粉末冶金零件生产用润滑剂的性能改进与选择.pdf

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第 2 5卷 第 2期 2 0 1 5年 4月 粉 末 - 台金 工 业 P OW DER M ETALLURGY I NDUS TRY Vo 1 . 2 5,No.2,pl 一 7 Ap r . 2 01 5 DOI 1 0 . 1 3 2 2 8 . b o y u a n . i s s n l 0 0 6 6 5 4 3 . 2 0 1 3 0 1 1 6 粉末冶金零件生产用润滑剂的性能改进与选择 韩凤麟 中国机协粉末冶金分会 , 北 京 1 0 0 8 2 5 摘要 在粉末冶金零件生产中, 压制成形与脱模过程中都需要进行润滑, 最常用的方法是将润滑剂添加于金属粉 末的预混合粉中。润滑剂的类型不仅影响粉末 的压制性能, 而且影响混合粉的其他性能和零件的生坯与烧结性 能。评述了最常用的润滑剂的使用性能, 并介绍最近2 O 多年来粘结7 f t] / 润滑剂系统的性能改进与进展。 关键词 粉末冶金零件; 润滑 剂; 粘结剂 ; 粘 结剂处理 ; 流动性 ; 偏聚 密度 强度 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 6 - 6 5 4 3 。 2 0 1 5 0 2 0 0 0 1 0 7 The pe r f o r ma nc e i mp r o ve me nt a nd s e l e c t i o n o f l u br i c a nt f o r pr o du c t i o n o f PM c o mp o ne nt s HAN F e n g l i n P M As s o c i a t i o n o f C h i n a Ge n e r a l Ma c h i n e C o mp o n e n t s I n d u s t r y As s o c i a t i o n , Be i j i n g 1 0 0 8 2 5 , C h i n a Ab s t r a c t I n t h e p r o d u c t i o n o f P M c o mp o n e n t s . a d mi x e d l u b r i c a n t i n t h e me t a l p o wd e r mi x i S t h e mo s t c o mmo n wa y t o a c h i e v e t h e l u b ri c a t i o n n e e d e d d u ri n g c o mp a c t i o n a n d e j e c t i o n o f t h e c o mp o n e n t s . Ho we v e r , the t y p e o f l u b ri c a n t n o t o n - l y i n fl u e n c e s t h e c o mp a c t i o n , b u t a l s o t h e p r o p e r t i e s o f t h e p o wd e r mi x a s we l l a s t h e p r o p e rti e s o f t h e g r e e n c o mp o n e n t a n d s i n t e r e d p a rts . T h e m o s t c o m mo n l y u s e d l u b r i c a n t s we r e r e v i e we d , a n d t h e a d v a n c e s i n b i n d e r / l u b ric a n t s y s t e ms i n t h e p a s t t wo d e c a d e s we r e i n t r o d u c e d . Ke y wo r d s P M p a r t ; l u b ri c a n t ; b i n d e r ; b i n d e r t r e a t me n t ; flo wa b i l i ty; s e g r e g a t i o n ; d e n s i t y ; s e n g t h 在粉末冶金 F e 基零件生产与应 用的发展进程 中, 不仅受益于金属粉末 , 特别是 F e 粉 的生产工艺 与性能的不断改进 , 和对各种粉末冶金零件生产工 艺的不断深入开发, 而且, 也深受一 直在研 发的新 型粘结剂/ 润滑剂的影响。 粉末冶金 F e 基零件生产用的预混合粉都是 由 F e 粉或钢粉与其他金属粉 例如 C u 、 Ni 、 Mo 等 、 石 墨粉及润滑剂组成 。通过将石墨之类细小颗粒“ 胶 粘” 或粘结在较粗 的F e 粉颗粒上, 可 以减小混合粉 的扬 尘性 , 改进混合粉的流动性 。最近 2 0多年来 , F e 粉 的主要生产供应厂 , 如美国Ho e g a n a e s公司、 瑞 典H6 g a n a s AB及加拿大的QMP等都相继开发 出了 众多拥有专利的粘结/ 润滑剂材料与生产工艺。通 过这些开发, 揭示 出了许多润滑剂 的前所未知 的潜 在优 势 。现在粘结剂处理 已从仅用 于改进 混合粉 作者简介 韩凤麟 1 9 2 8 一 , 男, 教授, 中国机协粉末冶金分会顾问。 收稿 日期 2 0 1 3 - 1 2 . 1 0 的扬尘性与偏聚性发展成 了可 以改进粉末冶金零 件 的压制与脱模性能 , 提高生坯的密度 与强度 , 以 及改进烧结零件 的均一性 , 制备高密度、 高强度零 件的一项重要工艺。 1 粉末冶金零件 生产 中使用的固体润 滑剂 1 . 1 常用的固体润滑剂 粉末冶金零件生产中, 通常使用的固体润滑剂 有 以下 3 类 ] 。 1 . 1 . 1 金属皂类 这 一类润 滑剂在粉末冶金零件 生产 中应用最 多的是硬脂酸锌 。在化 学上 , 其是 由 1 个 Z 与硬 脂酸 的2 个 阴离子结合而成 。其结晶呈层状结构, 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 粉末冶金工业 第2 5 卷 熔点为 1 1 5℃。 硬脂酸锌的缺点是 烧 结时, Z n的化合物会沉 积在烧结炉进 口区, 使烧结件表面脏化; 另外 , 在烧 结时析 出的Z n会污染环境。现在硬脂酸锌 已逐渐 为E BS 白蜡 之类的聚合物取代。 1 . 1 . 2 高分子聚合物类润滑剂 现在粉末冶金零件生产中普遍使用 的E BS 也 叫做 Ac r a wa x C或 白蜡 与酰胺 蜡 A mi d e w a x 都 属于这一类 。从化 学上来讲, 这类润滑剂都 是 由2 个脂肪 酸链 的联胺组成 。最常用的脂肪酸链类 型 是硬脂酸。 1 . 1 . 3 由不同化学物质组成的复合润滑剂类 例如, Ke n o l u b e 是硬脂酸锌与乙酰胺 如 E BS 之类 组成的复合材料 。其 目的在于在压 制成 形过 程中, 用 1 种复合润滑剂既能改善混合粉 的内部摩 擦, 又能减小混合粉与阴模壁之间的外部摩擦。除 常用 的 K e n o l u b e 外 , Me t a l l u b与 GS . 1 u b e 等也都 是 这一类复合润滑剂。 1 . 2 常用固体润滑剂的性能 比较 固体润滑剂的粒度 分布通常都是用激光衍射 测定 的 D 来表示 的 。表 1 是常用 固体润滑剂 的 D 。 和含 Z n质量分数 ] 。可 以看 出, 润滑剂的粒 度 相差很大, 其 中硬脂酸锌的粒度最细 , Me t a l l u b e 最 粗 。润滑剂的粒度粗有利于润滑, 但 是, 会在烧 结 件中形成较大的孔隙。 表1 常用固体润滑剂的粒度与含Z n 量比较 用组成为Di s t a l o y AE - q - 0 . S %C UF 4 ; 墨 0 . 8 % 润滑剂 质量分数 的预混合粉测定了4 种润滑剂对 预混合粉 性能的影响。Di s t a l o y AE是一种 以水雾 化纯 F e 粉 为基 粉 , 用 扩 散粘 结工 艺 制造 的含 有 4 . O %Ni 、 1 . 5 %C u 及 O . 5 %Mo 均为质量分数 的预合 金化粉 。 混合前, 纯Di s t a l o y A E预合金化粉的流速与松 装密度分别为2 4 s / 5 0 g 与3 . 0 5 g / c m 。图 1 是采用不 同润滑剂 的预混合粉 的流动性对 比。可 以看 出, 4 种润滑剂都不 同程度地延长 了混合粉的流动时间, 也就 是减 小了流速 。其 中添加 A mi d e 蜡 酰胺蜡 的混合粉流动时间最长, 而添加 Me t l l u b与Ke n o l u b e 的混合粉流动性最好, 即流速最快 。 0 婶 掣 需 图 1 D i s t a l o y A E0 . 5 %C0 . 8 %润滑剂 质量分数 的预混合粉的流动性 图2是润滑剂对预混合粉 的松装密度的影响曲 线 。可以看 出, 用硬脂 酸锌 、 Me t a l l u b或 Ke n o l u b e 作润滑剂的混合粉的松装密度都有所增高, 而添加 Ami d e 蜡 的混合粉 的松装密度和 纯 D i s t a l o yA E预 合金化粉相似 。不过 , 预混合粉 的松装密度在 一定 程度上还取决于混料机的混合强度与混合时间口 】 。 鲁 删 骺 轻 图2 D i s t a l o y A E0 . 5 %C0 . 8 %润滑剂 质量分数 的预混合粉的松装密度 图 3 是润滑剂对于6 0 0 MP a 下压制的混合粉 的 生坯 密度 与烧结密度 的影响 曲线 压制 、 烧结条件 相同 。可 以看 出, 添加硬脂酸锌或 Ke n o l u b e的预 混合粉的压缩性最好, 生坯密度与烧结密度最高。 图4是润滑剂对于6 0 0 MP a 下压制的预混合粉 的生坯强度 的影响曲线。可 以看 出, 用 K e n o l u b e 作 润滑剂 的混合粉 的生坯强度最 高。采用 A mi d e 蜡 的混合粉 的生坯强度 比使用硬脂酸锌与 Me t a l l u b的 混合粉略高一点。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第2期 韩凤麟 粉 末冶金零件生产用润滑剂的性能改进与选择 3 图 3 Di t a l o y A E0 . 5 %C0 . 8 %润滑剂 质量分 数 的预混 合粉 于 6 0 0 MP a 下压 制后 的生坯 密度与烧结密度 l 6 1 2 重 嚣 蓦 4 O 硬脂酸锌A mi d e 蜡 K e n o l u b e Me t a l l u b 图4 Di s t a l o y AE0 . 5 %C0 . 8 %润滑剂 质量分数 的预混合粉 的生坯 强度 图5是用 3 种压力 4 0 0 、 6 0 0 、 8 0 0 MP a 压制 成 形时, 压坯的脱 出能量与生坯密度 的关系。为了使 阴模 的磨耗最 小, 压坯 的脱 出能量越小越好 。可 以 看 出, 在压 制压力低 时 , 4种润滑 剂之 间的差 别不 大, 随着 压制压力提高 , 润滑效果差别 明显 。添加 硬脂酸锌者润滑性最差, 而用 Ke n o l u b e 与 Me t a l l u b 作润滑剂者 , 润滑性最好 。粒度粗与复合结构是这 些润滑剂具有较好润滑性的原因。 图 5 Di s t a l o y A Eq - 0 . 5 %C0 . 8 %润滑剂 质量分数 的混 合粉压坯 的脱 出能量 与生坯 密度的关系 1 . 3 对4 种常用固体润滑剂使用性能的评价 1 . 3 . 1 硬脂酸锌 硬脂酸锌 用作预混合粉 的润滑剂 时, 其主要优 点在于粉末流动性好 、 松装密度高 ; 零件 生坯密度 与烧结密度高 。其主要缺点是, 含有 的Z n 会使烧结 件脏化 , 并积聚在烧结炉 中。和其他润滑剂相 比, 用硬脂酸锌作润滑剂的混合粉产生的扬尘较 多, 主 要是 由于硬脂酸锌在烧 除时, 会污染环境 。因此 , 硬脂酸锌正在被E B S 等润滑剂取代。 1 . 3 . 2 Ami d e 蜡 和其他润滑剂相 比, 酰胺蜡的优势在于颗粒细 小 , 从而产 生 的孔 隙较小 。鉴于其 为纯有机化 合 物, 因而烧 除特性好, 对环境无污染 。不足之处是, 和其他润滑剂相 比, 松装密度较低, 流速较慢。 l - 3 . 3 Ke n o l u b e 鉴于其是 由硬脂酸锌与有机化合物复合而成 , 因此 , 兼有硬脂酸锌的 良好粉末性能和优于 A mi d e 蜡的润滑性。用 Ke n o l u b e 作润滑剂的混合粉 , 其生 坯 强度 比分别添加有硬脂酸锌与 Ami d e 蜡 的混合 粉生坯都高得多。 1 . 3 . 4 M e t a l l u b Me t a l l u b也是一种复合润滑剂 。优势在于, 润 滑性很好 , 粉末 的松装密度高 , 流动性好。不足之 处是, 形成的孔隙较大, 生坯密度与烧结密度较低 。 瑞 典Hb g a n fi s AB公司在 2 0 0 8 年发布 了新开发 的一种商 品名称为 I n t r a l u b e E的新润滑剂 ] 。这种 新润滑剂不含 Z n , 因此不会污染环境, 也不会使烧 结零件 脏化 ; 和添加 A mi d e 蜡 的预 混合粉相 比, 可 降低压 制压力; 另外 , 这种润滑剂系统很适合温 暖 与潮湿气候 , 由于润滑性 能优异 , 可用于温模压制 6 0 ~ 8 O℃ 。 在瑞典 H 6 g a n i s AB提供 的 S t a r mi x 系列粘 结 剂处理 的混合粉 中, 添加有 I n t r a l u b e E的混合粉为 S t a r mi x 5 00 i 。 2 粘结剂处理 的工艺与发展 在粉末冶金零件生产中, 最初采用的粉末混合 方法是将F e 粉与添加 的金属组分、 石墨粉及润滑剂 等装于混料机中进行 简单地干混合 , 既简单 , 费用 又低廉 。但是, 在 由各种组分组成的, 粉末粒度范 围宽广 的混合粉 中不可避免地 出现偏聚 。为解决 添加于混合粉 中的金属合金元素 例如 C u 、 Ni 、 Mo 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 粉末冶金工业 第 2 5 卷 等 偏聚 的问题 , 上世纪7 O 年代 中期 , 瑞典 H 6 g a n i s A B开发 出了扩 散合金化 工艺H 】 。Di s t a l o yA E预合 金化粉就是用扩散合金化工艺制备的。但是, 这种 工 艺并没有解决添加的石墨粉与润滑剂的扬尘 与 偏聚 问题 。起初 , 曾研究过用添加油作为控制扬尘 的方法 。该方法简单, 混合粉的耐扬尘性有 明显 改善, 其粘结的碳可高达9 5 % - - 9 8 % 质量分数 , 而 不 添 加 油 的 混合 粉 粘 结 的碳 只 有 4 3 % 质 量分 数 。但该方法 也有很 多不足之处 在混合粉 中加 油之后 , 混合粉不是干燥 的, 混合粉的流动性 与松 装密度会 因时间而变化; 另外 , 由于油全部涂 敷于 F e 粉颗粒上, 造成其松装密度比一般干混合 的混合 粉低; 再者, 添加有油的混合粉的流动性差。 1 9 8 9 年, 美国H o e g a n a e s 公司的用聚合物粘结剂 处理的商品名称为“ A NC O R B 0 ND ’ 的混合粉在美 国上市 。当时, 瑞典H6 g a n i s AB称之 S t a r mi x 。起 初 , 聚合物粘结剂 仅只起到粘结剂作用 , 而不具有 润滑性。因此, 最初的粘结剂处理仅只改进 了混合 粉的流动性与减小 了细小粉末 的偏聚 , 增强了耐扬 尘性 , 改善了工作环境 。经过 2 0多年 的研究 与开 发 , 现在粘结剂处理 已发展成一种可增高生坯的密 度与强度 , 改进零件尺寸变化 以及改善零件 的压制 与脱模性能 , 制备高密度 、 高强度零件的一项重要 工艺。 2 . 1 粘结剂处理的工艺流程 粘 结剂 处理 是用固体树脂类 聚合物粘 结剂将 预混合粉的石墨 、 金属添加剂、 润滑剂及 F e 粉中的 细小颗粒粘 结在较粗的F e 粉颗粒上 的一种工艺[ 7 ] , 其 生产流程 图见图 6 。首先 , 将 固体粘结剂溶解于 溶剂 中; 然后 , 将加入粘结剂 的溶液喷洒在混合均 匀 的F e 基混 合粉 中; 待溶液在混合粉 中混合 均匀 后 , 将混合粉进行干燥 , 回收溶剂 。这时, 在粉末颗 粒表面上就 留下 了薄薄一层粘结剂, 将石 墨、 金属 添加剂及细 小的F e 粉颗粒粘结在 了较粗 的F e 粉颗 粒上。在粘 结剂处理时 , 细小的添加剂颗粒也可能 产生团聚 。 金属添加剂 铁粉或钢粉 石墨 润滑剂 图6 粘结剂处理工艺的生产流程图 2 . 2 对粘结聚合物的性能要求 多种聚合物都可用作将预混合粉 中的细小颗 粒粘结在 F e 粉颗粒上的粘结剂 。但是, 聚合物有几 个关键性能必须予 以考虑 】 。首先 , 聚合物 的熔 点 不 能太低 , 要能经 受得住在压 制时产生 的摩擦热 量 , 否则, 在压制过程中, 聚合物过度软化或 明显熔 化 , 就可能使粉末颗粒粘 附在成形的零件 上, 导致 零件的表面粗糙度恶化 。其次 , 聚合物颗粒的细小 程度 要合适 , 否则 , 其会 在混合粉 中产 生 团聚 , 从 而 导致大孔 隙与表面缺 陷的形成 。最 后 , 聚合物 必须具有适当的润滑性 , 以利于压制成形的进行 , 同时 , 要仍能将添 加于混合粉 中 的各种 添加剂粘 结在较粗 的 F e 粉颗粒 上 。表 2 是 2种聚合物 系统 的使用 性能对 比。这 2 种 聚合物系统粘结碳 的效 率都很高, 分别高达 8 8 % 与 9 O % 质量分数 ; 混合 粉 的松装密度 与流动性也都 比传统 的干混合的预 表2 聚合物粘结的预混合粉性能 材 料 罢 罢生 妻 MP a / HR A 干 混合 的 预混合粉 聚合物 1 粘结的预 混合粉 聚合物 2 粘结的预 混合粉 9 6l 1 0 2 3 1 01 O 4 4 4 6 4 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 韩风麟 粉末 冶金零件生产用润滑剂的性能改进与选择 混合粉有 所 改进 , 这是 由于聚合物 系统 涂覆于干 F e 粉颗粒上 , 使颗粒 圆化 , 从而导致松装密度与流 速提 高 鉴于这 2 种聚合物系统 的润滑性好 , 因此 , 预混合 粉 的生坯密度 与生坯 强度提 高 , 脱模 时 的 脱开压 力与滑 动力减 小 , 零件 的烧结密 度与 力学 性能也较 高。 2 . 3 粘结剂处理工艺的发展 2 0 世纪 8 0 年代末 , 美国Ho e g a n a e s 公司最初开 发的用粘结剂处理的预混合粉 A NC OR BO ND 使用 的粘结剂 , 实际上只具有胶 合 或粘 结 作用 , 不具 备润滑性 。因此 , 当时用粘结剂处理 的混合粉 , 只 改进了流动性, 减小 了细小粉末颗粒 例如石墨 的 扬尘性 。但是 , 在压制成形过程 中, 这类粘结剂实 际上是减 小了粉末颗 粒充填与颗粒变形所需要 的 内部润滑性或增大 了粉末颗粒的内部摩擦。 随后开发 的第 2 代聚合物粘结剂 , 除了具有粘 结作用外 , 还具有一定程度 的润滑性 。因此 , 用这 类粘结剂处理的预混合粉 , 除保留了原先粘结剂处 理的优点之外, 还提高 了预混合粉的压缩性。 第 3 代聚合物粘 结剂处理 的预混合粉 , 是一种 包括 以高温 润滑剂为基础 的ANC 0 R DE NS E 或温 压 工艺在 内的混合粉 。温压工 艺对粉末冶金 零件 生产 的主要影响是预混合粉 的压缩性与生坯 强度 较 高。当生坯强度接近 2 7 . 6 MP a 时, 零件就可 以进 行生坯切削加工。 温 压工艺虽可将成形零 件的生坯密度增 高到 7 . 3 ~7 .4 g / c H l 3 , 但 是需要将预混合粉与模具都加热 到 1 3 2 ~1 4 3℃。因此, 在2 0 0 2 年前后, 开发出了一种 有专利权的新粘结剂侗滑剂系统 n c o r Ma x D t 1 。 用 1 次压制 , 在只将 阴模加热 到 6 0 7 1℃的条件 下 , 就可将 An c o r Ma x D预混合粉压制 到生坯 密度 约 7 . 4 g / c m 。但是 , 用这种预混合粉压制的零件 , 其 总高度一般不大于2 0 mm。 为满足温模压制 的应用, 开发出了添加质量分 数 一般 为 O . 4 O %的 An c o r Ma x 2 0 0 预混 合粉 的粘 结 剂/ 润滑剂系统 。 2 0 1 3 年开发出了添加质量分数减小到0 . 2 5 %的 粘结剂/ 润滑剂系统 。由这种聚合物系统制备的预 混合粉的商品名称为 An c o r Ma x 2 2 5 , 由之压制的零 件 生坯密度 已接近 7 . 5 g / c m’ , 其压制成形时的零件 脱 出温度为 1 0 7℃p 】 。 零件可达到 的最高生坯密度取 决于“ 无孔隙密 度” , 其定义是无孔隙生坯 的密度 。无孔 隙密度 可 用式 1 来计算 。 无孔 隙密 度 1 / ∑ 预混合粉 中 的组 分质量分 数/ 组分的密度 1 由式 1 可看 出, 混合粉 中低密度组分 的含量 越 多, 其无孑 L 隙密度就越低 。鉴于石墨与润滑剂都 是粉末冶金零件生产 中预混合粉的主要组分, 因此 , 对预混合粉的无孔隙密度都有~定影响, 见图7 。 l昌 翻 鬣 } R 图 7 润滑剂 与石 墨的添加 量对 零件 无孔隙密 度的影响 在研究粘结N/ 润滑剂的过程中还发现, 由预混 合粉压制 的生坯 密度 的实际极限值是 9 8 %无孔 隙 密度 。超过这个极 限值时, 压制的零件生坯中可能 已产生微观分层。因此, 得到较高生坯密度的主要 方法只有下列方式。 1 减少润滑剂/ 粘结剂 的添加量 。例如 , 在 A n c o r Ma x 2 2 5预混合粉 中 , 将 润滑N/ 粘 结剂 的添 加量减小到 0 . 2 5 % 质量分数 。 2 提高阴模温度 。例如, 为在 9 3℃左右下的 温模压制而开发的An c o r Ma x 2 0 0 预混合粉 , 其润滑 剂/ 粘 结剂的添加量为 0 . 4 O % 质量分数 ; 而为温模 压制开发的An c o r Ma x 2 2 5 预混合粉, 其阴模温度为 1 0 7℃ , 这时 , 润滑剂/ 粘结剂 的添加质量分数就减 小 到 0 . 2 5 %。 试验证 明, 依据合金组分 、 石墨含量和压制压 力 、 压制温度 , An c o r Ma x 2 2 5 预混合粉 的最 高生坯 密度可达到7 . 5 g / c m3 左右, 见图8 、 9 。 在 室温 下 于 8 3 0 MP a 压制 , 生坯强 度 可达 到 3 5 MP a 【9 】 ; 而采用温压, 估计生坯强度约为3 7 MP a , 见 图1 0 。 F L NC 一 4 4 0 8 烧 结硬化材料 的A n c o r Ma x 2 2 5预 混合粉的生坯密度已证明可达到7 . 4 g / c m , 见图l 1 。 聚合物添加质量分数为0 . 2 5 %的A n c o r Ma x 2 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 粉末冶金工业 第2 5 卷 预混合粉的脱模特性和添加 0 . 7 5 % 质量分数 E B S 蜡者相 同, 见图1 2 o 皇 ∞ 翻 越 兽 船 图8 润滑剂与石墨含量对 无子 L 隙密度的影响 7 . 6 0 7 . 5 0 7 . 4 7 . 3 o 7 . 2 O 7 . 1 0 7 . O 0 6 . 9 0 6 . 8 o 昌 世 翻 刊 5 5 0 6 9 O 8 3 0 压制压力 / iP a 图 9 压 制温度与压制压力对生坯密度的影响 图 1 0 An c o r Ma x 2 2 5预混合粉 的压缩性与 生坯 强度 材料 F N 一 0 2 0 5 然而, A n c o r Ma x 2 2 5预混合粉的应用仍然受到 一 些限制 1 预计由其压制成形的零件生坯高度不会大 于 2 5 mm, 增大润滑剂的含量虽可提高零件 生坯 的 高度 , 但生坯密度降低; 2 鉴于和 阴模接触的时间短 , 热的传递效率 低, 可能不适合于生产大型零件 ; 3 由于压制压力较高, 最好不低于 5 5 0 MP a , 因此, 对于成形模具 中需要用薄弱或易碎模冲成形 的零件不适用 。 量 恻 翻 图 1 1 F L NC 4 4 0 8 和F L C N4 9 0 8 的 An c o r Ma x 预混合粉的压缩性 图 l 2 脱模特性的 比较 材料 F N- 0 2 0 5 于 8 3 0MP a 下压 制 3 结束语 1 粉末冶金零件生产中通常使用的润滑剂硬 脂酸锌, 尽管有许多优 点, 但 由于颗粒细小 、 扬尘较 多 , 会使烧结件脏化 , 更重 要的是在烧除 时析 出的 Z n 会污染环境 , 正在被 E BS 蜡 、 酰胺蜡及新开发 的 不含 Z n的润滑剂取代 。 2 鉴于聚合物粘结剂处理的发展 , 温模压制 正在成为生产小型复杂形状制品的重要工艺。 参考文献 [1】 Ma t s L a r s s o n , Ma r i a Ra ms t e d t . L u b ri c a n t s f o r c o mp a c t i o n o f P / M c o mp o n e n t s [ C ] / / P T E C H 2 0 0 3 .G u a r u j / t , S il o P a u l o ,B r a z i 2 0 03 . [2] 韩风麟. 粉末冶金手册 上 【 M】 . 北京 冶金工业 出版社, 2 0 1 2 . [3】 hs a Ah l i n , An n a Ah l q v i s t , O l a L i t s t r 6 m. Ne wl y d e v e l o p e d l u - b r i c a n t s f o r h i g h p e r f o r ma n c e me t a l p o wd e r mi x e s [ C ] / / P M 2 0 0 8 . M a n n h e i m, Ge rm a n y 2 0 0 8 , 9 . [4] 韩凤麟 , 葛 昌纯. 钢铁粉 末生 产[ M】 . 北京 冶金 工业 出版 社, l 9 81 . [ 5] C h r i s S c h a d e , Mi k e Ma r u c c i , F r a n Ha n e j k o . 通过 预混 合粉 的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 期 韩风麟 粉末冶金零件生产用润滑 剂的性 能改进与选 择 圈外 信 志 使用粉末冶金技术可以制造出材料种类最多的结构组件产品 美 国金属粉末工业联合会发布第 2 3 号官方报告 , 摘译如下 粉末冶金技术包括 了多种成形、 热处理和加 工工艺, 在很多情况下, 粉末冶金技术是将金属粉末材料制成齿轮、 轴承、 连杆和 医疗器械用粉末冶金零件 制品; 有时根据需要 , 粉末 冶金制 品中的金属仍呈颗粒状态存在 , 例如在 电子工业应用的一些粉末冶金制 品, 以及在非结构制 品的隔音应用领域 的一些粉末冶金产 品。任何在室温环境呈固态 的化 学元素, 都可以 通过化学、 机械或冶金等方法制成粉末 , 在粉末状态, 通过混合能制成任意成分的材料 。粉末冶金工艺可 以 使用 的原料 范围很广 , 由于这些材料数量 巨大而无法一一列 出, 只给出一个使用粉末冶金方法可以制造的 产 品的材料的说明性清单, 包括 钢铁 、 不锈钢 、 铜 、 铝、 锡、 镁、 钛、 钨 、 碳化钨、 钼和贵金属等材料 。 多数工业领域应用 的粉末冶金材料是铁与其他金属、 半金属和过渡元素组成的, 原材料通常是用单质 粉末或化学成分相同的预合金颗粒混合制成 。由于不可能对钢粉进行压制, 因此需要将铁粉与石墨混合, 制造钢质粉末冶金制品。钨粉可 以与钴粉或其他元素混合, 实现钨粉颗粒间的粘结, 由于钨 的熔点高, 使用 其他 的工艺技术很难对金属钨进行加工。制 品的功能和客户 的需求, 影响了对材料强度、 韧性和耐磨损性 能的选择 。由于混合粉末 的成分可 以变化无穷 , 用于机械制造的粉末冶金制 品的性能也可以有很多变化 , 制造工艺也会对材料的性能产生影响。 添加微量铜粉, 可 以强化和硬化铁素体, 在锻钢中添加适量 的铜 质量分数小于2 0 % , 可以提高钢在空 气中的耐腐蚀性能。但是在熔炼法制造的材料 中, 当钢中铜 的含量较高时, 会产生偏析 。在粉末冶金材料 中, 不考虑其他的合金元素, 添加 1 %质量分数 的铜 , 可使材料的屈服强度提高 7 0 ~1 4 0 MP a 。合金元素镍和 钼的特性类似 , 添加钼可以显著提高材料 的淬透性 , 添加 2 %~4 %的镍 , 可以提高材料的韧性。与其他一些 预合金化的粉末冶金材料相 比, 含铬的粉末冶金合金具有优异 的疲劳性能, 铬和锰在钢中具有很强的硬化 效应 。微合金化 合金元素的质量分数小于 5 %~2 0 % 可 以调整合金晶粒的大小, 提高材料的力学性能。铌 和钒可 以在合金中形成沉淀物 , 阻碍奥 氏体 晶粒的长大, 显著提高材料的强度和延展性 。很 多陶瓷也是用 粉末冶金方法制作 的, 应用粉末冶金技术 , 使陶瓷和金属复合, 可 以制备出其他方法不能制备的具有独特显 微结构 的复合材料和 功能梯度 材料 。信息摘译自 选择粉末冶金 网站h t t p / / w w w . p i c k p m . c o m / d e s i g n c e n t e r / Wh i t e P a p e r 2 3 . p d f 2 Ol 4 . 1 1 3 0 孙世杰 粘结剂处理改善粉末性能 [ J ] . 粉末冶金技术, 2 0 1 1 , 2 9 6 4 6 8 47 3 . [6] S y d n e y H L u k . Ad v a n c e i n b in d e r - t r e a t me n t t e c h n o l o g y [ C ] / / 2 0 00 Po wd e r Me t a l Wo r l d Co n g r e s s& Ex h i b i t i o n . Ne w Yo r k 2 0 00 . 【 7】 S y l v a i n S t L a u r e n t , Cl a u d e G6 1 i n a s , Y a n n i n g T h o ma s , e t a l , U s i n g bi n d e r -t r e a t m e n t t e c h n ol o g y f o r h i gh p e r f o r m a nc e s t e e l p o wd e r mi x e s [ C] / / P M T EC 2 0 0 5 C o n f e r e n c e . Mo n t r e a 2 0 05 . [8] Ge o r g e P o s z mi k , Mi c h a e l L Ma r u c c i , Na r a s i mh a n K S . S i n g l e p r e s s e d s i n g l e s i n t e r e d P / M p r o d u c t s f o r h i g h d e n s i t y , h i g h p e r - f o r ma n c e a p p l i c a t i o n s [ C ] / / P M 2 0 0 4 Wo r l d C o n gre s s . Vi e n n a . Au s t r i a 2 0 0 4 . 【9】 P o wd e r Me t 2 0 1 3 . Ne w l u b r i c a n t s y s t e m f r o m Ho e g ana e s f a c i l i t a t e s h i g h e r d e n s i ty P M p a r t s [ E B / OL ] . h t t p / / w ww. I p md n e t l a r t i c l e s / 0 0 1 5 7 8 .h t m1 s t h a s h . d U V o Z O n j .O r u f . 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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