DE1224300B

DE1224300B - Process for the production of the sliding and / or flow property when pressing metal powders promoting metal soaps

Info

Publication number: DE1224300B
Application number: DEK48887A
Authority: DE
Inventors: Hans-Gerhard Grunert
Original assignee: KEMISKA A B WEIBULL
Current assignee: KEMISKA A B WEIBULL
Priority date: 1963-02-07
Filing date: 1963-02-07
Publication date: 1966-09-08

Description

Verfahren zur Herstellung von das Gleit- und bzw. oder Fließvermögen beim Pressen von Metallpulvern fördernden Metallseifen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von das Gleit- und bzw. oder Fließvermögen von Metallpulvern beim Pressen fördernden Metallseifen.Process for the production of the lubricity and / or flowability Metal Soaps Promoting Metal Powders Pressing The invention relates to to a process for the production of the lubricity and / or flowability of Metal soaps that promote metal powders during pressing.

Es ist bekannt, Metallseifen als Gleitmittel bei der Herstellung von gewissen Metallprodukten zu verwenden. So werden oft Metallseifen als »Schmiermittelt beim Ziehen von Stangen, Draht und Rohren verwendet, und es ist daher naheliegend, daß man auch in der Pulvermetallurgie versucht hat, Metallseifen zu einem die Fließbarkeit fördernden und die Reibung herabsetzenden Zweck zu verwenden. Die Forderungen, die man an ein Mittel zur Förderung des Gleit- und Fließvermögens bei Metallpulvern stellt, sind jedoch teilweise andere, als die an Schmiermittel, z. B. bei Ziehvorgängen, gestellten. It is known to use metal soaps as lubricants in the manufacture of certain metal products to use. Metal soaps are often used as »lubricants used in the drawing of rods, wire and tubes, and it is therefore obvious that attempts have also been made in powder metallurgy to make metal soaps flowable to use a promotional and friction-reducing purpose. The demands that one of a means to promote the lubricity and flowability of metal powders provides, however, are partly different than that of lubricants, e.g. B. in drawing processes, posed.

Bei der kontinuierlichen Herstellung von Metallgegenständen durch Pressen von Pulvern, z. B. aus Eisen, Nickel, Bronze, Messing usw., und Legierungen aus derartigen Metallen, werden die Preßwerkzeuge mittels besonderer Vorrichtungen im Takte der Formpressung automatisch mit Metallpulver versorgt, weshalb das Pulver sehr leicht fließen sollte. Der Charakter des Metallpulvers erlaubt dies jedoch nicht immer und in diesem Falle ist man zur Verbesserung der Gleit- oder Fließfähigkeit genötigt, ein »Schmiermittel« zu verwenden, das den durch den Metallpulvercharakter gegebenen Forderungen entsprechen kann. In the continuous production of metal objects through Pressing of powders, e.g. B. made of iron, nickel, bronze, brass, etc., and alloys from such metals, the pressing tools are made by means of special devices automatically supplied with metal powder in the cycle of compression molding, which is why the powder should flow very easily. However, the nature of the metal powder allows this not always and in this case one is to improve the lubricity or flowability compelled to use a "lubricant", which is due to the metal powder character can meet given requirements.

Das aSchmiermittel« soll den eigentlichen Preßvorgang erleichtern, so daß der Druck so gleichmäßig wie möglich durch die Pulvermasse fortgepflanzt wird und diese alle Formräume gut ausfüllt, und es soll das Entstehen einer Kaltschweißung in Preßwerkzeugen, Formen, Matrizen od. dgl. bei dem angewandten Preßdruck, welcher 2 bis 8 t/cm2 und mehr betragen kann, verhindern. Eine solche Kaltschweißung kann bekanntlich zur Zerstörung der Werkzeuge führen. The lubricant «is intended to facilitate the actual pressing process, so that the pressure is propagated through the mass of powder as evenly as possible is and this fills all the mold spaces well, and there should be a cold weld in pressing tools, molds, dies or the like. With the applied pressure, which 2 to 8 t / cm2 and more. Such a cold weld can known to lead to the destruction of the tools.

Eine große Reibung zwischen einem Preßling und der Form für diesen erfordert eine entsprechend große Kraft zum Ausstoßen des Preßlings aus der Form, was auch dann zur Zerstörung des Preßlings führen kann, wenn keine Kaltschweißung entstanden ist.Great friction between a compact and the mold for it requires a correspondingly large force to eject the compact from the mold, which can lead to the destruction of the pressed part even if there is no cold welding originated.

Andere Gesichtspunkte, denen man Rechnung tragen muß, sind, daß das gewählte »Schmiermittel« in möglichst geringem Grade die Dichte des Preßlings herabsetzt und daß es bei einer nach dem Pressen durchgeführten Wärmebehandlung zur Erhöhung der Festigkeit des Preßlings dessen Flächenstruktur nicht verschlechtert und vor allem nicht seine Festigkeit herabsetzt. Other considerations to be considered are that that The selected "lubricant" lowers the density of the compact as little as possible and that there is a post-pressing heat treatment to increase the strength of the compact does not deteriorate its surface structure and before anything does not diminish its strength.

Diese Forderungen werden bei Verwendung der bisher vorgeschlagenen Metallseifen nicht in zufriedenstellender Weise erfüllt. Hersteller von Gegenständen aus gepreßten Metallpulvern sahen sich deshalb oft genötigt, Fettsäuren zu verwenden, obwohl dies auch nicht zweckmäßig ist. Gegenstand der Erfindung ist deshalb, Metallseifen zu schaffen, die gute, das Gleit-oder Fließvermögen von Metallpulvern fördernde Eigenschaften besitzen und die die Eigenschaften der hergestellten Gegenstände nur unbedeutend oder überhaupt nicht verschlechtern. These requirements are met when using the previously proposed Metal soaps are not met in a satisfactory manner. Manufacturers of items from pressed metal powders were therefore often forced to use fatty acids, although this is also not practical. The invention therefore relates to metal soaps to create the good, the sliding or flowability of metal powders promoting Possessing properties and which are the properties of the manufactured objects only worsen insignificantly or not at all.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Fettsäuregemisch, das 60 bis 75 Gewichtsprozent Stearinsäure, 25 bis 35 Gewichtsprozent Palmitinsäure und höchstens 7 Gewichtsprozent Myristinsäure, sowie 1 bis 5 Gewichtsprozent gesättigte Fettsäuren mit 19 und 21 Kohlenstoffatomen enthält, zu etwa 70 bis 80°/o mit einer Lithium, Calcium, Zink, Kupfer, Nickel oder Wolfram enthaltenden Verbindung in üblicher Weise derart umsetzt, daß der Gehalt an freien Fettsäuren im Endprodukt etwa 15 bis 30 Gewichtsprozent beträgt. The inventive method is characterized in that one a fatty acid mixture containing 60 to 75 percent by weight stearic acid, 25 to 35 percent by weight Palmitic acid and a maximum of 7 percent by weight myristic acid, and 1 to 5 percent by weight contains saturated fatty acids with 19 and 21 carbon atoms, to about 70 to 80% with a compound containing lithium, calcium, zinc, copper, nickel or tungsten implemented in the usual way in such a way that the content of free fatty acids in the end product is about 15 to 30 percent by weight.

Hierbei kann z. B. die Metallverbindung ein Metalloxyd sein. Man kann aber z. B. auch das Fettsäuregemisch mit Natronlauge derart verseifen, daß der Gehalt an freien Fettsäuren des Verseifungsproduktes etwa 15 bis 30 Gewichtsprozent beträgt, worauf man das Gemisch der Natriumseifen in üblicher Weise mit einem Lithium-, Calcium-, Zink-, Kupfer-, Nickel-oder Wolframsalz-umsetzt, das hierbei durch doppelte Umsetzung gebildete anorganische Salz entfernt, das Produkt trocknet und gegebenenfalls vermahlt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man ein Gemisch aus 65 bis 75 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 67 Gewichtsprozent, Stearinsäure, 27 bis 32 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 30 Gewichtsprozent, Palmitinsäure, höchstens 5 Gewichtsprozent; jedoch vorzugsweise nicht mehr als 3 Gewichtsprozent, Myristinsäure und 1 bis 3 Gewichtsprozent der gesättigten C19- und C2rFettsäuren verseift oder direkt umsetzt, so daß der Gehalt an freien Fettsäuren im erhaltenen Produkt etwa zwischen 18 und 26 Gewichtsprozent beträgt, worauf man das Produkt mit einem Zinksalz derart umsetzt, daß das Endprodukt etwa 18 bis 26 Gewichtsprozent freie Fettsäuren und etwa 6,4 bis 8,4 Gewichtsprozent Zink enthält. Zweckmäßigerweise vermahlt man das gegebenenfalls getrocknete Endprodukt zu einem Pulver mit einer maximalen Korngröße von etwa 150p, wobei mindestens 500/, des Pulvers eine Korngröße von etwa 100 bis 140 p besitzen, Die einzelnen Maßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. die Verseifung der Fettsäuren mit Natronlauge und die Umsetzung der Nåtriumseifen mit anderen Metallsalzen, werden in üblicher Weise durchgeführt Es hat sich herausgestellt, daß die auf diese Weise hergestellten Seifen in Abhängigkeit von der Fettsäurezusammensetzung und der menge freier Fettsäuren in der Seife sehr wechselnde Verwendungseigenschaften besitzen. Here z. B. the metal compound can be a metal oxide. Man but can z. B. also saponify the fatty acid mixture with sodium hydroxide solution in such a way that the free fatty acid content of the saponification product is about 15 to 30 percent by weight is, whereupon the mixture of sodium soaps in the usual way with a lithium, Calcium, zinc, copper, nickel or tungsten salt converts this by double Inorganic salt formed in the reaction is removed, the product is dried and, if necessary married. It is particularly advantageous if you use a mixture of 65 to 75 percent by weight, preferably about 67 percent by weight, stearic acid, 27 to 32 percent by weight, preferably about 30 percent by weight, palmitic acid, at most 5 percent by weight; however preferably no more than 3 percent by weight, myristic acid and 1 to 3 percent by weight of the saturated C19 and C2 fatty acids saponified or directly converted, so that the content of free fatty acids in the product obtained approximately between 18 and 26 percent by weight is, whereupon the product is reacted with a zinc salt in such a way that the end product about 18 to 26 percent by weight free fatty acids and about 6.4 to 8.4 percent by weight Contains zinc. The end product, which may have been dried, is expediently ground to a powder with a maximum grain size of about 150p, with at least 500 /, of the powder have a grain size of about 100 to 140 p, the individual measures of the method according to the invention, d. H. the saponification of the fatty acids with caustic soda and the implementation of sodium soaps with other metal salts are more common Manner carried out It has been found that the manufactured in this way Soaps depending on the fatty acid composition and the amount of free fatty acids have very changing properties in the soap.

Das resultierende Produkt hat außer einem Gehalt an freien Fettsäuren von etwa 15 bls 30 °/0 einen Gehalt an Metallsalz von 5 bis 1001,. Diese Grenzen können sich abhängig vom verwendeten Metall etwas verschieben. The resulting product also contains free fatty acids from about 15 to 30 ° / 0 a metal salt content of 5 to 1001 ,. These limits can shift slightly depending on the metal used.

Die oben angegebenen Grenzen hinsichtlich der Zusammensetzung und des Verseifungsgrades des Fettsäuregemisches sind nicht unbedingt kritisch, obwohl eine deutliche Verschlechterung der Eigenschaften des Produktes beim Verlassen dieser Grenzen erhalten wird und eine deutliche Verbesserung dann erhalten wird, wenn man sich- Mittelwerten innerhalb dieser Grenzen nähert. The above limits in terms of composition and the degree of saponification of the fatty acid mixture are not necessarily critical, although a significant deterioration in the properties of the product when leaving it Limits is obtained and a significant improvement is obtained when one approaches mean values within these limits.

Beispiel Bei der Herstellung einer Zinkseife, die optimale Eigenschaften zeigt, wurde von einem Fettsäuregemisch, bestehend aus 670/, Stearinsäure, 300/, Palmitinsäure und höchstens 30/0 Myristinsäure, wobei das Gemisch außer diesen Säuren geringe Mengen gesättigter höherer Fettsäuren enthielt, ausgegangen. Example When making a zinc soap, the optimal properties shows, was made of a fatty acid mixture consisting of 670 /, stearic acid, 300 /, Palmitic acid and not more than 30/0 myristic acid, the mixture besides these acids contained small amounts of saturated higher fatty acids, assumed.

Dieses Gemisch wurde mit der berechneten Menge an Natronlauge zu etwa 70 bis 800/o verseift, worauf mit einem Zinksalz (z. B. - Zinksulfat oder -chlorid) gefällt wurde. Das Umsetzungsprodukt wurde vom Wasser getrennt, von anorganischen Salzen befreit, getrocknet und, wie oben angegeben, vermahlen. Ein derart hergestelltes Seifenprodukt hat einen Gehalt an freien Fettsäuren von etwa 18 bis 26 0/o und einen Gehalt an Zink von etwa 6,4 bis 8,40/o.This mixture was about with the calculated amount of caustic soda 70 to 800 / o saponified, whereupon with a zinc salt (e.g. zinc sulfate or chloride) was felled. The reaction product was separated from water, from inorganic Freed salts, dried and, as indicated above, ground. A manufactured in this way Soap product has a free fatty acid content of about 18 to 26% and one Zinc content of about 6.4 to 8.40 / o.

In der Zeichnung wird zum Vergleich das Ergebnis schematisch veranschaulicht, welches beim Pressen eines im Handel erhältlichen Eisenpulvers erreicht wurde, wenn in einem Fall (1) kein Gleit- oder Fließmittel, im zweiten Fall (II) ein Gleit- oder Fließmittel, bestehend aus einer im Handel erhältlichen Zinkseife (Zinkstearat) mit einem Gehalt an 30/o freier Fettsäuren, und im dritten Fall (III) eine Zinkseife, hergestellt nach dem oben beschriebenen Beispiel, verwendet wurde. In the drawing, the result is illustrated schematically for comparison, which was achieved in pressing a commercially available iron powder when in one case (1) no lubricant or flow agent, in the second case (II) a lubricant or superplasticizer, consisting of a commercially available zinc soap (zinc stearate) with a content of 30 / o free fatty acids, and in the third case (III) a zinc soap, prepared according to the example described above.

Im Diagramm ist der Preßdruck in Tonnen pro Quadratzentimeter auf der Abszisse und der Ausstoßdruck in Kilogramm pro Quadratzentimeter auf der Ordinate angegeben. Ein Vergleich zwischen den Kurven I und II zeigt, daß der erforderliche Ausstoßdruck bei einem Preßdruck bis etwa 4 t/cm2 etwa gleich groß ist, während die Kurve III zeigt, welchen Nutzen der Zusatz der erfindungsgemäß hergestellten Seife hat. Ein Vergleich zwischen der Kurve III und den beiden anderen Kurven zeigt, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zinkseife ein auffallender Abfall des erforderlichen Ausstoßdruckes innerhalb normaler Grenzen des üblichen Preßdruckes erzielt wird. Unter Ausstoßdruck ist die Kraft zu verstehen, die erforderlich ist, um einen Preßling aus einer Form, Matrize od. dgl. herauszudrücken. Bei sämtlichen Versuchen wurden dieselben oder genau identische Formen verwendet. Das Diagramm veranschaulicht somit auch die Größe der Reibung zwischen dem Preßling und der Form und gibt ein indirektes Bild der Reibung zwischen dem Metallpulver und dem Preßwerkzeug. Die Größe dieser -Reibung hat für die gefürchtete Kaltschweißung eine entscheidende Bedeutung, und zwar, wenn das Metallpulver durch den Druck und infolge der Reibung am Preßwerkzeug und bzw. oder der Form haftenbleibt, wodurch dieses unbrauchbar und der Preßling zerstört wird. In the diagram, the pressing pressure is in tons per square centimeter the abscissa and the discharge pressure in kilograms per square centimeter on the ordinate specified. A comparison between curves I and II shows that the required Ejection pressure at a compression pressure of up to about 4 t / cm2 is approximately the same, while curve III shows the benefit of adding those produced according to the invention Has soap. A comparison between curve III and the other two curves shows that when using the zinc soap according to the invention a noticeable decrease in the required Ejection pressure is achieved within normal limits of the usual compression pressure. Ejection pressure is to be understood as the force that is required to move a compact out of a mold, die or the like. All attempts were the same or exactly identical shapes are used. The diagram thus illustrates also the amount of friction between the compact and the mold and gives an indirect one Image of the friction between the metal powder and the pressing tool. The size of this - Friction is of crucial importance for the dreaded cold welding, and although when the metal powder due to the pressure and as a result of the friction on the press tool and / or the mold sticks, making it unusable and the compact gets destroyed.

Ebenso auffallend verbesserte Ergebnisse erhält man auch bei Verwendung einer erfindungsgemäß hergestellten Calcium-, Kupfer-, Nickel- oder Lithiumseife im Vergleich zu den Ergebnissen bei Verwendung der im Handel erhältlichen oder sonstigen bekannten vergleichbaren Seifen. Just as strikingly improved results are also obtained when used a calcium, copper, nickel or lithium soap produced according to the invention compared to the results using the commercially available or otherwise known comparable soaps.

Claims

Claims: 1. Process for the production of the sliding and or or fluidity when pressing metal powder-promoting metal soaps, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that one is a fatty acid mixture that is 60 to 75 percent by weight stearic acid, 25 to 35 percent by weight palmitic acid and at most 7 percent by weight myristic acid and 1 to 5 percent by weight saturated fatty acids with 19 and 21 carbon atoms, about 70 to 80% with a lithium, Calcium, zinc, copper, nickel or tungsten-containing compound in the usual way converts in such a way that the content of free fatty acids in the end product is about 15 to 30 Weight percent is.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Fatty acid mixture saponified with sodium hydroxide solution in such a way that the content of the saponification product of free fatty acids is about 15 to 30 percent by weight, whereupon the mixture the sodium soaps in the usual way with a lithium, calcium, zinc, copper, Nickel or tungsten salt converts, which is formed here by double conversion inorganic salt is removed, the product is dried and, if necessary, ground.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that one the optionally dried end product to a powder with a maximum grain size of about 150>, with at least 500 / o of the powder having a grain size of about 100 to 140 {u own milled.