專利名稱：防止表面斑點的混合物的制作方法
防止表面斑點的混合物本發(fā)明涉及一種包含至少一種壓制助劑和至少一種添加劑的混合物、混合物濃縮物、能燒結的粉末混合物以及用于制備本發(fā)明混合物的方法及其用途。燒結成型件O^ormteile)，不論是由金屬成分或塑料成分制備和不論是借助于那種方法(例如通常是壓制法或塑料注塑法或金屬壓鑄法(MIM))制備，均在工業(yè)中有廣泛應用，一方面因為甚至可在大批量生產中制備具有高形狀精度的和高度穩(wěn)定性的復雜模具， 另一方面因為應用燒結法而帶來高的能量節(jié)省。由能燒結的粉末混合物通常首先制備經預壓制的成型件也稱為坯件，該坯件在燒結步驟中轉變成穩(wěn)定的和形狀精確的成型件。在此情況下通常在能燒結的粉末混合物中使用壓制助劑。其常是化合物例如金屬硬脂酸鹽、酰胺蠟，包括脂肪酸酰胺或類似物，其可改進可滑動性和/或可密實性。其它的壓制助劑或也可改進可滑動性和/或可密實性的化合物對燒結步驟前和燒結步驟中的其它加工賦予坯件一定的成形穩(wěn)定性，特別是坯件強度。最通常是在燒結步驟前或在燒結步驟本身中通過燒盡去除該壓制助劑。在燒結過程中，該經預壓制的坯件通過各個粉末顆粒的粘結得到升高的強度和硬度。按所用混合物的組成、燒結爐的燒盡工藝和構件的密度，特別在具有非常好的潤滑作用的壓制助劑情況下會導致形成也許具有非常高的碳含量的表面斑點(“炭黑斑點”)。不管是在實際的燒結步驟中還是在其溫度明顯高于該壓制助劑熔點的所規(guī)定的為去除該壓制助劑(脫粘)的加熱步驟中，這可能是由所用的壓制助劑在構件表面上的熱解產生的。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種混合物，特別是對于可燒結的粉末混合物，該混合物可至少減少或減弱表面斑點。本發(fā)明的目的是通過一種混合物，特別是用于制備燒結成型件的混合物實現的， 該混合物包含至少一種壓制助劑和至少一種添加劑，其中該添加劑選自含有能釋放的二氧化碳的物質。本發(fā)明中，作為壓制助劑原則上可使用那些本專業(yè)人員已知的和在制備燒結成型件中使用的有助于壓制的試劑或混合物，只要通過其改進粉末顆粒的可滑動性和/或可密實性和/或賦予該坯件在繼續(xù)加工中一定的成形穩(wěn)定性和/或其導致改變和/或改進該待密實粉末的可流動性。由此在本發(fā)明中是這種含碳的壓制助劑，因而特別是在熱解時形成碳的有機的壓制助劑或其金屬鹽。本發(fā)明中特別優(yōu)選的壓制助劑選自聚乙酸乙烯酯、脂肪酸醇和/或其鹽、蠟、類似蠟的物質、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、脂肪酸的酯和/或鹽、胺、酰胺和/或酰胺蠟和/或其鹽，包括脂肪酸酰胺，或所述物質的混合物。本發(fā)明中類似蠟的物質是具有下列特性中的至少4種，優(yōu)選至少5種特性的物質
a.在200C可捏和、固體或脆性
b.粗晶或細晶
c.透明至不透明，但不是玻璃狀
d.高于40°C可熔化但不分解
e.稍高于熔點易流動(低粘度)
f.與溫度強相關的稠度和溶解度g.在輕微壓力下可拋光。本發(fā)明中的巴西棕櫚蠟是其密度通常為約0.99 g/cm3-約0.999 g/cm3和其熔點特別是為約83°C -約86°C的植物蠟。巴西棕櫚蠟特別是由巴西的扇葉棕櫚的葉子獲取。 例如巴棕櫚蠟含按蠟和蠟混合物總量計約85重量％的蠟酸酯、ω -羥基羧酸或含蠟醇的肉桂酸和二元醇。再則，巴西棕櫚蠟還可含按總量計達約5重量％的游離蠟酸，特別是巴西棕櫚-蠟酸，此外還含醇和二元醇、烴和礦物質。本發(fā)明中也可使用不同巴西棕櫚蠟的混合物。本發(fā)明中的巴西棕櫚蠟的碘值優(yōu)選為約8. 5-10. 5，此外，本發(fā)明中的巴西棕櫚蠟的酸值優(yōu)選為約1-約4，和另外皂化值為約70-約83。本發(fā)明中的酰胺，包括脂肪酸酰胺(特別是飽和的和/或一元或多元不飽和的脂肪酸)和酰胺蠟，特別是選自伯酰胺、仲酰胺和/或叔酰胺。更優(yōu)選是本發(fā)明中的脂肪酸酰胺含至少一種具有4-25個碳原子，優(yōu)選5-21個碳原子的烷基。特別優(yōu)選是含具有5-21個碳原子的烷基的伯酰胺。本發(fā)明中也可向壓制助劑中加入不同酰胺的混合物，其中該混合物優(yōu)選僅含伯酰胺。在該混合物中，烷基的鏈長特別為4-25，優(yōu)選為5-21個碳原子。本發(fā)明中優(yōu)選使用酯和/或酯蠟或其衍生物作為壓制助劑，特別是用由具有5-21 個碳原子的單羧酸和一元醇或多元醇制成的酯，特別是甘油單硬脂酸酯或其衍生物。本發(fā)明中的選自含能釋放二氧化碳的物質的添加劑意指這類物質，即其在無論哪種能量輸入下，優(yōu)選是輸入熱能或輻射能下均分解出即釋出二氧化碳的物質，或在其分解時僅或特別是分解成二氧化碳的物質。但在有氧存在下的化學物質的燃燒不屬此列。而例如在將其它輔助物質加到本發(fā)明的混合物中時產生化學誘發(fā)釋放也會是可能的，這些輔助物質與本發(fā)明的混合物的至少一種添加劑起化學反應，并釋出二氧化碳。本發(fā)明中特別優(yōu)選是該添加劑選自一類物質，該物質能減少在由至少一種塑料材料和/或金屬材料制成的燒結成型件上的包含炭黑顆粒的表面斑點。本發(fā)明中的減少意指降低而非指化學還原反應。優(yōu)選該添加劑選自有機羧酸和/或其衍生物和/或碳酸的有機和/或無機鹽，并且更優(yōu)選是不以低聚物和/或聚合物形式，而優(yōu)選以單體形式形成。優(yōu)選不以低聚物或聚合物形式形成的有機羧酸的衍生物特別意指有機羧酸酯或酸酐，但也意指相應酸的水合物。例如可使用純物質形式的檸檬酸，但也可以檸檬酸一水合物形式使用。特別優(yōu)選是可作為添加劑使用的是優(yōu)選不以低聚物和/或聚合物，而更優(yōu)選以單體形式形成的羧酸和/ 或其衍生物選自含至少兩個羧基，優(yōu)選具有至少三個羧基，更優(yōu)選具有至少四個羧基的化合物。特別優(yōu)選該羧酸選自檸檬酸、草酸、蘋果酸和/或丙二酸和/或其衍生物，包括水合物，其中特別優(yōu)選使用檸檬酸一水合物。但也可使用如碳酸二銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉或碳酸的類似的無機鹽，但也可使用其有機鹽。本發(fā)明中能燒結的成型件，一方面意指完全由能燒結材料制備的成型件。另一方面也意指復合件，其中這類復合件的基體例如可由含鋁或含鐵的混合物制備，并且與該基體再結合的物體可由其它材料如燒結的或實心的鑄鋼或由實心的鋁鑄件制備。相反，該復合件也可例如僅在正面或其表面上具有由例如含鋁的或含陶瓷的混合物制成的燒結層，而該基體例如由燒結的或實心的鋼或鑄鐵制備。該燒結的成型件可以在熱中經精整和硬化。 本發(fā)明中的用于制備燒結成型件的塑料材料和/或金屬材料特別是由金屬成分、陶瓷成分和/或塑料成分制成的粉末-混合物。例如可使用低合金鋼、鉻-鎳-鋼、青銅、鎳其合金如哈斯特合金、因科鎳合金、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硅化物或類似材料，其可單獨或以任意的相互混合物使用。所用的粉末和粒度與各使用目的有關，該選用對相關專業(yè)人員而言是已知的。示例性的含鐵粉末是合金316 L 404 L、因科鎳600、因科鎳625、蒙乃爾合金、哈斯特合金B(yǎng)X和/或C以及Distalloy DH1。特別優(yōu)選是從單一的 ^-C混合物到例如Distaloy HP(H5gan^s AB, Schweden)的低合金鋼粉末。當然也可使用上述粉末的混合物。本發(fā)明的混合物具有大的優(yōu)點，即可部分和/或大大減少在燒結成型件上的表面斑點，在此甚至可完全抑制表面斑點。其原因可能是對此提供了所謂的Boudouard-平衡， 以致特別是在燒結步驟的燒結爐的灼燒區(qū)中加熱時或在前置的脫蠟步驟中由添加劑釋出了二氧化碳，該二氧化碳與含于表面顆粒中的炭黑顆粒反應并轉度成氣態(tài)一氧化碳。用本發(fā)明混合物制備的燒結成型件的特征在于幾乎無斑點的表面或完全無斑點的表面，其本身滿足最高的光學要求。本發(fā)明的混合物特別優(yōu)選含至少一種添加劑，其量按混合物總量計為約1重量％， 優(yōu)選約3重量％至約90重量％。本發(fā)明的混合物中含的添加劑的量特別優(yōu)選是約8重量％ 至約80重量％，該量更優(yōu)選是約10重量％至75重量％。只要在本發(fā)明中給出范圍和數值，則“約”字的含意是，在上限和下限范圍內不涉及絕對值，但對相關專業(yè)人員顯而易見的是，在偏離該數值所定義的上限和下限也可達到本發(fā)明的結果。在此該偏離的范圍與給定的上限和/或下限的差至多為5 %。本發(fā)明中特別優(yōu)選是，該壓制助劑選自至少一種巴西棕櫚蠟、另外優(yōu)選附加至少一種伯脂肪酰胺和/或一種伯脂肪酸酯。在本發(fā)明的一個特制優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的混合物除含可能的其它組分外還包含作為壓制助劑的巴西棕櫚蠟和作為添加劑的檸檬酸或其衍生物，優(yōu)選檸檬酸一水合物，其中特別是可加入其它組分如高度分散的硅膠、石墨、硫化鉬等，這些均是在粉末冶金領域工作的專業(yè)人員所熟知的。此外，本發(fā)明還涉及一種混合物濃縮物，其特征在于，其含至少一種添加劑，該添加劑的量按混合物濃縮物的總量計為約35重量％至約90重量％。由此可制備“母料混合物”，該混合物可加到至少一種其它的壓制助劑中。這種其它的或第二壓制助劑或壓制助劑混合物可以與在混合物濃縮物中加入的第一壓制助劑相同，或者如果該所用的第一壓制助劑本該是不同壓制助劑的混合物的話，則其可以是該所用的第一壓制助劑的組分。本發(fā)明的濃縮物優(yōu)選含至少約50重量％，優(yōu)選至少約60重量％，更優(yōu)選至少約65 重量％的至少一種添加劑，和含至少一種選自聚乙酸乙烯酯、脂肪酸醇和/或其鹽、蠟、類似蠟的物質、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、脂肪酸的酯和/或鹽、胺、酰胺和/或酰胺蠟和/或其鹽， 包括脂肪酸酰胺，或上述物質的混合物的壓制助劑。本發(fā)明的濃縮物更優(yōu)選含按濃縮物總量計至少約50重量％，優(yōu)選至少約60重量％，更優(yōu)選至少約65重量％的檸檬酸或其衍生物， 優(yōu)選檸檬酸一水合物作為添加劑，其中剩余量由作為壓制助劑的巴西棕櫚蠟構成。此外，本發(fā)明還涉及一種能燒結的粉末混合物，其包含本發(fā)明的混合物和/或本發(fā)明的混合物濃縮物。更優(yōu)選是該能燒結的粉末混合物包含至少一種塑料粉末材料和/或金屬粉末材料。在本發(fā)明的一種更優(yōu)選的實施方案中，在該能燒結的粉末混合物中舍至少一種塑料粉末材料和/或金屬粉末材料，其含量按混合物總量計至少為80重量％，優(yōu)選至少約為90重量％，更優(yōu)選至少約為95重量％。此外，本發(fā)明的混合物還可含碳以形成不同的合金，含碳量按本發(fā)明的能燒結的粉末混合物的總量計至少約為0. 3重量％，更優(yōu)選的為約0. 4重量％至約1. 4重量％，優(yōu)選
最大的為3重量％。存本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案中，在混合物中含至少一種添加劑，其量按能燒結的粉末混合物的總量計為約0. 005重量％至約2重量％，更優(yōu)選該量為約0. 01重量％至約 1. 5重量％。在本發(fā)明的能燒結的混合物中，優(yōu)選含本發(fā)明的混合物，該混合物含至少一種壓制助劑和至少一種添加劑，其量為約0. 2重量％至約8重量％，更優(yōu)選約0. 3重量％至約
1. 8重量％。此外，本發(fā)明還涉及一種用于制備本發(fā)明的混合物或本發(fā)明的混合物濃縮物的方法，該方法將至少一種添加劑和至少一種壓制助劑熔合，接著將所得的混合物加工成粉末。 優(yōu)選將該混合物宣過篩成粒度約<500 μ m，更優(yōu)選約<200 μ m，尤其優(yōu)選約<150 μπι的粉末。在本發(fā)明的另一制備方法中，在第一步驟中制備本發(fā)明的混合物或本發(fā)明的混合物濃縮物，其中制備第一混合物，該混合物含按第一混合物總量計至少約30重量％的至少一種添加劑，剩余物包含至少一種第一壓制助劑的，在第二步驟中，將該第一混合物引入至少一種第二壓制助劑中。該第一和第二壓制助劑可以是不同的但也可以是相同的，特別是該至少一種第一壓制助劑也可以是這樣一種混合物，即該第二壓制助劑可含于該混合物中。 此外，該第二壓制助劑本身也可以是一種不同壓制助劑的混合物，并且組分可以是第一壓制助劑本身成由第一壓制助劑的混合物所包含。因此在該另一種本發(fā)明的方法中，首先制備含高的添加劑成分的混合物濃縮物，然后在第二步驟中將該混合物濃縮物加入到至少一種第二壓制助劑中。其優(yōu)點是本發(fā)明的混合物或本發(fā)明的混合物濃縮物.具有優(yōu)良的可操作性。高成分的添加劑有助于至少明顯抑制通過含于混合物濃縮物中的第一壓制助劑或壓制助劑混合物的高溫熱解產生的炭黑斑點，但也由于該高濃度也可明顯抑制通過該至少一種第二壓制助劑在其高溫熱解時產生的或通過該第一和/或第二壓制助劑或壓制助劑混合物的高溫熱解產生的表面斑點。但也可設想任何另一種用于制備本發(fā)明混合物或混合物濃縮物的方法，例如可僅對由該混合物所包含的成分進行熱混合而不進行熔合，或例如可將添加劑特別是呈溶解形式即水溶液形式或在其它有機溶劑中的溶液形式的檸檬酸或檸檬酸一水合物加到至少一種壓制助劑中，然后蒸發(fā)該溶劑。此外，本發(fā)明還涉及混合物、混合物濃縮物或能燒結的粉末混合物在制備燒結成型件中的用途，以及涉及用本發(fā)明的混合物、本發(fā)明的混合物濃縮物和/或本發(fā)明的能燒結的粉末混合物制備的成型件。最后本發(fā)明還涉及至少一種選自有機羧酸和/或其衍生物和/或碳酸的有機鹽和/或無機鹽的物質在防止燒結成型件上含炭黑顆粒的表面斑點中的用途。更優(yōu)選該相應的物質可如上述本發(fā)明中對添加劑的描述來選用。按下列實施例和附圖詳述這些優(yōu)點和其它優(yōu)點。
附圖簡介

圖1示出按現有技術用不含添加劑的壓制助劑制備的有表面斑點的成型件以及按本發(fā)明制備的無表面斑點的燒結成型件的照片。實施例首先制備混合物a)，其由按混合物總量計為M重量％的Benecke GmbH, Hamburg 的產品標號為Carnaubawachs Flakes F(工業(yè)用)的巴西棕櫚蠟和36重量％的制造商 L. B. Bader & Co. GmbH, Rottweil，德國的產品標號為 LUBA-print Wachs 467/E 的熔點為150°C的脂肪酸酰胺蠟和10重量％的由Acros Organics, Geel,比利時得到的作為添加劑的檸檬酸一水合物制成。首先通過巴西棕櫚蠟和脂肪酸酰胺蠟的共同熔觸、熔體凝固和任選的其后冷卻和接著該熔體的成型(Konfektionieren)或分級(Fraktionieren)成粉末分開制備由巴西棕櫚蠟和脂肪酸酰胺蠟制成的蠟成分。該蠟成分再與檸檬酸一水合物一起熔融，接著在冷卻后研磨如此得到的混合物，并過篩到相應于< 125 ym粒度的顆粒尺寸。 該混合物a)與96. 78重量％的Hoeganaes Corp.，USA公司的能燒結的金屬粉末AS1000B 和2重量％的銅、0. 6重量％的碳和0. 02重量％的Degussa AG, Dusseldorf,德國的高度分散的硅膠Aerosil e200C混合，其中再添加0. 6重量％的混合物a)，其中重量％均按能燒結的粉末混合物計。將如此制得的含混合物a)的能燒結的粉末混合物充填到常用的壓制工具中，在 800 MPa的壓力和65°C的溫度壓制成直徑為60 mm和高為30 mm的圓柱體。如此制得的坯件接著在設計成帶式爐的燒結爐中首先在700°C溫度脫蠟，然后在至多1120°C溫度燒結至少20分鐘。部件冷卻后從爐中取出圓柱體并用目視法評定。如此所得的圓柱體示于圖1 的左方，并表明無表面斑點。此外，進行對比實驗，為此制備混合物b)，其中與混合物a)的差別是不含檸檬酸一水合物或本發(fā)明的其它添加劑。此外，均在與上述相同的條件下制備圓柱體。如此制得的經燒結成型件作為現有技術示于圖1的右方，并表明含炭黑顆粒的表面斑點。此外，制備混合物C)，其通過熔融按該混合物的總量計的70重量％的檸檬酸一水合物和30重量％的巴西棕櫚蠟來制備，經熔融后，該混合物在冷卻后經研磨，并過篩到粒度 <125 μπι。由此得到本發(fā)明的混合物濃縮物。然后添加按混合物總量計的14重量％量的作為母料混合物的混合物c)的本發(fā)明的混合物濃縮物和按該混合物總量計的86重量％的如上述由脂肪酸酰胺蠟和巴西棕櫚蠟組成的混合物a)的蠟混合物。如此制得的混合物d) 具有按該混合物總量計約10重量％的添加劑?；旌衔颿)的巴西棕櫚蠟與混合物a)的巴西棕櫚蠟是相同的。由該混合物制得的經燒結成型件同時無表面斑點。優(yōu)選地，通過本發(fā)明提供了一種混合物、混合物濃縮物和能燒結的粉末混合物，借助于這些混合物可制備甚至滿足高的光學要求的經燒結成型件。
權利要求
1.混合物，包含至少一種壓制助劑和至少一種添加劑，其特征在于，該添加劑選自含能釋放的二氧化碳的物質。
2.權利要求1的混合物，其特征在于，該添加劑選自下列物質，所述物質能減少在由至少一種塑料材料和/或金屬材料制成的經燒結成型件上的含炭黑顆粒的表面斑點。
3.上述權利要求之一的混合物，其特征在于，所述混合物含按混合物總量計數量為約 1重量％至約90重量％的所述添加劑。
4.上述權利要求之一的混合物，其特征在于，該添加劑選自有機羧酸和/或其衍生物和/或碳酸的有機鹽和/或無機鹽。
5.權利要求4的混合物，其特征在于，該羧酸和/或其衍生物選自含至少兩個羧基的化合物。
6.權利要求4或5之一的混合物，其特征在于，該羧酸選自檸檬酸、草酸、蘋果酸和/或丙二酸和/或它們的衍生物。
7.上述權利要求之一的混合物，其特征在于，該壓制助劑選自聚乙酸乙烯酯、脂肪酸醇和/或其鹽、蠟、類似蠟的物質、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、脂肪酸的酯和/或鹽、胺、酰胺和/ 或酰胺蠟和/或它們的鹽，包括脂肪酸酰胺，或上述物質的混合物。
8.權利要求7的混合物，其特征在于，該壓制助劑選自巴西棕櫚蠟。
9.權利要求8的混合物，其特征在于，其包含巴西棕櫚蠟作為壓制助劑并包含檸檬酸或其衍生物作為添加劑。
10.權利要求1-9之一的混合物的濃縮物，其特征在于，其含按混合物濃縮物的總量計數量為約35重量％至約90重量％的所述添加劑。
11.權利要求10的濃縮物，其特征在于，該濃縮物含至少約50重量％的選自含至少兩個羧基的有機羧酸和/或其衍生物的添加劑，和含至少一種選自下列化合物的壓制助劑 聚乙酸乙烯酯、脂肪酸醇和/或其鹽、蠟、類似蠟的物質、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、脂肪酸的酯和/或鹽、胺、酰胺和/或酰胺蠟和/或其鹽，包括脂肪酸酰胺，或上述物質的混合物。
12.權利要求10-11之一的混合物濃縮物，其特征在于，其含按濃縮物總量計的至少約 50重量％的檸檬酸或其衍生物，其中剩余量由巴西棕櫚蠟構成。
13.能燒結的粉末混合物，含權利要求1-12之一的混合物和/或混合物濃縮物。
14.能燒結的粉末混合物，還含至少一種塑料粉末材料和/或金屬粉末材料。
15.權利要求13或14之一的能燒結的粉末混合物，其特征在于，該混合物中含至少一種塑料材料和/或金屬材料，其數量按混合物總量計為至少約80重量％。
16.權利要求13至15之一的能燒結的混合物，其特征在于，該混合物中含至少一種添加劑，其數量按能燒結的混合物的總量計為約0. 005重量％至約2重量％。
17.用于制備權利要求1-12之一的混合物或混合物濃縮物的方法，其特征在于，將至少一種添加劑和至少一種壓制助劑熔合，接著將所得的混合物加工成粉末。
18.用于制備權利要求1-12之一的混合物或混合物濃縮物的方法，其特征在于，在第一步驟中制備第一混合物，該混合物含按第一混合物的總量計至少約30重量％的至少一種添加劑，剩余物包含至少一種第一壓制助劑，和在第二步驟中，將該第一混合物引入至少一種第二壓制助劑中。
19.權利要求1-16之一的混合物、混合物濃縮物或能燒結的粉末混合物用于制備經燒結成型件的用途。
20.經燒結成型件，其用權利要求1-16之一的混合物、混合物濃縮物或能燒結的粉末混合物制備。
21.至少一種選自含能釋放的二氧化碳的物質群組的物質用于防止在經燒結成型件上的含炭黑顆粒的表面斑點的用途。
22.權利要求21的用途，其特征在于，該添加劑選自有機羧酸和/或其衍生物和/或碳酸的有機鹽和/或無機鹽。
全文摘要
為了解決本發(fā)明的任務，提供一種混合物，通過該混合物特別是可得到不帶有由炭黑產生的表面斑點的燒結成型件，該混合物包含至少一種壓制助劑和至少一種添加劑，其中該添加劑選自含能釋放二氧化碳的物質群組。
文檔編號B22F1/00GK102271840SQ201080004370
公開日2011年12月7日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權日2009年1月13日
發(fā)明者溫貝爾特 L., 林德瑙 R. 申請人:Gkn 金屬燒結控股有限責任公司