[發明專利]含游離石墨的粉末

有效

• 申請號: 201780078121.X
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN110198797B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 馬蒂厄·布瓦韋爾;吉勒斯·萊斯佩朗斯;菲力浦·比利;小丹尼斯·B·克里斯托弗森
• 申請（專利權）人: 天納克有限責任公司;蒙特利爾理工學院
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;C22C33/02
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 顏思晨

提供一種改進的霧化粉末金屬材料，其在熱處理和/或燒結后含有增加的量的游離石墨。所述粉末金屬材料通常是鐵合金，并且包括，基于粉末金屬材料的總重量計，量為1.0wt.％至6.5wt.％的碳和量為0.1wt.％至6.0wt.％的硅。粉末金屬材料還可包括各種其他合金化元素，例如鎳(Ni)、鈷(Co)、銅(Cu)、錫(Sn)、鋁(Al)、硫(S)、磷(P)、硼(B)、氮(N)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鉬(Mo)、釩(V)、(Nb)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、鍶(Sr)、鈣(Ca)、鋇(Ba)、鎂(Mg)、鋰(Li)、鈉(Na)和鉀(K)中的至少一種。

相關申請的交叉引用

本美國實用專利申請要求2016年10月17日提交的序號為60/409,444的美國臨時專利申請和2017年10月16日提交的序號為15/784,587的美國專利申請，其內容通過引用整體并入本文。

背景技術

1.發明領域

本發明一般涉及粉末金屬材料，包括粉末金屬材料的燒結部件，以及形成粉末金屬材料和燒結部件的方法。

2.相關技術

粉末金屬材料經常用于形成具有改進的耐磨性和/或潤滑性和/或機械加工性的部件，用于機動車輛應用，例如閥引導件、閥座插入件、齒輪和襯套。粉末金屬材料通常通過水或氣體霧化熔融金屬材料以形成多個霧化顆粒而形成。然后可以對霧化的顆粒進行各種處理，例如篩分、研磨、熱處理、與其他粉末混合、固結/壓制、印刷(增材制造)和燒結以形成具有改進性能的部件。

在粉末金屬工業中，已經努力在燒結后在部件中獲得游離石墨。游離石墨可以提供多種益處，例如通過潤滑性改善的耐磨性，增強的可加工性和輕質。游離石墨還可以通過超固相線液相燒結提供大致密化的可能性，并提供燒結后高相對密度的可能性。然而，獲得游離石墨的任務并不容易，因為大多數粉末金屬部件是由鐵合金制成的，并且因為碳(石墨的主要元素)在高溫下顯著溶于鐵并且在冷卻過程中容易形成碳化物。

發明內容

本發明的一方面提供改進的含有游離石墨的粉末金屬材料。所述粉末金屬材料通常是鐵合金，但也可以是另一種鐵、鎳和/或鈷基材料。所述粉末金屬材料包括，基于粉末金屬材料的總重量計，量為1.0wt.％至6.5wt.％的碳、量為0.1wt.％至6.0wt.％的硅。所述粉末金屬材料還可包括各種其他合金化元素，例如鎳(Ni)、鈷(Co)、銅(Cu)、錫(Sn)、鋁(Al)、硫(S)、磷(P)、硼(B)、氮(N)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鉬(Mo)、釩(V)、鈮(Nb)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、鍶(Sr)、鈣(Ca)、鋇(Ba)、鎂(Mg)、鋰(Li)、鈉(Na)和鉀(K)中的至少一種。所述粉末金屬材料此外還是霧化的并包括游離石墨。

本發明的另一方面提供一種制造粉末金屬材料的方法。該方法包括水或氣體霧化熔體，但是可以使用其它粉末制造工藝，例如等離子體霧化和旋轉盤霧化，以形成多個霧化顆粒，也稱為粉末金屬材料。該方法優選包括熱處理霧化顆粒以增加材料中存在的游離石墨的量。

本發明的另一方面提供由粉末金屬材料形成的燒結部件以及制造該燒結部件的方法。

存在于粉末金屬材料中的游離石墨提供增強的機械加工性、減輕的重量和燒結后高密度的可能性。另外，由該粉末金屬材料形成的燒結部件，例如閥引導件，由于游離石墨提供的增加的潤滑性而具有改善的耐磨性。

附圖的簡要說明

本發明的其它優點將是容易理解的，因為當結合附圖考慮時，通過參考以下詳細描述，可以更好地理解本發明的優點，其中：

圖1包括提供了粉末金屬材料的可能的組成的總結的表格；

圖2是表示區域#1至#4的圖，所述區域的每個分別代表粉末金屬材料的可能的組成的范圍；