(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-21
(54)【発明の名称】結合剤を含む金属粉末組成物
(51)【国際特許分類】
B22F 1/00 20220101AFI20240214BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20240214BHJP
B22F 1/10 20220101ALI20240214BHJP
C22C 33/02 20060101ALI20240214BHJP
【ＦＩ】
B22F1/00 V
C22C38/00 304
B22F1/00 S
B22F1/10
C22C33/02 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023548613
(86)(22)【出願日】2022-02-10
(85)【翻訳文提出日】2023-08-10
(86)【国際出願番号】 EP2022053211
(87)【国際公開番号】W WO2022171726
(87)【国際公開日】2022-08-18
(31)【優先権主張番号】21156853.0
(32)【優先日】2021-02-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】509020295
【氏名又は名称】ホガナス アクチボラグ （パブル）
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クニュートソン、ペル
(72)【発明者】
【氏名】セーレンセン、ケント
(72)【発明者】
【氏名】アーリン、オーサ
(72)【発明者】
【氏名】アルクヴィスト、アンナ
【テーマコード（参考）】
4K018
【Ｆターム（参考）】
4K018AB10
4K018AC01
4K018BA13
4K018BC12
(57)【要約】
本発明は、鉄または鉄ベースの粉末と、共役脂肪酸とポリオールとのエステルを含む乾性油を含む結合剤とを含む、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物に関する。
【選択図】なし
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
－ 鉄または鉄ベースの粉末、および－ 乾性油を含む結合剤、
を含む、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物であって、
－ 乾性油は、共役脂肪酸とポリオールのエステルを含み、共役脂肪酸は脱水ヒマシ油脂肪酸である、前記の粉末冶金組成物。
【請求項2】
前記結合剤が乾燥剤をさらに含む、請求項１に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項3】
前記ポリオールが、モノペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンおよびグリセロールから選択される、請求項１または２に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項4】
前記ポリオールが、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルコキシル化剤によりアルコキシル化されている、請求項３に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項5】
アルコキシル化剤の程度が、ポリオール１モル当たり前記アルコキシル化剤２～２５モルである、請求項３または４に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項6】
使用されるポリオール上のヒドロキシル基のエステル化度が８０～１００％、好ましくは９０～１００％である、請求項１～５のいずれか一項に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項7】
前記乾燥剤の少なくとも１つの成分が、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｐｂ、Ｚｒ、またはＣａの油溶性塩の群から選択される、請求項１～６のいずれか一項に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項8】
前記乾燥剤が、コバルトまたは有機コバルト塩を含有する高分子乾燥剤である、請求項７に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項9】
結合剤の量が、粉末金属組成物の０．０１～１．０重量％、好ましくは粉末冶金組成物の０．０１～０．５重量％、最も好ましくは粉末冶金組成物の０．０１～０．２重量％である、請求項１～８のいずれかに記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項10】
結合剤が、０．２～４時間、好ましくは０．２～３時間の完全乾燥時間を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項11】
前記粉末が黒鉛をさらに含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項12】
前記粉末が少なくとも１種の潤滑剤をさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項13】
合金元素、焼結助剤、被削性向上剤、硬質相材料からなる群から選択される少なくとも１つの添加剤をさらに含む、請求項１～１２のいずれかに記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項14】
前記結合剤組成物の粘度が、２３０℃で測定して５０～５０００ｍＰａｓ、好ましくはブルックフィールド２００ｒｐｍ、コーン１で２３０℃で測定して１００～１５００ｍＰａｓである、請求項１～１３のいずれかに記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物。
【請求項15】
圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を得る方法であって、前記方法は、
－ 共役脂肪酸とポリオールを、１８０℃から２２０℃の間の温度で、
エステル化が４９ｍｇ ＫＯＨ／ｇ未満、好ましくは５～３０ｍｇ ＫＯＨ／ｇに達するまで、利用可能なヒドロキシル基上の８０～１３０％脂肪酸に相当するモル比で混合すること；それにより、共役脂肪酸とポリオールとのエステルを得ること；
場合により乾燥剤を添加すること；
さらに鉄粉と混ぜること；
それにより、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を提供すること、
を含む、前記の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明の技術分野
本発明は、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物に関する。特に、本発明は、改良された結合剤を含む鉄粉組成物に関する。
本発明は、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物に関する。特に、本発明は、改良された結合剤を含む鉄粉組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
背景
金属粉末は、複雑で入り組んだ特徴を持つ金属部品の製造のため、幅広い産業や用途で使用されている。金属粉末は金型に充填され、プレスされ、高温で焼結される。エネルギーと資源の効率的な生産方法であるため、環境に優しく、コスト効率の高い方法である。
これらの金属製品の品質要件は常に向上しており、その結果、特性を改善した新しい粉末組成物が求められている。最終的な焼結製品の最も重要な特性のいくつかは密度と寸法公差であり、これらは何よりも一貫していなければならない。
最終製品のサイズのばらつきに関する問題は、多くの場合、粉末混合物の不均一性に起因する。
これらの問題は、サイズ、密度、形状が異なる粉末成分を含む粉末混合物で特に顕著であり、これが粉末組成物の輸送、保管、取り扱い中に分離が発生する理由である。この偏析は、組成物が不均一に構成されることを意味し、これは、粉末組成物で作られた部品が異なる組成を持ち、その結果、異なる特性を持つことを意味する。さらなる問題は、微粒子、特に黒鉛などの低密度の粒子が、粉末混合物の取り扱い中に発塵を引き起こすことである。
粉末組成物に結合剤を添加することによって、偏析および発塵の問題が軽減または解消される可能性がある。結合剤の目的は、合金成分などの添加剤の小さなサイズの粒子を卑金属粒子の表面にしっかりと効果的に結合し、その結果、偏析や発塵の問題を軽減することである。
金属粉末は、複雑で入り組んだ特徴を持つ金属部品の製造のため、幅広い産業や用途で使用されている。金属粉末は金型に充填され、プレスされ、高温で焼結される。エネルギーと資源の効率的な生産方法であるため、環境に優しく、コスト効率の高い方法である。
これらの金属製品の品質要件は常に向上しており、その結果、特性を改善した新しい粉末組成物が求められている。最終的な焼結製品の最も重要な特性のいくつかは密度と寸法公差であり、これらは何よりも一貫していなければならない。
最終製品のサイズのばらつきに関する問題は、多くの場合、粉末混合物の不均一性に起因する。
これらの問題は、サイズ、密度、形状が異なる粉末成分を含む粉末混合物で特に顕著であり、これが粉末組成物の輸送、保管、取り扱い中に分離が発生する理由である。この偏析は、組成物が不均一に構成されることを意味し、これは、粉末組成物で作られた部品が異なる組成を持ち、その結果、異なる特性を持つことを意味する。さらなる問題は、微粒子、特に黒鉛などの低密度の粒子が、粉末混合物の取り扱い中に発塵を引き起こすことである。
粉末組成物に結合剤を添加することによって、偏析および発塵の問題が軽減または解消される可能性がある。結合剤の目的は、合金成分などの添加剤の小さなサイズの粒子を卑金属粒子の表面にしっかりと効果的に結合し、その結果、偏析や発塵の問題を軽減することである。
【0003】
結合剤の１つのタイプはトール油をベースにしており、これは木の樹脂からなり、約２０～５０％のロジン酸（トールロジン）と約３５～５５％の遊離脂肪酸を含む乾性油である。このような結合剤は、米国特許第４６７６８３１号、第４８３４８００号、第６６８２５７９Ｂ２号、第６０６８８１３号および第５４２９７９２号に開示されている。
米国特許第４６７６８３１号（Ｅｎｇｓｔｒｏｍ）は一般に、結合剤として特定のトール油の使用を開示している。
ＵＳ４８３４８００（Ｓｅｍｅｌ）は、変性剤、場合によっては乾性油または重合性液体モノマー（例えば、亜麻仁油、大豆油、桐油またはトール油）の存在下での多価アルコールと多塩基酸の生成物である特定のフィルム形成性および水不溶性アルキド樹脂の使用を開示している。
米国特許第６６８２５７９号（Narasimhan）および米国特許第６０６８８１３号（Ｓｅｍｅｌ）は、冶金粉末組成物における結合剤としてトール油エステルの使用の可能性を開示している。
米国特許第５４２９７９２号（Ｌｕｋ）は、高温で圧縮でき、鉄基粉末、合金粉末、高温圧縮潤滑剤および結合剤を含む冶金粉末組成物を開示している。好ましい結合剤としては、セルロースエステル樹脂、高分子量熱可塑性フェノール樹脂、ヒドロキシアルキルセルロース樹脂、およびそれらの混合物が挙げられる。
米国特許第３６９６２３０号および英国特許第１３２４４８６号は、鉄粉と結合剤を含む混合物を開示している。
米国特許第４６７６８３１号（Ｅｎｇｓｔｒｏｍ）は一般に、結合剤として特定のトール油の使用を開示している。
ＵＳ４８３４８００（Ｓｅｍｅｌ）は、変性剤、場合によっては乾性油または重合性液体モノマー（例えば、亜麻仁油、大豆油、桐油またはトール油）の存在下での多価アルコールと多塩基酸の生成物である特定のフィルム形成性および水不溶性アルキド樹脂の使用を開示している。
米国特許第６６８２５７９号（Narasimhan）および米国特許第６０６８８１３号（Ｓｅｍｅｌ）は、冶金粉末組成物における結合剤としてトール油エステルの使用の可能性を開示している。
米国特許第５４２９７９２号（Ｌｕｋ）は、高温で圧縮でき、鉄基粉末、合金粉末、高温圧縮潤滑剤および結合剤を含む冶金粉末組成物を開示している。好ましい結合剤としては、セルロースエステル樹脂、高分子量熱可塑性フェノール樹脂、ヒドロキシアルキルセルロース樹脂、およびそれらの混合物が挙げられる。
米国特許第３６９６２３０号および英国特許第１３２４４８６号は、鉄粉と結合剤を含む混合物を開示している。
【発明の概要】
【0004】
最先端の結合剤は満足のいく性能を発揮するが、より複雑な形状を持ち、寸法変化に対する要求がより高い部品を製造する場合、結合力の向上、特に経時的な結合の維持は有益である。
本発明は、この問題の解決策に関する。これは、乾性油の設計、適切な乾燥脂肪酸と多価アルコールの選択、および油の乾燥時間の適切な制御によって達成される。特定の脂肪酸の選択は、微粒子の結合を改善し、保存中に結合を保持することにも貢献する。
本発明は、この問題の解決策に関する。これは、乾性油の設計、適切な乾燥脂肪酸と多価アルコールの選択、および油の乾燥時間の適切な制御によって達成される。特定の脂肪酸の選択は、微粒子の結合を改善し、保存中に結合を保持することにも貢献する。
【0005】
発明の概要
本発明の一態様では、鉄または鉄ベースの粉末と乾性油を含む結合剤とを含む、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示され、乾性油は共役脂肪酸とポリオールのエステルを含む。
別の態様において、本発明者らは、共役脂肪酸が脱水ヒマシ油脂肪酸である、前述の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を開示する。
本発明のさらに別の態様では、結合剤が乾燥剤をさらに含む、前述の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を開示する。
さらに別の態様では、前記ポリオールが、モノペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンおよびグリセロールから選択される、前記のいずれかに記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、ポリオールがエチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドなどのアルコキシル化剤によってアルコキシル化され、それによってエトキシル化、プロポキシル化またはブトキシル化される、前の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、アルコキシル化剤の程度がポリオール１モル当たり前記アルコキシル化剤２～２５モルである、前述の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、使用されるポリオール上のヒドロキシル基のエステル化度が８０～１００％、好ましくは９０～１００％である、前記のいずれかに記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、乾燥剤の少なくとも１つの成分が、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＺｒまたはＣａの油溶性塩の群から選択される、前記のいずれかに記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、乾燥剤がコバルトまたは有機コバルト塩を含有するポリマー乾燥剤である、前の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、結合剤の量が、粉末金属組成物の０．０１～１．０重量％、好ましくは粉末の０．０１～０．５重量％、最も好ましくは０．０１～０．２重量％である、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、結合剤の乾燥時間が０．２～４時間、好ましくは０．２～３時間である、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示され、前記粉末はさらに黒鉛を含む。
さらに別の態様では、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示され、前記粉末は少なくとも１つの潤滑剤をさらに含む。
さらに別の態様では、合金元素、焼結助剤、機械加工性改善剤および硬質相材料からなる群から選択される少なくとも１つの添加剤をさらに含む、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、結合剤組成物の粘度が、２００ｒｐｍ、コーン１でＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ粘度計を用いて２３℃で測定して５０～５０００ｍＰａｓ、好ましくは１００～１５００ｍＰａｓである、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を得る方法が開示されており、前記方法は、下記を含む：
１８０℃～２２０℃の温度で、ポリオールから由来する利用可能なヒドロキシル基上の８０～１３０％脂肪酸に相当するモル比で、エステル化が４９ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、好ましくは５～３０ｍｇＫＯＨ／ｇに達するまで、共役脂肪酸とポリオールとを混合すること、それによって共役脂肪酸とポリオールのエステルを得ること；
場合により乾燥剤を添加すること；さらに鉄粉と混合して、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を提供すること。
本発明の一態様では、鉄または鉄ベースの粉末と乾性油を含む結合剤とを含む、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示され、乾性油は共役脂肪酸とポリオールのエステルを含む。
別の態様において、本発明者らは、共役脂肪酸が脱水ヒマシ油脂肪酸である、前述の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を開示する。
本発明のさらに別の態様では、結合剤が乾燥剤をさらに含む、前述の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を開示する。
さらに別の態様では、前記ポリオールが、モノペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンおよびグリセロールから選択される、前記のいずれかに記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、ポリオールがエチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドなどのアルコキシル化剤によってアルコキシル化され、それによってエトキシル化、プロポキシル化またはブトキシル化される、前の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、アルコキシル化剤の程度がポリオール１モル当たり前記アルコキシル化剤２～２５モルである、前述の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、使用されるポリオール上のヒドロキシル基のエステル化度が８０～１００％、好ましくは９０～１００％である、前記のいずれかに記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、乾燥剤の少なくとも１つの成分が、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＺｒまたはＣａの油溶性塩の群から選択される、前記のいずれかに記載の圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、乾燥剤がコバルトまたは有機コバルト塩を含有するポリマー乾燥剤である、前の態様による圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、結合剤の量が、粉末金属組成物の０．０１～１．０重量％、好ましくは粉末の０．０１～０．５重量％、最も好ましくは０．０１～０．２重量％である、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、結合剤の乾燥時間が０．２～４時間、好ましくは０．２～３時間である、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示され、前記粉末はさらに黒鉛を含む。
さらに別の態様では、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示され、前記粉末は少なくとも１つの潤滑剤をさらに含む。
さらに別の態様では、合金元素、焼結助剤、機械加工性改善剤および硬質相材料からなる群から選択される少なくとも１つの添加剤をさらに含む、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、結合剤組成物の粘度が、２００ｒｐｍ、コーン１でＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ粘度計を用いて２３℃で測定して５０～５０００ｍＰａｓ、好ましくは１００～１５００ｍＰａｓである、前述の態様のいずれかによる圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
さらに別の態様では、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を得る方法が開示されており、前記方法は、下記を含む：
１８０℃～２２０℃の温度で、ポリオールから由来する利用可能なヒドロキシル基上の８０～１３０％脂肪酸に相当するモル比で、エステル化が４９ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、好ましくは５～３０ｍｇＫＯＨ／ｇに達するまで、共役脂肪酸とポリオールとを混合すること、それによって共役脂肪酸とポリオールのエステルを得ること；
場合により乾燥剤を添加すること；さらに鉄粉と混合して、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物を提供すること。
【発明を実施するための形態】
【0006】
発明の詳細な説明
本明細書では、鉄または鉄ベースの粉末と、共役脂肪酸とポリオールとのエステルを含む乾性油を含む結合剤とを含む、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
粉末冶金組成物は、鉄粉などの金属粉末と有機および無機添加剤を含む乾燥組成物である。
鉄基粉末は主に純鉄と添加剤から構成されており、添加剤は通常鉄基粉末中の５重量％を超えない。
鉄または鉄ベースの粉末は、本質的に純粋な鉄粉末であってもよいし、添加剤と混合された異なる鉄粉末の混合物であってもよい。粉末はまた、事前に合金化された粉末、または拡散または部分的に合金化された粉末であってもよい。鉄または鉄ベースの粒子の粒径は、メッシュサイズを有する一組の垂直篩で測定して約５００μｍまでの最大粒径を有することが好ましい。
合金元素の例としては、銅、モリブデン、クロム、ニッケル、タングステン、マンガン、リン、および黒鉛の形態の炭素があり、これらは個別にまたは組み合わせて使用される。一般に使用される元素である銅およびニッケルは、鉄基粉末中で３重量％および５重量％までの量で適切に使用でき、黒鉛の量は０．１～２重量％の間で変化し得る。これらの添加剤は一般に、ベース鉄粉よりも小さい粒径を有する粉末であり、ほとんどの添加剤は、レーザー回折法で測定した場合、約２０μｍ未満の粒径を有する。
さらに、本発明による組成物は、焼結助剤、硬質相材料、機械加工性改善剤および潤滑剤などの一般的な添加剤を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、粉末冶金組成物の結合剤は乾燥剤を含む。
本発明の文脈において、乾性油は化学的に多価不飽和脂肪酸とポリオールのエステルとして説明され、酸素との反応により重合（硬化）し、より微細な粒子を鉄基粉末粒子に結合させることができる固体フィルムを形成する。
鉄基粉末組成物中の乾性油の量は、使用される乾性油の種類および金属粉末組成物の所望の特性に応じて、０．０１～１．０重量％である。
いくつかの実施形態では、組成物はさらに黒鉛を含む。
上述したように、結合剤の目的は、黒鉛の粒子と、他の添加剤、他の合金元素、および他の添加剤の小さな粒子を卑金属粒子の表面にしっかりと効果的に結合し、その結果、偏析の問題を軽減することである。つまり、結合剤には高い結合力が必要である。結合力は黒鉛を結合する能力であり、結合黒鉛のグラム数と添加された結合剤のグラム数との比として計算される。
乾性油の分子構造を設計することにより、最先端の既知の結合剤と比較して、結合剤の初期結合力を高めることができます。
本明細書では、鉄または鉄ベースの粉末と、共役脂肪酸とポリオールとのエステルを含む乾性油を含む結合剤とを含む、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物が開示される。
粉末冶金組成物は、鉄粉などの金属粉末と有機および無機添加剤を含む乾燥組成物である。
鉄基粉末は主に純鉄と添加剤から構成されており、添加剤は通常鉄基粉末中の５重量％を超えない。
鉄または鉄ベースの粉末は、本質的に純粋な鉄粉末であってもよいし、添加剤と混合された異なる鉄粉末の混合物であってもよい。粉末はまた、事前に合金化された粉末、または拡散または部分的に合金化された粉末であってもよい。鉄または鉄ベースの粒子の粒径は、メッシュサイズを有する一組の垂直篩で測定して約５００μｍまでの最大粒径を有することが好ましい。
合金元素の例としては、銅、モリブデン、クロム、ニッケル、タングステン、マンガン、リン、および黒鉛の形態の炭素があり、これらは個別にまたは組み合わせて使用される。一般に使用される元素である銅およびニッケルは、鉄基粉末中で３重量％および５重量％までの量で適切に使用でき、黒鉛の量は０．１～２重量％の間で変化し得る。これらの添加剤は一般に、ベース鉄粉よりも小さい粒径を有する粉末であり、ほとんどの添加剤は、レーザー回折法で測定した場合、約２０μｍ未満の粒径を有する。
さらに、本発明による組成物は、焼結助剤、硬質相材料、機械加工性改善剤および潤滑剤などの一般的な添加剤を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、粉末冶金組成物の結合剤は乾燥剤を含む。
本発明の文脈において、乾性油は化学的に多価不飽和脂肪酸とポリオールのエステルとして説明され、酸素との反応により重合（硬化）し、より微細な粒子を鉄基粉末粒子に結合させることができる固体フィルムを形成する。
鉄基粉末組成物中の乾性油の量は、使用される乾性油の種類および金属粉末組成物の所望の特性に応じて、０．０１～１．０重量％である。
いくつかの実施形態では、組成物はさらに黒鉛を含む。
上述したように、結合剤の目的は、黒鉛の粒子と、他の添加剤、他の合金元素、および他の添加剤の小さな粒子を卑金属粒子の表面にしっかりと効果的に結合し、その結果、偏析の問題を軽減することである。つまり、結合剤には高い結合力が必要である。結合力は黒鉛を結合する能力であり、結合黒鉛のグラム数と添加された結合剤のグラム数との比として計算される。
乾性油の分子構造を設計することにより、最先端の既知の結合剤と比較して、結合剤の初期結合力を高めることができます。
【0007】
驚くべきことに、共役脂肪酸のエステルをベースとする乾性油を使用することにより、長期間にわたって保持される改善された結合力を有する金属粉末組成物を配合できることが見出された。改良された乾性油により、配合物の粉塵が少なくなり、製造される成分の重量分散範囲が大幅に狭くなる。
さらに、粉末冶金組成物の他の特性、例えば粉末特性に悪影響を与えることなく、結合力をさらに向上させるために結合剤の添加量を増やすことができる。
共役脂肪酸を含む結合剤は、脂肪酸間の疎水性の高い炭素－炭素結合と親水性の低い結合を与え、非共役脂肪酸を含む結合剤よりも速く乾燥する。
結合剤の完全乾燥時間は、少なくとも１種の乾燥剤を乾性油に添加することによって、４時間未満の値に制御されることが好ましい。
さらに、均質な結合粉末混合物の工業的規模での製造を容易にするために、結合剤の乾燥は速すぎてはならず、好ましくは乾燥時間は約３０分より短くすべきではない。しかしながら、金属粉末の組成に応じて、他の好ましい乾燥時間間隔を適用することもできる。この用途における乾燥時間の値は、Ｂｅｃｋ－Ｋｏｌｌｅｒ乾燥記録計を使用して周囲温度および湿度で測定した３８μｍの膜厚を指する。
共役脂肪酸は、単結合と二重結合が交互に並んだ少なくとも２つの不飽和結合を有する脂肪酸である。通常、２つの二重結合を持つ共役脂肪酸では、二重結合は炭素９位と１１位に位置する。これにより、二重結合炭素に沿った電子の非局在化が生じる。驚くべきことに、共役脂肪酸誘導体が、本発明による粉末冶金組成物に望ましくない影響を与えることなく、組成物の結合力および乾燥時間を改善していることが発見された。驚くべきことに、結合力がより長期間にわたって保持されることも判明した。
脱水ヒマシ油脂肪酸、共役大豆脂肪酸、共役ヒマワリ脂肪酸など、いくつかの異なる共役脂肪酸が利用可能である。いくつかの商業供給業者が利用可能であり、その一例がＯｌｅｏｎ ｎ．ｖ．である。
本発明によるエステルの製造に好ましい脂肪酸は、脱水ヒマシ油からの脂肪酸である。
さらに、粉末冶金組成物の他の特性、例えば粉末特性に悪影響を与えることなく、結合力をさらに向上させるために結合剤の添加量を増やすことができる。
共役脂肪酸を含む結合剤は、脂肪酸間の疎水性の高い炭素－炭素結合と親水性の低い結合を与え、非共役脂肪酸を含む結合剤よりも速く乾燥する。
結合剤の完全乾燥時間は、少なくとも１種の乾燥剤を乾性油に添加することによって、４時間未満の値に制御されることが好ましい。
さらに、均質な結合粉末混合物の工業的規模での製造を容易にするために、結合剤の乾燥は速すぎてはならず、好ましくは乾燥時間は約３０分より短くすべきではない。しかしながら、金属粉末の組成に応じて、他の好ましい乾燥時間間隔を適用することもできる。この用途における乾燥時間の値は、Ｂｅｃｋ－Ｋｏｌｌｅｒ乾燥記録計を使用して周囲温度および湿度で測定した３８μｍの膜厚を指する。
共役脂肪酸は、単結合と二重結合が交互に並んだ少なくとも２つの不飽和結合を有する脂肪酸である。通常、２つの二重結合を持つ共役脂肪酸では、二重結合は炭素９位と１１位に位置する。これにより、二重結合炭素に沿った電子の非局在化が生じる。驚くべきことに、共役脂肪酸誘導体が、本発明による粉末冶金組成物に望ましくない影響を与えることなく、組成物の結合力および乾燥時間を改善していることが発見された。驚くべきことに、結合力がより長期間にわたって保持されることも判明した。
脱水ヒマシ油脂肪酸、共役大豆脂肪酸、共役ヒマワリ脂肪酸など、いくつかの異なる共役脂肪酸が利用可能である。いくつかの商業供給業者が利用可能であり、その一例がＯｌｅｏｎ ｎ．ｖ．である。
本発明によるエステルの製造に好ましい脂肪酸は、脱水ヒマシ油からの脂肪酸である。
【0008】
例えば、Ｏｌｅｏｎにより供給されるＮｏｕｒａｃｉｄ ＤＥ６５６を、本発明によるエステルを得るための出発生成物として使用することができる。サプライヤーの仕様によると、出発製品には次の特性がある：
酸価 １９３－２０５ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
ケン化価 １９８－２０２ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
ヨウ素価 １６５－１７５ ｇ Ｉ２／１００ｇ
カラー ０－２ ガードナー
脂肪酸 Ｃ１８：１ ５－８％
脂肪酸 Ｃ１８：２ ２２－２９％
脂肪酸 Ｃ１８：３ 最大 １％
共役脂肪酸が ６０～６５％
飽和脂肪酸 ＜＝Ｃ１８ ２－５％
飽和脂肪酸 ＞＝Ｃ２０ 最大 １％
共役脂肪酸とポリオールのエステルは、過剰なヒドロキシル基を使用することによって、またはヒドロキシル基のより高い転化率を得るために過剰な脂肪酸を有することによって得ることができ、それによってエステル中のより高い脂肪酸含量を得ることができる。ヒドロキシル基に対する脂肪酸のモル過剰は、１～３０％までであり得るが、好ましくは５～１５％である。エステル化プロセスは、典型的には、一定の不活性ガスブランケット下で１９０～２４０℃、またはいくつかの実施形態では１８０℃～２４０℃で行われる。反応を促進するために触媒を使用することができる。反応水を留去する。反応は、酸価、残存カルボキシル基によって測定される所望の変換で停止される。
酸価 １９３－２０５ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
ケン化価 １９８－２０２ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
ヨウ素価 １６５－１７５ ｇ Ｉ２／１００ｇ
カラー ０－２ ガードナー
脂肪酸 Ｃ１８：１ ５－８％
脂肪酸 Ｃ１８：２ ２２－２９％
脂肪酸 Ｃ１８：３ 最大 １％
共役脂肪酸が ６０～６５％
飽和脂肪酸 ＜＝Ｃ１８ ２－５％
飽和脂肪酸 ＞＝Ｃ２０ 最大 １％
共役脂肪酸とポリオールのエステルは、過剰なヒドロキシル基を使用することによって、またはヒドロキシル基のより高い転化率を得るために過剰な脂肪酸を有することによって得ることができ、それによってエステル中のより高い脂肪酸含量を得ることができる。ヒドロキシル基に対する脂肪酸のモル過剰は、１～３０％までであり得るが、好ましくは５～１５％である。エステル化プロセスは、典型的には、一定の不活性ガスブランケット下で１９０～２４０℃、またはいくつかの実施形態では１８０℃～２４０℃で行われる。反応を促進するために触媒を使用することができる。反応水を留去する。反応は、酸価、残存カルボキシル基によって測定される所望の変換で停止される。
【0009】
いくつかの実施形態において、本発明によるエステルは、２３℃、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ粘度計、２００ｒｐｍでのコーン１で１００～１５００ｍＰａｓの粘度を有する。
粘度範囲は、本発明による粉末冶金組成物の製造中に鉄基粉末と適切に混合するように選択される。
いくつかの実施形態によれば、粘度は、２３℃、２００ｒｐｍコーン１で測定して１００～１５００ｍＰａｓ、好ましくは２００～１１００ｍＰａｓの範囲であってもよく、いくつかの実施形態では、２３℃、２００ｒｐｍコーン１で測定して８００～４００ｍＰａｓであってもよい。
粘度が低いほど、製造時に金属粉末成分との適切な混合が容易になるため、好ましい。
本発明による好ましいエステルの酸価は、４９ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、好ましくは５～３０ｍｇＫＯＨ／ｇであるべきである。
本発明による好ましいエステルは、脱水ヒマシ油脂肪酸のエステル化により得られる。
圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物の実施形態の１つでは、結合剤は乾燥剤をさらに含む。本発明の乾燥剤は、乾性油の制御された乾燥を促進する化合物であり、現在のプロセス要件に合わせて油の乾燥時間を調整することを可能にする。乾燥剤は乾性油に可溶である必要があり、これらの乾燥剤は化学的には金属石鹸と呼ばれることがあり、場合によってはアルカリ土類金属を含むこともある。
乾燥剤は、亜鉛、コバルト、マンガン、鉛、ジルコニウムまたはカルシウムの油溶性塩の群から選択される。乾燥剤の混合物を使用することもできる。コバルトは、コバルト含有ポリマーとして添加することもできる。
粘度範囲は、本発明による粉末冶金組成物の製造中に鉄基粉末と適切に混合するように選択される。
いくつかの実施形態によれば、粘度は、２３℃、２００ｒｐｍコーン１で測定して１００～１５００ｍＰａｓ、好ましくは２００～１１００ｍＰａｓの範囲であってもよく、いくつかの実施形態では、２３℃、２００ｒｐｍコーン１で測定して８００～４００ｍＰａｓであってもよい。
粘度が低いほど、製造時に金属粉末成分との適切な混合が容易になるため、好ましい。
本発明による好ましいエステルの酸価は、４９ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、好ましくは５～３０ｍｇＫＯＨ／ｇであるべきである。
本発明による好ましいエステルは、脱水ヒマシ油脂肪酸のエステル化により得られる。
圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物の実施形態の１つでは、結合剤は乾燥剤をさらに含む。本発明の乾燥剤は、乾性油の制御された乾燥を促進する化合物であり、現在のプロセス要件に合わせて油の乾燥時間を調整することを可能にする。乾燥剤は乾性油に可溶である必要があり、これらの乾燥剤は化学的には金属石鹸と呼ばれることがあり、場合によってはアルカリ土類金属を含むこともある。
乾燥剤は、亜鉛、コバルト、マンガン、鉛、ジルコニウムまたはカルシウムの油溶性塩の群から選択される。乾燥剤の混合物を使用することもできる。コバルトは、コバルト含有ポリマーとして添加することもできる。
【0010】
結合剤中の乾燥剤の量は、結合剤中の純金属として計算して、好ましくは０．０１重量％～１．０重量％、より好ましくは０．０１重量％～０．５重量％である。
いくつかの実施形態では、共役脂肪酸とのエステルを作製するのに適したポリオールは、モノペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、およびグリセロールから選択されるモノペンタエリスリトールから選択され、好ましくはジペンタエリスリトールである。
いくつかの実施形態では、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物において、ポリオールは、エチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドなどのアルコキシル化剤によってアルコキシル化される。
いくつかの実施形態では、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物において、アルコキシル化剤の程度は、ポリオール１モル当たり前記アルコキシル化剤２～２５モルである。
いくつかの実施形態では、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物において、使用されるポリオール上のヒドロキシル基のエステル化度は８０～１００％、好ましくは９０～１００％である。
いくつかの実施形態では、圧縮部品を作製するための粉末冶金組成物は、共役脂肪酸とポリオールとのエステルが、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸またはその二酸などの不飽和ジカルボン酸化合物でさらに修飾されている。
当業者は、本発明の好ましい実施形態に対して多くの変更および修正を行うことができ、そのような変更および修正は本発明の精神から逸脱することなく行うことができることを理解するであろう。以下の例では、結合剤の合成、その特性、および金属粉末配合物に使用した場合の特性の改善についてさらに説明する。
いくつかの実施形態では、共役脂肪酸とのエステルを作製するのに適したポリオールは、モノペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、およびグリセロールから選択されるモノペンタエリスリトールから選択され、好ましくはジペンタエリスリトールである。
いくつかの実施形態では、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物において、ポリオールは、エチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドなどのアルコキシル化剤によってアルコキシル化される。
いくつかの実施形態では、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物において、アルコキシル化剤の程度は、ポリオール１モル当たり前記アルコキシル化剤２～２５モルである。
いくつかの実施形態では、圧縮部品を製造するための粉末冶金組成物において、使用されるポリオール上のヒドロキシル基のエステル化度は８０～１００％、好ましくは９０～１００％である。
いくつかの実施形態では、圧縮部品を作製するための粉末冶金組成物は、共役脂肪酸とポリオールとのエステルが、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸またはその二酸などの不飽和ジカルボン酸化合物でさらに修飾されている。
当業者は、本発明の好ましい実施形態に対して多くの変更および修正を行うことができ、そのような変更および修正は本発明の精神から逸脱することなく行うことができることを理解するであろう。以下の例では、結合剤の合成、その特性、および金属粉末配合物に使用した場合の特性の改善についてさらに説明する。
【0011】
例
例では、以下の潤滑剤が使用された。
潤滑剤 １ － エチレンビスステアリン酸アミドなどのアミドワックス
潤滑剤 ２ － 複合アミドワックス
潤滑剤 ３ － ポリアミド潤滑剤
例では、以下の潤滑剤が使用された。
潤滑剤 １ － エチレンビスステアリン酸アミドなどのアミドワックス
潤滑剤 ２ － 複合アミドワックス
潤滑剤 ３ － ポリアミド潤滑剤
【0012】
結合剤の合成
例１：本発明によるサンプル１の合成
スターラー、不活性ガス入口、温度調節器および加熱マントルに接続された温度計、および冷却凝縮器を備えた４つ口反応フラスコに、脱水ヒマシ油脂肪酸（Ｏｌｅｏｎ ｎ．ｖ．によって供給されるＮｏｕｒａｃｉｄ ＤＥ ６５６）およびジペンタエリスリトール（Ｐｅｒｓｔｏｒｐ ＡＢによって供給される）を５．７：１．０のモル比で仕込んだ。温度を２１０℃まで上昇させ、エステル化が完了するまで維持した。
サンプル１の最終仕様：
粘度： ２３°Ｃ、２００ ｒｐｍ、コーン １、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ 粘度計で １１００ ｍＰａｓ
酸価： １１．５ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
水酸基価： ２２ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
例１：本発明によるサンプル１の合成
スターラー、不活性ガス入口、温度調節器および加熱マントルに接続された温度計、および冷却凝縮器を備えた４つ口反応フラスコに、脱水ヒマシ油脂肪酸（Ｏｌｅｏｎ ｎ．ｖ．によって供給されるＮｏｕｒａｃｉｄ ＤＥ ６５６）およびジペンタエリスリトール（Ｐｅｒｓｔｏｒｐ ＡＢによって供給される）を５．７：１．０のモル比で仕込んだ。温度を２１０℃まで上昇させ、エステル化が完了するまで維持した。
サンプル１の最終仕様：
粘度： ２３°Ｃ、２００ ｒｐｍ、コーン １、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ 粘度計で １１００ ｍＰａｓ
酸価： １１．５ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
水酸基価： ２２ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
【0013】
例２：本発明によるサンプル２の合成
撹拌機、不活性ガス入口、温度調節器および加熱マントルに接続された温度計、および冷却凝縮器を備えた４つ口反応フラスコに、脱水ヒマシ油脂肪酸（Ｏｌｅｏｎ ｎ．ｖ．から供給されるＮｏｕｒａｃｉｄ ＤＥ ６５６）およびジペンタエリスリトール（Ｐｅｒｓｔｏｒｐ ＡＢから供給）をモル比６．３：１．０で加えた。エステル化触媒を３００ｐｐｍのＴｙｚｏｒ ＴＰＴで充填した。温度を１９０℃まで上昇させ、エステル化が完了するまで維持した。
サンプル２の最終仕様：
粘度： ２３°Ｃ、２００ ｒｐｍ、コーン １、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ で ９００ ｍＰａｓ
酸価： ２５．１ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
水酸基価： ２７ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
撹拌機、不活性ガス入口、温度調節器および加熱マントルに接続された温度計、および冷却凝縮器を備えた４つ口反応フラスコに、脱水ヒマシ油脂肪酸（Ｏｌｅｏｎ ｎ．ｖ．から供給されるＮｏｕｒａｃｉｄ ＤＥ ６５６）およびジペンタエリスリトール（Ｐｅｒｓｔｏｒｐ ＡＢから供給）をモル比６．３：１．０で加えた。エステル化触媒を３００ｐｐｍのＴｙｚｏｒ ＴＰＴで充填した。温度を１９０℃まで上昇させ、エステル化が完了するまで維持した。
サンプル２の最終仕様：
粘度： ２３°Ｃ、２００ ｒｐｍ、コーン １、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ で ９００ ｍＰａｓ
酸価： ２５．１ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
水酸基価： ２７ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
【0014】
例３：本発明によるサンプル３の合成
撹拌機、不活性ガス入口、温度調節器および加熱マントルに接続された温度計、および冷却凝縮器を備えた４つ口反応フラスコに、脱水ヒマシ油脂肪酸（Ｏｌｅｏｎ ｎ．ｖ．から供給されるＮｏｕｒａｃｉｄ ＤＥ ６５６）およびジペンタエリスリトール（Ｐｅｒｓｔｏｒｐ ＡＢから供給）をモル比５．７：１．０で加えた。温度を１９５℃に上昇させ、エステル化が２４ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価に達するまで維持し、その後、室温まで冷却した。第２段階では、標準ＡＳＴＭ Ｄ５８９５に記載されているように、無水マレイン酸を段階１からのエステルに対して０．９４重量％の量で投入した。温度を１２０℃に上げ、無水マレイン酸の遊離含量が０．０１重量％未満になるまで維持した。
最終データ：
粘度： ８１０ ｍＰａｓ （２３°Ｃ、２００ ｒｐｍ、Ｓｙｎｐｏ ｃｏｎｅ ４、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ付き）
酸価： ２６．９ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
水酸基価： ３７ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
撹拌機、不活性ガス入口、温度調節器および加熱マントルに接続された温度計、および冷却凝縮器を備えた４つ口反応フラスコに、脱水ヒマシ油脂肪酸（Ｏｌｅｏｎ ｎ．ｖ．から供給されるＮｏｕｒａｃｉｄ ＤＥ ６５６）およびジペンタエリスリトール（Ｐｅｒｓｔｏｒｐ ＡＢから供給）をモル比５．７：１．０で加えた。温度を１９５℃に上昇させ、エステル化が２４ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価に達するまで維持し、その後、室温まで冷却した。第２段階では、標準ＡＳＴＭ Ｄ５８９５に記載されているように、無水マレイン酸を段階１からのエステルに対して０．９４重量％の量で投入した。温度を１２０℃に上げ、無水マレイン酸の遊離含量が０．０１重量％未満になるまで維持した。
最終データ：
粘度： ８１０ ｍＰａｓ （２３°Ｃ、２００ ｒｐｍ、Ｓｙｎｐｏ ｃｏｎｅ ４、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ付き）
酸価： ２６．９ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
水酸基価： ３７ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ
【0015】
例４．鉄基金属粉末組成物の調製
結合剤は次の配合で評価された。
結合剤は次の配合で評価された。
【0016】
新しい結合剤を、最先端の結合剤である参照結合剤と比較した。
以下の例では：
乾燥は、コバルトドライヤーを使用し、他の添加剤を使用せずに結合剤上で測定された。
新しい結合剤は、流れ、見掛け密度、粘度、結合力、乾燥に関して評価された。
乾燥は、ＡＳＴＭ Ｄ５８９５規格に従ってBeck-Koller Drying Recorderによって測定された。
流量は、ＩＳＯ規格４４９０：２０１８に従ってホール流量計で測定され、見掛け密度（ＡＤ）は、グスタフソン規格ＩＳＯ１３５１７：２０２０に従って測定された。
粘度は、Malvern Instruments Kinexus KNX2100によって測定された。
結合力は、Ｈｏｇａｎａｓ内部法（ＢＡＰＴＵ）に従って測定された。
ＢＡＰＴＵ法は、粉末混合物のサンプルが紙ストリップに沿って滑ったときの、分光光度計、コニカミノルタＣＭ６００Ｄを使用した紙ストリップの変色の測定に基づいている。紙の変色はサンプル中の遊離黒鉛の量に依存し、測定により紙の明度指数が得られる。この明度指数は、混合物中の黒鉛の結合度の測定値となる。３０ｇのサンプルを、水平シュートに取り付けられた紙ストリップの内側の端に置きます。次に、上端から１４ｃｍの回転軸を中心にシュートを３０°／ｓの速度で傾け、粉末サンプルを紙に沿って滑らせます。これを混合ごとに３回行い、各紙ストリップの２つの位置、ストリップの上部から１２ｃｍと１５ｃｍの位置で明度指数を測定する。次に、これら６つの測定値から明度指数の平均値Ｌ＊が計算される。
以下の例では：
乾燥は、コバルトドライヤーを使用し、他の添加剤を使用せずに結合剤上で測定された。
新しい結合剤は、流れ、見掛け密度、粘度、結合力、乾燥に関して評価された。
乾燥は、ＡＳＴＭ Ｄ５８９５規格に従ってBeck-Koller Drying Recorderによって測定された。
流量は、ＩＳＯ規格４４９０：２０１８に従ってホール流量計で測定され、見掛け密度（ＡＤ）は、グスタフソン規格ＩＳＯ１３５１７：２０２０に従って測定された。
粘度は、Malvern Instruments Kinexus KNX2100によって測定された。
結合力は、Ｈｏｇａｎａｓ内部法（ＢＡＰＴＵ）に従って測定された。
ＢＡＰＴＵ法は、粉末混合物のサンプルが紙ストリップに沿って滑ったときの、分光光度計、コニカミノルタＣＭ６００Ｄを使用した紙ストリップの変色の測定に基づいている。紙の変色はサンプル中の遊離黒鉛の量に依存し、測定により紙の明度指数が得られる。この明度指数は、混合物中の黒鉛の結合度の測定値となる。３０ｇのサンプルを、水平シュートに取り付けられた紙ストリップの内側の端に置きます。次に、上端から１４ｃｍの回転軸を中心にシュートを３０°／ｓの速度で傾け、粉末サンプルを紙に沿って滑らせます。これを混合ごとに３回行い、各紙ストリップの２つの位置、ストリップの上部から１２ｃｍと１５ｃｍの位置で明度指数を測定する。次に、これら６つの測定値から明度指数の平均値Ｌ＊が計算される。
【0017】
例５：乾燥、結合力、流量および見掛け密度 サンプル１
ａ）ＡＳＴＭ Ｄ５８９５規格に準拠した Beck Roller Drying Recorder に従って数分で乾燥する。工程１および２は、ＡＳＴＭ Ｄ５８９５規格に準拠した工程である。
新しい結合剤の大幅な高速乾燥
ｂ）結合力
新しい結合剤による結合力の向上。ここで、Ｌ＊はＢＡＰＴＵ法に従って測定された結合力である。
ｃ）ホールによる流量（流れ）と見掛け密度
流量と密度は参照サンプルと同等である。
ｄ）Gustavsson（グスタフソン）による流れと見掛け密度
基準と同等の流量と密度
ａ）ＡＳＴＭ Ｄ５８９５規格に準拠した Beck Roller Drying Recorder に従って数分で乾燥する。工程１および２は、ＡＳＴＭ Ｄ５８９５規格に準拠した工程である。
新しい結合剤の大幅な高速乾燥
ｂ）結合力
新しい結合剤による結合力の向上。ここで、Ｌ＊はＢＡＰＴＵ法に従って測定された結合力である。
ｃ）ホールによる流量（流れ）と見掛け密度
流量と密度は参照サンプルと同等である。
ｄ）Gustavsson（グスタフソン）による流れと見掛け密度
基準と同等の流量と密度
【0018】
例６：サンプル２の乾燥、結合力、流れおよび見掛け密度
ａ）黒鉛結合力
新しい結合剤は、参照よりも大幅に優れた結合力を備えている。
新しい結合剤は、時間が経っても優れた結合力を維持する。
ｂ）グスタフソンによる流れと見掛け密度
新しい結合剤は、参照結合剤よりも流動性が良く、密度がわずかに優れている。
ｃ）さまざまな潤滑剤と長時間のテストによる黒鉛結合力
新しい結合剤は、さまざまな潤滑剤との結合力を向上させ、長期にわたってより優れた結合力を維持する。
ｄ）さまざまな潤滑剤を使用した場合のGustavssonによる流量と見掛け密度
潤滑剤３は、新しい結合剤と組み合わせることで、密度と流動性が向上する。
ａ）黒鉛結合力
新しい結合剤は、参照よりも大幅に優れた結合力を備えている。
新しい結合剤は、時間が経っても優れた結合力を維持する。
ｂ）グスタフソンによる流れと見掛け密度
新しい結合剤は、参照結合剤よりも流動性が良く、密度がわずかに優れている。
ｃ）さまざまな潤滑剤と長時間のテストによる黒鉛結合力
新しい結合剤は、さまざまな潤滑剤との結合力を向上させ、長期にわたってより優れた結合力を維持する。
ｄ）さまざまな潤滑剤を使用した場合のGustavssonによる流量と見掛け密度
潤滑剤３は、新しい結合剤と組み合わせることで、密度と流動性が向上する。
【0019】
例７：サンプル３の結合力、流量および見掛け密度
ａ）結合力
サンプル３は、参照よりも結合力を長期にわたり良好に維持する。
ｂ）グスタフソンによる流量と見掛け密度
サンプル３では、流れ（流量）は似ているが、密度がわずかに劣る。
ａ）結合力
サンプル３は、参照よりも結合力を長期にわたり良好に維持する。
ｂ）グスタフソンによる流量と見掛け密度
サンプル３では、流れ（流量）は似ているが、密度がわずかに劣る。
【0020】
例８：生産規模で製造された結合剤の評価
上記結合剤「サンプル１」および「サンプル２」と同様の各結合剤の製造ロットを製造した。これらの結合剤のサンプルは、前の例の実験室スケールの混合物と同じ組成を有するパイロットスケール（２５０ｋｇ）での鉄粉混合物の製造に使用された。比較のために、最先端の結合剤を使用した参照混合物も作成された。
結合剤の特性
パイロット結合剤の粘度は「サンプル」結合剤よりもかなり低く、これは量産規模での鉄粉混合物の製造に有利である。
混合物の特性
混合物については、粉末特性と結合力が評価された。グスタフソン漏斗内の流動時間は、基準結合剤を使用した混合物よりも「パイロット結合剤」を使用した混合物の方が数秒速かった。得られたＡＤレベルは、すべての混合物で同様であって。
粉体特性
ＢＡＰＴＵ法による初期結合力は、「パイロット結合剤」を含む混合物の方がかなり高く、結合力は参照混合物よりも時間の経過とともにより安定していた。これらの結果は、実験室規模の結合剤との混合物の結果を裏付けている。
結合力（ＢＡＰＴＵ）
混合物を、Ｄｏｒｓｔ ＥＰ７０Ｍプレスで６００ＭＰａ、３５／２５ｍｍリングツールで高さ２０ｍｍまで圧縮した。工具を４５℃に加熱し、各混合物から約２００部を圧縮した。各部品の締固め力、突き出しエネルギー、重量を登録した。重量分散の標準偏差は、各圧縮シリーズについて計算された。一部のリングは、５０個および１５０個の部品を圧縮した後にサンプリングされた。これらのリングについてグリーン密度を測定した。
圧縮試験の結果
試験混合物を圧縮した部品の重量ばらつきの評価により、「パイロット結合剤」を使用した混合物を圧縮した部品の重量の標準偏差が、参照混合物の部品の標準偏差よりも低いことが示された。参照混合物は、使用された設定で圧縮中に「パイロット結合剤」を使用した混合物よりも５０％高い重量分散を示した。圧縮された部品の平均排出エネルギーは、すべての混合物で同じ範囲内であった。
圧縮された部品のグリーン密度
２８３ｋＮの圧縮力は、圧縮されたコンポーネントの６００ＭＰａに相当する。これらの一連の圧縮の平均圧縮力は所望の圧縮力に近く、サンプリングされた部品の測定された未加工密度は両方の混合物で同様であった。
上記結合剤「サンプル１」および「サンプル２」と同様の各結合剤の製造ロットを製造した。これらの結合剤のサンプルは、前の例の実験室スケールの混合物と同じ組成を有するパイロットスケール（２５０ｋｇ）での鉄粉混合物の製造に使用された。比較のために、最先端の結合剤を使用した参照混合物も作成された。
結合剤の特性
パイロット結合剤の粘度は「サンプル」結合剤よりもかなり低く、これは量産規模での鉄粉混合物の製造に有利である。
混合物の特性
混合物については、粉末特性と結合力が評価された。グスタフソン漏斗内の流動時間は、基準結合剤を使用した混合物よりも「パイロット結合剤」を使用した混合物の方が数秒速かった。得られたＡＤレベルは、すべての混合物で同様であって。
粉体特性
ＢＡＰＴＵ法による初期結合力は、「パイロット結合剤」を含む混合物の方がかなり高く、結合力は参照混合物よりも時間の経過とともにより安定していた。これらの結果は、実験室規模の結合剤との混合物の結果を裏付けている。
結合力（ＢＡＰＴＵ）
混合物を、Ｄｏｒｓｔ ＥＰ７０Ｍプレスで６００ＭＰａ、３５／２５ｍｍリングツールで高さ２０ｍｍまで圧縮した。工具を４５℃に加熱し、各混合物から約２００部を圧縮した。各部品の締固め力、突き出しエネルギー、重量を登録した。重量分散の標準偏差は、各圧縮シリーズについて計算された。一部のリングは、５０個および１５０個の部品を圧縮した後にサンプリングされた。これらのリングについてグリーン密度を測定した。
圧縮試験の結果
試験混合物を圧縮した部品の重量ばらつきの評価により、「パイロット結合剤」を使用した混合物を圧縮した部品の重量の標準偏差が、参照混合物の部品の標準偏差よりも低いことが示された。参照混合物は、使用された設定で圧縮中に「パイロット結合剤」を使用した混合物よりも５０％高い重量分散を示した。圧縮された部品の平均排出エネルギーは、すべての混合物で同じ範囲内であった。
圧縮された部品のグリーン密度
２８３ｋＮの圧縮力は、圧縮されたコンポーネントの６００ＭＰａに相当する。これらの一連の圧縮の平均圧縮力は所望の圧縮力に近く、サンプリングされた部品の測定された未加工密度は両方の混合物で同様であった。
【0021】
例９：異なる量の結合剤を添加した混合物の評価
「サンプル１」の製造ロットのサンプルは、異なる量の結合剤を添加した実験室規模の混合物（３ｋｇ）を製造するために採取された。試験混合物に添加された結合剤の量は、それぞれ０．０６％、０．０８％、０．１０％および０．１２％であった。結合剤の量を除けば、混合物の組成は前の例と同じであった。比較のために、最先端の結合剤を使用した参照混合物も作成された。
混合物の特性
混合物の粉末特性と結合力を評価した。１週間後のグスタフソン漏斗内での流動時間は、すべての試験混合物で添加した結合剤の量に関係なく同様であった。混合物中の結合剤の量が増加すると、ＡＤは若干減少したが、その影響は、以前に評価された他の結合剤ほど顕著ではなかった。
粉体特性 １週
ＢＡＰＴＵ法による結合力は、結合剤の添加量とともに大幅に増加した。
結合力（ＢＡＰＴＵ）
「サンプル１」の製造ロットのサンプルは、異なる量の結合剤を添加した実験室規模の混合物（３ｋｇ）を製造するために採取された。試験混合物に添加された結合剤の量は、それぞれ０．０６％、０．０８％、０．１０％および０．１２％であった。結合剤の量を除けば、混合物の組成は前の例と同じであった。比較のために、最先端の結合剤を使用した参照混合物も作成された。
混合物の特性
混合物の粉末特性と結合力を評価した。１週間後のグスタフソン漏斗内での流動時間は、すべての試験混合物で添加した結合剤の量に関係なく同様であった。混合物中の結合剤の量が増加すると、ＡＤは若干減少したが、その影響は、以前に評価された他の結合剤ほど顕著ではなかった。
粉体特性 １週
ＢＡＰＴＵ法による結合力は、結合剤の添加量とともに大幅に増加した。
結合力（ＢＡＰＴＵ）
【国際調査報告】