潤滑劑在粉末制品模壓成型中的局限性的研究

【摘要】：在粉末冶金模壓成型過程中，潤滑劑的使用是必要的，但是因為潤滑劑本身的性質或金屬微粒子的性質以及后續加工過程，加入的潤滑劑會對粉末成品造成影響，這會加大利用粉末冶金技術研發新材料的難度。本次研究就是針對這一情況展開的，根據研究結果我們還可以得出在粉末制品模壓成型時潤滑劑的選用標準。

【關鍵詞】：潤滑劑；粉末制品壓制；局限性

粉末冶金是以金屬或非金屬粉末（或金屬和非金屬粉末的混合物）的混合物在經過成形和燒結之后，制成不同的金屬材料或者復合材料以及其他的類型的成品的工藝。近年來，人們發現利用粉末冶金成型的材料擁有與其他成型工藝所沒有的優勢，所以粉末冶金在新型材料的研發中起著越來越重要的作用。利用粉末冶金工藝模壓成型過程中，由于壓制過程中金屬顆粒之間相互擠壓碰撞、顆粒與模具之間的摩擦力等因素會影響成形件的性質，因此在粉末制品模壓成型過程中，要盡可能的減少這些作用，減少這些因素的影響大致有兩種方法：一種是選用表面粗糙度低的模具，另一種是在成形時加入潤滑劑或者成形劑。本次只討論潤滑劑在粉末制品模壓成型中的局限性。

[1]目前粉末冶金零件產業要解決的主要問題是：在合理降低成本的情況下生產高密度零件，所以粉末冶金零件需要高性能潤滑劑。由于需要的材料不同，所以生產時所選用的粉末顆粒也有很大的區別。這就導致了所選用的潤滑劑種類和用量的不同。[2]潤滑劑的類型不僅影響粉末的壓制性能，而且影響混合粉的其他性能和零件的生坯與燒結性能。[3]對于鐵基粉末制品來說，經常使用的潤滑劑包括：硬脂酸、硬脂酸鋅、硫磺、二氧化鋁、石墨粉和機油等。這些潤滑劑有的可直接以粉末狀態與金屬材料混合，有的則需要先溶于水、酒精、汽油等液體中，再將溶液加入到粉末中去，液體介質在混合料干燥時揮發掉。但是關于潤滑劑的加入量和加入的粉末顆粒種類及粒度大小、壓制時的壓力和摩擦表面值有關，也與它們本身的性質有關。由于此次主要討論潤滑劑在粉末模壓成型時的局限性，所以對于這些問題不多加贅述。

直接加入到粉末混合料的潤滑劑雖然大部分都有潤滑作用，但是同樣也存在著不足之處。首先的一點是由于加入潤滑劑之后降低了混合料的流動性，增大了壓制時的阻力。另一點是潤滑劑以顆粒形式混合時也會占有一部分的體積，這樣就會使壓坯的密度減小，不利于制作出高密度的成品。還有一個缺點是在壓制時由于存在的潤滑劑顆粒減少了金屬顆粒之間的接觸，這樣會發生使粉末壓坯的強度降低的情況。然后再燒結時，潤滑劑的存在可能會損傷燒結體的外觀，而且在燒結時排出的氣體也可能會影響燒結爐的壽命，甚至有些氣體還會造成空氣污染。有時潤滑劑可能會與金屬顆粒發生反應，這就導致了產品的物理機械性能的降低。

由于加入潤滑劑有這些局限性，所以在選用時要仔細選擇潤滑劑的種類。一般選用時有以下要求：為了便于粉料之間的混合，加入的潤滑劑應該對混合料的流動性影響較小，潤滑劑除了需要具有一定的粘性外，也要有較好的潤滑性；同時為了防止在混料時由于溫度過高而導致熔化，要保證軟化點不是很低，適當高一些，最重要的是潤滑劑與粉料混合后不發生化學反應，減少潤滑劑的消耗，也在同時避免產生雜質，造成粉末成品的性能下降，對新材料的研發造成阻礙；在燒結時對潤滑劑也有要求：潤滑劑要保證在燒結時產生的氣體容易排出且對燒結爐和環境及人體沒有危害；燒結除去潤滑劑后對粉末產品的性能和成品的外觀沒有不好的影響，減少材料的浪費。

從古到今，材料一直占據著重要的地位。而在現在更是遏制著國家先進科技的發展，科技上去了，相應的材料不能跟上科技發展的速度，成為我們國家現在面臨的重大問題。所以現在人們對于材料的性能和功能的要求越來越高，而粉末冶金在這其中扮演著愈加重要的角色。但是因為潤滑劑本身的性質和壓制模具時的摩擦力等原因的影響，使得潤滑劑在實際生產時具有一定的局限性，這些局限性限制著材料技術的發展，因此對于潤滑劑的研究勢必會越來越熱門。一般情況下有三種潤滑材料：流體、潤滑脂和固體潤滑劑，由于油潤滑和脂潤滑所適用的溫度范圍較窄，所以研發固體潤滑劑應運而生，這種復合材料一方面具有較好的硬度和強度，另一方面又有自潤滑效果，可以實現在少油或無油狀態下的潤滑。研究潤滑劑的局限性除了可以從研發新的潤滑劑著手，從本質上研究潤滑劑的局限性也是一個很重要的研究方向。希望在以后的研究中可以在潤滑劑方面取得重大突破，為粉末冶金的模壓成型提供一個更好的環境，創造出現在急需的先進材料。

參考文獻：

[1]Sylvain St-Laurent；Yannig Thomas；Lhoucine Azzi 《粉末冶金零件需要的高性能潤滑劑》 （2014-6-27）

[2]韓鳳麟 《粉末冶金零件生產用潤滑劑的性能改進與選擇》 （2015-4-10）

[3]黃培云 《粉末冶金原理》

[4]張六玲 《模具設計》 （1998-5-15）

[5]張六玲《模具工業》 （1997-8-25）

[6]劉義杰 《新型銅基自潤滑材料的制備與研究》 （2008-7-1）

[7]Asa Ahlin、OlaLitstrm、H gan sAB《2009全年粉末冶金學術會議討論文集》 （2009-10-10）