粉末冶金零件需要的高性能润滑剂.pdf

第 3 2卷第 3期 2 0 1 4年 6月 粉 末冶 金技 术 Po wde r M e t a l l ur g y Te c hno l og y Vo I ． 3 2．No ．3 J u n ． 2 0 1 4 粉末冶金零件需要 的高性能润滑剂 S y l v a i n S t ． L a u r e n t ，Ya n n i g Th o ma s ， L h o u c i n e Az z i 1 Q u e b e c M e t a l P o w d e r s L i mi t e d T r a c y ， Q u 6 b e c 2 I n d u s t r i a l M a t e r i a l s I n s t i t u e， N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l C a n a d a ， B o u c h e r v i l l e ， Q u 6 b e c 摘要 目前粉末冶金零件产业要解决 的主要 问题 是 在合 理降低成本 的情况下 生产高密度 零件 。生产 高 密度零件的工艺方法有很多种 ， 其 中包括零件 的成形 工艺和烧结 技术 。特别是 ， 像温 压与模壁 润滑之类 的一 次压制工艺 。这种工艺依据粉末的组成 ， 生坯密度可 达到的范围为 7 ． 2～7 ． 5 g a m～。尽管如此 ， 和传 统压 制工艺相 比， 这些压制工艺一般都需要严密 控制 ， 费用也相对较高 ， 还有可能减小生产率 。为了能让冷压制或 控制温度 的阴模压制达到较高 的生坯密度 ， 最近开发了一些新的高性能润滑剂 。本文介绍 了这些新开发 的高 性能润滑剂在试验室与大量生产 中得 出的生坯与烧结 件特性 。特别 对这些新润 滑剂和其 他常规润 滑剂的压 制 与脱 出特性进行 了对 比。 关键词 润滑剂 ； 粉末冶金零件 Hi g h Pe r f o r m a nc e l u br i c a n t s f o r d e m a nd i ng pm a p pl i c a t i o n s S yl va i n St ． Lau r e nt ” ，Ya nni g Thoma s ， Lho uc i ne Az z i 。 1 Q u e b e c Me t a l P o w d e r s L i m i t e d T r a c y ，Q u 6 b e c 2 I n d u s t ri a l Ma t e r i a l s I n s t i t u e， N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l C a n a d a ， B o u c h e r v i l l e ，Q u 6 b e c Ab s t r a c t T h e a c h i e v e r mn t o f h i g h d e n s i t y a t r e a s o n a b l e c o s t i s w i t h o u t a d o u b t o n e o f t h e m a j o r q u e s o f t h e P ／ M i n d us t r y． Hi s h d e n s i t y c a n b e a c h i e v e d t hr o ug h v a rio us pr o c e s s i n g mut e s i n v o l v i n g t h e s h a p i n g o f t he pa r t a n d／ o r t h e s i nt e r i ng ． I n p a rti c u l a r， s i n g l e pr e s s i n g me t h o ds s uc h a s wa r in c o mp a c t i o n a n d di e wa l l l u br i c a t i o n a r e k n o wn t o g i v e g r e e n d e n s i t y i n t h e r a ng e o f 7． 2 t o 7． 5 ge m d e p e ni n g o n t he p o wd e r f o r mu l a t i o n．Ne v e rth e l es s， t h e s e p r e s s i ng t e c h ni q ue s no r ma l l y r e qu i r e t i g h t e r c o n t r o l ， a r e c o s t l y a nd ma y r e du c e p r o d uc t i vi t y c o mpa r e d t o c o n v e n t i o n al p r e s s i n g me t ho d．Mo r e r e c en t l y，n e w h i g h p e r f o n mn c e l u br i c a n t s we r e de v e l o p e d t o a c h i e v e hi g h e r g r e e n de ns i t y t ha n c o n v e n t i o n a l l u br i c a n t b y c o l d c o mpa c t i o n o r t e mpe r a t u r ec o nt r o l l e d d i e c o mpa c t i o n． Thi s pa pe r p r e s e n t s t h e g r e e n a n d s i n t e r e d c ha r a c t e r i s t i c s o f t h e s e ne wl y d e v e l o pe d hi g h p e rfo r ma n c e l u br i c a n t s i n a l a b o r a t o r y a n d pr o d u c t i o n s c a l e ． I n p a r t i c u l a r ， t h e c o mp a c t i o n a n d e j e c t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s e n e w l u b r i c a n t s a l e c o m p a r e d t o t h a t o b t a i n e d w i t h o t h e r c o n v e n t i o n a 1 l ub r i c a n t s ． Ke y wo r dsLu bi c a n t s ；PM p a r t s 在粉末混合粉中加人的内部润滑剂的性能是粉 末冶金零件产业 主要关心的问题之一。多年来 ， 为 开发新的一类润滑剂和改进常规的粉末冶金润滑剂 的使用性能， 投入 了相当大的人力与财力。在粉末 冶金零件 的生产 中如何 在尽 可能最低 的生产成本 下 ， 达到尽量较高韵 密度 ， 如何生产出由于纵横 比大 表面面积难以脱模 的复杂形状粉末冶金零件 ， 怎样 才能使生坯的强度较高 ， 增高现有压机的能力与生 产率 ， 这些都急需较好的润滑剂。 二次压制／ Z． 次烧结 D P ／ D S 与粉末锻造之类 的工艺都是众所周知的 ， 这类工艺可 以使零件的密 度达到 7 ． 4 7 ． 5 g c m 或接近全密度⋯ 。可是 ， 这些工艺的生产费用都十分 昂贵。另一方面 ， 一次 压制一次烧结和二次压制二次烧结相 比， 虽可显著 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 3期 S y l v a i n S t L a u r e n t 等 粉末冶金零件 需要 的高性能润滑剂 2 2 7 减小生产成本 ， 但致 密化受到较多限制。对于含有 常规 润滑 剂 诸 如 蜡 、 金 属 硬 脂 酸 盐 或 二 种 润 滑 剂 的混合物 的混合粉的冷压制 ， 一般可达到 的生坯 密度不高于 7 ． 2 g c m～。密度取决于基粉的压缩 性 ， 添加的添加剂与润滑剂的数量， 零件的几何形状 与高度 ， 以及压制的状况 。 为了用一次压制 的方法加强致密化， 近年来 ， 一 直进行 了各种尝试。温压与模壁润滑压制都是为增 高生坯密度而开发的压制工艺的二个例子。用这二 种工艺可达到的密度范围为 7 ． 2 5～ 7 ． 5 0 g c m 。 温压是 由在加热的阴模中压制预热的粉末混合粉组 成 。温压一般需要 用专 门为之设 计 的润 滑剂与 粘结剂。特别是 ， 有机物必须 能承受在预热粉末与 压 制 时遭 受 的温度 一 般 1 3 0～1 5 0℃之 间 。零件 的致密化一般都受到混合粉 内部的润滑剂含有量的 限制。模壁润滑技术由于可减小 内部润滑剂的含有 量 ， 就很有可能达到高 的密度。在将粉末装入阴模 中之前 ， 将一种外部润滑剂喷涂于阴模壁上 ， 可使零 件易于压制与脱 出。设计 的这二种方法都是替代二 次压制二次烧结与粉末锻造的低成本工艺。尽管如 此 ， 即使是有大量论文确认温压与模壁润滑 的潜力 大 ， 但他们在粉末冶金 产业 中的用途 仍十分有 限。 这很可能是因为在工业 与生产 的条件下 ， 他们都 比 常规的压制工艺复杂得多 。 近年来的研究致力于开发和确认用于常规压制 的较有效的新润滑剂。为了在压制时使零件能达到 足够高的温度 ， 主张必须对 阴模与模冲进行适度加 热 。这种在加热的阴模中压制不加热的粉末的工艺 叫做可控一 阴模压制工艺。 本文介绍了常规 的和对压制有很大潜力的新开 发的润滑剂系统 的性状。说 明 了铁粉 的致密化工 艺 ， 润滑剂与混合粉的压制与脱 出性能的分析方法。 将一种新型润滑剂的使用性能和常规用的润滑剂进 行了比较 。并对专门设计的一种脱出性能较好与高 密度用试验的润滑剂系统的使用性能进行 了讨论 。 1 对铁粉致密化 的说 明 在闭合 阴模中压制后达到的生坯密度是许多因 素的函数。生 坯密度一般 取决于压 制的方法与条 件 ， 模具材料 ， 间隙与设计 ， 零件 的形状与复杂程度 以及粉末的性能。对于给定的应用与制造条件 ， 可 达到的生坯密度是混合粉特性 的函数。主要影响生 坯密度的是松装密度与流动性。它们决定 了在给定 时间内， 粉末充填 阴模的容量 ， 无孔隙密度 无孔 隙 存在 的密度 及压缩性 。 压缩性是生坯密度与施加压力之间的关系。通 常用为达到所需生坯密度需要施加的压力或给定的 施加压力下达到的生坯密度来表示 。可是 ， 压缩 性由压制过程 中产生的三个关键因素决定。 1 在阴模模壁处无摩擦时， 使粉末密实 的本征 能力 ， 其叫做成形性或本征压缩性。 2 颗粒与阴模之间的摩擦。 3 脱 出时 的弹性 后效 。 应该强调的是 ， 成形性仅 只决定于压制时粉末 的本征力学性状 ， 而压缩性则是取决于影响这三个 参数 的所有 因素 。 特别 是 ， 压 坯 的大 小 或 纵横 比强 烈影 响 阴模模 壁 处摩 擦 的大 小 和 压缩 性 ， 而成 形 性 则相反 ， 和压坯的纵横 比关系不大 。 润滑剂／ 粘结剂系统对所有这些特性都有强烈 影响。润滑剂主要用 于减小阴模模壁处 的摩擦 ， 保 证在整个零件 中能 良好地传递压力 ， 脱 出压力小与 表面粗糙度好 ， 以及使模具 的损坏最小化。十分明 显 ， 在阴模模壁处的润滑性和添加于混合粉 中的 内 部润滑剂的数量成 比例。 润滑剂对密度曲线的影响也很大 ， 如 图 1所示 。 在 低 于 5 0 0 MP a的压 制压 力 下 ， 增 大润 滑 剂 含 有 量 有利于生坯密度增高 。实 际上 ， 润滑剂减小颗粒 问 的内摩擦与改进颗粒重排 ， 在整个零件 中传递压制 压力 ， 这些都有利于致密化。另一方面， 和钢相 比。 润滑剂的比重很小 ， 因此， 在零件生坯 中占有的体积 比例很大。的确 ， 对于同样重量 ， 润滑剂 占有的体积 约为钢的 8倍。因此 ， 润滑剂 的含有量对压制 时可 达到的最高密度有强烈影响。增高混合粉中润滑剂 的含有量会减小无孔隙密度 ， 从而减小 在高压力下 可达到的最高生坯密度。根据 经验 ， 增加 0 ． 1 ％润 滑 剂／ 粘结 剂 ， 无 孔 隙 密 度 减 小 约 0 ． 0 5 gc m～。 图 2示 F N 0 2 0 5配方 的内部润滑剂含有量对达到的 最高密度的影响。估计可达到的最高密度为无孔隙 密度 的 9 8 ％ 。 可以看出 ， 为 了用一 次压 制达到密度 7 ． 3 g cm～ ，润滑剂的含有量最高为 0 ． 6 ％。要想达 到更 高密度的话 ， 可以进一步减小混合粉 中的 内部润滑 剂的含量 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 8 粉末冶金技术 2 0 1 4年 6月 压制压力／ MP a 图 1 粉 末混合 粉中润滑剂含有量对压缩 曲线影响 Fi g． 1 Ef f e c t o f l e v e l o f l u br i c a n t i n a p o wde r mi x o n c o mp r e s s i bi l i t y c ue s 润滑剂舍有量 质量分数 ， ％ 图 2 对于 F N 0 2 0 5配方润滑剂含有量对 用压 制 可达到 的最高生坯密度 的影 响 F i g ． 2 Ef f e c t o f l u br i c a n t c o n t e n t o n t he ma x i mu m g r e e n d e n s i t y a c hi e v a b l e b y c o mpa c t i o n f o r a FN0 2 05 f o r mu l a t i o n． Ma x i mu m d e n s i t y i s e q ua l t o 98％o f p o r e f r e e d e n s i t y 2对在刚性模具 中的压制过程 的分析 2 ． 1 说 明 如上所述 ， 在刚性模具 中的压制过程可用二个 基本现象来说 明 粉末混合粉 的本征性反应和颗粒 与阴模模壁间的摩擦 ， 后者控制着施加 的压力是如 何通过压坯传递 的 j 。这二个 现象可用二个 关键 参数来描述 成形性或本征压缩性与滑动系数 。在 下一节将对这二个参数进行详细说明。 G a s i o r e k等 一 提出了确定单向压制 的滑动系 数 叼的经验公式。滑动系数 卵表征着压制压力在 整个零件 中传递的效率与致密化的均一性 。叼可用 下 面 的公 式来 表示 叼 ㈩ 式中 P a ． 施加于压制模冲的压力 n． 传递到固定模冲的压力 ； F一 横断面面积； S 一 横 断面周 长 ； 日 - 高度 。 参数 4 F ／ S H表示压坯 的纵横 比或压坯 的几何 形状因素 。对 于圆柱体压坯 ， 因素 4 F ／ S H等于 D ／ 日， 式 中 D是 压坯 的直 径 。 在 0和 1 ． 0之 间变 化 ， 0 表示摩擦无限大 和 1表示没有摩擦。田越大 ， 摩擦 损耗越小 ， 润滑性越好 ， 致密化的均一性也越好 。对 于给定 的阴模内密度 ， Ⅳ， 通过比较含有不 同种类润 滑剂的同样钢粉 的润滑性状 ， 已证 明滑动系数值是 一 个好参数 。可是 ， 在整个压制过 程 中， 滑 动系 数值决不是一个 常数。实际上， 摩擦 系数与压力传 递的角度 ， 或径 向对轴向应力之 比的复杂演变都会 导致滑动系数 发生变化。在参 考文献 中详细讨 论过压制时摩擦系数与应力 比的演变 。 另一方面 ， 如上所述 ， 压制性的定义是在阴模模 壁处无摩擦时将粉末致密化的本征能力。其可用阴 模 内的平均 密度 和用 压制 可看 到 的平均 压力 之 间的 关系来表示 。如 同 R o u r e等 “ 几位研究人 员所 表明的， 密度是沿着压制的轴线变化 的。由此可确 定 ， 在高度 中间的密度等于平均密度。因此 ， 可用下 列的圆柱体压坯的方程来测定高度 中间的平均压力 或净压力 P ， P N E TP a叼 P 0P 2 和上面定义 的压缩性不同， 成形性 的定义和压坯的 纵 横 比无关 。图 3 a 示 阴模 内密 度 和 对不 同 高 度 的零件 施加 的压 力 的关 系 与 图 3 b 示 阴模 内密 度 和对不 同高度的零件施加 的净压力的关系。在前一 种情况下 ， 零件高度对压缩性 曲线有强烈影响 ， 达到 给定密度所需要 的施 加的压力随着零件 高度而增 高。这说 明高度增高 时， 由于在 阴模模壁处的摩擦 较大 ， 净压力减小。在 图 3 b 中， 可看出零件的高 度对曲线没有影 响。这个结果证实 ， 这个评价压制 性 的方法是合理的。 2 ． 2 试 验 的程序 在本 文 中， 压 制 特 性 都 是 用 粉 末 试 验 中心 P T C 的单 向压机测定的 。这台试验用压机可以 在整个压制与脱出过程 中连续记录移动模冲的位移 一 暑 ， 锫 暑 、 秘 刊 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 3期 S y l v a i n S t L a u r e n t 等 粉末冶金零件需要 的高性 能润滑剂 2 2 9 售 糖 璐 墨 b0 柱 墨 施加的隧力 V I P a 净压力 ／MP a a 与施加压力的关系 ； b 与净压力 的关 系 图 3 对于高度 不同的零件 ， 阴模 内的密度与施加的 压 力和净压 力的关系 Fi g ． 3 Re l a t i o n be t we e n t he I n Di e d e n s i t y a n d t he a p pl i e d p r e s s u r e a nd ne t pr e s s ur e f o r d i f f e r e n t p a r t he i g h t 和施加于移动模冲与传 递到固定模冲 的压力 ， 可 以 测定压制性 ， 滑动系数及脱 出压力。1 0 mm高的圆 柱体试样是用直径 9 ． 5 2 5 m m的 C ． 3 5 0高速钢模具 ， 在压制速率 1 m m ／ s 下压制的。在 P T C下压制的 1 0 m m高压坯 的纵横 比较通 常在试验 室压制 的厚度 6 ． 3 5 mm 1 ／ 4 i n 的标准横 向断裂强度试棒大 3倍。 另外 ， 压制速率也 比试验室压机高得多。这些压坯 足以代表 通常大规模生产 的零件。压 制温度约为 6 0℃， 相当于生产压机上压制后零件达到 的温度。 评价的材 料 是 由 Q MP生产 的雾 化 钢 粉 A T O ME T 1 0 0 1制备的 F C 0 2 0 8或 F N 0 2 0 5 。使用了各种牌号 的常规的与新 的润滑剂。润滑剂含有量 的范 围为 0 ． 5％～0． 7 5％ 3 结 果 3 ． 1 常规润滑剂与一类新润滑剂之间的比较 在本文 中介绍与讨论 的新型润滑剂以及所有其 他润滑剂都是有专利权与保密的。首先 ， 说明用含 有 0 ． 7 5 ％ 润滑剂 的 F C 0 2 0 8混 合粉得 到 的结果。 其次 ， 讨论对于高密度较适用的， 润滑剂含有量较低 的 F N 0 2 0 5的使用性能。 3 ． 2 含 有 0 ． 7 5 ％润滑 剂 的 F C 0 2 0 8混合 粉 制备含有常规润剂 E B S蜡 ， 硬脂 酸锌及 K e n o l u b e和经过鉴定的新润滑剂 L u b e A的混合粉 ， 和在 试验室的压机 ， 用标准的 6 ． 3 5 m m 1 ／ 4 i n 横 向断裂 强度试棒与在 P T C用高 1 0 mm 纵横 比比横向断裂 试棒大 3倍 的圆柱体试样对其进行 了评定。润滑 剂 的含有量为 0 ． 7 5 ％和用雾化 的 A c r a w a x C作 为 E B S蜡 。应该强调地是 ， 这些混合粉 的无孔隙密度 为 7 ． 3 6 g c m～。压制是在 6 O℃下进行 的， 这大体 上相当于零件压制后 的温度。用二种压制方法 ， 于 6 2 0 MP a下达 到的 生坯密 度见 表 1 。 表 1 在 6 O℃ 与施加 的压 力为 6 2 0 MP a 4 5 t s i 下 ， 含 有不 同润滑剂的 F C 0 2 0 8 混合粉的压缩性 ， 润滑剂的含有量为 0 ． 7 5 ％ 质量分数 、 Ta b l e 1 Comp r e s s i bi l i t y o f FC0 20 8 mi x e s wi t h d i f f e r e nt l u br i c a n t s a t 6 0 o C a nd a n a p p l i e d p r e s s u r e o f 6 2 0 MP a 4 5 t s i ．T h e l e v e l o f l u b r i c a n t wa s 0 ． 7 5％ 在小 的横向断裂 强度试样 的场合 ， 在试验室压 机上 ， 用横向断裂强度试棒得到的各种润滑剂 的生 坯密度之间 ， 几乎没有差异 ， 常规润滑剂达到的密度 在 7 ． 1 3与 7 ． 1 4 g c m 之间变化 ， 而 L u b e A达到 的密度高达 7 ． 1 5 g-c a～。在 P T C下用纵横 比大 得多的圆柱体试样进行试验 ， 得到的结果明显不同。 用 E B S蜡得到的密度为 7 ． 0 2 g- c m～， 用硬脂酸锌 与 K e n o l u b e 达到的密度为 7 ． 0 8 g c m 及用 L u b e 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 3 0 粉末冶金技术 2 0 1 4年 6月 A达到的密度为 7 ． 1 5 g c m～。实际上 ， 和横向断 裂 强度试 棒相 比 ， 可看 出用 常 规 润 滑 剂达 到 的生 坯 密度 明显减小 ， 而用 L u b e A达到的密度仍然没有变 化 。 通过在阴模模壁处 的摩擦和其对压制时通过压 坯可看 出的真实压力的影 响， 可 以说明用较高 的圆 柱体试样观测到的压缩性的明显差异。的确 ， 由表 1可 以看 出 ， 从 一种 润 滑剂 到另 外 一种 润 滑 剂 ， 滑 动 系数 卵有 明显差异 。在试验 的所有 润滑剂 中 E B S 蜡得出的滑动系数最小 ， 硬脂酸锌与 K e n o l u b e的值 位于中间及 L u b e A的值最大。结果 ， 在施加的压力 为 6 2 0 M P a 下 ， L u b e A达到的净压力比常规的润滑 剂明显高得多。图 4示滑动系数对净压力与生坯密 度的影响。在这二种情况下 ， 净压力都是随着滑动 系数增大直线性增高 。图 4的趋向表 明， 在 P T C得 出的从一种润滑剂到另外一种润滑剂的生坯密度的 变化 ， 主要是由于在阴模模壁处摩擦 的变化 ， 而不是 本征 压缩 性发 生变 化 。图 5示 各种 润滑 剂 的本 征 性 压缩 曲线 生坯密度与净压力 的关 系 。观测到润 滑剂之间的压缩性 曲线差异很小 ， E B S蜡的可压缩 性 比其他二种常规润滑剂 L u b e A稍小 。可是润滑 剂造成的差异仍然很小。倘若所有润滑剂的润滑性 状相同， 对于给定 的施加压 力的净压力相 同， 则在 L u b e A与 E B S蜡之间的密度只相差 1 ／ 3 ， 即 0 ． 0 4和 0 ． 1 2 g c m～。因此 ， 可得出结论 ， 用 E B S得出的密 度较低 ， 主要是 由于在 阴模模壁处摩 擦较大 滑动 系数较小 ， 从而导致在坯 中的压力损耗较大 ， 见表 1 。相反地 ， 用 L u b e A得到的密度较高 ， 这主要是因 为在阴模模壁处的摩擦较小 ， 从而净压力较高。 实际上 ， 密度 的差异主要是 由阴模模壁处的摩 擦造成的 ， 这个事实可 以说 明用标准横向断裂强度 试棒得出的密度差异不是很重要 。对于这种试棒 ， 生坯和阴模模壁接触的表面面积很小 ， 因此在阴模 模壁处的摩擦小。结果 ， 由于在阴模模壁处的摩擦 小 ， 压力损耗当然很小。 最后 ， 图 6 a 示所有润滑剂在 6 2 0 M P a 与 6 0℃下 的曲型脱 出曲线 ， 和图 6 b 示 所有润滑剂 在 6 2 0 MP a 与 6 0下的平均脱开剪切应力与滑动剪切应力。 可以看 出， L u b e A的脱出性能很好 。的确 ， L u b e A 的脱出性能 比 E B S蜡好 ， 在所有润滑剂中 E B S蜡 的 脱开压力、 滑动压力都是最 高的， 和硬脂 酸锌差不 多。可与 K e n o l u b e相 比拟的 L u b e A 的脱开压力最 史 童 bo 粕 滑动系数 图 4 含有各种润滑 剂的 F C 0 2 0 8混合 粉的 滑 动系数对 生坯 密度 与净压 力的影响 ， 于 6 2 0 MP a 与 6 0℃下压制 的圆柱体试样 Fi g． 4 I n flu en c e o f s l i de c o e f f i c i e n t o n g r e e n d e n s i t y a n d n e t p r e s s ur e f o r FC0 20 8 mi x e s c o n t a i n i n g v a r i o us l u b r i c a n t s ． Cy l i n d r i c a l s pe c i me ns p r e s s e d a t 62 0 MPa a n d 60℃ 小 ， 但滑动压力稍高。实际上 ， K e n o l u b e是所介绍 的 在压坯脱出阴模时脱出性状最好的润滑剂 。 净压力 P a 图 5 含有各种润滑 剂的 F C 0 2 0 8混合粉的 压缩性 曲线 生坯 密度与净压 力的关系 ， 于 6 2 0 MP a与 6 0℃ 下压 制的圆柱体试 样 F i g ． 5 T r u e c o mp r e s s i b i l i t y c u r v e s Gr e e n d e n s i t y v e r s u s n e t p r e s s u r e for F C 0 2 0 8 mi x e s c o n t a i n i n g v a rio us l u br i c a n t s ．Cy l i n d r i c a l s p e c i me ns pr e s s e d a t 62 0 MPa a n d 6 0o C 3 ． 3 含 有 0 ． 6 ％润滑 剂 的 F N 0 2 0 5混 合粉 试验结果证实， L u b e A的润滑性能很好 。尽管 如此 ， 对于高密度应用 ， 众所周知 ， 润滑剂的含有量 还必须尽量小 ， 通常为 0 ． 6 ％或更小。以上 结果还 表明， 脱 出时， K e n o l u b e具有很好 的脱 出性能 。因 粕 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 3期 S y l v a i n S t L a u r e n t 等 粉末 冶金 零件 需要的高性能润滑剂 2 3 1 此 ， 对含有量较低 的 L u b e A 的压制与脱 出性能和 K e n o l u b e进行 了比较 。为此 ， 制备了含有 0 ． 6 ％润 滑剂的 F N 0 2 0 5混合 粉在 P T C下进行 了评定 。还 用含有 0 ． 7 5 ％ E B S的混 合 粉作 为 基 准。在 含 有 0 ． 6 ％与 0 ． 7 5 ％的润滑 剂下 ， 混合粉 的无孔 隙密度 分别为 7 ． 4 6与 7 ． 3 9 g c m一。用 H S S 模具 ， 于 8 3 0 MP a与 6 0℃下压制了 1 0 m m高的圆柱体试样。 尽 敏 书 婆 羹 雾 酱 试样位移 ／ r a m a 典型脱 出曲线 ； b 平均脱开与滑动剪切应力 图 6 在 6 2 0 MP a与 6 O℃下压 制的含有各种 润 滑剂的 F C 0 2 0 8混合粉 的典型脱 出曲线和 平均脱开与滑动剪切应 力 F i g ． 6 E j e c t i o n p e rf o r ma n c e o f F C 0 2 0 8 mi x e s wi t h v a r i o u s l ub r i c a nt s p r e s s e d a t 62 0 MPa a n d 60 ℃ T y p i c a l e j e c t i o n c u r v e s a n d Av e r a g e s t r i p p i n g a n d s l i di n g s h e a r s t r e s s 试 验结 果汇 总 于表 2中。含有 0 ． 6 ％ L u b e A 的 生 坯 密度 达 到 了 7 ． 3 5 gc m一， 含 有 0 ． 6 ％ K e n o l - u b e的 为 7 ． 2 6 g C l n ～， 和含 有 0 ． 7 5 ％ E B S蜡 的为 7 ． 2 1 g c m～。和这些密度相对应的无孔隙密度分 别 为 9 8 ． 5 ％ ， 9 7 ． 3 ％及 9 7 ． 4 ％ 。和在 上 一 节观 测 到 的情况相反， 用 L u b e A可达到较高的密度， 这和 由 于润滑性较好 ， 净压力较高 ， 并没有直接关系。所有 混合粉于 8 3 0 MP a 下达到的滑动系数 、 净压力都很 相似。图 7示 三种润滑剂 的压缩性 曲线。可以看 出， L u b e A的性状 和其他 的常规混合粉 不 同。的 确 ， 当压力增高时 ， L u b e A的压缩性改善明显。由 于施加的压力很高 8 3 0 MP a与 6 2 0 MP a相 比 ， 在 这个试验系列中就表现得特别明显。当压力变得很 重要时 ， 观测到的压缩性明显改善， 当施加的压力足 够高时 ， L u b e A由于粘度较小 ， 容易移动到 阴模模 壁处 。这个事实可说 明， 这种现象的结果是压制后 存留在压坯内的内部润滑剂的含有量 ， 由于压制 ， 结 果趋 向于减小 。 表 2 在 P T C下 ， 于 6 5 q C 和 施加的压 力 8 3 0 MP a 6 0 t s i 下 测定的 F N 0 2 0 5混合粉 的压缩性 Ta bl e 2 Co mpr e s s i b i l i t y o f FN0 2 05 mi x e s me a s u r e d i n t he P T C a t 6 5℃ a n d a n a p p l i e d p r e s s u r e o f 8 3 0 MP a 6 0 t s i 要注意 ， 表 2中的 由常规润剂得到的滑动 系数 比上一节得到的要好。这可用图 8将滑动系数看作 是压模 内压坯 密度 的 函数来说 明 。可 以看 到像 E B S 蜡与 K e n o l u b e之 类 常规 润 滑剂 ， 在密 度 6 ． 0 g c m 下 ， 滑动系数都特别好 ， 但 其随着 阴模 内压坯 密度增高而增大。密度增高时， 滑动系数 的增大就 变得更重要 ， 这或许是 由于移动到阴模模壁处的润 滑剂的数量较大所致 。鉴于密度是施加的压力 的函 数 ， 这种性状说明了为什么于 8 3 0 MP a下得到的滑 动系数 比在 6 2 0 MP a下得 到的好。L u b e A的性状 完全 不 同 。可 以看 出 ， 在 低 密度 下 滑 动 系 数 已经 很 大 ， 和在压制过程 中几乎没有发生变化 。当阴模 内 压坯 的密度接近无孔隙密度时， 略有增大。这表明 ， L u b e A在较低 的密度下就 比常规润滑剂的压力传 递效率高得多 当密度接近无孔隙密度时 ， 比常规润 滑剂好或与之相同。 图 9示三个润滑剂系统的典型脱出曲线。尽管 L u b e A的含有量小得多， 但是 ， 0 ． 6 ％ L u b e A 的脱 出性状和 0 ． 7 5 ％E B S蜡的几乎相 同。可是 ， K e n o 1 ． u b e的使用性能比 L u b e A与 E B S要好得多。虽然 ， 难以将在脱出速率低的试验室的液压式压机上得出 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 3 2 粉末冶金技术 2 0 1 4年 6月 吕 钟 越 稚 净压力 ／ MP a 图 7 于 6 O℃下压制的含有 0 ． 6 ％K e n o l u b e ， 0 ． 6 ％L u b e A及 0 ． 7 5 ％E B S蜡 的 F N 0 2 0 5混合粉的压 缩性曲线 Fi g ． 7 Tr u e c o mp r e s s i bi l i t y c ur v e s f o r F N0 2 05 mi x e s c o nt a i ni n g 0． 6％Ke no l u be．0 ． 6％Lu be A a n d O． 7 5％EBS wa x pr e s s e d a t 6 0℃ 籁 1 幅 艇 阴模内压坯密度 ， g c ms 图 8作为 阴模 内密度的函数 的滑 动系数的 变化 ， 在 6 0℃下压 制 F N 0 2 0 5混合粉 Fi g． 8 Va r i a t i o n o f s l i d e c o e ffic i e nt a s a f un c t i o n 0 f I n Di e d e n s i t y．FN02 05 mi x e s pr es s e