DE10110341A1 - Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial und Verfahren für die Herstellung eines solchen - Google Patents

Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial und Verfahren für die Herstellung eines solchen

Info

Publication number
DE10110341A1
DE10110341A1 DE10110341A DE10110341A DE10110341A1 DE 10110341 A1 DE10110341 A1 DE 10110341A1 DE 10110341 A DE10110341 A DE 10110341A DE 10110341 A DE10110341 A DE 10110341A DE 10110341 A1 DE10110341 A1 DE 10110341A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal
starting material
release agent
material according
metal powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10110341A
Other languages
English (en)
Inventor
Wilfried Aichele
Hans-Peter Koch
Andreas Harzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE10110341A priority Critical patent/DE10110341A1/de
Priority to DE20122873U priority patent/DE20122873U1/de
Priority to DE50115053T priority patent/DE50115053D1/de
Priority to EP09100109A priority patent/EP2053138A1/de
Priority to EP01130567A priority patent/EP1236808B1/de
Priority to US10/086,760 priority patent/US6756118B2/en
Publication of DE10110341A1 publication Critical patent/DE10110341A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0207—Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy
    • C22C33/0228—Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy comprising other non-metallic compounds or more than 5% of graphite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/24—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated
    • Y10T428/2993—Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]

Abstract

Um einen Metallpulver-Verbundwerkstoff mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand mit guter mechanischer Festigkeit, sehr guter Temperatur- und Kraftstoffbeständigkeit und ein Ausgangsmaterial und ein Verfahren für die rationelle Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffs anzugeben, wird ein Metallpulver-Verbundwerkstoff mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand, welcher mindestens zwei die Metallpulverteilchen einhüllenden Oxide enthält, wobei die Oxide mindestens eine gemeinsame Phase bilden, und ein Metallpulver enthaltendes Ausgangsmaterial, welches mindestens zwei Trennmittel mit oxidischem Pyrolyserückstand oder mindestens ein Trennmittel mit oxidischem Pyrolyserückstand und oxidisches Feinpulver beinhaltet, und ein Verfahren für die Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffs bereitgestellt, bei dem von einem Ausgangsmaterial der genannten Art ausgegangen wird, bei dem das Ausgangsmaterial zu Formkörpern gepreßt wird, bei dem die Trennmittel durch Erhitzen in einer nicht reduzierenden Atmosphäre zu Oxiden pyrolysiert und die dann vorliegenden Oxide unter Bildung mindestens einer gemeinsamen Phase miteinander zur Reaktion gebracht werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Metallpulver-Verbundwerkstoff mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand und ein Ausgangsma­ terial und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffs.
Metallpulver-Verbundwerkstoffe mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand finden technische Anwendung beispielsweise als hochoh­ mige Stähle und als weichmagnetische Komponenten in schnellschal­ tenden Magnetventilen. Für die letztere Anwendung sind spezielle Metallpulver-Kunststoffverbunde entwickelt worden. Sie werden mit Techniken der Pulvermetallurgie durch Verpressen von Metallpulver­ teilchen erzeugt, welche mit elektrisch isolierendem Kunststoff beschichtet sind. Die verpreßten Metallpulverteilchen sind über den Kunststoff miteinander verklebt. Diese Metallpulver-Kunst­ stoffverbunde haben im Vergleich zu Reineisen einen sehr hohen elektrischen Widerstand. Jedoch ist es so, daß sie gegenüber den klassischen Sinterwerkstoffen Abminderungen bezüglich Festigkeit, Permeabilität, magnetischer Sättigung und Temperatur- und Kraftstoffbeständigkeit zeigen.
In der Pulvermetallurgie (PM) werden die Metallpulver vor dem Ver­ pressen mit kleinen Anteilen an Trenn- bzw. Gleitmitteln versetzt. Dieser Zusatz bewirkt eine höhere Dichte der Formkörper, da er ein Aneinandergleiten der Metallpulverteilchen während der Verdichtung fördert, er verringert die Entformungskräfte, und er erhöht die Lebensdauer des Preßwerkzeugs durch Schmierung von Preßstempel und Gesenk.
Die Trenn- bzw. Gleitmittel werden üblicherweise in Mengen zwischen 0,1 und 1,5 Gew.-% den Metallpulvern zugesetzt. Neben dem reinen Mischen von feinpulverisierten Trennmitteln mit den Metallpulvern ist es auch möglich, die Metallpulverteilchen mit Trennmitteln zu überziehen. Dies kann mit einer Lösung der Trennmittel in einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen, wie es beispielsweise in der EP 0 673 284 B1 beschrieben ist, oder indem die Metallpartikel mit der Schmelze der Trennmittel benetzt werden. An die Formgebung durch axiales Pressen schließt sich üblicherweise eine Wärmebehandlung an. Dabei pyrolysieren die zugesetzten Verarbeitungsmittel bei Temperaturen zwischen 150 und 500°C weit unterhalb der Sintertemperatur der Metallpulver (Sintertemperatur von Eisen 1120°C bis 1280°C).
Während Trennmittel auf rein organischer Basis, wie Wachse und Fettsäuren, unter Schutzgas weitgehend rückstandsfrei pyrolysie­ ren, hinterlassen beispielsweise Metallseifen im Pulververband Metalloxide. Diese, wie beispielsweise ZnO, schwächen das Gefüge, sofern sie sich nicht, wie beispielsweise Eisen-, Cobalt-, Nickel-, Kupfer-, Molybdän- oder Manganoxide beim anschließenden Sinterprozess in reduzierender Atmosphäre zu den Metallen reduzie­ ren lassen. So beschreibt die EP 0 673 284 B1 wie durch Kombina­ tion verschiedenen Metallseifen als Trennmittel durch Reduktion der bei der Pyrolyse erzeugten Oxide in einer Wasserstoffatmos­ phäre und durch Sintern gezielt metallische Legierungen unterei­ nander oder mit den verpreßten Metallpulvern erzeugt werden.
Auf diese Weise lassen sich auch weichmagnetische Verbundwerk­ stoffe für Magnetventile herstellen. Jedoch müßten die gesinter­ ten, axial verpreßten weichmagnetischen Metallpulver einen wesentlich (etwa um den Faktor 100) höheren elektrischen Wider­ stand aufweisen, um eine gute Schaltdynamik zu erzielen.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Metallpulver-Verbundwerk­ stoff mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand mit guter mechanischer Festigkeit, sehr guter Temperatur- und Kraftstoffbe­ ständigkeit und ein Ausgangsmaterial und ein Verfahren für die rationelle Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffs anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit einem Metallpulver-Verbundwerkstoff der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1, mit einem Ausgangsmaterial der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 9 und mit einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 20 gelöst.
Während Oxide in hauptsächlich aus Metallpulver bestehenden Verbundwerkstoffen zum Teil die Eigenschaften, wie mechanische und gegebenenfalls magnetische Eigenschaften, negativ beeinflussen, haben die Erfinder festgestellt, daß mehrere Oxide, welche minde­ stens eine gemeinsame Phase bilden, den Verbundwerkstoffen eine sehr gute mechanische, thermische und chemische Beständigkeit vermitteln.
Das erfindungsgemäße Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Metallpulver-Verbundwerkstoffs mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand läßt sich problemlos so zusammensetzen, daß der daraus hergestellte Verbundwerkstoff neben dem hohen Widerstand auch eine zufriedenstellende Preßdichte aufweist. Sofern die für einen hohen Widerstand im Verbundwerkstoff erforderliche Trennmittelmenge zu groß ist, um gleichzeitig eine optimale Preßdichte zu erhalten, kann in solchen Fällen dem mindestens einen Trennmittel oxidisches Feinpulver zugesetzt werden, das bei der Weiterverarbeitung mit dem aus dem mindestens einen Trennmittel entstandenen Pyrolysepro­ dukt mindestens eine gemeinsame Phase zu bilden vermag. Dabei muß man keine Verschlechterung der Eigenschaften des Verbundwerkstoffs in Kauf nehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist deshalb besonders vorteilhaft, weil sich die durch Pyrolyse der in der Pulvermetallurgie einge­ setzten Trennmittel entstehenden Oxide zur Erzeugung der gemeinsa­ men Phase einsetzen lassen.
In vorteilhafter Weise lassen sich die erfindungsgemäßen hochoh­ migen Verbundwerkstoffe in der Ausgestaltung als weichmagnetische Verbundwerkstoffe auch aufgrund ihrer hohen magnetischen Sättigung und hohen Permeabilität insbesondere für Magnetventile mit guter Schaltdynamik einsetzen. Dabei ist es besonders günstig, wenn das Metallpulver im wesentlichen aus Eisenwerkstoffen, beispielsweise solchen aus Eisen, Eisensilicium, Eisencobalt und Eisennickel oder Mischungen der genannten Materialien besteht, wobei Eisen beson­ ders bevorzugt ist. "im wesentlichen aus . . . besteht" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß weitere Stoffe nur in solchen Mengen vorhanden sein können, daß sich die weichmagnetischen Eigenschaf­ ten nicht beachtlich verschlechtern.
Es ist vorteilhaft, wenn als die mindestens eine gemeinsame Phase ein Glas, wie silikatisches oder borhaltiges Glas, oder eine definierte Verbindung aus der Gruppe der Mischoxide mit Spinell­ struktur, der Metallphosphate und der Metallsilikate dient.
Es ist günstig, wenn als Trennmittel mindestens eine Metallseife und/oder mindestens ein Material aus der Gruppe Mono-, Di- oder Triester der Phosphorsäure, der Borsäure und der Kieselsäure mit langkettigen Alkoholen und/oder Polydimethyldisiloxan in dem Ausgangsmaterial enthalten ist (sind).
Bei der Kombination eines Trennmittels mit oxidischem Feinpulver in dem erfindungsgemäßen Ausgangsmaterial wird als Feinpulver bevorzugt mindestens ein Metalloxid und/oder Kieselsäure eingesetzt.
Um eine hohe Reaktionsfähigkeit der Feinpulver mit den Pyrolyse­ rückständen der Trennmittel zu gewährleisten, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Teilchendurchmesser (Primärkorndurchmesser) des Feinpulvers < etwa 100 nm ist.
Eine zufriedenstellende Preßdichte im Formkörper kombiniert mit einem ausreichend hohen elektrischen Widerstand im Metallpulver- Verbundmaterial läßt sich in vorteilhafter Weise erreichen, wenn bezogen auf das Gewicht des Metallpulvers der Anteil der Trennmit­ tel zwischen etwa 0,1 und etwa 1,5 Gew.-% oder die Summe aus den Anteilen an Trennmittel und Feinpulver zwischen etwa 0,2 und etwa 3 Gew.-% liegt.
Es ist vorteilhaft, wenn das Verhältnis der zugefügten Mengen an Trennmittel bzw. an Trennmittel und Feinpulver, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Mengen an mitreagierendem Metall von den Metallpulveroberflächen, im Hinblick auf die mindestens eine bei der Reaktion der Oxide zu bildende definierte Verbindung angenähert stöchiometrisch ist.
Es ist vorteilhaft, wenn beim Pyrolysieren und Reagieren auf eine Temperatur deutlich unterhalb der Sintertemperatur des Metallpul­ vers und besonders bevorzugt - sofern das Metall Eisen ist - auf eine Temperatur zwischen etwa 150 und etwa 550°C erhitzt wird. Bei Temperaturen oberhalb etwa 550°C können Strompfade zwischen den Metallteilchen entstehen, und bei Temperaturen unter etwa 150°C ist die Pyrolyse unvollständig und dauert für ein industrielles Verfahren zu lange.
Es ist vorteilhaft, wenn in einer nicht reduzierenden Atmosphäre erhitzt wird, und besonders vorteilhaft, wenn dabei die Atmosphäre auf den Pyrolyseprozess abgestimmt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Metall­ pulver-Verbundmaterials, des erfindungsgemäßen Ausgangsmaterials und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von weichmagnetischen Verbundwerkstoffen und von Ausgangsmaterialien und von Verfahren zu ihrer Herstellung detailliert beschrieben. Es sei aber klarge­ stellt, daß sich zwar die Erfindung anhand dieser Beispiele beson­ ders anschaulich erläutern läßt, daß aber die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist, und von ihnen im Rahmen der Ansprüche mannigfaltige Abweichungen möglich sind.
Die weichmagnetischen Verbundwerkstoffe mit hohem spezifischem elsktrischen Widerstand bestehen aus verpreßten Metallpulver­ teilchen, die mit einem Überzug hauptsächlich aus definierten chemischen Verbindungen versehen sind, welche an den blanken oder oberflächenmodifizierten, beispielsweise phosphatierten Metall­ teilchen gut haften und je nach Anwendungsfall zusätzlich einen hohen elektrischen Widerstand, Temperatur- und Kraftstoffbestän­ digkeit vermitteln und/oder das Metall vor Korrosion schützen. Der Überzug verhindert eine elektrische Verbindung zwischen den Metallteilchen. Die definierten chemischen Verbindungen werden von Mischoxiden mit Spinellstruktur, wie Mischoxide aus der Gruppe Al2MgO4 (Spinell), Al2ZnO4 (Zinkspinell), Al2MnO4 (Manganspinell), Al2FeO4 (Eisenspinell), Fe2MgO4 (Magnoferrit), Fe3O4 (Magnetit), Fe2ZnO4 (Franklinit), Fe2MnO4 (Jakobsit), Fe2NiO4 (Trevirit), Cr2FeO4 (Chromit) und Cr2MgO4 (Magnochromit), Metallphosphaten, wie Zink- und Eisenphosphat, silikatischen Gläsern, borhaltigen Gläsern und Metallsilikaten, wie CoSiO3, gebildet.
Die erfindungsgemäßen weichmagnetischen Verbundwerkstoffe enthal­ ten also keine Thermo- oder Duroplaste als Isvlations- und Binde­ mittel wie die Metall-Kunststoffverbunde. Trotzdem haben sie im Vergleich zu diesen auch einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand, eine vergleichbare oder bessere mechanische Festig­ keit, eine bessere Temperatur- und Kraftstoffbeständigkeit, eine vergleichbare magnetische Sättigung und eine vergleichbare Permeabilität.
Die erfindungsgemäßen weichmagnetischen Verbundwerkstoffe sind deshalb geeignet für den Einsatz in schnell schaltenden Magnetven­ tilen insbesondere von solchen, die in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt werden.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen weichmagnetischen Verbund­ werkstoffe werden Metallpulver mit Kombinationen aus neuen oder bekannten Trenn- bzw. Gleitmitteln gemischt oder mit diesen Kombi­ nationen beschichtet (s. o.). Wie erläutert werden die Trennmittel bei der Erfindung auch gebraucht, um einen Verbundwerkstoff mit einem hohen elektrischen Widerstand zu erzeugen. Es ist aber so, daß ein zu hoher Trennmittelanteil die Preßdichte im Formkörper wieder vermindert. Hinsichtlich der Preßdichte liegt der optimale Trennmittelanteil bezogen auf die Metallpulvermenge bei < etwa 1 Gew.-%. Trennmittelanteile von < etwa 2 Gew.-% sind deshalb im allgemeinen nicht brauchbar. In den Fällen, in denen der optimale Trennmittelanteil nicht ausreicht, um den gewünschten hohen elektrischen Widerstand zu erzeugen, ist es deshalb günstiger, in den Trennmitteln oxidische Feinpulver (Primärkorndurchmesser bevorzugt ≦ etwa 100 nm) zu dispergieren, die mit den Pyrolyse­ rückständen (s. u.) der Trennmittel reagieren, statt den Trennmittelanteil wesentlich über das Optimum hinsichtlich der Preßdichte zu erhöhen. Das Mengenverhältnis der Trennmittel bzw. der Trennmittel und Feinpulver richtet sich nach der Zusammen­ setzung der durch die Reaktion der Pyrolyseprodukte und gegebenen­ falls der Feinpulver angestrebten gemeinsamen Phase. Handelt es sich dabei um Mischoxide mit Spinellstruktur, um Metallphosphate oder Metallsilikate, sollten die Trennmittel- bzw. die Trennmit­ tel/Feinpulverkombinationen so zusammengesetzt sein, daß eine stöchiometrische Umwandlung in die genannten Verbindungen stattfindet. Dabei ist zu berücksichtigen, daß ein Teil der Bestandteile der definierten Verbindungen auch aus der Oberfläche der Metallpulver stammen kann. Im Einzelfall muß die richtige Zusammensetzung der Trennmittel- bzw. Trennmittel-/Feinpulverkom­ bination durch einfache Versuche festgelegt werden. Entstehen bei der Reaktion statt definierter Verbindungen eine gemeiname Phase in Form von Gläsern, so können bei der Zusammensetzung der Trennmittel- bzw. Trennmittel-/Feinpulverkombinationen größere Toleranzen zugelassen werden.
Beispiele für die genannten Trennmittel sind Metallseifen, wie die Stearate von Calcium, Magnesium, Aluminium, Zink, Cobalt, Eisen, Nickel, Kupfer, Molybdän und Mangan, oder Ester höherer Alkohole der Phosphor-, der Bor- oder der Kieselsäure. Beispiele der genannten Feinpulver sind Oxide, wie Fe2O3 und Kieselsäure. Das Gemisch aus Metallpulver, Trennmittel und gegebenenfalls Feinpulver wird zu Formkörpern axial verpreßt. Anschließend werden die Formkörper in einer nicht reduzierenden Atmosphäre, beispiels­ weise in einer Stickstoff- oder Argonatmosphäre, auf eine Tempera­ tur erhitzt, die deutlich unterhalb der Sintertemperatur des Metallpulvers, d. h. bevorzugt unter etwa 800°C und besonders bevorzugt zwischen etwa 150 und etwa 550°C, liegt, damit die Trennmittel pyrolysieren. Unterhalb etwa 150°C wird allenfalls unvollständig pyrolysiert und die Reaktionen verlaufen sehr langsam. Bei Temperaturen unterhalb 550°C ist ausgeschlossen, daß die Metallteilchen zusammensintern und sich dabei elektrische Strompfade bilden können. Die Pyrolyserückstände reagieren bei den angewandten Temperaturen entweder miteinander und/oder mit den zugesetzten Feinpulvern und gegebenenfalls mit der Oberfläche der Metallteilchen zu den genannten, definierten chemischen Verbin­ dungen.
Die Erfindung soll im folgenden durch sechs spezielle Ausführungsbeispiele noch mehr im Detail besprochen werden.
Beispiel 1
Ein Gemisch aus Eisenpulver und Zinkstearat und einem Mono-, Di- oder Triester der Phosphorsäure mit langkettigen Alkoholen, wie beispielsweise einem Gemisch von Phosphorsäuremonostearylester und Phosphorsäuredistearylester mit einem Schmelzpunkt von 70°C, als Trennmittel wurde zu einem Formkörper gepreßt, wobei der Anteil der Trennmittel bezogen auf das Gewicht des Eisenpulvers etwa 1,7 Gew.-% betrug und das Atomverhältnis Zn : P bei etwa 3 : 2 lag. Der Formkörper wurde in einer nicht reduzierenden Atmosphäre, beispielsweise in Stickstoff, auf eine Temperatur von maximal etwa 550°C erhitzt, wobei die Trennmittel zu ZnO bzw. P2O5 pyrolysier­ ten und die entstandenen Oxide mit einander zu Zinkphosphat reagierten. Zinkphosphat hat - wie festgestellt wurde - einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand, haftet gut an Metallen und schützt speziell Eisen vor Korrosion. Der erhaltene Verbund­ werkstoff eignete sich als weichmagnetisches Material für schnellschaltende elektrische Ventile.
Beispiel 2
Ein Gemisch aus Eisenpulver und Cobaltstearat und mit reaktiven Gruppen modifiziertem Polydimethylsiloxan als Trennmittel wurde zu einem Formkörper gepreßt, wobei der Anteil der Trennmittel bezogen auf das Gewicht des Eisenpulvers etwa 1,6 Gew.-% betrug und das Atomverhältnis Co : Si bei etwa 1 lag. Der Formkörper wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, weiterbehandelt. Die aus den Trennmitteln entstandenen Pyrolyseprodukte CoO und SiO2 reagierten dabei zu CoSiO3. Das Cobaltsilikat hatte auf dem Eisenpulver eine gute Haftung, war elektrisch gut isolierend und schützte Eisen gut vor Korrosion.
Beispiel 3
Ein Gemisch aus Eisenpulver, Cobaltstearat als Trennmittel, welchem eine stöchiometrische Menge an pyrogener Kieselsäure (Primärkorndurchmesser < etwa 100 nm) zugesetzt worden war, wurde zu einem Formkörper gepreßt, wobei der Anteil des Trennmittels bezogen auf das Gewicht des Eisenpulvers bei etwa 1,3 Gew.-% lag. Der Formkörper wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, weiterbe­ handelt. Das aus dem Trennmittel entstandene Pyrolyseprodukt CoO reagierte dabei mit dem SiO2 der Kieselsäure zu CoSiO3.
Beispiel 4
Ein Gemisch aus Eisenpulver und als Trennmittel Zinkstearat und Eisenstearat wurde zu einem Formkörper gepreßt, wobei der Anteil der Trennmittel bezogen auf das Gewicht des Eisenpulvers etwa 1,4 Gew.-% betrug und das Atomverhältnis Zn : Fe bei etwa 1 : 2 lag. Der Formkörper wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, weiterbehandelt. Die aus den Trennmitteln entstehenden Pyrolyseprodukte ZnO und Fe2O3 reagierten dabei miteinander zu dem Spinell Fe2ZnO4 (Franklinit). Spinelle haben - wie festgestellt wurde - eine gute Haftung auf Eisenpulver, sie sind elektrisch gut isolierend und sie schützen Eisen ausgezeichnet gegen Korrosion.
Beispiel 5
Ein Gemisch aus Eisenpulver und Zinkstearat als Trennmittel, welchem eine stöchiometrische Menge von feinem Fe2O3 zugemischt worden war, das beispielsweise von der BASF AG als Pigment mit 100 nm Korngröße erhältlich ist, wurde zu einem Formkörper gepreßt, wobei der Anteil des Trennmittels bezogen auf das Gewicht des Eisenpulvers etwa 1 Gew.-% betrug. Der Formkörper wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, weiterbehandelt. Das aus dem Trennmittel entstandene Pyrolyseprodukt ZnO reagierte mit dem Fe2O3 zu dem Spinell Fe2ZnO4,
Beispiel 6
Ein Gemisch, das Eisenpulver und als Trennmittel Nickelstearat und Eisenstearat enthielt, wurde zu einem Formkörper gepreßt, wobei der Anteil der Trennmittel bezogen auf das Gewicht des Eisenpulvers etwa 1,5 Gew.-% betrug und das Atomverhältnis Ni : Fe bei etwa 1 : 2 liegt. Der Formkörper wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, weiterbehandelt. Die aus den Trennmitteln entstande­ nen Pyrolyseprodukte NiO und Fe2O3 reagierten miteinander zu dem Spinell Fe2NiO4.

Claims (28)

1. Metallpulver-Verbundwerkstoff mit hohem spezifischem elekt­ rischem Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens zwei die Metallpulverteilchen einhüllenden Oxide enthält, wobei die Oxide mindestens eine gemeinsame Phase bilden.
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weichmagnetisch ist.
3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Metallpulver im wesentlichen aus Eisenwerkstoffen besteht.
4. Verbundwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver im wesentlichen aus Eisen besteht.
5. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als die mindestens eine gemeinsame Phase ein Glas, wie silikatisches oder borhaltiges Glas, oder eine definierte Verbindung aus der Gruppe der Mischoxide mit Spinell­ struktur, der Metallphosphate und der Metallsilikate dient.
6. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischoxide ausgewählt sind aus der Gruppe Al2MgO4 (Spinell), Al2ZnO4 (Zinkspinell), Al2MnO4 (Manganspinell), Al2FeO4 (Eisenspinell), Fe2MgO4 (Magnoferrit), Fe3O4 (Magnetit), Fe2ZnO4 (Franklinit), Fe2MnO4 (Jakobsit), Fe2NiO4 (Trevirit), Cr2FeO4 (Chromit) und Cr2MgO4 (Magnochromit).
7. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Zink- und Eisenphosphat als Metallphosphate eingesetzt sind.
8. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß CoSiO3 als Metallsilikat eingesetzt ist.
9. Metallpulver enthaltendes Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Metallpulver-Verbundwerkstoffs mit hohem spezifischem elek­ trischem Widerstand insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zwei Trennmitttel mit oxidischem Pyrolyserückstand oder mindestens ein Trennmittel mit oxidischem Pyrolyserückstand und oxidisches Feinpulver beinhaltet.
10. Ausgangsmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennmittel mindestens eine Metallseife und/oder mindestens ein Material aus der Gruppe Mono-, Di- oder Triester der Phosphorsäure, der Borsäure oder der Kieselsäure mit langkettigen Alkoholen und/oder - gegebenenfalls - mit reaktiven Gruppen modifiziertes Polydimethyldisiloxan enthalten ist (sind).
11. Ausgangsmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Metallseife ein Stearat ist.
12. Ausgangsmaterial nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Metallion in der Metallseife ausgewählt ist aus der Gruppe Ca-, Mg-, Al-, Zn-, Co-, Fe-, Ni-, Cu-, Mo- und Mn-Ion.
13. Ausgangsmaterial nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinpulver aus mindestens einem Metalloxid und/oder Kieselsäure gebildet ist.
14. Ausgangsmaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Metalloxid ausgewählt ist aus der Gruppe Fe2O3, NiO, ZnO, CoO, MnO, MgO, Cr2O3, CuO, MoO2.
15. Ausgangsmaterial nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchendurchmesser (Primärkorndurchmes­ ser) des Feinpulvers < etwa 1 µm ist.
16. Ausgangsmaterial nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Teichendurchmesser ≦ etwa 100 nm ist.
17. Ausgangsmaterial nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf das Gewicht des Metallpulvers der Anteil der Trennmittel zwischen etwa 0,1 und etwa 2 Gew.-%, oder die Summe aus den Anteilen an Trennmittel und Feinpulver zwischen etwa 0,2 und etwa 3 Gew.-% liegt.
18. Ausgangsmaterial nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus den Anteilen an Trennmittel und Feinpulver ≦ etwa 2 Gew.-% ist.
19. Ausgangsmaterial nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anteil der Trennmittel bzw. die Summe aus den Anteilen an Trennmittel und Feinpulver zwischen etwa 0,5 und etwa 1,5 Gew.-% liegt.
20. Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerkstoffs mit hohem spezifischem elektrischen Widerstand insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ausgegangen wird von einem Ausgangsmaterial insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 19, daß das Ausgangsmaterial zu Formkörpern gepreßt wird, daß die Trennmittel durch Erhitzen in einer nicht reduzierenden Atmosphäre zu Oxiden pyrolysiert und die dann vorliegenden Oxide unter Bildung mindestens einer gemeinsamen Phase miteinander zur Reaktion gebracht werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als die mindestens eine gemeinsame Phase eine chemische Verbindung oder ein Glas erzeugt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der zugefügten Mengen an Trennmittel bzw. an Trennmit­ tel und Feinpulver, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Mengen an mitreagierendem Metall von den Metallpulveroberflächen, im Hinblick auf die mindestens eine bei der Reaktion der Oxide zu bildende definierte Verbindung angenähert stöchiometrisch ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper auf eine Temperatur deutlich unterhalb der Sintertemperatur des Metallpulvers erhitzt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver hauptsächlich Eisenwerkstoffe enthält, und auf eine Temperatur deutlich < 1150°C erhitzt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Temperatur < etwa 800°C erhitzt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Temperatur zwischen etwa 150 und etwa 550°C erhitzt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer nicht reduzierenden Atmosphäre erhitzt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stickstoff und/oder Argon enthaltenden Atmosphäre erhitzt wird.
DE10110341A 2001-03-03 2001-03-03 Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial und Verfahren für die Herstellung eines solchen Ceased DE10110341A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10110341A DE10110341A1 (de) 2001-03-03 2001-03-03 Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial und Verfahren für die Herstellung eines solchen
DE20122873U DE20122873U1 (de) 2001-03-03 2001-03-03 Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial
DE50115053T DE50115053D1 (de) 2001-03-03 2001-12-21 Verfahren zur Herstellung eines Metallpulver-Verbundwerkstoffs
EP09100109A EP2053138A1 (de) 2001-03-03 2001-12-21 Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial und Verfahren für die Herstellung eines solchen
EP01130567A EP1236808B1 (de) 2001-03-03 2001-12-21 Verfahren zur Herstellung eines Metallpulver-Verbundwerkstoffs
US10/086,760 US6756118B2 (en) 2001-03-03 2002-02-28 Powdered metal composite material and starting material and method for producing such a composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10110341A DE10110341A1 (de) 2001-03-03 2001-03-03 Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial und Verfahren für die Herstellung eines solchen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10110341A1 true DE10110341A1 (de) 2002-10-31

Family

ID=7676239

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10110341A Ceased DE10110341A1 (de) 2001-03-03 2001-03-03 Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial und Verfahren für die Herstellung eines solchen
DE20122873U Expired - Lifetime DE20122873U1 (de) 2001-03-03 2001-03-03 Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial
DE50115053T Expired - Lifetime DE50115053D1 (de) 2001-03-03 2001-12-21 Verfahren zur Herstellung eines Metallpulver-Verbundwerkstoffs

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE20122873U Expired - Lifetime DE20122873U1 (de) 2001-03-03 2001-03-03 Metallpulver-Verbundwerkstoff und Ausgangsmaterial
DE50115053T Expired - Lifetime DE50115053D1 (de) 2001-03-03 2001-12-21 Verfahren zur Herstellung eines Metallpulver-Verbundwerkstoffs

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6756118B2 (de)
EP (2) EP2053138A1 (de)
DE (3) DE10110341A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7767034B2 (en) * 2004-09-30 2010-08-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Soft magnetic material, powder magnetic core and method of manufacturing soft magnetic material
US7531151B1 (en) 2005-03-04 2009-05-12 Saint Marys Pressed Metal, Inc. Powdered metals extracted from acid mine drainage and their use in the manufacture of pressed metal articles
US8137805B2 (en) * 2007-06-21 2012-03-20 Caterpillar Inc. Manganese based coating for wear and corrosion resistance
US8137761B2 (en) * 2008-06-13 2012-03-20 Caterpillar Inc. Method of coating and induction heating a component
US8911663B2 (en) * 2009-03-05 2014-12-16 Quebec Metal Powders, Ltd. Insulated iron-base powder for soft magnetic applications
JP2010251696A (ja) * 2009-03-25 2010-11-04 Tdk Corp 軟磁性圧粉磁芯および軟磁性圧粉磁芯の製造方法
US20110147253A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-23 Daniel Young-Doo Chung Kettle
BR112013016025B1 (pt) * 2010-12-23 2021-09-21 Hõganãs Ab (Publ) Pó compósito à base de ferro, componente compactado e tratado pelo calor, seu método de produção e núcleo de induto
EP2509081A1 (de) 2011-04-07 2012-10-10 Höganäs AB Neue Zusammensetzung und Verfahren
DE102015105431A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Volkswagen Ag Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Körpers
EP3199264A1 (de) 2016-02-01 2017-08-02 Höganäs Ab (publ) Neue zusammensetzung und verfahren
EP3542931A4 (de) * 2016-11-16 2020-06-24 Shoei Chemical Inc. Verfahren zur herstellung von metallpulver
EP3576110A1 (de) 2018-05-30 2019-12-04 Höganäs AB (publ) Ferromagnetische pulverzusammensetzung
EP4360111A1 (de) * 2021-07-29 2024-05-01 Horizon Technology Magnetische zusammensetzungen und verfahren zur herstellung und verwendung davon

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2122977A1 (en) * 1971-05-10 1972-11-23 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Sintered iron - silicon switching magnet - having superior mech strength - prepn

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3026696A1 (de) * 1980-07-15 1982-02-18 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Ferromagnetische, im wesentlichen aus eisen bestehende metallteilchen mit einem oberflaechenueberzug, verfahren zu deren herstellung sowie ihre verwendung zur herstellung von magnetischen aufzeichnungstraegern
US4788080A (en) * 1987-04-27 1988-11-29 Canadian Patents And Development Limited Process and apparatus for coating particles with fine powder
WO1991002366A1 (en) * 1989-08-09 1991-02-21 Mitsui Toatsu Chemicals, Incorporated Ferromagnetic metal particle and production thereof
US5330792A (en) 1992-11-13 1994-07-19 Hoeganaes Corporation Method of making lubricated metallurgical powder composition
JPH1046202A (ja) * 1996-08-06 1998-02-17 Nitto Kasei Kogyo Kk 粉末冶金用の粉末潤滑剤
JP3137035B2 (ja) * 1997-05-26 2001-02-19 昭栄化学工業株式会社 ニッケル粉末及びその製造方法
JP3206496B2 (ja) * 1997-06-02 2001-09-10 昭栄化学工業株式会社 金属粉末及びその製造方法
JP3475749B2 (ja) * 1997-10-17 2003-12-08 昭栄化学工業株式会社 ニッケル粉末及びその製造方法
CA2287783C (en) * 1998-11-05 2005-09-20 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Method for the compaction of powders for powder metallurgy

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2122977A1 (en) * 1971-05-10 1972-11-23 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Sintered iron - silicon switching magnet - having superior mech strength - prepn

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 09176779 A abstract. In: Patent Abstracts of Japan CD-ROM *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1236808B1 (de) 2009-08-19
EP1236808A2 (de) 2002-09-04
DE20122873U1 (de) 2008-10-30
EP2053138A1 (de) 2009-04-29
US6756118B2 (en) 2004-06-29
EP1236808A3 (de) 2005-07-27
US20020122942A1 (en) 2002-09-05
DE50115053D1 (de) 2009-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3120169C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Metallgegenstandes
EP1236808B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Metallpulver-Verbundwerkstoffs
DE69821278T2 (de) Magnetkern und Herstellungsverfahren
DE3422281A1 (de) Verfahren zur herstellung von formlingen aus magnetischen metallegierungen und so hergestellte formlinge
DE10150830B4 (de) Weichmagnetismus-Metallpulver, ein Behandlungsverfahren davon und ein Herstellungsverfahren eines Weichmagnetismus-Formlings
DE2528188A1 (de) Verfahren zur herstellung von eisen- oder eisenlegierungspulvern mit einem niedrigen sauerstoffgehalt
DE834362C (de) Feuerfester Werkstoff
DE3120168A1 (de) Magnetische metallegierungsformlinge, verfahren zu deren herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE1533320C3 (de) Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von porösen Metallkörpern
DE19945619A1 (de) Preßmasse und Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Verbundwerkstoffes mit der Preßmasse
DE3313736A1 (de) Hochfester formkoerper aus einer mechanisch bearbeitbaren pulvermetall-legierung auf eisenbasis, und verfahren zu dessen herstellung
DE2549298A1 (de) Legierung und verbundwerkstoff sowie verfahren zu ihrer herstellung
DE1906522A1 (de) Aluminiumnitrid-Yttriumoxyd-Sintermassen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19908952A1 (de) Verwendung von Metalloxiden zur Bereitung keramischer Formmassen
WO2010066529A1 (de) Vorprodukt für die herstellung gesinterter metallischer bauteile, ein verfahren zur herstellung des vorprodukts sowie die herstellung der bauteile
DE2429600A1 (de) In luft stabile, magnetische materialien und verfahren zu deren herstellung
EP2242602B1 (de) Verfahren zur herstellung eines metallpulvers und mit dem verfahren hergestelltes metallpulver
EP0181317A2 (de) Verfahren zum Herstellen von porösen Filterkörpern aus Metallpulver
DE2118888A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Fernten
EP0269612B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Formkörpern
DE936854C (de) Magnetisches Material und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1209477B (de) Verfahren zur Vorbehandlung von Pulvern, die durch Pressen und Sintern zu Formkoerpern, insbesondere zu Magnetkernen verarbeitet werden
DE1471506C (de) Verfahren zur Herstellung von teilweise aus Elektrographit be stehenden Formkorpern
DE1906522C (de) Verfahren zur Herstellung eines ge sinterten Aluminiumnitrid Yttnumoxid Gegen stands
DE1284628B (de) Verfahren zur Herstellung metallkeramischer Werkstoffe

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection