粉末冶金零件需要的高性能润滑剂

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·cm-3。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。     

高密度零件用润滑剂的使用性能

随着粉末冶金零件应用领域的不断扩大,对高密度零件的需求量逐步增多,这些零件都需要较先进的混合粉与高使用性能的润滑剂。润滑剂的含量必须尽量低,以使零件达到较高的密度。所以,高密度零件用润滑剂必须在比传统润滑剂的浓度低得多的条件下,能提供和传统润滑剂同样的润滑性能。本文介绍了为使铁基粉末冶金零件的密度达到7.30 g/cm3以上,专门设计的新润滑剂的压制与脱出性能。在实际生产条件下,对这些润滑剂进行了系统评定,讨论了用这些润滑剂制备的混合粉的物理与烧结性能。最后,将试验结果和粉末冶金产业中一般使用的润滑剂进行了比较。     

粉末冶金零件生产用润滑剂的性能改进与选择

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20多年来粘结剂/润滑剂系统的性能改进与进展。     

用一次压制-一次烧结达到高密度

利用一次压制-一次烧结高密度工艺可使铁基粉末冶金材料的生产减低生产成本及制造性能较高的零件。用一次压制-一次烧结达到高密度是一个系统方法,需要制备原料粉的预混合粉和随后进行压制与烧结。这篇论文将说明有助于用一次压制-一次烧结达到密度7.5g/cm3所使用的粉末与生产工艺方法。烧结体密度达到这个水平的粉末冶金零件,与用现行压制工艺生产的相比,力学性能有显著改进,已接近锻钢的使用性能。     

用于常规粉末冶金工艺的生坯切削加工

生坯切削加工的好处已众所周知，如切削刀具的寿命较长，能够用可烧结硬化粉末制作形状复杂的零件等。零件生坯强度高可防止在运送过程中生坯开裂与损坏。但是，用常规粉末冶金工艺不易达到所要求的高生坯强度(约大于20MPa)。因此，生坯切削加工尚未得到广泛应用。用魁北克金属粉末公司(QMP)新开发的高生坯强度(high green strength，简称HGS)聚合物润滑剂。正在消除使用生坯切削加工的限制。这种润滑剂的一个杰出特性是其对温度的敏感性。在压制温度55℃下整个坯件就能获得高生坯强度，这用冷压很容易达到。若将零件生坯压制到密度6．8g／cm^3，随后经固化处理。甚至可将生坯强度增高到48MPa左右。这样高的生坯强度使得用常规粉末冶金工艺制造的零件都能进行生坯切削加工。本文介绍了用正时链轮进行生坯切削加工试验的一些结果。使用的材料是由QMP ATOMET 4601与HGS润滑剂组成的可烧结硬化的粉末混合料。先用冷压将链轮压制到密度约6．8g／cm^3，再对用压制的生坯与经固化处理的生坯进行切削加工(在齿的中间车槽)。结果表明，HGS润滑剂，特别是固化处理后，可赋予生坯足够高的强度，以进行装卡与切削加工作业。切削加工表面光滑且棱边完好。由可烧结硬化粉末制作的可生坯切削加工的链轮，能省掉热处理，大大延长刀具寿命以及改善尺寸公差。     

高成形密度粉末冶金零件用润滑剂的开发

目前广泛使用的硬脂酸锌和EBS蜡(N,N’-乙撑双硬脂酰胺)等内添润滑剂,是可以稳定生产生坯密度6.8~7.1 g/cm3的零件的润滑剂,但是,在要求生坯密度大于7.2 g/cm3的成形条件下,往往会润滑性不足,导致模具异常磨损,模具寿命降低,压坯不合格率提高。研究了新型蜡性润滑剂(艾迪科新型蜡基润滑剂)的基本性能,采用内添润滑剂方式可以稳定连续生产生坯密度7.2 g/cm3以上的高密度零件。     

粉末混合料配方对温压试样的生坯与烧结件性能的影响

温压是一种用加热粉末混合料与模具来提高被压制零件生坯密度的技术。加热的温度范围一般为 90～ 15 0℃。依据零件大小、粉末混合料配方及压制参数 ,与“冷”压制相比 ,采用用温压技术一般可将生坯密度提高 0 0 7～ 0 3g/cm3。可是 ,要想通过适度地提高压制温度来提高生坯密度 ,必须正确地设计粉末混合料 ,使之能在作业温度下稳定地充填阴模型腔 ,以保证压制的零件质量 (重量 )与密度均匀一致。另外 ,还必须在保持脱模力小与零件表面粗糙度值低的条件下 ,正确选择基体粉末与混入的元素粉末 ,以使生坯密度与烧结件密度都能达到最大值。要特别指出 ,润滑剂的选择是温压的关键。本文讨论了在不同的压制条件下 ,各种温压粉末混合料的性状。介绍了基体钢粉牌号和各种添加剂的数量与类型对生坯与烧结件性能的影响。着重阐述了润滑剂对生坯密度与脱模力的影响。     

获得高生坯强度的新技术

美国赫格纳斯公司研制出一项可获得高生坯强度的新技术。该项专利不是通过提高密度的手段来提高生坯强度,而是一种经特殊润滑剂处理的铁基金属粉末预混合粉AncormixHGS。用普通方法压制,生坯强度就可提高一倍。用这种预混合粉制取生坯,脱模力小,有利于克服脱模时生坯产生裂纹及其他影响外观和内在质量的问题。实验表明,压制压力为4 15～5 5 0MPa时,生坯强度可达30MPa ,而以往生坯强度只有15MPa。所有铁基粉末,无论海绵状铁粉还是不锈钢粉都可以添加这种润滑剂。更重要的是,用这种预混合粉制取的生坯在烧结前就可进行机加工。获得高生坯…     

国外信息

Mannesmann采用无碳烧结获得高密度 德国铁粉生产厂家Mannesmann声称,它现有种粉末,通过一次且制烧结可使零件的密度达到7.6g/cm~2。这种粉末是水雾化预合金化钢粉MSP3.5Mo。为达到高密度,首先次粉末以600MPa压力压制到7.1g/cm~2密度,不含碳。然后在无碳N_2/H_2/(氛中于1250～1280C进行高温烧结。这样可进行有效的α相烧     

提高密度的新方法

美国赫格纳斯公司最近推出一种新工艺 ,可大大提高铁基金属粉末件的密度 ,它采用一次压制。这种称之为Ａｎ ｃｏｒｍａｘＤ的工艺 ,可使烧结密度达到 7.4 0～ 7.4 5ｇ/ｃｍ3 ,相对密度约为 98.5 %。而传统工艺烧结密度到 7.3ｇ/ｃｍ3 ,相对密度为 94 %～ 95 % ,还需要复压、复烧、渗铜或热复压。除了较高的烧结密度外 ,ＡｎｃｏｒｍａｘＤ制得的材料生坯强度比其他预混合粉高 2 0 %～ 2 5 %。ＡｎｃｏｒｍａｘＤ的关键是采用该公司开发的新的专利润滑剂技术。它是几种有机润滑剂的混合物 ,加入预混合粉中的量很少 ,只有 0 .4 5 % ,因而可提…     

高密度粉末冶金螺旋齿轮

汽车行业已证实,粉末冶金是生产高强度齿轮的一种技术。粉末生产、压制及烧结的进展和二次压制相结合,可以使正齿轮零件密度达到7.5g/cm3。然而,由于螺旋齿轮的几何形状不适用于DP/DS工艺,所以螺旋齿轮很难达到相同的密度。本文主要讲述能够生产芯部密度接近7.4g/cm3的一次压制与一次烧结螺旋齿轮的制造工艺。讲述了试验过程,制造烧结零件的密度及零件间的变动性。为了进一步改进这些螺旋齿轮的使用性能与几何形状,接着用辗压将之进行了表面致密化。将说明表面的密度与齿轮品质的改进。     

一体成形电感密度分布不均匀问题的研究与改进

随着信息技术的发展,电感行业蓬勃发展。一体成形电感因其诸多优点,使用尤为广泛。但是其在压制过程中,由于粉体摩擦、压力损失等问题,会出现密度分布不均匀的问题,直接影响了元件的使用性能。而温压成形工艺具有诸多优点,如压坯密度和烧结密度高、压坯强度高、脱模力低、弹性后效小,因此该工艺在近年来备受关注。通过研究温度、压力和润滑剂对电感密度的影响规律,以解决一体成形电感密度分布不均匀的问题,继而通过计算电感整体密度与局部密度差值的方法对成形工艺进行了评价,最后得到了较为理想的温压参数:即在150℃下采用质量分数为0.3%的Apex润滑剂,在800 MPa压力下压制,可以制得密度达到7.23 g/cm~3、局部密度差值为0.02 g/cm~3的一体成形电感。     

Investigation of warm compaction and sintering behaviour of aluminium alloys

Abstract

The effects of warm compaction on the green density and sintering behaviour of aluminium alloys were investigated. Particular attention is paid to prealloyed powders, i.e. eutectic and hypereutectic Al-Si alloys, regarding their potential applications in the automotive industry. The effects of chemical composition, alloying method, compacting temperature and the amount of powder lubricant were studied. The compaction behaviour was examined by an instrumented die enabling simultaneous measurement of density, die wall friction coefficient, the triaxial stresses acting on the powder during the course of compaction and ejection pressure. The sintering behaviour was studied via dilatometeric analysis as well as normal batch sintering. The results show that warm compaction could be a promising way to increase the green density of aluminium alloys, especially prealloyed powders, and to decreased imensional instability during sintering. Moreover, it reduces the sliding friction coefficient and the ejection force during the powder shaping process. This paper presents the significant advantages and drawbacks of using the warm compaction process for commercial PM aluminium alloys.     

润滑剂对Fe基粉末冶金材料温压工艺的影响

通过扫描电子显微镜观察和性能测试研究了硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺(ethylene bis stearamide,EBS)、复合润滑剂以及压制温度对Fe基粉末冶金材料温压工艺的影响规律。结果表明:当润滑剂加入量(质量分数)超过0.4%后,Fe基粉末的流动性和松装密度均随润滑剂加入量的增加而降低,其中加入单一EBS润滑剂的影响更大。添加润滑剂后增加了Fe基粉末冶金生坯的致密度,其中添加硬脂酸锌和复合润滑剂的Fe基粉末冶金生坯断口颗粒间结合更为紧密。润滑剂对提高Fe基粉末冶金试样生坯密度、烧结密度及抗弯强度的作用顺序为复合润滑剂硬脂酸锌EBS,Fe基粉末冶金材料的密度和力学性能均随温压温度的升高而增加。在最佳润滑剂加入量0.4%时,120℃温压Fe基粉末冶金试样密度比室温压制Fe基粉末冶金试样的密度提高了0.14~0.21 g/cm~3,硬度和抗弯强度提高了40%~65%。     

制造高密度零件的一种新工艺

介绍一种制造零件的粉末冶金新工艺,制造的零件性能可能相当于或好于球墨铸铁,密度可达7.55g/cm3。这一工艺正处于初期研发阶段,它实质上是一种首创性技术,在很大程度上既不是依靠高压力压制,也不是利用高温烧结。这一工艺有可能用于经济地生产大型零件,因为所需生坯密度低于6.8g/cm3,典型工艺温度为1175℃。本文将详细介绍当前对该工艺与技术依据的了解。     

用温压制造汽车变速器输出轴毂

汽车中应用的铁基粉末冶金零件在不断增加,这主要是由于密度的增高和动态性能的改进。粉末冶金零件的新应用还必须通过不断采用新工艺的最终形成形能力及减少制造工序,降低生产成本。用于制造某些新零件的生产工艺,还必须能生产出几何形状复杂的薄壁零件。采用温压工艺(ANCORDENSETM),用一次压制可达到较高密度水平。这种工艺还能增高生坯强度与减小脱模力。汽车变速器输出轴毂在20世纪90年代以前,是用二次压制/二次烧结工艺大量生产的一个重要粉末冶金零件。1995年前后,用温压工艺进行了制造这种零件的试验,并和用二次压制/二次烧结工艺生产的零件进行了对比。     

粘结化铁基粉末的高速压制成形与烧结行为研究

研究了采用粉末改性处理和高速压制相结合的技术制备高密度铁基粉末冶金材料的工艺。所用的粘结化铁基粉末的名义成分(质量分数)为Fe-1.5Ni-0.5Cu-0.5C;重点研究了压制能量和粉末塑化改性对压坯密度的影响,以及高密度压坯的烧结致密化行为。结果表明:粘结化铁基粉末具有较高的流动性(25.1s/50g)和松装密度(3.2～3.4g/cm3)。未经塑化改性处理的粉末随着压制速度的增加,压坯密度提高缓慢,在8.7m/s高压制速度下,压坯密度为7.37g/cm3。塑化改性处理粉末具有优异的塑性变形能力,压坯密度随着冲击能量的增加而迅速增大,在6.2～8.7m/s的压制速度范围内,压坯密度为7.07～7.62g/cm3。经过8.7m/s高速压制和1 150℃烧结后,烧结体密度达到7.51g/cm3,相对密度为96.5%。     

润滑剂对温压FeSiAl磁粉芯性能的影响

采用温压成形工艺将水雾化Fe Si Al粉末制备成磁粉芯;用X射线衍射对原始粉末和经过绝缘包覆及热处理的粉末进行物相分析;采用软磁交流测试仪测量磁粉芯的磁损耗;利用精密磁性元件分析仪测量样品的磁导率。混合不同质量分数的硬脂酸锌和聚乙二醇(PEG)作为温压润滑剂,并研究其对Fe Si Al磁粉芯性能的影响。结果表明,1 100 MPa/100℃的温压成形条件下,当硬脂酸锌和PEG质量比为2:3,添加温压润滑剂的质量分数为1.3%时,磁粉芯生坯密度达到最大值5.75 g/cm3,热处理后为5.74 g/cm3。660℃×1 h热处理后,100 k Hz下,相应的有效磁导率?e达到137.9;350 k Hz/50 m T下磁损耗Ps为81.78 W/kg。     

关于用不同工艺制作的高密度铁基粉末冶金材料性能的研究

可能有几种方法可使铁基粉末冶金零件达到较高密度。二次压制/二次烧结可使密度大于7.3g/cm3,但受到成本与几何形状条件的限制。对一种新方法进行了评价,用这种方法可一次压制得到高使用性能材料,并将其和其他生产工艺进行了比较。比较是利用Ancorsteel 85HP与Distaloy 4800A基本材料进行的。对各种生坯与烧结件性能进行了评价,其中包括:生坯强度,横向断裂强度,拉伸性能及冲击值。数据清楚地证明,拥有专利的[1]ANCORDENSETM工艺(温压)提供的使用性能可与二次压制/二次烧结制作的相比拟。用一次压制达到了生坯密度值的无孔隙密度极限的98.5%。