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    • 专利摘要:
    Die vorliegende Erfindung stellt ein Bindemittel zur Pulvermetallurgie bereit, wobei das Bindemittel ein Epoxyharz, welches bei Raumtemperatur flüssig ist, und ein Härtungsmittel mit mindestens einer funktionalen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Amino-, Mercapto- und Carboxylgruppen, enthält. Das Bindemittel birgt wenig Probleme hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Sicherheit, unterdrückt die Graphit-Streuung und ist hinsichtlich Pulvereigenschaften überlegen. Die Erfindung betrifft auch ein Pulvergemisch zur Pulvermetallurgie unter Verwendung des Bindemittels und ein Verfahren zur Herstellung des Pulvergemisches.
    公开号:DE102004009297A1
    申请号:DE102004009297
    申请日:2004-02-26
    公开日:2004-09-16
    发明作者:Kazuhisa Kobe Fujisawa；Hironori Takasago Suzuki
    申请人:Kobe Steel Ltd；
    IPC主号:C08G59-40
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betrifftein Bindemittel fürdie Pulvermetallurgie, welches befähigt ist, geeignet in ein Ausgangspulverbzw. Rohpulver fürdie Pulvermetallurgie wie ein Eisenpulver oder Kupferpulver, eingebrachtzu werden, und betrifft ebenso ein Pulvergemisch für die Pulvermetallurgieund ferner ein Verfahren zur Herstellung des Pulvergemisches für die Pulvermetallurgie.
    [0002] Ein Pulvergemisch für die Pulvermetallurgiewird im allgemeinen durch Mischen eines Metallpulvers auf Eisenpulver-Basismit einem Legierungspulver, wie Graphit, Nickel, Kupfer oder Molybdän, und anschließendes Behandelndes resultierenden Pulvergemisches mit einem Bindemittel erzeugt.Die Bindemittelbehandlung erlaubt die Verhinderung von Segregationbzw. Entmischung von Komponenten, welche durch den Unterschied inder relativen Dichte zwischen dem Metallpulver und dem Legierungspulverwie Graphit bewirkt wird, sowie die Unterdrückung von Graphit-Streuung, etc..
    [0003] Als ein Beispiel offenbart das japanischePatent Nr. 1597077 ein Bindemittelbehandlungsverfahren, welchesdie Schritte des Mischens eines Bindemittels vom Lösungstypmit einem Ausgangspulver bzw. Rohpulver, wobei das Bindemittel einVinylacetathomopolymer oder ein Polyesterharz, gelöst in einemLösungsmittel,umfaßtund des anschließendenEntfernens des Lösungsmittelsdurch Verflüchtigungumfaßt.Als ein weiteres Beispiel offenbart JP-B Nr. 89364/1994 ein Bindemittelbehandlungsverfahren,welches das Schmelzmischen von Zinkstearat oder einem Wachs miteinem Rohpulver unter anschließendemAbkühlenumfaßt.
    [0004] Das Behandeln eines Rohpulvers für die Pulvermetallurgiemit einem Bindemittel und das Zulassen, daß das Bindemittel dessen Wirkungbzw. Funktion zu einem zufriedenstellenden Ausmaß erfüllt, bedarf zunächst desinnigen Mischens der Bindemittelkomponenten und eines Roh- bzw.Ausgangspulvers. Von diesem Standpunkt aus wird als das Bindemittelein Bindemittel vom Lösungstypmit einer niedrigen Viskositätverwendet. In diesem Fall wird zur Minimierung des Einflusses desverwendeten Lösungsmittelsin dem Bindemittel vom Lösungstypauf die physikalischen Eigenschaften des fertigen Pulvermetallurgieproduktesdas Lösungsmitteldurch Verflüchtigungaus dem Pulvergemisch entfernt. Hinsichtlich der Einfachheit derLösungsmittelentfernungdurch Verflüchtigungund hinsichtlich der Löslichkeitdes Grundharzes in dem Bindemittel wird ein Lösungsmittel wie Toluol oderAceton als das Lösungsmittelfür dasBindemittel verwendet. Jedoch sind diese Lösungsmittel hoch entzündlich undeine solche Gefahr, wie Feuer, ist in dem Herstellungsverfahrenfür ein Pulvergemischzur Pulvermetallurgie beinhaltet. Darüber hinaus ist es vom Gesichtspunktder Forderung, ökologischeProbleme zu bewältigen,erforderlich, die Menge des verwendeten Lösungsmittels zu vermindern.
    [0005] Ein schlechtes Verhalten des zurPulvermetallurgie verwendeten Bindemittels kann nicht nur die vorgenannteSegregation von Komponenten oder Graphit-Streuung hervorrufen, sondernkann auch einen schlechten Einfluß auf die Eigenschaften desresultierenden Pulvergemisches aufweisen. Weiterhin ist es erforderlich,daß dasBindemittel beispielsweise eine Wärmebeständigkeit bei einer Warmformtemperaturin dem Bereich von Raumtemperatur bis 200°C oder ähnliches aufweist und zur gleichenZeit beim Sintern sich leicht thermisch zersetzen kann und ein gutesPulvermetallurgie-Formprodukt ohne jedweden Rest ergibt.
    [0006] Vor diesem Hintergrund ist es dieAufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bindemittel zur Pulvermetallurgiebereitzustellen, welches wenig Probleme hinsichtlich Sicherheitbirgt, befähigtist, die Graphit-Streuung zu unterdrücken und hinsichtlich Pulvereigenschaften überlegenist, sowie ein Pulvergemisch zur Pulvermetallurgie unter Verwendungdieses Bindemittels und ein Verfahren zur Herstellung des Pulvergemischesbereitzustellen.
    [0007] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegendenErfindung wird das Bindemittel zur Pulvermetallurgie in ein Rohpulverzur Pulvermetallurgie eingebracht und ist dadurch gekennzeichnet,daß esein Epoxyharz, welches bei Raumtemperatur flüssig ist, und ein Härtungsmittel,welches mindestens eine funktionale Gruppe aufweist, ausgewählt ausder Gruppe, bestehend aus Amino-, Mercapto- und Carboxylgruppen,enthält.Das Bindemittel, welches ein Epoxyharz verwendet, das bei Raumtemperaturflüssigist, erlaubt, daß dasBindemittel und ein Rohpulver zur Pulvermetallurgie, ohne das Erfordernisder Verwendung von beispielsweise einem entzündlichen Lösungsmittel innig gemischtwerden.
    [0008] Gemäß einem zweiten Aspekt dervorliegenden Erfindung ist es bezüglich des Bindemittels gemäß dem erstenAspekt bevorzugt, daß dasEpoxyharz eine Viskositätvon 15.000 mPa·soder weniger bei 25°C aufweist.Dies ist darin begründet,daß dasEinstellen der Viskositätauf 15.000 mPa·soder weniger ermöglicht, daß die Dispergierbarkeitdes Bindemittels in dem Rohpulver gesteigert wird.
    [0009] Gemäß einem dritten Aspekt dervorliegenden Erfindung wird in dem Bindemittel gemäß dem ersten Aspektein Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ oder ein Epoxyharz vom Bisphenol-F-Typgeeignet als das Epoxyharz verwendet.
    [0010] Gemäß einem vierten Aspekt dervorliegenden Erfindung wird in dem Bindemittel gemäß dem ersten Aspektein Härtungsmittelmit einer Aminogruppe geeignet als das Härtungsmittel verwendet.
    [0011] Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegendenErfindung enthältdas Pulvergemisch zur Pulvermetallurgie ein Rohpulver zur Pulvermetallurgieund ein gehärtetesProdukt des Bindemittels gemäß dem erstenAspekt.
    [0012] Gemäß einem sechsten Aspekt dervorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß der Gehalt bzw. Anteil desgehärtetenBindemittels 0,01 bis 0,5 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teiledes Rohpulvers, beträgt.
    [0013] Gemäß einem siebten Aspekt dervorliegenden Erfindung ist das Verfahren zur Her stellung des Pulvergemischeszur Pulvermetallurgie durch die Schritte des Zugebens des Bindemittelszur Pulvermetallurgie gemäß dem erstenAspekt zu einem Pulvermetallurgie-Rohpulver, des Mischens der beidenund des Zulassens, daß dasBindemittel härtet,gekennzeichnet.
    [0014] In der vorliegenden Erfindung wirddas Pulvergemisch eines Metallpulvers und eines weiteren Legierungspulvers,welches nicht mit einem Bindemittel oder einem Schmiermittel behandeltworden ist, als „Rohpulverzur Pulvermetallurgie" (einfach „Rohpulver" bzw. „Ausgangspulver", wie es der Fallsein kann) bezeichnet, währendein Pulvergemisch eines Metallpulvers und eines weiteren Legierungspulvers,welches mit einem Bindemittel oder einem Schmiermittel behandeltworden ist, als „Pulvergemischzur Pulvermetallurgie" (einfach „Pulvergemisch", wie es der Fallsein kann)" bezeichnet.
    [0015] Die vorliegende Erfindung, welchenicht ein hoch entzündlichesLösungsmittelmit einem unangenehmen Geruch verwendet, weist wenige Probleme hinsichtlichSicherheit und Handhabung bzw. Verarbeitbarkeit auf. Daneben kanndie vorliegende Erfindung ein Pulvergemisch zur Pulvermetallurgiebereitstellen, welches befähigtist, die Graphit-Streuung, etc., wirksam zu verhindern, und welcheshinsichtlich Pulvereigenschaften, insbesondere Pulvereigenschaftenunter Warmformbedingungen, überlegenist.
    [0016] 1 isteine schematische Quersichtsansicht einer Meßvorrichtung zum Messen desProzentanteils an Graphit-Streuung.
    [0017] 2 istein Flußdiagramm,welches ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
    [0018] Das Bindemittel zur Pulvermetallurgiegemäß der vorliegendenErfindung wird in ein Rohpulver zur Pulvermetallurgie eingebrachtbzw. dafürverwendet und ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein Epoxyharz, welchesbei Raumtemperatur flüssigist, und ein Härtungsmittelenthält,welches mindestens eine funktionale Gruppe, ausgewählt ausder Gruppe, bestehend aus Amino-, Mercapto- und Carboxylgruppen,aufweist.
    [0019] Bezug wird zunächst auf das Epoxyharz genommen,welches bei Raumtemperatur flüssigist. Das Epoxyharz, welches bei Raumtemperatur flüssig ist,steht beispielsweise fürein Epoxyharz, welches in dem Temperaturbereich von 10°C bis 30°C flüssig ist.Es ist bevorzugt, daß dieViskositätdes Epoxyharzes, welches bei Raumtemperatur flüssig ist, 15.000 mPa·s oderweniger beträgt.Es besteht eine Tendenz, daß,wenn die Viskositätbei 25°C15.000 mPa·s überschreitet,es fürdas Epoxyharz schwierig wird, innig mit dem Rohpulver gemischt zuwerden. Die Viskositätdes Epoxyharzes kann beispielsweise durch Bestimmen des Drehmomentsunter Verwendung eines Drehmomentsensors, dessen Drehmoment erzeugtwird, wenn ein Rotor mit einer konstanten Geschwindigkeit (20 Upm)in einer Probe rotiert wird, und anschließendes Messen der Viskosität unterVerwendung eines Viskosimeters vom Typ B bestimmt werden.
    [0020] Das Epoxyharz, welches bei Raumtemperaturflüssigist, ist nicht spezifisch beschränkt,insoweit als das verwendete Epoxyharz bei Raumtemperatur flüssig istund mindestens zwei Epoxygruppen (Glycidylgruppen) enthält. AlsBeispiele könnensolche Epoxyharze vom Bisphenoltyp wie Bisphenol A und BisphenolF und Epoxyharze vom AD-Typ angeführt werden. Ein Epoxyharz vomBisphenol-Typ kann beispielsweise durch Umsetzen von Bisphenol wieBisphenol A, Bisphenol F oder Bisphenol AD mit Epichlorhydrin hergestelltwerden und ist somit leicht erhältlich.Es ist hinsichtlich des Bindemittelverhaltens zur Pulvermetallurgie überlegen.Als ein Epoxyharz vom Bisphenol-Typ ist eines mit einem Gewichtpro Epoxyäquivalentvon 150 bis 300 g/eq, vorzugsweise 200 bis 300 g/eq, günstig einsetzbar.
    [0021] Obwohl das Epoxyharz vom Bisphenol-Typbei Raumtemperatur flüssigist, entspricht es nicht einem gefährlichen Gegenstand, wie durchdas „FireService Law" definiert,und birgt keine Probleme hinsichtlich Sicherheit und Verarbeitbarkeitwie beispielsweise das Auftreten von Feuer und unangenehmer Geruch.Von einem solchen Standpunkt ist es mehr bevorzugt, daß das vorstehendeEpoxyharz vom Bisphenol-Typ allein als das Epoxyharz, welches beiRaumtemperatur flüssigist, in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Es ist aber auchbevorzugt, daß,wenn erforderlich, eine derartige Epoxyverbindung, wie nachstehendbeschrieben, als ein reaktives Verdünnungsmittel zusammen mit demEpoxyharz vom Bisphenol-Typ, verwendet wird, um die Viskosität des Epoxyharzesvom Bisphenol-Typ zu erniedrigen. Das reaktive Verdünnungsmittel,wenn zu dem Epoxyharz vom Bisphenol-Typ zugegeben, welches bei Raumtemperaturflüssigist, erniedrigt nicht nur die Viskosität des Epoxyharzes, sondernwird auch zusammen mit dem Epoxyharz zum Zeitpunkt des Härtens mittelsdes Härtungsmittelsgehärtet.Das reaktive Verdünnungsmittelist darin überlegen,daß esnicht erforderlich ist, durch Verflüchtigung entfernt zu werden,wie herkömmlichverwendete Lösungsmittel,wie Toluol und Aceton, und ist ebenso hinsichtlich der niedrigenEntflammbarkeit überlegen.Es kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
    [0022] Als reaktive Verdünnungsmittel einsetzbare Epoxyverbindungensind hier Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Neopentylglykolund 1,6-Hexandiol, mit einer Epoxygruppe, eingeführt in einem oder beiden Endendavon, Glycidylether von Trimethylolpropan, Polyglycerin, Polyglycidyletherund Sorbitolpolyglycidylether anzuführen.
    [0023] Bezüglich des Mischungsverhältnisseszwischen dem reaktiven Verdünnungsmittelund dem Epoxyharz vom Bisphenol-Typ, welches bei Raumtemperaturflüssigist, kann ein angemessenes Verhältnisgemäß dem Typdes verwendeten Epoxyharzes eingestellt werden. So ist es beispielsweisebevorzugt, daß diezwei derart zugegeben werden, daß die Viskosität des Epoxyharzesvom Bisphenol-Typ auf 5.000 mPa·s oder weniger, mehr bevorzugt1.000 mPa·soder weniger, eingestellt wird.
    [0024] In der vorliegenden Erfindung istdas Härtungsmittelmit mindestens einer funktionalen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehendaus Amino-, Mercapto- und Carboxylgruppen, vorzugsweise wie dasEpoxyharz bei Raumtemperatur flüssig.Dies dient nicht nur der Verbesserung der Dispergierbarkeit für das Rohpulver,sondern auch dafür,die Härtungsreaktionmit dem Epoxyharz einheitlich zu gestalten.
    [0025] Als Beispiele des Amino-enthaltendenHärtungsmittelskönnenaliphatische Polyamide bzw. Polyamine wie Diethylentriamin, Dipropylentriamin,Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Dimethylaminopropylamin,Diethylaminopropylamin, Dibutylaminopropylamin, Hexamethylendiamin,N-Aminoethylpiperazin, Bisaminopropyl piperazin und Trimethylhexamethylendiamin,alicyclische Polyamine wie 3,3'-Dimethyl-4,4'-diaminodicyclohexylmethan,3-Aminocyclohexylaminopropan, 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan,Isophorondiamin, 1,3-Bis(aminomethyl)cyclohexan und N-Dimethylcyclohexylamin,heterocyclische Diamine wie 3,9-Dipropanamin-2,4,8,10-tetraoxospiro[5,5]undecanund modifizierte Verbindungen davon, aromatische Polyamine wie Xylylendiamin,flüssigePolyamidharze und modifizierte Polyamide als Reaktionsprodukte vonzweibasischen dimeren Säurenund Polyaminen wie Diethylentriamin angeführt werden. Als das Amino-enthaltendeHärtungsmittelkann eine Ketiminverbindung verwendet werden, welche ein Kondensationsprodukteines primären Aminsund eines Ketons ist. Die Ketiminverbindung erzeugt das primäre Aminin der Gegenwart von Wasser und kann als ein Härtungsmittel fungieren.
    [0026] Als Beispiele des Mercapto-enthaltendenHärtungsmittelskönnenMercaptoethanol und Mercaptoessigsäure angeführt werden.
    [0027] Als das Carboxyl-enthaltende Härtungsmittelist es bevorzugt, ein Säureanhydrideiner Carboxyl-enthaltenden Verbindung wie Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid,Methylendomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydridoder Tetramethylenmaleinsäureanhydridzu verwenden.
    [0028] In der vorliegenden Erfindung reagiertdas Epoxyharz, welches bei Raumtemperatur flüssig ist, mit dem Amino-, Mercapto-oder Carboxyl-enthaltenden Härtungsmittelin der folgenden Weise und wird gehärtet. Epoxyringe, die an denEnden des Epoxyharzes vorliegen, reagieren mit dem verwendeten Härtungsmittelund öffnensich, wobei die Moleküledes Epoxyharzes miteinander verbunden werden. Da reaktive Gruppenan beiden Enden des Härtungsmittelsvorliegen, überbrücken siedas Epoxyharz.
    [0029] Unter den hier angeführten Härtungsmittelnist das Amino-enthaltende Härtungsmittelbevorzugt. Bevorzugte Beispiele des Amino-enthaltenden Härtungsmittelssind heterocyclische Diamine wie 3,9-Dipropanamin-2,4,8,10-tetraoxospiro[5,5]undecanund modifizierte Verbindungen davon. Dies liegt darin, daß die Aminogruppegegenüberden in dem Epoxyharz enthaltenen Epoxygruppen hoch reaktiv ist unddie Här tungsreaktion mitdem Epoxyharz, welches bei Raumtemperatur flüssig ist, leichter wird.
    [0030] Das Mischungsverhältnis des Epoxyharzes und desHärtungsmittelsist nicht spezifisch beschränkt, aberliegt beispielsweise bevorzugt in dem Bereich von 1:0,9 bis 1:1,1,mehr bevorzugt 1:1, bezogen auf das molare Verhältnis von Epoxygruppen in demEpoxyharz zu funktionalen Gruppen in dem verwendeten Härtungsmittel.Wenn der Anteil von entweder dem Epoxyharz oder dem Härtungsmittelzu hoch ist, wird die Härtungunzureichend, und es wird kein zufriedenstellendes Bindemittelverhaltenerhalten.
    [0031] Das Bindemittel zur Pulvermetallurgiegemäß der vorliegendenErfindung kann ein Schmiermittel, wenn erforderlich, zusätzlich zudem Epoxyharz und dem Härtungsmittelenthalten. Das Schmiermittel ist nicht spezifisch beschränkt, Beispieledavon schließenMetallseifen, Lithiumstearat, Fettsäureamide, Kohlenwasserstoffwachseund vernetzte (Meth)acrylsäurealkylesterharzeein.
    [0032] Das Pulvergemisch zur Pulvermetallurgiegemäß der vorliegendenErfindung enthältein Rohpulver zur Pulvermetallurgie und das gehärtete Produkt des vorstehendbeschriebenen Bindemittels. Das Rohpulver zur Pulvermetallurgieist nicht spezifisch beschränkt,insoweit es ein Metallpulver enthält, welches Eisen als eine Hauptkomponenteund, wenn notwendig, weiter ein anderes Legierungspulver enthält. AlsBeispiel des Metallpulvers, welches Eisen als eine Hauptkomponenteenthält,ist ein reines Eisenpulver wie atomisiertes Eisenpulver oder reduziertesEisenpulver und ein teilweise oder vollständig legiertes Pulver, legiertzuvor mit einem anderen Element, anzuführen.
    [0033] Als ein anderes Legierungspulver,welches, wenn notwendig, mit dem Metallpulver, das Eisen als eine Hauptkomponenteenthält,gemischt wird, kann ein gemäß den gewünschtenphysikalischen Eigenschaften geeignetes ausgewählt werden. Als Beispiele können Pulvervon solchen Legierungselementen wie Kupfer, Nickel, Chrom und Molybdän, und solcheanorganische Komponenten wie Graphit und Mangansulfid angeführt werden.Es ist bevorzugt, daß diediesbezüglichverwendeten Legie rungselemente in einer Menge von 5 Gew.-Teilenoder weniger, bevorzugt 3 Gew.-Teilenoder weniger, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Metallpulvers, welchesEisen als eine Hauptkomponente enthält, verwendet werden. Wenndie Menge des Legierungspulvers 5 Gew.-Teile überschreitet, kann ein ungünstigerEinfluß wieein Erniedrigen der Festigkeit des resultierenden Formprodukts auftreten.Andererseits ist es vom Standpunkt der gewünschten physikalischen Eigenschaftenbevorzugt, daß dieMenge des Legierungspulvers 0,2 Gew.-Teile oder mehr beträgt.
    [0034] Das gehärtete Produkt des Bindemittelsist nicht beschränkt,sofern es nur durch Härtendes vorstehend beschriebenen Bindemittels erhalten wird. Wenn beispielsweisedas Bindemittel und das Rohpulver miteinander gemischt und gehärtet werden,liegt das gehärteteProdukt des Bindemittels auf Oberflächen des Metallpulvers, welchesEisen als eine Hauptkomponente enthält, und des Legierungspulvers(Graphit) vor und fixiert die beiden unter Verhinderung von Segregationder Komponenten und Graphit-Streuung von.
    [0035] Der Gehalt des gehärteten Produktsdes Bindemittels ist nicht spezifisch beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 0,01 Gew.-Teileoder mehr, mehr bevorzugt 0,03 bis 0,5 Gew.-Teile, noch mehr bevorzugt0,2 Gew.-Teile oder weniger, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Rohpulverszur Pulvermetallurgie. Wenn der Gehalt des gehärteten Produkts des Bindemittelsweniger als 0,01 Gew.-Teile beträgt,wird kein ausreichendes Bindemittelverhalten erhalten, mit dem Ergebnis,daß Segregationder Legierungskomponenten und Graphit-Streuung dazu neigen aufzutreten.Wenn der Gehalt 0,5 Gew.-Teile überschreitet,sind die Pulvereigenschaften des resultierenden Pulvergemischesverschlechtert. Das Pulvergemisch zur Pulvermetallurgie gemäß der vorliegendenErfindung kann weiter ein Schmiermittel enthalten. Als Beispieledes Schmiermittels könnendie gleichen Schmiermittel, wie vorstehend angeführt, genannt werden.
    [0036] Das Verfahren zur Herstellung desPulvergemischs zur Pulvermetallurgie gemäß der vorliegenden Erfindungist durch das Mischen des Bindemittels gemäß der vorliegenden Erfindungzu dem Rohpulver und Zulassen, daß das Bindemittel härtet, gekennzeichnet.Wie das Bindemittel mit dem Rohpulver gemischt wird, ist nicht spezi fischbeschränkt,aber kann beispielsweise durch ein Verfahren, welches das Mischendes Epoxyharzes mit dem Härtungsmittelzur Herstellung eines Bindemittels, das Zugeben des Bindemittelszu dem Rohpulver und das Mischen der beiden (in diesem Fall werdendas Epoxyharz und das Härtungsmittelgerade zusammen vor der Zugabe zu dem Rohpulver gemischt) umfaßt, oderein Verfahren eingerichtet werden, welches das Zugeben eines vondem Epoxyharz und dem Härtungsmittelals Komponenten des Bindemittels zu dem Rohpulver, das Mischen derbeiden und anschließendesZugeben der anderen zu dem Rohpulver und nachfolgendes Mischen umfaßt. Beidem Mischen ist es bevorzugt, daß das Rohpulver und das Bindemittel unterVerwendung einer Mischvorrichtung, wie ein Mischer, Hochgeschwindigkeitsmischer,ein Nauta-Mischer, ein V-Mischer oder ein Doppelkonus-Mischer, gerührt werden.
    [0037] Zur Verbesserung der Dispergierbarkeitdes Bindemittels in dem Rohpulver ist es bevorzugt, eines oder beidevon dem Epoxyharz und dem Härtungsmittelzuvor zu erwärmen,um die Viskositätdes Epoxyharzes oder des Härtungsmittelsauf 5.000 mPa·soder weniger, mehr bevorzugt 1.000 mPa·s oder weniger einzustellen.
    [0038] Die Bindemittel/Rohpulver-Mischungstemperaturist nicht spezifisch beschränkt,aber liegt beispielsweise in dem Bereich von 10° bis 80°C. Durch Einstellen der Mischungstemperaturauf 10° oderhöher,ist es nicht nur möglich,die Viskositätdes Epoxyharzes, welches bei Raumtemperatur flüssig ist, und dadurch die Dispergierbarkeitfür dasRohpulver zu verbessern, sondern es ist auch möglich, das Epoxyharz während dem Mischenzu härten.Eine obere Grenze der Mischungstemperatur ist nicht spezifisch beschränkt, aberes ist vom Standpunkt der Handhabung der Wärmeausstattung bevorzugt, daß die obereGrenze bei 80°Ceingestellt wird.
    [0039] In dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegendenErfindung ist es ebenso bevorzugt, daß das Rohpulver und das Bindemittelzusammen unter Erwärmengemischt werden, um das Härtendes Bindemittels zu beschleunigen. Die Bindemittel-Erwärmungs-und Härtungstemperaturist beispielsweise 30°Coder höher, vorzugsweise40 bis 80°C,mehr bevorzugt 60°Coder weniger. Es ist bevorzugt, daß das Erwärmen unter Rühren vonsowohl Rohpulver als auch Bindemittel durchgeführt wird.
    [0040] Die Erfindung wird nachstehend unterBezugnahme auf die Beispiele nähererläutert,jedoch ist die Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, und Änderungenund Modifikationen sind in dem Umfang der vorliegenden Erfindungeingeschlossen.
    [0041] Wie in 1 gezeigt,wird eine Pulverprobe P (25 g) in einer trichterähnlichen Glasröhre 2 (Innendurchmesser:16 mm, Höhe:106 mm), ausgestattet mit einem Filter 1 (12 μm mesh),angeordnet, anschließendwird Stickstoffgas von unten für20 Minuten mit einer Rate von 0,8 l/min durchfließen gelassen,und der Prozentanteil Graphit-Streuung (%) wird gemäß der folgendenGleichung bestimmt: Prozent Graphitstreuung (%)= [1-(Menge an Graphit (g) in der Pulverprobe nach Durchfließen vonN2-Gas /Menge an Graphit (g) in der Pulverprobebevor Durchströmenvon N2-Gas] × 100
    [0042] Die Menge an Graphit, die in derPulverprobe enthalten ist, wird durch quantitative Analyse von inder Pulverprobe enthaltenem Kohlenstoff bestimmt.
    [0043] Gemäß JIS Z 2502 (ein Metallpulver-Fluiditätsverfahren)wird die Zeit, die für50 g eines Pulvergemischs erforderlich ist, aus einer Öffnung bzw.Mundstückmit 2,63 mm Durchmesser durchzuströmen, als Fluidität bestimmt(s/50 g).
    [0044] 2 kg eines Pulvergemischs werdenin einem zylindrischen Gefäß mit einemInnendurchmesser von 114 mm und einer Höhe von 150 mm und mit einerAustrittsöffnung,gebildet im Boden des Gefäßes, angeordnet,wobei die Austrittssöffnungin dessen Durchmesser veränderbarist. Nach Halten für10 Minuten wird ein minimaler Durchmesser, welcher den Austrag bzw.Austritt des Pulvergemisches zuläßt, alsein kritischer Austrittdurchmesser bestimmt. Je geringer der kritischeAustrittdurchmesser, desto höherdie Fluidität.
    [0045] Ein Formprodukt mit einem Durchmesservon 11,3 mm und einer Höhevon 10 mm wird bei einem Druck von 5 t/cm2 (490,3MPa) und Formtemperaturen von 25°C(Kaltformen) und 130°C(Warmformen) erzeugt und hinsichtlich der Dichte gemäß JSPM-Standard1-64 (ein Metallpulverkompressivitäts-Testverfahren) gemessen.
    [0046] Zum Zeitpunkt des Messens der Dichtedes Pulverkompakts wird die Kraft, die erforderlich ist, um das Formproduktaus der verwendeten Form herauszuziehen bzw. zu entnehmen, durchdie Flächedes Kontakts zwischen der Form und dem Pulverkompakt dividiert,und der dadurch erhaltene Wert (MPa) wird als der Entnahmedruckgezeigt.
    [0047] 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzesvom Bisphenol-A-Typ (Epikote 828, Viskosität 12.000 mPa·s/25°C, ein Produktvon Japan Epoxy Resin Co.) und 50 Gew.-Teile ei nes heterocyclischenAmins als Härtungsmittel (B001:3,9-Dipropanamin-2,4,8,10-tetraoxospiro[5,5]undecan,ein Produkt von Japan Epoxy Resin Co.) wurden miteinander vor Verwendungzur Herstellung eines Bindemittels 1 gemischt.
    [0048] 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzesvom Bisphenol-F-Typ (Epikote 807, Viskosität 6.000 mPa·s/25°C, ein Produkt von Japan EpoxyResin Co.) und 50 Gew.-Teile eines heterocyclischen Amins als Härtungsmittel (B001,ein Produkt von Japan Epoxy Resin Co.) wurden miteinander vor Verwendungzur Herstellung eines Bindemittels 2 gemischt.
    [0049] 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzesvom Bisphenol-A-Typ, verdünntmit einem reaktiven Verdünnungsmittel(Epikote 801, Viskosität4.000 mPa·s/25°C, ein Produktvon Epoxy Resin Co.) und 50 Gew.-Teile eines heterocyclischen Aminsals Härtungsmittel(B001, ein Produkt von Japan Epoxy Resin Co.) wurden miteinandervor Verwendung zur Herstellung eines Bindemittels 3 gemischt.
    [0050] 30 Gew.-Teile Styrol und 1 Gew.-TeilDimethylanilin wurden mit 100 Gew.-Teilen eines ungesättigten Polyesterharzes,bestehend aus Maleinsäureanhydrid,Phthalsäureanhydridund Ethylenglykol, gemischt und 2 Gew.-Teile Benzoylperoxid wurdenmit dem resultierenden Gemisch vor Verwendung zur Herstellung eines Bindemittels4 gemischt.
    [0051] Styrol-Butadien-Kautschuk (PR2000C,ein Produkt von JSR Co.) wurde in Toluol gelöst, um eine 8 Gew.-%ige Toluollösung herzustellen.
    [0052] Harzester (Pensel KK, ein Produktvon Arakawa Chemical Co.) wurde in Toluol gelöst, um eine 8 Gew.-%ige Toluollösung herzustellen.
    [0053] Während100 Gew.-Teile eines reinen Eisenpulvers (Handelsname: „Atome)300M", ein Produktvon Kobe Steel, Ltd.), 2 Gew.-Teile eines im Handel erhältlichenKupferpulvers und 0,8 Gew.-Teile Graphitpulver mit hoher Geschwindigkeitmittels eines Blattrührersgerührtwurden, wurden die vorstehenden Bindemittel 1 bis 6 jeweils in einerMenge von 0,1 Gew.-Teilen (Feststoffgehalt) zugegeben, gefolgt vonstarkem Rührenfür etwa5 Minuten, um ein Mischen zu bewirken. Anschließend wurde der Durchmischungsgradauf mildes Rührengeändert,wobei das Rührenfür 20Minuten unter Erwärmenauf 50°Cdurchgeführtwurde, wonach Pulvergemische zur Pulvermetallurgie 1 bis 6 erhaltenwurden. 2 zeigt einMuster, welches darstellt, wie die Umdrehungsanzahl des Mischerssich mit der Zeit ändert.Bezüglichder Pulvergemische 5 und 6 wurde der Druck während der 20-minütigen Rührphasebei 50°Creduziert, um Toluol aus den Pulvergemischen zu entfernen.
    [0054] Die derart erhaltenen Pulvergemische1 bis 6 wurden überden gesamten Tag stehengelassen, und anschließend wurden teilweise Probenentnommen, um den Prozentanteil an Graphit-Streuung zu bestimmen. Anschließend wurdenSchmiermittel zu den Pulvergemischen 1 bis 6 gegeben, um Pulvergemischezum Kaltformen und Pulvergemische zum Warmformen herzustellen, welcheals Proben zur Messung der Pulvereigenschaften verwendet wurden(z.B. Fluidität,Dichte des Pulverkompakts und Entnahmedruck). In dem Fall der Pulvergemischezum Kaltformen wurde Ethylenbisstearylamid in einer Menge von 0,8Gew.-Teilen, relativ zu 100 Gew.-Teilen eines reinen Eisenpulvers,zugegeben, währendin dem Fall der Pulvergemische zum Warmformen Ethylenbisstearylamidund Lithiumstearat jeweils in einer Menge von 0,3 Gew.-Teilen zudem reinen Eisenpulver gegeben wurden. Die Ergebnisse der gemessenenPulvereigenschaften (unter Kalt- und Warmbedingungen) sind in Tab.1 gezeigt.
    [0055] Die Pulvergemische 1 und 2 wurdenunter Verwendung der Bindemittel 1 und 2, die bei RaumtemperaturlöslichesEpoxyharz und ein Amino-enthaltendes Härtungsmittel enthielten, hergestellt,das Pulvergemisch 3 wurde unter Verwendung des Bindemittels 3 hergestellt,das ein bei Raumtemperatur flüssigesEpoxyharz, verdünntmit einem reaktiven Verdünnungsmittel,und ein Amino-enthaltendes Härtungsmittelenthielt, und die Pulvergemische 4 bis 6 wurden unter Verwendungder Bindemittel 4 bis 6 hergestellt, die ungesättigten Polyester, Styrol-Butadien-Kautschukbzw. Harzester enthielten.
    [0056] Aufgrund der Verwendung von Styrolwar das Bindemittel 4 schlecht riechend und entzündlich und beinhaltete somitein Problem hinsichtlich Sicherheit und Verarbeitbarkeit. Aufgrundder Verwendung von Toluol waren die Bindemittel 5 und 6 hoch entzündlich undbeinhalteten somit ein Problem hinsichtlich der Sicherheit. Aufder anderen Seite bewirkten die Bindemittel 1 bis 3 gemäß der vorliegendenErfindung kein Problem hinsichtlich Sicherheit und Verarbeitbarkeit,insofern sie ein bei Raumtemperatur flüssiges Epoxyharz verwendeten,das hinsichtlich der Entzündbarkeitgering ist und frei von unangenehmem Geruch ist. Insbesondere entsprachendie Bindemittel 1 und 2 keinem gefährlichen Gegenstand, wie durch „Fixe ServiceLaw" definiert.
    [0057] Es wird festgestellt, daß die Pulvergemische1 bis 3 gemäß der vorliegendenErfindung in den Pulvereigenschaften (Fluidität, Entnahmedruck, Dichte desPulverkompakts, kritischer Austrittsdurchmesser) gegenüber denPulvergemischen 4 bis 6 überlegensind. Insbesondere sind die Fluidität und der Entnahmedruck der Pulvergemische1 und 2 bei 130°Cgegenüberdenjenigen der Pulvergemische 5 und 6 überlegen, und somit wird belegt,daß diePulvergemische 1 und 2 hinsichtlich der Warmeigenschaften überlegensind. Des weiteren reicht der kritische Austrittsdurchmesser derPulvergemische 1 bis 3 von 10 bis 15 mm, was deutlich geringer alsder kritische Austrittsdurchmesser von 20 bis 25 mm der Pulvergemische4 bis 6 ist. Daraus folgt, daß die Pulvergemische1 bis 3 hinsichtlich der Fluiditätgegenüberden Pulvergemischen 4 bis 6 überlegensind.
    [0058] Der Prozentanteil an Graphit-Streuungder Pulvergemische 1 bis 3 reicht von 6% bis 8%, was geringfügig höher alsderjenige der Pulvergemische 4 bis 6 ist. Jedoch birgt ein kleinererWert als 10 bezüglichdes Prozentanteils an Graphit-Streuung kein spezifisches Problem.
    [0059] Die folgenden Beispiele verwendenunterschiedliche Substanzen als Härtungsmittel.
    [0060] Bezüglich der Verfahren zur Bewertungder Pulvergemische zur Pulvermetallurgie wurden die gleichen wiein Beispiel 1 herangezogen.
    [0061] 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzesvom Bisphenol-A-Typ (Epikote 828, Viskosität 12.000 mPa·s/25°C, ein Produktvon Japan Epoxy Resin Co.) und 60 Gew.-Teile Polymercaptan (EH-317,ein Produkt von Asahi Denka Kogyo Co.) wurden miteinander vor Verwendungzur Herstellung eines Bindemittels 7 gemischt.
    [0062] 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzesvom Bisphenol-A-Typ (Epikote 828, Viskosität 12.000 mPa·s/25°C, ein Produktvon Japan Epoxy Resin Co.) und 85 Gew.-Teile Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid(EH-3326, ein Produkt von Asahi Denka Kogyo Co.) wurden miteinandervor Verwendung zur Herstellung eines Bindemittels 8 gemischt.
    [0063] 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzesvom Bisphenol-A-Typ (Epikote 828, Viskosität 12.000 mPa·s/25°C, ein Produktvon Japan Epoxy Resin Co.) und 11 Gew.-Teile Diethyltriamin wurdenmiteinander vor Verwendung zur Herstellung eines Bindemit tels 9gemischt.
    [0064] Zur Herstellung der Pulvergemischezur Pulvermetallurgie wurden die gleichen Verfahren wie in Beispiel1 herangezogen, mit der Maßgabe,daß beimBindemittel 8 die Erwärmungstemperaturauf 150°Ceingestellt wurde. Ferner brauchte es beim Bindemittel 8 Zeit zumAbkühlenauf eine Temperatur, bei der das Schmiermittel zugegeben wurde (etwa50°C oderniedriger).
    [0065] Meßproben wurden aus den resultierendenPulvergemischen 7 bis 9 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1hergestellt, und diese wurden hinsichtlich verschiedener Eigenschaftenbestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tab. 2 gezeigt.
    [0066] Aus Tabelle 2 ist zu sehen, daß auch beiVerwendung der Pulvergemische 7 bis 9 Pulvereigenschaften gleichdenjenigen erhalten werden, die bei Verwendung der Pulvergemische1 bis 3 in Beispiel 1 erhalten werden.
    [0067] Im folgenden werden ein Beispielbezüglichder Kombination eines Epoxyharzes, das bei Raumtemperatur nichtflüssigist, mit einem Härtungsmittel,wie in der vorliegenden Erfindung definiert, und ein Beispiel bezüglich derKombination eines Epoxyharzes, das bei Raumtemperatur flüssig ist,mit einem nicht in der vorliegenden Erfindung definierten Härtungsmittelals Vergleichsbeispiele angegeben.
    [0068] Bezüglich der Verfahren zur Bewertungder Pulvergemische zur Pulvermetallurgie wurden die gleichen wiein Beispiel 1 herangezogen.
    [0069] 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzesvom Bisphenol-A-Typ (Epikote 1004, Feststoff-Typ, ein Produkt von Japan Epoxy ResinCo.) und 10 Gew.-Teile eines heterocyclischen Amins als Härtungsmittel(B001, ein Produkt von Japan Epoxy Resin Co.) wurden miteinandervor Verwendung zur Herstellung eines Bindemittels 10 gemischt.
    [0070] 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzesvom Bisphenol-A-Typ (Epikote 828, Viskosität 12.000 mPa·s/25°C, ein Produktvon Japan Epoxy Resin Co.) und 8 Gew.-Teile Dicyandiamid (DICY 7,ein Produkt von Japan Epoxy Resin Co.), welches ein pulverförmiges Härtungsmittelist, wurden miteinander vor Verwendung zur Herstellung eines Bindemittels11 gemischt.
    [0071] In beiden Bindemitteln 10 und 11war es schwierig, aufgrund des Flüssig-Fest-Mischens ein inniges Mischen zu bewirken.
    [0072] Die Herstellung der Pulvergemischewar im wesentlichen die gleiche wie in Beispiel 1. Jedoch war es zumSchmelzen der jeweiligen Feststoffe notwendig, in dem Fall der Bindemittel10 bzw. 11 die Erwärmungstemperaturenauf 140°Cbzw. 180°Ceinzustellen. Darüberhinaus brauchte es eine lange Zeit zum Schmelzen. Die in den Beispieleneingerichtete Rührdauervon 20 Minuten war unzureichend, und es wurde eine Rührdauervon 60 Minuten benötigt.Ferner brauchte es Zeit zum Abkühlenauf eine Temperatur, bei der das Schmiermittel zugegeben wurde (etwa50°C odergeringer).
    [0073] Meßproben wurden aus den resultierendenPulvergemischen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestelltund diese wurden hinsichtlich verschiedener Eigenschaften untersucht.Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tab. 3 gezeigt.
    [0074] Aufgrund der langen Rührdauerwurden bezüglichder FluiditätFluiditätswerteerhalten, die geringer aber relativ nahe zu denjenigen lagen, dieunter Verwendung der Pulvergemische 1 bis 3 in Beispiel 1 erhalten wurden.Es besteht die Möglichkeit,daß dieFluiditätdurch weiteres Verlängernder Rührdauerverbessert werden kann. In diesem Fall resultiert jedoch ein merklicherProduktivitätsverlust,was ein beträchtlicherNachteil ist.
    [0075] Es wird festgestellt, daß die Pulvergemische10 und 11 im Prozentanteil an Graphit-Streuung schlechter gegenüber denPulvergemischen 1 bis 3, wie in Beispiel 1 verwendet, und den Pulvergemischen7 bis 9, wie in Beispiel 2 verwendet, sind.
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] Bindemittel zur Pulvermetallurgie, welches inein Rohpulver zur Pulvermetallurgie eingebracht wird, wobei dasBindemittel ein Epoxyharz, das bei Raumtemperatur flüssig ist,und ein Härtungsmittelmit mindestens einer funktionalen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehendaus Amino-, Mercapto- und Carboxylgruppen, umfasst.
    [2] Bindemittel gemäß Anspruch1, wobei die Viskositätdes Epoxyharzes 15.000 mPa·soder weniger bei 25°Cbeträgt.
    [3] Bindemittel gemäß Anspruch1 oder 2, wobei das Epoxyharz ein Epoxyharz vom Bisphenol-A- oder -F-Typist.
    [4] Bindemittel gemäß Anspruch1, 2 oder 3, wobei das Härtungsmittelein Aminogruppen-enthaltendes Härtungsmittelist.
    [5] Pulvergemisch zur Pulvermetallurgie, umfassend einRohpulver zur Pulvermetallurgie und ein gehärtetes Produkt des Bindemittels,wie in einem der Ansprüche1 bis 4 definiert.
    [6] Pulvergemisch gemäß Anspruch5, wobei der Gehalt des gehärtetenProdukts des Bindemittels in dem Bereich von 0,01 bis 0,5 Gew.-Teilen,bezogen auf 100 Gew.-Teile des Rohpulvers, liegt.
    [7] Verfahren zur Herstellung eines Pulvergemisches zurPulvermetallurgie, welches das Zugeben des Bindemittels zur Pulvermetallurgie,wie in einem der Ansprüche1 bis 4 definiert, zu einem Rohpulver zur Pulvermetallurgie, dasMischen der beiden und Zulassen, daß das Bindemittel härtet, umfasst.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    2004-09-16| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
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