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TW201712109A - 用來生產高密度燒結體的模具潤滑油、模具潤滑油的噴霧塗佈裝置、具備噴霧塗佈裝置的壓粉體成形裝置、使用該裝置的壓粉體成形方法及藉由該方法所獲得的燒結體 - Google Patents

用來生產高密度燒結體的模具潤滑油、模具潤滑油的噴霧塗佈裝置、具備噴霧塗佈裝置的壓粉體成形裝置、使用該裝置的壓粉體成形方法及藉由該方法所獲得的燒結體 Download PDF

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Masanao Kobayashi
Toshiaki Shimizu
Mariko Otsuka
Noboru Shimada
Hidechika Shiratori
Atsushi Okuma
Akiyasu Mitomo
Koichi Katoki
Hiroyuki Fukushima
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Aoki Science Institute Co Ltd
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Abstract

本發明,是有鑑於上述狀況,其目的是藉由 提供:速乾性優異,由微量的塗佈就可均一地將油膜由微量的塗佈形成的模具潤滑油、噴霧塗佈裝置、及壓粉體成形裝置,而實現壓粉體的高速成形和任意形狀的壓粉體的成形。 本發明,是有關於包含:碳數7~18的 碳氫溶劑、及油性改進劑或是極壓劑之模具潤滑油。本發明,進一步,是碳氫溶劑的含有量為50~98質量%的模具潤滑油較佳。

Description

用來生產高密度燒結體的模具潤滑油、模具潤滑油的噴霧塗佈裝置、具備噴霧塗佈裝置的壓粉體成形裝置、使用該裝置的壓粉體成形方法及藉由該方法所獲得的燒結體
本發明,是有關於對於將金屬粉末放入模具將被壓縮成形的壓粉體由高溫燒結而獲得的燒結合金等的燒結體,用來實現燒結體的高密度化的模具潤滑油、模具潤滑油的噴霧塗佈裝置、及具備噴霧塗佈裝置的壓粉體成形裝置等。
如周知,粉末冶金,是將流入由特殊的鐵鋼材料形成的模具的金屬粉末,由高壓力壓固將壓粉體成形,將壓粉體燒結的金屬加工法。
例如,在鐵系的粉末冶金中,由500~1000MPa的高壓力將鐵粉末壓縮壓固,將被壓固的壓粉體由600~1250℃燒結。
粉末冶金,是在成形後不需要去毛刺等的切削加工。因此,適合淨成形的金屬加工法。且,藉由粉末 冶金所生產的零件,是使用二個以上組合、或與由其他的金屬加工法作成的零件組合,就可作為新的零件使用。因此,藉由粉末冶金所生產的零件,是使用在汽車零件、家電製品等的複雜形狀的零件,且被使用在齒輪、帶輪、或是磁性材等的多功能的零件等。
在將金屬粉末在模具內壓縮的過程中,為了減少金屬粉末及模具間的磨損,事先在金屬粉末摻合金屬石鹼等的混合潤滑劑。且,也有一部分使用直接塗佈在模具的模具用的固體潤滑劑。在這些混合潤滑劑及模具用的固體潤滑劑中,在潤滑成分無大不同,一般是使用硬脂酸或是硬脂酸鹽類(也稱為金屬石鹼類),或是蠟類等的固體潤滑劑。
在習知的粉末冶金技術中,若從實施的容易度及量產的容易度的觀點,一般是採用:對於金屬粉末將約1%的混合潤滑劑摻合,將金屬粉末壓粉體燒結的方法。
但是混合潤滑劑被過剩摻合的話,金屬粉末的流動性會被阻礙,被成形的壓粉體具有無法緊密的問題。且,將金屬粉末壓粉體燒結時,因為藉由混合潤滑劑被除去而發生空隙,所以具有壓粉體的密度低的問題。進一步,在燒結過程,因為會發生包含二氧化碳和氧化鋅等的多量的氣體,所以也有作業環境惡化的問題。
如上述的問題點的對策,被提案:將模具的溫度設定成約95℃,在其內面將作為模具潤滑劑的融點 為70℃的硬脂酸粉末藉由摩擦帶電方式靜電地塗佈,藉由熱將硬脂酸粉末溶化,形成液狀的潤滑被膜的方法(例如專利文獻1參照)。
但是固體的潤滑劑被熔融形成的液狀的潤滑被膜,是高黏度,且乾燥困難。因此,容易引起液鬆弛,在油膜形成不均一的斑紋,具有成為潤滑不良的原因及缺點。且,在這種方法中,模具用的潤滑劑會稍多地被塗佈,也有:模具用的潤滑劑會黏附在模具,或燒結體的尺寸精度會減損,或燒結體著色使外觀不良的缺點。此外,在有必要將模具用的潤滑劑稍多地塗佈的某方法中,具有將小型的壓粉體和複雜的形狀的壓粉體等任意的形狀的壓粉體生產困難的缺點。
其他的對策,被提案:在內壁面被塗佈潤滑劑的成形模子內,將潤滑劑被摻合的粉末冶金用粉末充填且由溫間或是熱間壓縮成形的方法(例如專利文獻2參照)。
但是在將塗佈在模具的潤滑劑加熱使熔化的方法中,至潤滑劑熔融為止的時間、和從熔融至形成均一的油膜為止的時間會有過長的缺點。其結果,將壓粉體成形用的週期會變長,具有燒結體的生產效率下降的缺點。此外,使用這種固體或是粉體的潤滑劑的方法,因為不適合潤滑劑的微量的塗佈,而具有無法生產小型的壓粉體和複雜的形狀的壓粉體的缺點。
且將粉末狀的硬脂酸鋰分散在水,並塗佈在 模具的方法也被提案(例如非專利文獻1參照)。但是,在此方法,因為至水蒸發為止花費時間,所以將壓粉體成形用的週期會變長,具有燒結體的生產效率下降的缺點。且,也有粉末狀的潤滑劑會凝集,或在油膜形成不均一的斑紋,而引起潤滑不良的缺點。
〔習知技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開平11-140505號公報
[專利文獻2]日本特開2000-199022號公報
〔非專利文獻〕
[非專利文獻1]粉體粉末冶金協會著「粉體及粉末冶金Vol.62 No.3」,明報社,2015年3月15日,p.95~100
本發明是有鑑於上述狀況,其目的為藉由提供速乾性優異,由微量的塗佈就可形成均一的油膜的模具潤滑油、噴霧塗佈裝置、及壓粉體成形裝置,而可以實現壓粉體的高速成形和任意形狀的壓粉體的成形。
且其目的為提供一種藉由使用上述模具潤滑油、噴霧塗佈裝置、及壓粉體成形裝置,即使減少混合於 金屬粉末的金屬石鹼等的混合潤滑劑,也不會使磨損發生,可以將燒結體高速生產的方法。
進一步的目的,是藉由減少混合於金屬粉末的金屬石鹼等的混合潤滑劑,來減少燒結後發生的空隙,且,由高的壓力成形,實現燒結體的高密度化。另外的目的,減少二氧化碳和氧化鋅等的氣體的發生,減少作業環境的惡化。
本發明的模具潤滑油,是包含碳數7~18的碳氫溶劑、及油性改進劑及/或極壓劑。
本發明,進一步,碳氫溶劑的含有量,是50~98質量%的模具潤滑油較佳。
本發明,進一步,油性改進劑及/或極壓劑的含有量,是20質量%以下的模具潤滑油較佳。
本發明,進一步,碳氫溶劑,是從由石蠟系碳氫溶劑、烯烴系碳氫溶劑、環烷系碳氫溶劑、及芳香族系碳氫溶劑所構成的群所選擇的1種以上的溶劑的模具潤滑油較佳。
本發明,進一步,油性改進劑,是從由矽類、動植物油脂類、及高級脂肪酸酯類所構成的群所選擇的1種以上的化合物的模具潤滑油較佳。
本發明,進一步,極壓劑,是從由磷酸酯、TCP、硫化物硫化油、MoDTC、ZnDTP、及MoDTP所構 成的群所選擇的1種以上的化合物的模具潤滑油較佳。
本發明的噴霧塗佈裝置,進一步,設有:具有近似圓錐台狀的傾斜部的滾針、及具有近似圓錐台狀的傾斜部的滾針承接部,前述滾針及前述滾針承接部,是可略嵌合在各近似圓錐台狀的傾斜部,模具潤滑油是通過略嵌合的前述滾針及前述滾針承接部之間。
本發明的噴霧塗佈裝置,進一步,具有:形成於前述滾針中的近似圓錐台狀的傾斜部的變窄側的滾針先端部、及與前述滾針承接部中的近似圓錐台狀的傾斜部的變窄的側連結的滾針承接孔,滾針承接孔,是在與滾針承接部相面對的側,與將模具潤滑油供給至噴霧塗佈裝置內的油供給管連結,滾針承接孔及滾針先端部可略嵌合,與滾針先端部略嵌合的部位中的滾針承接孔的直徑是0.6~1.8mm,滾針先端部的直徑是0.5~1.7mm,該滾針承接孔的直徑及滾針先端部的直徑的差是0.05~0.4mm較佳。
本發明的噴霧塗佈裝置,進一步,可將模具潤滑油由0.01~10ml/次的量噴霧較佳。
本發明的噴霧塗佈裝置,進一步,具有設有供給空氣的複數空氣供給孔及將模具潤滑油朝模具給油的給油孔的噴射噴嘴,空氣供給孔是被複數設置在給油孔的周圍,空氣供給孔及給油孔是被配置於彼此扭轉的位置,從對於包含1個空氣供給孔的大致平面垂直的方向測量了空氣供給孔及給油孔所形成的角的情況時,空氣供給孔及給油孔所形成的角是成為20~40度較佳。
本發明壓粉體成形裝置,是具備:藉由噴霧塗佈裝置將模具潤滑油塗佈的塗佈手段、及朝塗佈了模具潤滑油的模具將金屬粉末充填的充填手段、及將被充填的金屬粉末按壓將壓粉體成形的成形手段、及將被成形的壓粉體朝比模具更上部拔出的拔出手段、及將拔出壓粉體從模具的上部提取的提取手段。此提取手段及噴霧塗佈裝置,是在提取前的狀態往朝向模具的上部的方向也就是提取方向,連動地移動者,提取手段,是沿著提取方向設在比噴霧塗佈裝置更前方,提取手段及噴霧塗佈裝置是藉由朝提取方向移動,提取手段,是通過模具的上部將壓粉體提取,噴霧塗佈裝置,是到達模具的上部時將模具潤滑油塗佈在模具。本發明是有關於如上述壓粉體成形裝置。
在本發明壓粉體成形裝置中,進一步,提取手段、噴霧塗佈裝置、及充填手段,是在提取前的狀態往朝向模具的上部的方向也就是提取方向,連動地移動者。充填手段,是沿著提取方向設在比噴霧塗佈裝置更後方,藉由使噴霧塗佈裝置及充填手段連動朝提取方向移動,充填手段,是噴霧塗佈裝置將模具潤滑油塗佈在模具隨後,到達模具的上部時,朝模具將金屬粉末充填。本發明是如上述壓粉體成形裝置較佳。
本發明壓粉體成形裝置,進一步,具備將被充填於模具的金屬粉末之中的存在於比模具上部的金屬粉末擦切的擦切手段。提取手段及噴霧塗佈裝置,是藉由將提取方向及提取方向的相反方向交互地往復移動,將被依 序成形的壓粉體提取,反覆在模具將模具潤滑油塗佈者,擦切手段,是沿著提取方向設在比噴霧塗佈裝置更後方,藉由噴霧塗佈裝置及擦切手段連動而朝提取方向的相反方向移動,將被充填於模具的金屬粉末擦切。本發明是如上述壓粉體成形裝置較佳。
本發明壓粉體成形方法,是具備:藉由噴霧塗佈裝置將模具潤滑油塗佈的塗佈過程、及朝塗佈了模具潤滑油的模具將金屬粉末充填的充填過程、及將被充填的金屬粉末按壓將壓粉體成形的成形過程、及將被成形的壓粉體朝比模具更上部拔出的拔出過程、及將拔出壓粉體藉由提取手段從模具的上部提取的提取過程。提取手段及噴霧塗佈裝置,是在提取前的狀態往朝向模具的上部的方向也就是提取方向,連動地移動者,提取手段,是沿著提取方向設在比噴霧塗佈裝置更前方,提取手段及噴霧塗佈裝置是藉由朝提取方向移動,提取手段,是通過模具的上部將壓粉體提取,噴霧塗佈裝置,是到達模具的上部時將模具潤滑油塗佈在模具。本發明是有關於如上述壓粉體成形方法。
本發明,是有關於將藉由上述壓粉體成形方法成形的壓粉體燒結而獲得的燒結體。
依據本發明的模具潤滑油的話,因為可以提供速乾性優異,由微量的塗佈就可以形成均一的油膜的模 具潤滑油,所以可以實現壓粉體的高速成形和任意形狀的壓粉體的成形。且,藉由使用上述模具潤滑油,即使減少混合於金屬粉末的金屬石鹼等的混合潤滑劑,也不會使磨損發生,可以將燒結體高速生產。
進一步,藉由減少混合於金屬粉末的金屬石鹼等的混合潤滑劑,就可減少燒結後發生的空隙,且,可以由高的壓力成形,實現燒結體的高密度化。此外,可以減少二氧化碳和氧化鋅等的氣體的發生,減少作業環境的惡化。
10‧‧‧噴霧塗佈裝置
11‧‧‧油量調節旋鈕
12‧‧‧彈簧室
13‧‧‧彈簧
14‧‧‧固定環
15‧‧‧滾針
15S‧‧‧滾針細徑部
15L‧‧‧滾針粗徑部
15T‧‧‧滾針先端部
15I‧‧‧滾針傾斜部
16‧‧‧滾針承接件
16S‧‧‧滾針承接部
16P‧‧‧滾針承接孔
18‧‧‧噴霧本體
19‧‧‧噴射噴嘴
20‧‧‧噴射噴嘴帽
21‧‧‧空氣供給路
22‧‧‧空氣分岐路
23‧‧‧空氣供給孔
24‧‧‧空氣噴霧溝
31‧‧‧油供給軟管
32‧‧‧油供給管
33‧‧‧給油孔
40‧‧‧給料機
41‧‧‧外壁
42‧‧‧擦切部
43‧‧‧提取部
50‧‧‧金屬粉末
51‧‧‧壓粉體
60‧‧‧模具板
70‧‧‧模具
80‧‧‧油膜
91‧‧‧上沖頭
92‧‧‧下沖頭
[第1圖]將本發明的模具潤滑油噴霧的噴霧塗佈裝置的剖面圖的意示圖(a)及噴霧塗佈裝置中的噴射噴嘴的剖面圖的意示圖(b)。
[第2圖]噴霧塗佈裝置中的噴射噴嘴的立體圖的意示圖。
[第3圖]本發明壓粉體成形裝置的剖面圖的意示圖,以及,顯示塗佈機構、充填機構、擦切機構、成形機構、拔出機構、及提取機構的概略圖。
<模具潤滑油>
依據本發明的模具潤滑油的話,即使沒有將模具加熱,仍可以將維持高的強度的油膜在模具表面形成。且,本發明的模具潤滑油,是在高壓力下也可以最佳地發揮潤滑性能。以下,詳細說明本發明的模具潤滑油的組成。
本發明的模具潤滑油,是包含:碳數7~18的碳氫溶劑、及油性改進劑或是極壓劑組成物。模具潤滑油是藉由上述組成,因為速乾性變高,並且形成均一的油膜,所以可以實現壓粉體的高速成形和任意形狀的壓粉體的成形。且,藉由使用上述模具潤滑油,即使減少混合在金屬粉末的混合潤滑劑,也不會使磨損發生,可以將燒結體高速生產。
進一步,使用潤滑性良好且可微量塗佈的上述模具潤滑油的話,因為可以減少混合在金屬粉末的混合潤滑劑,所以可以將燒結後的空隙減少,且,可以由高的壓力成形,實現燒結體的高密度化。此外,也可以減少二氧化碳和氧化鋅等的氣體的發生,減少作業環境的惡化。
且本發明的模具潤滑油,因為速乾性優異,由常溫形成容易油膜,所以不需要將模具加熱。因此,本發明的模具潤滑油,也可以在例如,表面溫度是40℃以下的模具使用。如此,因為是不需要將模具加熱的時間、和將在模具使用的潤滑劑熔融用的時間,所以可以將壓粉體的成形過程高速化。
本發明的模具潤滑油,是如後述,因為可少量塗佈,在一般的塗佈方法中,使用噴霧塗佈裝置在模具 塗佈較佳。藉由將本發明的模具潤滑油由噴霧塗佈裝置塗佈在模具,就可容易實現小型的壓粉體和細的形狀的壓粉體等任意形狀的壓粉體的成形。
為了將模具潤滑油由噴霧塗佈裝置塗佈,若從實現穩定的噴霧的觀點,將模具潤滑油的動黏度最佳化較佳。模具潤滑油的40℃中的動黏度,是未滿2~100mm2/s較佳。模具潤滑油的40℃中的動黏度是未滿2mm2/s的話,噴霧塗佈裝置的噴霧用泵就具有容易磨耗的傾向。模具潤滑油的40℃中的動黏度是超過100mm2/s的話,具有將模具潤滑油噴霧困難的傾向。
若從實現穩定的噴霧塗佈的觀點,模具潤滑油的40℃中的動黏度,是2~50mm2/s更佳,2~20mm2/s進一步較佳。為了將模具潤滑油的40℃中的動黏度由100mm2/s以下的條件噴霧塗佈,在空氣流量、空氣壓力、齒輪泵等壓送裝置、或是噴霧塗佈裝置,適宜地調整模具潤滑油被噴霧的給油孔的口徑等較佳。
且模具潤滑油的40℃中的動黏度是超過10mm2/s的話,即使將模具潤滑油塗佈在模具,將金屬粉末朝模具充填時,模具潤滑油是在模具的開口部附近與金屬粉末接觸,而具有容易形成凝集塊(塊狀)的傾向。在模具的開口部附近形成凝集塊的話,無法將金屬粉末充填至模具的後側為止,而具有將壓粉體成形成所期的形狀困難的傾向。因此,若從如上述的觀點,模具潤滑油的40℃中的動黏度是10mm2/s以下較佳。
模具潤滑油的動黏度,是例如,可以依據烏氏黏度計(ASTM D445)進行測量。
又,在模具潤滑油中,除了後述的碳氫溶劑、油性改進劑、及極壓劑以外,在不違反本發明的宗旨的範圍內,包含氧化防止劑、金屬惰性劑、防鏽劑、或是消泡劑等的添加物等也可以。
(1)碳氫溶劑
模具潤滑油中的溶劑,是將模具潤滑油塗佈在模具之後,有必要迅速地蒸發。模具潤滑油中的溶劑因為是藉由迅速地蒸發,使模具潤滑油中的潤滑成分,形成強度高的油膜,使潤滑性最佳地被確保。
另一方面,模具潤滑油中的溶劑,不易蒸發,或即使蒸發但溶劑殘留的情況時,模具潤滑油會在未形成強度高的油膜就垂下流掉,使潤滑性下降。
因此,模具潤滑油中的溶劑,是蒸發容易不易殘留者,即,乾燥性高的溶劑較佳。且,若從預防引起作業者的健康障礙的觀點,模具潤滑油中的溶劑,是飽和碳氫的含有量高,可將硫黃分及氮分極端低地抑制的精製度高的碳氫溶劑較佳。
本發明的模具潤滑油的溶劑使用的碳氫溶劑,是常溫液體者。且,碳氫溶劑的碳數是7~18,10~15較佳。碳氫溶劑的碳數是未滿7的話,因為乾燥性過高,所以具有朝模具的附著性惡化的可能,且火災的危險 性增加。且,碳氫溶劑的碳數是超過18的話,溶劑蒸發困難而成為乾燥性下降,對於後述的油性改進劑及極壓劑形成的油膜的黏度,溶劑中的低黏度的未乾燥部分會下降,油膜的潤滑性會下降,並引起磨損。
如上述,本發明所使用的碳氫溶劑有必要具有最佳的乾燥性,具有最佳的乾燥性的碳氫溶劑的話,可以使用於本發明。碳數7~18的碳氫溶劑,特別具有最佳的乾燥性者,作為模具潤滑油的溶劑特別適合。
碳氫溶劑,是模具潤滑油中質量最多的成分,即主成分較佳。碳氫溶劑的含有量,是對於模具潤滑油的全量為50~98質量%較佳,60~98質量%更佳,60~95質量%進一步較佳。
碳氫溶劑的含有量是未滿50質量%的話,後述的油性改進劑或是極壓劑的摻合比率因為增加,所以具有模具的內壁面油膜乾燥困難的傾向。碳氫溶劑的含有量是超過98質量%的話,模具潤滑油的油膜因為薄,具有模具潤滑油的潤滑性下降的傾向。
碳氫溶劑的種類,雖無特別限定,例如,可舉例石蠟系碳氫溶劑、烯烴系碳氫溶劑、環烷系碳氫溶劑、或是芳香族系碳氫溶劑等。
石蠟系碳氫溶劑,包含不是環狀而是鎖狀的飽和碳氫化合物的溶劑,與其他的碳氫溶劑相比較,不易引起作業者的健康障礙,且,由溫度所產生的黏度變化少。因此,藉由將石蠟系碳氫溶劑作為模具潤滑油的溶劑 使用,就可以將模具潤滑油穩定地噴霧塗佈。
且石蠟系碳氫溶劑,與其他的碳氫溶劑相比較,反應性低,化學性穩定性高。因此,藉由將石蠟系碳氫溶劑作為模具潤滑油的溶劑使用,模具潤滑油中的潤滑成分等就變質困難。
若從如以上的觀點,在模具潤滑油使用的溶劑,在碳氫溶劑中,石蠟系碳氫溶劑是特別佳。
石蠟系碳氫溶劑的種類,雖無特別限定,例如,可舉例庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、或是十五烷等的烷類溶劑。
烯烴系碳氫溶劑,是包含具有雙重結合的碳氫化合物的溶劑。烯烴系碳氫溶劑的種類,雖無特別限定,例如,可舉例1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、或是1-癸烯等。
環烷系碳氫溶劑,是在分子中包含具有至少1個飽和脂肪族環的化合物的溶劑,具有乾燥性比後述的芳香族系碳氫溶劑更高的性質。環烷系碳氫溶劑的種類,雖無特別限定,例如,可舉例環戊烷、環己烷、或是環辛烷等。
芳香族系碳氫溶劑,是在分子中包含具有至少1個芳香族環的化合物的溶劑。芳香族系碳氫溶劑的種類,雖無特別限定,例如,可舉例三烯、或是二甲苯等。
且碳氫溶劑,可以使用石油系的碳氫溶劑、從天然物衍生的碳氫溶劑、或是被化學合成的碳氫溶劑等 各種者。
又,碳氫溶劑,是將如上述的溶劑單獨使用也可以,複數使用也可以。且,在碳氫溶劑中,在不違反本發明的宗旨的範圍,包含添加物和不純物等也可以。
(2)油性改進劑
藉由在模具潤滑油添加油性改進劑,就可以確保壓粉體及模具之間的潤滑性。油性改進劑,是指具有極性的化合物,其極性部分因為是朝模具物理地吸附而形成油膜,所以壓粉體及模具之間如緩衝材作用,可將摩擦減少的化合物的意思。且,油性改進劑,是與溶劑親和性高者較佳。
油性改進劑的含有量,是對於模具潤滑油的全量,20質量%以下較佳,2~18質量%更佳,2~15質量%進一步較佳。油性改進劑的含有量是超過20質量%的話,油膜會過剩地變厚,具有在燒結後發生的空隙容易增加的傾向。且,也有模具潤滑油的動黏度變高,使進行穩定的噴霧塗佈成為困難的傾向。且,也有油性改進劑容易黏附在燒結體的傾向。油性改進劑的含有量是未滿2質量%的話,油膜成為不充分,具有成為磨耗等的原因的情況。
油性改進劑的種類,雖無特別限定,例如,可舉例矽類、動植物油脂類、或是高級脂肪酸酯類等。
矽類的種類,雖無特別限定,例如,可舉例 酚改質矽、甲基苯乙烯改質矽、烷基改質矽、或是烷基芳烷基改質矽等的改質矽類、或是二甲基矽油等。
動植物油脂類的種類,雖無特別限定,例如,可舉例油菜籽油、大豆油、椰子油、棕櫚油、牛油、或是豬脂等。
高級脂肪酸酯類的種類,雖無特別限定,例如,可舉例椰子油脂肪酸、油酸、硬脂酸、月桂精酸、棕櫚酸、或是牛脂脂肪酸等的高級脂肪酸的一價醇酯或是多價醇酯等。
又,油性改進劑,是將如上述的化合物單獨使用也可以,複數使用也可以。且,在油性改進劑中,在不違反本發明的宗旨的範圍,包含添加物和不純物等也可以。
(3)極壓劑
藉由在模具潤滑油添加極壓劑,高壓力負荷的情況時,可以減少壓粉體及模具之間的磨損。極壓劑,是指在壓粉體及模具之間藉由化學性的反應而形成柔軟的油膜,藉由減少壓粉體及模具之間的直接接觸,在壓粉體及模具之間可防止磨損和磨耗化合物的意思。且,極壓劑,是與溶劑親和性高者較佳。
極壓劑的含有量,是對於模具潤滑油的全量,20質量%以下較佳,0.5~18質量%更佳,0.5~15質量%進一步較佳。
極壓劑的含有量是超過20質量%的話,模具潤滑油的動黏度變高,具有進行穩定的噴霧塗佈成為困難的傾向。且,也有極壓劑容易黏附在燒結體的傾向。極壓劑的含有量是未滿2質量%的話,油膜成為不充分,具有成為磨耗等的原因的情況。
極壓劑的種類,雖無特別限定,例如,可舉例二烷基五硫化物等的硫化物硫化油、磷酸酯、TCP(磷酸三甲苯酯)、MoDTC(二硫代氨基甲酸鉬)、ZnDTP(二烷基二硫代酸鋅)、或是MoDTP(二硫代磷酸鉬)等。
又,極壓劑,是將如上述的化合物單獨使用也可以,複數使用也可以。且,在極壓劑中,在不違反本發明的宗旨的範圍,包含添加物和不純物等也可以。
且藉由併用油性改進劑及極壓劑,可以期待高潤滑性和耐磨損性。將油性改進劑及極壓劑併用的情況時,油性改進劑及極壓劑的合計量,是對於模具潤滑油的全量,20質量%以下較佳,2~18質量%更佳,2~15質量%進一步較佳。
<模具潤滑油的噴霧塗佈裝置>
本發明的模具潤滑油的塗佈方法,雖無特別限定,可舉例刷毛塗裝、滾子塗裝、或是由噴霧塗佈裝置所產生的噴霧塗佈等的方法。刷毛塗裝或是滾子塗裝,若從將模具潤滑油對於模具厚厚地塗佈的觀點是最佳,但是具有在藉 由模具潤滑油形成的油膜的厚度容易產生不均勻的傾向。且,將壓粉體成形用的模具,因為一般多是小型者,所以具有在刷毛塗裝和滾子塗裝中不易塗佈的傾向。因此,在模具將模具潤滑油塗佈時,是藉由噴霧塗佈裝置進行噴霧塗佈較佳。
將上述的模具潤滑油噴霧的噴霧塗佈裝置,是例如,可以使用第1圖的噴霧塗佈裝置10。
噴霧塗佈裝置10,是具有:油量調節旋鈕11、彈簧室12、彈簧13、固定環14、滾針15、滾針承接件16、噴霧本體18、噴射噴嘴19、噴射噴嘴帽20、空氣供給路21、空氣分岐路22、空氣供給孔23、油供給軟管31、油供給管32、及給油孔33等。
滾針15,是具有:滾針細徑部15S、滾針粗徑部15L、滾針傾斜部15I、及滾針先端部15T。滾針細徑部15S是與滾針粗徑部15L連結,滾針傾斜部15I是與滾針先端部15T連結,各別被配置成大致直線狀。在本實施例中,滾針細徑部15S的直徑是約3.0mm、滾針粗徑部15L的直徑是約10.0mm、滾針先端部15T的直徑是約0.65mm。且,滾針承接件16,是具有滾針承接部16S及滾針承接孔16P。
油量調整旋鈕11,是將油量一定地控制用的旋鈕。在油量調節旋鈕11中,設有彈簧室12,在彈簧室12中,組入彈簧13。且,彈簧13,是捲附於滾針細徑部15S,可以補足滾針15的上下動作。彈簧13的使用時的 荷重,是1.0~3.0N較佳。
藉由油量調整旋鈕11將噴霧的油量調整之後,是藉由固定環14將油量調整旋鈕11固定。藉由固定環14將油量調整旋鈕11固定,每一噴霧的油量就可以一定。
滾針15,是具有由近似圓錐台狀的傾斜部所構成的滾針傾斜部15I,滾針承接部16,是具有由近似圓錐台狀的傾斜部所構成的滾針承接部16S。進一步,滾針15及滾針承接部16,可略嵌合在滾針傾斜部15I及滾針承接部16S,模具潤滑油是成為可通過略嵌合的滾針傾斜部15I及滾針承接部16S之間。
滾針傾斜部15I中的近似圓錐台狀的傾斜部的形成的角,是20~40度較佳。且,滾針承接部16S中的近似圓錐台狀的傾斜部的形成的角,是對於滾針傾斜部15I中的近似圓錐台狀的傾斜部的形成的角,為-5~-1度較佳。在滾針傾斜部15I及滾針承接部16S中,各的近似圓錐台狀的傾斜部,是藉由具有上述角度的關係,就容易微調整被噴霧的模具潤滑油的量。
噴霧塗佈裝置10,是具有:形成於滾針傾斜部15I中的近似圓錐台狀的傾斜部的變窄的側的滾針先端部15T、及與滾針承接部16S中的近似圓錐台狀的傾斜部的變窄側連結的滾針承接孔16P。進一步,滾針承接孔16P,是由與滾針承接部16S相面對的側,與將模具潤滑油供給至噴霧塗佈裝置10內的油供給管32連結,使滾針 承接孔16P及滾針先端部15T成為可略嵌合。
在滾針承接孔16P及滾針先端部15T的嵌合部位,滾針承接孔16P的直徑是0.6~1.8mm較佳,滾針先端部15T的直徑是0.5~1.7mm較佳。且,滾針承接孔16P的直徑及滾針先端部15T的直徑的差是0.05~0.4mm較佳。滾針承接孔16P及滾針先端部15T是藉由滿足上述條件,而具有模具潤滑油的微量塗佈容易的傾向。
滾針承接孔16P,是如上述,與油供給管32連結,形成油供給管32的一部分。將模具潤滑油給油用的油供給軟管31,是與油供給管32連結。形成油供給管32的一部分的滾針承接孔16P,是與設在噴射噴嘴19的給油孔33連結。供給空氣用的空氣供給路21,是與空氣分岐路22及空氣供給孔23連結。
空氣供給孔23,是對於噴射噴嘴19的中心軸20~40度傾斜設置較佳。空氣供給孔23是藉由由上述態樣被設置,就具有容易將模具潤滑油廣泛圍噴霧的傾向。
<模具潤滑油的噴霧方法>
藉由將油量調節旋鈕11朝逆時針旋轉,使彈簧室12,朝逆時針旋轉,且朝與滾針粗徑部15L相反側移動。伴隨彈簧室12朝與滾針粗徑部15L相反側移動,使被組入彈簧室12的彈簧12被放緩。藉由將彈簧12放緩使彈簧12的彈力下降,而使滾針粗徑部15L朝滾針承接件16側相反側移動。
滾針粗徑部15L,是伴隨朝與滾針承接件16側相反側移動,滾針15及滾針承接件16的嵌合狀態會變化。其結果,從滾針承接孔16P(油供給管32)被供給至給油孔33的每單位時間的模具潤滑油的供給量會增加。如以上,可以將從給油孔33被給油的模具潤滑油的油量微增。
藉由將油量調節旋鈕11朝逆時針旋轉,使彈簧室12,朝逆時針旋轉,且朝滾針粗徑部15L側移動。伴隨彈簧室12朝滾針粗徑部15L側移動,使被組入彈簧室12的彈簧12被壓縮。藉由將彈簧12壓縮使彈簧12的彈力增加,而使滾針粗徑部15L朝滾針承接件16側移動。
滾針粗徑部15L,是伴隨朝滾針承接件16側移動,滾針15及滾針承接件16的嵌合狀態會變化。其結果,從滾針承接孔16P(油供給管32)被供給至給油孔33的每單位時間的模具潤滑油的供給量會下降。如以上,可以將從給油孔33被給油的模具潤滑油的給油量微減。
從空氣供給路21,朝噴霧本體18內將空氣導入。在空氣的導入操作中,使用電磁閥。供給的空氣的空氣壓,是3MPa以上較佳。又,使空氣壓不過高的方式,使用調節器等調整成適度的空氣壓較佳。空氣流入空氣供給路21及空氣分岐路22的話,滾針15被推舉,在滾針承接件16形成間隙,可以將模具潤滑油朝模具給油。 又,模具潤滑油的油壓,是0.1~1.0N較佳。
從空氣供給路21被供給的空氣,也通過空氣分岐路22,朝滾針粗徑部15L側被供給。藉由從空氣分岐路22被供給的空氣的壓力,使滾針粗徑部15L朝滾針承接件16側相反側移動。也藉由此機構,使模具潤滑油的給油量被微調整。
從空氣供給路21被供給的空氣,是通過空氣供給孔23及空氣噴霧溝24,朝向噴霧本體18的外部被噴霧。
在具備空氣供給孔23及給油孔33的噴射噴嘴19中,在給油孔33的周圍空氣供給孔23是被設置在6處(第2圖中的23a、23b、23c、23d、23e、及23f)。空氣供給孔23及給油孔33是被配置於彼此扭轉的位置,從對於包含1個空氣供給孔23的大致平面垂直的方向測量了空氣供給孔23及給油孔33所形成的角的情況時,空氣供給孔23及給油孔33所形成的角是20~40度較佳。即,從使1個空氣供給孔23的空氣供給路21側的端部在給油孔33重疊的方式看的位置,看該空氣供給孔23及給油孔33的情況時,該空氣供給孔23及給油孔33所形成的角是20~40度較佳。空氣供給孔23及給油孔33所形成的角是藉由滿足上述範圍,空氣從空氣噴霧溝24被噴霧時形成漩渦。
從空氣供給路21被供給的空氣,是通過設在噴射噴嘴19的空氣供給孔23之後,在噴射噴嘴19及噴 射噴嘴帽20的間隙(0.3~1.5mm)流動,從空氣噴霧溝24一邊被漩渦一邊被噴霧。空氣被噴霧的話,給油孔33的附近因為是成為真空狀態,所以空氣從給油孔33將模具潤滑油引入。因此,空氣及模具潤滑油混合成為霧狀,朝模具70被噴霧塗佈。
模具潤滑油的噴霧量,若從使模具潤滑油的溶劑容易乾燥的觀點,微量較佳。模具潤滑油的噴霧量,是0.01~10ml/次較佳,0.05~5ml/次更佳。模具潤滑油的噴霧量是未滿0.01ml/次的話,油膜的形成是不充分,具有成為磨損的原因的傾向。模具潤滑油的噴霧量是超過10ml/次的話,模具潤滑油的溶劑是具有蒸發困難的傾向。
又,上述噴霧塗佈裝置10,不是只有油性的模具潤滑油,也可以將包含水性者的模具潤滑劑整個噴霧。
以下,說明第3圖所示壓粉體成形裝置。
可以適用在本發明壓粉體成形裝置的金屬粉末50的種類,雖無特別限定,例如,可舉例鐵、銅、鎳、鉻、鎢、鉬、或是、在鐵包含鉻和鎳的不銹鋼等的合金鋼等的金屬。且,在上述金屬的混合物、和上述的金屬的混合物,使用含有將燒結強度和表面硬化增強用的碳的混合物等也可以。
<壓粉體成形裝置>
將充填至模具70的金屬粉末50成形成壓粉體51用壓粉體成形裝置,是具備:藉由噴霧塗佈裝置10將模具潤滑油塗佈的塗佈手段、及在塗佈了模具潤滑油的模具70將金屬粉末50充填的充填手段、及將被充填於模具70的金屬粉末50之中的存在於比模具70更上部的金屬粉末50擦切的擦切手段、及將被充填的金屬粉末50按壓將壓粉體51成形的成形手段、及將被成形的壓粉體51朝比模具70更上部拔出的拔出手段、及將被拔出的壓粉體51從模具70的上部提取的提取手段。
充填手段,是設在比塗佈手段更後方,提取手段,是設在比塗佈手段更前方。且,擦切手段,是設在比塗佈手段更後方,且設在比充填手段更前方。
即,在本發明壓粉體成形裝置中,提取手段、塗佈手段、擦切手段、及充填手段,是依此順序被配置,使給料機40成為沿著該配置方向在模具板60的上方朝可前後滑動的態樣。
在本實施例中,噴霧塗佈裝置10是構成塗佈手段,給料機40的一部分是構成充填手段,擦切部42是構成擦切手段,模具70以及上沖頭91及下沖頭92是構成成形手段,下沖頭92是構成拔出手段,提取部43是構成提取手段。
給料機40的朝模具板60的接地面側是開口,接地面側的全面是藉由形成金屬粉末50的落下部,而構成充填手段。
金屬粉末50的落下部,是如本實施例,朝模具板60的接地面側全面是開口的態樣也可以,接地面側的一部分是形成開口部的態樣也可以。
構成給料機40的外壁41的上方,是使可以確認給料機40內部的金屬粉末50的殘存量的方式,將一部分由透明的構件所構成也可以,在不設置構件地開口的狀態也可以。
朝模具板60的接地面側的外壁41的一部分,是形成如框部的形狀,金屬粉末50是被保持在此框部,金屬粉末50是成為與給料機40一起在模具板60上朝前後可滑動的態樣。
藉由使用如上述壓粉體成形裝置,就可以將模具潤滑油的噴霧塗佈、及朝模具70的金屬粉末50的充填幾乎同時進行。且,壓粉體51的成形、及壓粉體51的提取可以幾乎同時進行。因此,可以將後述壓粉體51的成形高速化,並且可將壓粉體51燒結的燒結體高速地大量生產。
以下,將第3圖所示的塗佈機構、充填機構、擦切機構、成形機構、拔出機構、及提取機構,依照過程A~過程E說明。
[過程A] (塗佈機構)
具有提取手段、噴霧塗佈裝置10、及充填手 段的給料機40,是在大致平板的模具板60上,在提取前的狀態朝向模具70的上部的方向也就是提取方向,即,與箭頭40a的方向連動地滑動。又,提取前的狀態,是指從壓粉體被成形至壓粉體被提取之前為止的狀態的意思。
設在給料機40的前方的噴霧塗佈裝置10的噴射噴嘴19,是成為位於模具70的上方時,噴霧塗佈裝置10,是將打開空氣供給路21的電磁閥的訊號從壓粉體成形裝置收訊。空氣供給路21的電磁閥若打開的話,空氣是流入第1圖的空氣供給路21及空氣分岐路22,使滾針15被推舉,在滾針承接部16形成間隙。其結果,噴霧塗佈裝置10,可以對於模具70將模具潤滑油噴霧。藉由此過程,在模具70的內壁面形成模具潤滑油的油膜80。
噴霧塗佈裝置10的噴射噴嘴19未位於模具70的上方位置時,將關閉空氣供給路21的電磁閥的訊號從壓粉體成形裝置收訊。空氣供給路21的電磁閥若關閉的話,藉由第1圖的彈簧13的彈力,使滾針15及滾針承接部16接觸,停止模具潤滑油的供給。其結果,停止由噴霧塗佈裝置10所產生的模具潤滑油的噴霧。
從噴霧塗佈裝置10將模具潤滑油噴霧的時間點的控制方法,是如上述,可舉例藉由感知給料機40等的規定部位存在於規定位置的感測器而由規定的時間點噴霧的方法。且,上述的方法以外,也可舉例依據給料機40朝前後滑動時的往復時間由各規定時間噴霧的方法等。
[過程B] (充填機構)
藉由形成給料機40的外壁41的框部,使金屬粉末50被搬運至模具70的上部為止。給料機40的接地面側因為是開口地形成金屬粉末50的落下部,所以給料機40的內部中的金屬粉末50的一部分,是朝箭頭50b的方向落下,而被充填在模具70中。
[過程C] (擦切機構)
給料機40,是在大致平板的模具板60上,朝箭頭40c的方向滑動。此時,形成於外壁41的框部的前方的擦切部42,是在被充填於模具70的金屬粉末50的上方,沿著大致平板的模具板60的上面擦切。
[過程D] (成形機構)
被充填於模具70的金屬粉末50,是藉由從模具70的上方向朝箭頭91d的方向移動的上沖頭91、及從模具70的下方向朝箭頭92d的方向移動的下沖頭92而被按壓,而成形成壓粉體51。
[過程E] (拔出機構)
將壓粉體51成形之後,上沖頭91是朝箭頭91e的方向移動。下沖頭92,是直到下沖頭92的上面位於模具板60的上面為止,朝箭頭92e的方向移動,將壓粉體51移動至模具板60的上面為止。
(提取機構)
給料機40,是再度朝箭頭40e的方向滑動。藉由設在滑動的給料機40的前方的提取部43,使壓粉體51朝箭頭51e的方向被提取。
在上述過程E之後再度進行過程A,從噴霧塗佈裝置10對於模具70使模具潤滑油再度被噴霧。
如上述給料機40,在過程A~過程E中,藉由交互地往復移動,反覆將模具潤滑油塗佈在模具,就可以依序將被成形的壓粉體提取。
過程A~過程E的週期,可為每1週期6秒程度。因此,藉由使用本發明的模具潤滑油、噴霧塗佈裝置、及壓粉體成形裝置,就可以高速地進行:模具潤滑油的噴霧塗佈、朝模具的金屬粉末的充填、壓粉體的成形、壓粉體的提取。
<燒結體的生產>
如上述被生產的壓粉體,是藉由在爐中多數並列地燒結,就可以成為燒結體。在燒結體的生產中,過 程A~過程E的週期,即,模具潤滑油的噴霧塗佈、朝模具的金屬粉末的充填、壓粉體的成形、及壓粉體的提取的過程是成為速率控制過程。因此,藉由將上述過程高速化,就可以將燒結體的生產高速化。
又,過程A~過程E的週期,可為每1週期6秒程度的反面,此週期只遲延1~3秒程度,週期就會增加16~50%。且,在過程A~過程E的週期中,磨損等的問題若發生的話,壓粉體的生產無法繼續,對於燒結體的生產會招來重大的障礙。
因此,過程A~過程E的週期,是不使數秒的遲延產生,且,可以將問題的發生極力地抑制的態樣進行較佳。
在過程A~過程E的週期中,例如,使用粉末的模具潤滑油,或使用不均勻的油膜的模具潤滑油,或將不易蒸發的溶劑使用於模具潤滑油的話,週期會變長,磨損等的問題會發生,而具有燒結體的生產效率大幅地下降的傾向。
且模具潤滑油的噴霧塗佈及朝模具的金屬粉末的充填之間的時間遲滯,朝模具的金屬粉末的充填及壓粉體的成形之間的時間遲滯,或是壓粉體的成形及壓粉體的提取之間的時間遲滯變大的話,週期會變長,而具有燒結體的生產效率大幅地下降的傾向。
模具潤滑油,是可以減少模具及金屬粉末的摩擦。因此,可以減少混合潤滑劑的摻合量,成為可提高 壓粉體的壓縮性。若從金屬粉末間的潤滑性的觀點,對於金屬粉末的混合潤滑劑的摻合量,是0.05質量%以上較佳,0.1以上更佳。且,對於金屬粉末的混合潤滑劑的摻合量,是0.6質量%以下較佳,0.5質量%以下更佳,0.4質量%以下進一步較佳,0.3質量%以下特別佳。在金屬粉末摻合的混合潤滑劑是未滿0.05質量%的話,會具有將混合潤滑劑摻合金屬粉末的外觀密度降低的傾向。且,因為金屬粉末從充填橫跨壓縮初期最佳地再配列困難,所以具有壓粉體的密度無法向上的傾向。即,金屬粉末的粒子間的摩擦會增加,金屬粉末的流動性變差,而具有壓粉體的壓縮性降低的傾向。且,在金屬粉末摻合的混合潤滑劑是超過0.6質量%的話,會具有混合潤滑劑會阻礙壓縮使壓粉體的密度不易上昇的傾向。即,混合潤滑劑殘留在金屬粉末中,而具有壓粉體的壓縮性提高困難的傾向。
混合潤滑劑的種類,雖無特別限定,例如,可舉例硬脂酸鋅、硬脂酸鋰等的金屬石鹼、硬脂酸醯胺、硬脂酸雙醯胺、乙烯雙硬脂醯胺等的醯胺系潤滑劑等。
如本發明的模具潤滑油,藉由使用乾燥容易,由微量的塗佈,就可以均一形成油膜的模具潤滑油,就可維持模具及金屬粉末之間的潤滑性,且,防止磨損的效果也提高。因此,可以將混合於金屬粉末的混合潤滑劑的量削減75%程度。其結果,在壓粉體的成形過程中在模具將金屬粉末充填時,成為可維持金屬粉末的流動性。且,壓粉體因為緊密,所以具有壓粉體的密度提高的傾 向。進一步,在燒結時因為可以最小限度地抑制藉由混合潤滑劑被除去而發生的空隙,所以可以使最終的燒結體的密度提高。
密度高的燒結體,是在旋轉彎曲疲勞強度、壓環強度、尺寸精度、拉伸強度、硬度、或是耐磨耗性等,具有優異的物性者。
因此,密度高的燒結體,可以最佳使用於例如,在電動工具所使用的減速機構的齒輪和離合器零件,在汽車和家電領域多被採用的電磁材等。
[實施例]
以下,使用實施例及比較例,詳細說明本發明的模具潤滑油。又,本發明,不限定於以下的實施例,在不脫離其實質的範圍可以將構成要素變形具體化。且,藉由將實施例中的複數構成要素適宜地組合就可以形成各種的發明。從如實施例所示的全構成要素將一些的構成要素削除也可以。進一步,將不同的實施例的構成要素適宜地組合也可以。
(實施例1) <模具潤滑油的生產>
藉由混合:作為碳氫溶劑的溶劑G(艾克森美孚公司製,Isoper-G;碳數9~12的異烷烴混合物)90質量%、及油性改進劑A(信越化學工業股份有限公司製,X22- 1877;改質矽)10質量%,就可獲得模具潤滑油。
(實施例2~4及比較例1~5)
由表3所示的組成,除了將碳氫溶劑、及油性改進劑或是極壓劑摻合以外,是與實施例1同樣地,製作了模具潤滑油。又,使用的碳氫溶劑、油性改進劑、極壓劑,是如表1或2所示。
<模具潤滑油的動黏度的測量>
將由實施例或是比較例所獲得的模具潤滑油朝烏氏黏度計(吉田科學器械股份有限公司製,U-1B-255)流入規定量,由保持在40℃的恆溫槽中垂直地靜置了10分鐘。將潤滑油的彎液面(液面的彎曲)從測時標線E至F為止通過的時間(秒數)由碼錶測量,藉由將此測量值(秒數)及所使用的烏氏黏度計的黏度計常數(特有值)相乘算,而測量了模具潤滑油的動黏度。將模具潤滑油的動黏度的測量結果如表3所示。
<模具潤滑油的斷裂時間的測量>
將由實施例或是比較例所獲得的模具潤滑油0.03g塗裝在試驗片(SPCC),使用摩擦磨耗試驗機進行了試驗。摩擦磨耗試驗機也就是磨擦產生器,是使用RHESCA股份有限公司製的FPR-2100。且,為了測量對於試驗片的摩擦係數,在往復速度42.9cpm、往復寬度35mm、SUJ-2製壓子,由溫度50℃、荷重3000g的條件,將摩擦係數超過0.8為止所需要的時間作為斷裂時間,測量了模具潤滑油的斷裂時間。將斷裂時間的測量結果如表3所示。
<模具潤滑油的平均動摩擦係數的測量>
將由實施例或是比較例所獲得的模具潤滑油0.03g塗裝在試驗片(SPCC),使用摩擦磨耗試驗機進行了試驗。摩擦磨耗試驗機也就是磨擦產生器,是使用RHESCA 股份有限公司製的FPR-2100。且,為了測量對於試驗片的摩擦,在溫度100℃、荷重3000g的條件下,在SUJ-2製壓子,進行往復寬度35mm、往復速度42.9cpm的直線往復運動。將壓子往復20次時的動摩擦係數的平均值為平均動摩擦係數。又,停止條件,是將壓子往復20次所需要的時間是成為20秒的條件。將平均動摩擦係數的測量結果如表3所示。
<模具潤滑油的潤滑性的評價>
將模具潤滑油的潤滑性,依「優」、「良」、「不可」的順序,由如以下的基準進行了三階段的評價。將模具潤滑油的潤滑性的評價結果如表3所示。
優:斷裂時間是150秒以上
良:斷裂時間是50秒以上未滿150秒
不可:斷裂時間是未滿50秒或是測量不能
<模具潤滑油的安全性的評價>
將模具潤滑油的安全性,考慮溶劑的引火性,依「優」、「良」、「不可」的順序,由如以下的基準進行了三階段的評價。將模具潤滑油的安全性的評價結果如表3所示。又,主成分,是指組成成分之中,含有比率最多者的意思。
優:主成分的引火點是95℃以上
良:主成分的引火點是超越30℃,未滿95℃
不可:主成分的引火點是30℃以下
由實施例1~4所獲得的模具潤滑油,皆是斷裂時間長,平均動摩擦係數低者,潤滑性能良好。且,動黏度也最佳,在由噴霧所產生的微量塗佈為最佳的模具潤滑油。
由比較例1所獲得的模具潤滑油,是溶劑E的乾燥迅速,潤滑膜的形成因為提前,所以潤滑性的評價為「優」。但是,溶劑E的引火點因為是-24℃,模具潤滑油因為容易引火而危險,所以安全性的評價為「不可」。
由比較例2所獲得的模具潤滑油,是斷裂時 間縮短,平均動摩擦係數高者,潤滑性能不良。由比較例4所獲得的模具潤滑油,是乾燥性低,無法形成均一的油膜。由比較例3或5所獲得的模具潤滑油,是動黏度高,無法進行由噴霧所產生的微量塗佈。
(生產例1~4) <金屬粉末及混合潤滑劑的混合>
在Fe-Ni-Cu-Mo系的部分擴嵌合金粉約99部添加了碳粉末約1部的金屬粉末,將作為混合潤滑劑的市售的硬脂酸鋅以如表4所示的比率混合,製作了被摻合了混合潤滑劑的金屬粉末。又,由本生產例所使用的Fe-Ni-Cu-Mo系的部分擴嵌合金粉,是以鐵為主成分的粉末狀的混合物,在該混合物中,包含鎳1~5重量%、銅1~3重量%、鉬0.1~1.0重量%、及碳0.2~1.5重量%的混合物。
<金屬粉末的流動度的測量>
將由生產例1~4獲得的金屬粉末的流動度,依據JIS Z2502進行測量。將流動度的測量結果如表5所示。
<金屬粉末的外觀密度的測量>
將由生產例1~4所獲得的金屬粉末的外觀密度,依據JIS Z2504進行測量。將外觀密度的測量結果如表5所示。
若將流動度及外觀密度總合判斷的話,混合潤滑劑的摻合量是0.6質量%以下較佳。但是,混合潤滑劑的摻合量是0質量%的話,外觀密度變低,壓粉體的密度有可能不易上昇。因此,在金屬粉末摻合混合潤滑劑0.05~0.6質量%較佳。且,在金屬粉末摻合混合潤滑劑0.1~0.6質量%更佳,摻合混合潤滑劑0.1~0.4質量%進一步較佳。
<壓粉體的成形>
將由實施例1所獲得的模具潤滑油,使用第1圖的噴霧塗佈裝置,在直徑16cm×深度30cm的模具噴霧塗佈了0.1ml。從噴霧塗佈裝置的噴嘴先端至模具為止的槍距離是為3mm。
又,在上述噴霧塗佈裝置中,在給油孔的周圍,空氣供給孔是被設置6處。空氣供給孔及給油孔是被配置於彼此扭轉的位置,從對於包含1個空氣供給孔的大致平面垂直的方向測量的空氣供給孔及給油孔所形成的角是成為30度。即,從使1個空氣供給孔的空氣供給路側的端部在給油孔重疊的方式看的位置,看該空氣供給孔及給油孔的情況時,該空氣供給孔及給油孔所形成的角是成為30度。且,在滾針承接孔及滾針先端部的嵌合部位中,滾針承接孔的直徑是0.65mm、滾針先端部的直徑是0.8mm,滾針承接孔的直徑及滾針先端部的直徑的差是0.075mm。滾針傾斜部中的近似圓錐台狀的傾斜部的形成的角是成為25度,滾針承接部中的近似圓錐台狀的傾斜部的形成的角,是對於滾針傾斜部中的近似圓錐台狀的傾斜部的形成的角成為-2度。
使用第3圖的壓粉體成形裝置,將由生產例1所獲得的金屬粉末充填至模具,由40℃進行了壓粉體的成形。壓粉體的成形時的負荷壓力為1000MPa。
從模具潤滑油的噴霧至壓粉體的提取為止所需要的時間,即,週期是平均6秒。
<壓粉體的壓縮性的測量>
將壓粉體的壓縮性,依據JPMA P09(日本粉末冶金工業會規格)進行測量。將壓粉體的壓縮性的測量結果如表6所示。
<壓出開始時的沖壓荷重的測量>
壓出開始時的沖壓荷重,是藉由測量第3圖壓粉體成形裝置的下沖頭將壓粉體推舉時的壓力來進行測量。將壓出開始時的沖壓荷重的測量結果如表6所示。
<壓粉體的拔取壓的測量>
將壓粉體的拔取壓,依據JPMA P13(日本粉末冶金工業會規格)進行測量。將壓粉體的拔取壓的測量結果如表6所示。
(實施例5~8)
在表6所示的組成,除了將碳氫溶劑、及油性改進劑或是極壓劑摻合以外,是與實施例1同樣地,製作了模具潤滑油。使用於模具潤滑油的製作的碳氫溶劑、油性改進劑、極壓劑,是如表1或2所示。且,由與實施例1同樣的方法將壓粉體成形,進行了各種物性評價。將由實施例5~8所獲得的模具潤滑油的組成及各種物性的評價結果如表6所示。
與未摻合極壓劑A的實施例1相比較,在將極壓劑A摻合了0.1質量%的實施例5中,壓粉體的壓縮性和拔取壓是與實施例1同程度,但是在將極壓劑A摻合了0.5質量%的實施例6中,與實施例1和實施例5相比較,拔取壓變低。
與溶劑只有使用溶劑G的實施例5相比較,在溶劑是每次等量使用溶劑G及溶劑I的實施例7中,拔取壓變高。與溶劑只有使用溶劑G的實施例5相比較,在溶劑只有使用溶劑I的實施例8,拔取壓也變高。
以下顯示,由使用或是不使用由實施例1所獲得的模具潤滑油的各式各樣的條件將壓粉體成形的情況的參考例。
(參考例1)
將壓粉體的成形時的負荷壓力設成400MPa,未塗佈 模具潤滑油以外,是由與實施例1同樣的方法將壓粉體成形。
(參考例2)
將由實施例1所獲得的模具潤滑油由與實施例1同樣的方法在模具塗佈0.1ml以外,是由與參考例1同樣的方法將壓粉體成形。
(參考例3)
可取代由生產例1所獲得的金屬粉末,使用由生產例2所獲得的金屬粉末以外,是由與參考例1同樣的方法進行了壓粉體的成形。
(參考例4)
可取代由生產例1所獲得的金屬粉末,使用由生產例2所獲得的金屬粉末以外,是由與參考例2同樣的方法進行了壓粉體的成形。
(參考例5)
將壓粉體的成形時的負荷壓力設成600MPa以外,是由與參考例3同樣的方法進行了壓粉體的成形。
(參考例6)
將壓粉體的成形時的負荷壓力設成600MPa以外,是 由與參考例4同樣的方法進行了壓粉體的成形。
對於由參考例1~6所獲得的壓粉體的壓縮性、及將壓粉體成形時的拔取壓,由與實施例1同樣的方法進行了測量。將壓縮性及拔取壓的測量結果如表7所示。
參考例1及參考例2,是將混合潤滑劑的摻合量設成0質量%,對於負荷壓力為400MPa的情況時,比較將模具潤滑油塗佈時、及未塗佈時的壓縮性及拔取壓。與未塗佈模具潤滑油的參考例1的壓縮性(6.26g/cm3)相比較,塗佈了模具潤滑油的參考例2的壓縮性(6.42g/cm3)是變高。且,與未塗佈模具潤滑油的參考例1的拔取壓(31.56MPa)相比較,塗佈了模具潤滑油的參考例2的拔取壓(16.46MPa)是大幅地變低。
參考例3及參考例4,是將混合潤滑劑的摻合量設成0.2質量%,對於負荷壓力為400MPa的情況時, 比較將模具潤滑油塗佈時、及未塗佈時的壓縮性及拔取壓。與未塗佈模具潤滑油的參考例3的壓縮性(6.49g/cm3)相比較,塗佈了模具潤滑油的參考例4的壓縮性(6.54g/cm3)是變高。且,與未塗佈模具潤滑油的參考例3的拔取壓(16.39MPa)相比較,塗佈了模具潤滑油的參考例4的拔取壓(14.16MPa)是變低。
參考例5及參考例6,是將混合潤滑劑的摻合量設成0.2質量%,對於負荷壓力為600MPa的情況時,比較將模具潤滑油塗佈時、及未塗佈時的壓縮性及拔取壓。與未塗佈模具潤滑油的參考例5的壓縮性(6.93g/cm3)相比較,塗佈了模具潤滑油的參考例6的壓縮性(7.0g/cm3)是變高。且,與未塗佈模具潤滑油的參考例5的拔取壓(32.08MPa)相比較,塗佈了模具潤滑油的參考例6的拔取壓(27.17MPa)是變低。
如以上,將模具潤滑油塗佈的情況時,壓縮性變高,且,拔取壓減少,可獲得良好的結果。
(參考例7)
將壓粉體的成形時的負荷壓力設成800MPa以外,是由與參考例5同樣的方法進行了壓粉體的成形,但是因為未塗佈模具潤滑油,所以引起磨損,壓粉體無法高密度化。
(參考例8)
將壓粉體的成形時的負荷壓力設成800MPa以外,是由與參考例6同樣的方法進行了壓粉體的成形。
(參考例9)
將壓粉體的成形時的負荷壓力設成1000MPa以外,是由與參考例6同樣的方法進行了壓粉體的成形。
(參考例10)
將壓粉體的成形時的負荷壓力設成1200MPa以外,是由與參考例6同樣的方法進行了壓粉體的成形。
對於由參考例7~10所獲得的壓粉體的壓縮性、及將壓粉體成形時的拔取壓,是由與參考例1同樣的方法進行了測量。將壓縮性及拔取壓的測量結果如表8所示。
如未塗佈模具潤滑油的參考例7,負荷壓力成 為800MPa的話,磨損已發生。另一方面,在塗佈了模具潤滑油的參考例8~10中,隨著負荷壓力變高,壓縮性也變高,可不會產生磨損等地將壓粉體成形。
尤其是,在負荷壓力1200MPa的參考例10中,即使連續進行200次成形,也不會產生磨損,可將壓縮性提高至7.5g/cm3為止。
(參考例11)
將摻合於金屬粉末的混合潤滑劑的量設成0.5質量%,加上壓縮性成為7.2g/cm3以上的負荷壓力以外,是由與參考例7同樣的方法進行了壓粉體的成形。
(參考例12)
將摻合於金屬粉末的混合潤滑劑的量設成0.5質量%,加上壓縮性成為7.2g/cm3以上的負荷壓力以外,是由與參考例8同樣的方法進行了壓粉體的成形。
對於由參考例11及12所獲得的壓粉體的壓縮性、及將壓粉體成形時的拔取壓,由與參考例1同樣的方法進行了測量。將壓縮性及拔取壓的測量結果如表9所示。
參考例11及參考例12的密度是成為7.2以上的負荷壓力,在模具未塗佈的參考例11及模具有塗佈的參考例12中,未產生很大的差。另一方面,與模具未塗佈的參考例11的拔取壓(27MPa)相比較,塗佈了模具潤滑油的參考例12的拔取壓(17MPa)是減少。從此可知,藉由塗佈模具潤滑油,可以確認可以減少拔取壓。
<燒結體的生產> (參考例13)
將在參考例4所獲得的壓粉體,在還原氣氛中1100℃燒結30分鐘,而獲得燒結體。
<燒結體的密度的測量>
將所獲得的燒結體的密度,依據JIS Z 2501進行測量。將密度的測量結果如表10所示。
<燒結體壓環強度的測量>
將獲得的燒結體壓環強度,依據JIS Z 2507進行測量。將壓環強度的測量結果如表10所示。
<燒結時的氣體量的測量>
將在燒結時發生的氣體量,使用日本金屬化學股份有限公司製Vocalmass(商品名),以強化方式進行測量。將氣體量的推定值如表10所示。
(參考例14)
使用在參考例6所獲得壓粉體以外,是由與參考例13同樣的方法進行了壓粉體的成形。且,將所獲得的壓粉體由與參考例13同樣的方法燒結而獲得燒結體。
(參考例15)
使用在參考例8所獲得壓粉體以外,是由與參考例13同樣的方法進行了壓粉體的成形。且,將所獲得的壓粉體由與參考例13同樣的方法燒結而獲得燒結體。
(參考例16)
使用在參考例9所獲得壓粉體以外,是由與參考例13同樣的方法進行了壓粉體的成形。且,將所獲得的壓粉體由與參考例13同樣的方法燒結而獲得燒結體。
(參考例17)
可取代由生產例1所獲得的金屬粉末,使用由生產例4所獲得的金屬粉末以外,是由與參考例13同樣的方法進行了壓粉體的成形。且,將所獲得的壓粉體由與參考例13同樣的方法燒結而獲得燒結體。
(參考例18)
可取代由生產例1所獲得的金屬粉末,使用由生產例4所獲得的金屬粉末以外,是由與參考例14同樣的方法進行了壓粉體的成形。且,將所獲得的壓粉體由與參考例14同樣的方法燒結而獲得燒結體。
(參考例19)
可取代由生產例1所獲得的金屬粉末,使用由生產例4所獲得的金屬粉末以外,是由與參考例15同樣的方法進行了壓粉體的成形。且,將所獲得的壓粉體由與參考例15同樣的方法燒結而獲得燒結體。
(參考例20)
可取代由生產例1所獲得的金屬粉末,使用由生產例4所獲得的金屬粉末以外,是由與參考例16同樣的方法進行了壓粉體的成形。且,將所獲得的壓粉體由與參考例16同樣的方法燒結而獲得燒結體。
將由參考例14~20所獲得的燒結體的密度、 壓環強度、及氣體量推定值由與參考例13同樣的方法進行測量。將由參考例14~20所獲得的燒結體的密度、壓環強度、及氣體量推定值的測量結果如表10所示。

Claims (15)

  1. 一種模具潤滑油,包含:碳數7~18的碳氫溶劑、及油性改進劑或是極壓劑。
  2. 如申請專利範圍第1項的模具潤滑油,其中,碳氫溶劑的含有量,是50~98質量%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的模具潤滑油,其中,油性改進劑及/或極壓劑的含有量,是20質量%以下。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的模具潤滑油,其中,碳氫溶劑,是從由石蠟系碳氫溶劑、烯烴系碳氫溶劑、環烷系碳氫溶劑、及芳香族系碳氫溶劑所構成的群所選擇的1種以上的溶劑。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項的模具潤滑油,其中,油性改進劑,是從由矽類、動植物油脂類、及高級脂肪酸酯類所構成的群所選擇的1種以上的化合物。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的模具潤滑油,其中,極壓劑,是從由磷酸酯、TCP、硫化物硫化油、MoDTC、ZnDTP、及MoDTP所構成的群所選擇的1種以上的化合物。
  7. 一種噴霧塗佈裝置,設有:具有近似圓錐台狀的傾斜部的滾針、及具有近似圓錐台狀的傾斜部的滾針承接部,前述滾針及前述滾針承接部是可略嵌合在各自的近似圓錐台狀的傾斜部,模具潤滑油是通過略嵌合的前述滾針及前述滾針承接部之間。
  8. 如申請專利範圍第7項的噴霧塗佈裝置,其中,具有:形成於前述滾針中的近似圓錐台狀的傾斜部的變窄側的滾針先端部、及與前述滾針承接部中的近似圓錐台狀的傾斜部的變窄側連結的滾針承接孔,滾針承接孔,是在與滾針承接部相面對之側,與將模具潤滑油供給至噴霧塗佈裝置內的油供給管連結,滾針承接孔及滾針先端部可略嵌合,與滾針先端部略嵌合的部位中的滾針承接孔的直徑是0.6~1.8mm,滾針先端部的直徑是0.5~1.7mm,該滾針承接孔的直徑及滾針先端部的直徑的差是0.05~0.4mm。
  9. 如申請專利範圍第8項的噴霧塗佈裝置,其中,可將模具潤滑油以0.01~10ml/次的量噴霧。
  10. 如申請專利範圍第7至9項中任一項的噴霧塗佈裝置,其中,具有設有供給空氣的複數空氣供給孔及將模具潤滑油朝模具給油的給油孔的噴射噴嘴,空氣供給孔是被複數設置在給油孔的周圍,空氣供給孔及給油孔是被配置於彼此扭轉的位置,從對於包含1個空氣供給孔的大致平面垂直的方向測量了空氣供給孔及給油孔所形成的角的情況時, 空氣供給孔及給油孔所形成的角是成為20~40度。
  11. 一種壓粉體成形裝置,具備:藉由噴霧塗佈裝置將模具潤滑油塗佈的塗佈手段、及朝塗佈了模具潤滑油的模具將金屬粉末充填的充填手段、及將被充填的金屬粉末按壓而將壓粉體成形的成形手段、及將被成形的壓粉體朝比模具更上部拔出的拔出手段、及將拔出的壓粉體從模具的上部提取的提取手段,提取手段及噴霧塗佈裝置,是在提取前的狀態往朝向模具的上部的方向也就是提取方向,連動地移動者,提取手段,是沿著提取方向設在比噴霧塗佈裝置更前方,藉由提取手段及噴霧塗佈裝置朝提取方向移動,使得提取手段通過模具的上部將壓粉體提取,噴霧塗佈裝置到達模具的上部時將模具潤滑油塗佈在模具。
  12. 如申請專利範圍第11項壓粉體成形裝置,其中,提取手段、噴霧塗佈裝置、及充填手段,是在提取前的狀態往朝向模具的上部的方向也就是提取方向,連動地移動者,充填手段,是沿著提取方向設在比噴霧塗佈裝置更後方, 藉由噴霧塗佈裝置及充填手段連動而朝提取方向移動,充填手段,是噴霧塗佈裝置將模具潤滑油塗佈在模具隨後,到達模具的上部時,朝模具將金屬粉末充填。
  13. 如申請專利範圍第12或13項壓粉體成形裝置,其中,具備將被充填於模具的金屬粉末之中的存在於比模具更上部的金屬粉末擦切的擦切手段,提取手段及噴霧塗佈裝置,是藉由在提取方向及提取方向的相反方向交互地往復移動,將被依序成形的壓粉體提取,反覆將模具潤滑油塗佈在模具者,擦切手段,是沿著提取方向設在比噴霧塗佈裝置更後方,藉由噴霧塗佈裝置及擦切手段連動而朝提取方向的相反方向移動,將被充填於模具的金屬粉末擦切。
  14. 一種壓粉體成形方法,具備:藉由噴霧塗佈裝置將模具潤滑油塗佈的塗佈過程、及朝塗佈了模具潤滑油的模具將金屬粉末充填的充填過程、及將被充填的金屬粉末按壓而將壓粉體成形的成形過程、及將被成形的壓粉體朝比模具更上部拔出的拔出過程、及將拔出的壓粉體藉由提取手段從模具的上部提取的提取過程, 提取手段及噴霧塗佈裝置,是在提取前的狀態往朝向模具的上部的方向也就是提取方向,連動地移動者,提取手段,是沿著提取方向設在比噴霧塗佈裝置更前方,藉由提取手段及噴霧塗佈裝置朝提取方向移動,使得提取手段通過模具的上部將壓粉體提取,噴霧塗佈裝置到達模具的上部時將模具潤滑油塗佈在模具。
  15. 一種燒結體,將藉由如申請專利範圍第14項的壓粉體成形方法而成形的壓粉體燒結而獲得。
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