В, відповідно. Обидві суміші містили одержаний розпиленням залізний порошок «АНС 100.29» виробництва компанії Höganäs AB, 2 ваг. % мідного порошку, 0,8 ваг. % графіту UF-4 і 0,8 ваг. % стеарату цинку як мастило. У першу суміш ввели 0,05 ваг. % зв'язуючого, яке містить 0,25 ваг. % сушильного агента, решта - висихаюча олія; і у другу суміш ввели 0,05 ваг. % зв'язуючого, яке містить 0,5 ваг. % сушильного агента і решта - висихаюча олія. З кожної з цих сумішей було виготовлено у промислових умовах 200 шт. заготовок із запланованою вагою 250г. Кожна заготовка була зважена, і заготовки з відхиленням більшим ±1,25г були відбраковані. Таблиця 2 показує кількість відбракованих заготовок, виготовлених у промислових умовах, з кожної із сумішей. Таблиця 2 Суміш А В Кількість сушильного агента (ваг. %) 0,25 0,5 Кількість відбракованих заготовок 20 0 Згідно з даними Таблиці 2: введення сушильного агента у кількості, достатній для регулювання часу висушування у межах 30хв.-4 години, значно скоротило кількість відбракованих заготовок при виготовленні заготовок у промислових умовах. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 90433 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601