DE1118468B - Process for the production of porous metal objects from metal fibers - Google Patents

Description

JeM ® Pa». Bl. ν. JeM ® Pa ». Bl. Ν.

DEUTSCHESGERMAN

Jetzt Kl.Now Kl.

Pat. Bi. Neues ,Pat. Bi. News,

ANMELDETAG; 2. MARZ 1956REGISTRATION DAY; MARCH 2, 1956

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 30. NOVEMBER 1961NOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF EDITORIAL: NOVEMBER 30, 1961

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von porösen Metallgegenständen aus Metallfasern, deren Länge ein Vielfaches ihres Durchmessers beträgt und bei denen die Fasern an ihren Berührungspunkten durch Sintern oder Hartlöten fest verbunden werden, wobei vor dem Sintern diese Fasern mit geeigneten flüssigen Medien aufgeschwemmt und absetzen gelassen werden, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Fasern im Gesamtverband zu erzielen und um in geeigneter Weise auf die gewünschte Porosität Einfluß nehmen zu können.The invention relates to the manufacture of porous metal objects from metal fibers, their Length is a multiple of their diameter and where the fibers are at their points of contact be firmly connected by sintering or brazing, these fibers with suitable before sintering liquid media are suspended and allowed to settle in order to ensure that the distribution is as even as possible to achieve the fibers in the overall association and in a suitable manner to the desired porosity To be able to influence.

Ziel der Erfindung soll sein, Sinterkörper herzustellen, die sich durch ausreichende und gleichmäßige Festigkeit bei genügender Porosität auszeichnen und außerdem gut in die gewünschte Form bringen lassen, so daß dabei die Forderung nach Festigkeit und Porosität zufriedenstellend gewährleistet ist.The aim of the invention is to produce sintered bodies, which are characterized by sufficient and uniform Excellent strength with sufficient porosity and can also be brought into the desired shape, so that the requirement for strength and porosity is satisfactorily guaranteed.

Bei den bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Herstellung solcher Körper können diese Forderungen nur in begrenztem Maße erreicht werden, sowohl bei Sinterkörpern auf der Basis von Pulver als auch auf der Basis von Fasermaterial.In the previously known methods for producing such bodies, these requirements can only be achieved to a limited extent, both in the case of sintered bodies based on powder as well as on the basis of fiber material.

Die Porosität der Metallpulver hat notwendigerweise ein theoretisches Maximum, das sich aus der Summe der Zwickelräume einer Körnung ergibt, bei der sich alle Festteilchen punktförmig gegenseitig berühren unter der Voraussetzung, daß alle Festteilchen ideale Kugelgestalt haben. Dieser Gesaintzwickelraum kann nur vergrößert werden — der theoretische Wert liegt bei 47,6% —, wenn die Festteilchen auseinanderrücken und sich nicht mehr alle gegenseitig punktförmig berühren, d. h. aber, die Steigerung der Porosität geschieht auf Kosten des Zusammenhaltes eines Verbandes bzw. auf Kosten seiner Festigkeit.The porosity of the metal powder necessarily has a theoretical maximum, which can be derived from the The sum of the interstices of a grain size results in which all solid particles are mutually point-like touch on the assumption that all solid particles have an ideal spherical shape. This total gusset can only be increased - the theoretical value is 47.6% - when the solid particles move apart and not all of them touch each other at points, d. H. however, the increase in porosity occurs at the expense of cohesion of a bandage or at the expense of its strength.

Eine Wirrmasse von beispielsweise Metallfasern hingegen bietet die Möglichkeit, bei großer Porosität auch eine größere Festigkeit zu erzielen, insbesondere dann, wenn wie erfindungsgemäß für eine gleichmäßige Verteilung und Wirranordnung der Fasern untereinander gesorgt wird.A tangled mass of, for example, metal fibers, on the other hand, offers the possibility of high porosity also to achieve greater strength, especially if, as in accordance with the invention, for a uniform Distribution and tangled arrangement of the fibers among each other is taken care of.

Die Verwendung derartiger Metallfasern für Sintermetallkörper ist an sich bekannt, wobei die Fasern in mehr oder weniger gleichmäßiger Wirranordnung in Formen eingebracht und anschließend gepreßt und gesintert werden. Mit dieser Verfahrensweise ist jedoch eine gleichmäßige Dichte bzw. gleichmäßige Porosität des Körpers nicht erreichbar.The use of such metal fibers for sintered metal bodies is known per se, the Fibers introduced into molds in a more or less even tangled arrangement and then be pressed and sintered. With this procedure, however, a uniform density or uniform Porosity of the body cannot be achieved.

Die Erfindung ist bei der Verarbeitung von Metallfasern allgemein anwendbar. Die einzigen Forderungen, die an die Metallfasern zu stellen sind, bestehen darin, daß sie erstens von passender Länge und Ge-Verfahren zur Herstellung
poröser Metallgegenstände aus MetallfasernThe invention is generally applicable to the processing of metal fibers. The only requirements that must be made of the metal fibers are that, firstly, they must be of the appropriate length and the Ge method of manufacture
porous metal objects made from metal fibers

Anmelder:Applicant:

Armour Research Foundation of IllinoisArmor Research Foundation of Illinois

Institute Technology,Institute Technology,

Chicago, 111. (V. St. A.)Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Amthof, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Eysseneckstr. 36Representative: Dipl.-Ing. R. Amthof, patent attorney,
Frankfurt / M., Eysseneckstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. März 1955Claimed priority:
V. St. v. America March 3, 1955

Walter C. Troy, Riverside, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt wordenWalter C. Troy, Riverside, Calif. (V. St. Α.),
has been named as the inventor

stalt sind und daß sie sich durch einen Sinterprozeß oder eine ähnliche Behandlung in einen widerstandsfähigen Festkörper verfestigen lassen. In der Regel soll eine Faser eine Länge von mindestens etwa lOmal des mittleren Durchmessers besitzen.are stalt and that they are through a sintering process or allow a similar treatment to solidify into a tough solid. Usually a fiber should have a length of at least about 10 times of the mean diameter.

Besonders gute Ergebnisse erhält man bei dem im folgenden beschriebenen Verfahren, wenn man Metallfasern mit einem Durchmesser von 0,006 bis 0,2 mm und einer Länge, welche zwischen etwa 0,5 mm und 5 cm und mehr schwanken kann, verwendet. Particularly good results are obtained in the method described below when using metal fibers with a diameter of 0.006 to 0.2 mm and a length which is between about 0.5 mm and 5 cm and more is used.

Die Fasermetallkörper sind in den physikalischen Eigenschaften und der Porosität denen aus Pulvermetall aus verschiedenen Gründen überlegen. Die ineinandergeschlungenen bzw. verfilzten Fasern mit ihren Bindungsstellen bilden trotz gegebenenfalls relativ großer Zwischräume ein zusammenhängendes Gerüst, das bereits auch im ungesinterten Zustand eine gewisse Festigkeit aufweist.The fiber metal bodies are those of powder metal in physical properties and porosity consider for various reasons. The intertwined or matted fibers with Their binding sites form a coherent one despite possibly relatively large interstices Framework that has a certain strength even in the unsintered state.

Auch das Öxydationsverhalten von aus Pulver bzw. Fasern gebildeten Körpern ist verschieden, d. h. das der Faserkörper ist günstiger.The oxidation behavior of bodies formed from powder or fibers is also different, i. H. that the fiber body is cheaper.

Außer der erhöhten Porosität und den verbesserten Oxydationseigenschaften des Festkörpers weisen die Festkörper, die aus Metallfasern hergestellt sind, auch wesentlich verbesserte Festigkeitseigenschaften auf. Dies wird durch die Tatsache verständlich, daß esIn addition to the increased porosity and the improved oxidation properties of the solid, the Solids made from metal fibers also have significantly improved strength properties. This is understandable by the fact that it

109 747/482109 747/482

3 43 4

eine große Zahl von Bindungen gibt, die zwischen - Fig. 6 ist eine Ansicht entsprechend der Fig. 5 mitthere are a large number of bonds between - FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 with

den angrenzenden Fasern pro Längeneinheit erzeugt geschlossener Vorrichtung;the adjacent fibers per unit length produced closed device;

werden. Außerdem können sich die Metallfasern mit- Fig. 7 ist die Ansicht eines fertigen Gegenstandeswill. In addition, the metal fibers can be attached to one another. FIG. 7 is a view of a finished article

einander verschlingen und ein verflochtenes und ver- in starker Vergrößerung, die Verflechtung der Fasernintertwine and an intertwined and, in great magnification, the intertwining of the fibers

schnürtes Netzwerk bilden, das bereits eine eigene 5 darstellend;form a tied network that already represents its own 5;

mechanische Festigkeit aufweist, abgesehen von der Fig. 8 ist eine Ansicht in noch stärkerer Vergröße-has mechanical strength, apart from Fig. 8 is a view in an even greater magnification.

Festigkeit, die ihm durch den späteren Sintervorgang rung als nach Fig. 7, die Art, in welcher die FasernStrength given him by the later sintering process than according to Fig. 7, the way in which the fibers

gegeben wird. in dem fertigen Artikel verbunden sind, darstellend;is given. connected in the finished article, representing;

Auch liegt die Bruchfestigkeit höher, da diese Fig. 9 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 8, aber eineThe breaking strength is also higher, since this FIG. 9 is a view similar to FIG. 8, but a

Körper nur allmählich ihren Zusammenhalt verlieren io geänderte Form der Erfindung darstellend,Bodies only gradually lose their cohesion representing a modified form of the invention,

und nicht die Sprödigkeitsmerkmale pulvermetallur- In Fig. 1 wird mit 10 allgemein ein Speisebehälterand not the brittleness features of powder metallur- In Fig. 1, 10 generally indicates a feed container

gischer Körper zeigen. bezeichnet, der eine Suspension von Metallfasern ent-show gical body. denotes, which consists of a suspension of metal fibers

Neben der Herstellung von Bauelementen u. dgl. hält. Das verwendete Suspensionsmittel richtet sich in kann die vorliegende Erfindung auch auf die Herstel- weitem Umfang, nach der Dicke der Fasern, ihrer lung von Metallfaserblättern geringer Dichte ange- 15 Größe und ihrer Reaktion mit dem vorgeschlagenen wendet werden. Diese Blätter sind denen durch Suspensionsmittel. Zum Beispiel können Metall-Pulvermetallurgieverfahren oder aus Metallfolien fasern aus rostfreiem Stahl, Nickel u. dgl., welche hergestellten überlegen. Ihr bemerkenswertes Kenn- verhältnismäßig inaktiv gegen Oxydation sind, in zeichen ist ihre hohe Bruchfestigkeit. Wasser in geeigneter Fasergröße suspendiert werden.In addition to the production of components and the like. The suspension medium used depends on The present invention can also be applied to a wide range of manufacture, depending on the thickness of the fibers development of metal fiber sheets of low density 15 size and their reaction with the proposed be turned. These sheets are given by suspending agents. For example, metal powder metallurgy processes or from metal foil fibers made of stainless steel, nickel and the like, which are superior to manufactured ones. Their remarkable characteristics are relatively inactive against oxidation, in its sign is its high breaking strength. Suspended water in a suitable fiber size.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in 20 Fasern aus Eisen u. dgl., die vor Oxydation geschütztThe method according to the invention can be converted into fibers made of iron and the like, which are protected from oxidation

zahlreichen Variationen durchführen, je nachdem, werden müssen, sollen in nicht wäßrigen FlüssigkeitenPerform numerous variations, depending on how you need to be, in non-aqueous fluids

was hergestellt werden soll. Zum Beispiel kann ein wie Glycerin, Petroleum, Ölen u. dgl., suspendiertwhat is to be produced. For example, one such as glycerin, petroleum, oils and the like can be suspended

dünnes Blatt aus Metallfilz hergestellt werden, indem werden.thin sheet of metal felt can be made by being.

man Metallfasern in einem geeigneten flüssigen Sus- Im allgemeinen soll die Suspension, welche in demmetal fibers in a suitable liquid sus- In general, the suspension which is in the

pensionsmittel aufschwemmt und dann die Suspension 25 Speisebehälter 10 verwendet wird, verhältnismäßigsuspension medium floats and then the suspension 25 feed container 10 is used, proportionately

auf eine mit Löchern versehene Oberfläche, wie ein verdünnt sein und kann speziell aus etwa 5 bison a holed surface, like a thinned one and can specifically be made from about 5 to

bewegtes oder schwingendes Sieb, dann absetzen läßt. 10 Gewichtsprozent Fasern bestehen. Die Fasernmoving or vibrating sieve, then let it settle. 10 percent by weight of fibers. The fibers

Nach dem Abfluß des flüssigen Suspensionsmittels können in irgendeiner Weise, etwa durch Schaben,After the liquid suspending agent has drained off, in any way, for example by scraping,

setzen sich die durch die Aufschwemmung sehr Auspressen aus einer Düse u. dgl., gebildet werden,which are formed by the suspension very squeezing out of a nozzle and the like,

gleichmäßig verteilten Metallfasern zu einem durch- 30 Um eine einheitliche Verteilung der Fasern zu bewir-evenly distributed metal fibers into a through 30 In order to bring about a uniform distribution of the fibers

und verflochtenen Blatt ab, welches anschließend ken, ist es zweckmäßig, das Suspensionsmittel mit denand intertwined leaf, which then ken, it is advisable to use the suspending agent with the

gepreßt und gesintert werden kann, um ein Material Fasern mittels eines geeigneten Schlägers zu bewegen,can be pressed and sintered to move a material fiber by means of a suitable hammer,

von äußerst geringer Dichte mit einer hohen Bruch- Wenn der fertige Sinterkörper eine Faseranordnungof extremely low density with a high fracture- If the finished sintered body is an array of fibers

festigkeit zu erhalten. von mehr oder weniger einheitlicher Größe besitzento maintain strength. of more or less uniform size

Das oben dargestellte Verfahren kann gleichfalls 35 soll, kann der Bewegung durch den Rührer ein Ab-The method shown above can also be used, the agitation by the stirrer can be

dazu benutzt werden, um aufeinanderfolgende Lagen setzprozeß folgen, der mindestens grob die Fasernbe used to follow successive layers setting process that at least coarsely the fibers

von Faserblättern zu einer Decke von Metallfasern in verschiedene Größenbereiche einstuft,classifies from fiber sheets to a blanket of metal fibers in different size ranges,

wesentlich größerer Dicke aufzubauen. Die Aufschwemmung der Metallfasern fließt austo build up much greater thickness. The suspension of the metal fibers flows out

In einer anderen abgeänderten Form der Erfindung dem Zufluß 10 als eine einheitliche Suspension auf können die Fasern als eine Anteigung in einem geeig- 40 ein mit Löchern versehenes Formglied 11, das in der neten flüssigen Suspensionsmittel suspendiert und in dargestellten Form der Erfindung aus einem feineine Form mit porösen Wänden eingeführt werden, maschigen Drahtgebilde bestehen kann und sich endwobei die Form eine Höhlung dergestalt enthält, wie los zwischen den Walzen 12 und 13 bewegt. Es kann sie für den fertigen Artikel gewünscht ist. aber auch eine Lage von porösem Papier od. dgl.In another modified form of the invention, feed 10 appears as a unitary suspension The fibers can be used as a pitch in a suitable 40 perforated molding member 11 which is in the Neten liquid suspending agent suspended and in the illustrated form of the invention from a fine Form with porous walls are introduced, meshed wire structures can exist and end whereby the mold contains a cavity such as is moved between rollers 12 and 13. It can it is desired for the finished article. but also a layer of porous paper or the like.

Wenn die Anteigung in der Formhöhlung ein- 45 oben auf das Drahtgebilde 11 zur Aufnahme der geführt ist, werden die Metallfasern innerhalb der Teilchensuspension gelegt werden. In beiden Fällen Höhlung festgehalten, und die Suspensionsflüssigkeit soll die formgebende Oberfläche den Durchgang des wird durch Filtration oder Absorption durch die po- flüssigen Suspensionsmittels durch die Oberfläche gerösen Wände hindurch entfernt. Der Festkörper, statten, die Metallfasern aber zurückhalten,
welcher zurückbleibt, kann dann, wenn erforderlich, 50 Um die Entfernung des Suspensionsmittels zu gepreßt und schließlich gesintert werden, um die ge- fördern, trägt das Drahtgebilde 11 die gebildete Faserwünschten physikalischen Eigenschaften zu erhalten. schicht über ein Paar von Saugkasten 14 und 16.When the paste in the mold cavity is guided 45 on top of the wire structure 11 to receive the, the metal fibers will be placed within the particle suspension. In both cases the cavity is retained, and the suspension liquid is intended to pass through the shaping surface, which is removed by filtration or absorption by the po- liquid suspension medium through the surface rusty walls. The solid, equip, but hold back the metal fibers,
which remains can then, if necessary, be pressed to remove the suspending agent and finally sintered in order to promote the wire structure 11 to obtain the fiber formed to obtain the desired physical properties. layer over a pair of suction boxes 14 and 16.

Die Merkmale der beschriebenen Vorgänge werden Nach der Ausbildung des Blattes kann dieses verdurch die Zeichnungen*, die einzelne bevorzugte Aus- festigt werden, indem man es durch ein Paar Druckführungen des Erfindungsgedankens darstellen, er- 55 walzen 17 und 18 in der dargestellten Weise führt, läutert. Der Druck auf das Faserband fördert die feste Ver-The characteristics of the operations described are after the formation of the leaf, this can through the drawings * each preferred are consolidated by passing it through a pair of pressure guides represent the inventive idea, he 55 rolls 17 and 18 leads in the manner shown, purifies. The pressure on the sliver promotes the firm

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Appa- bindung der mechanischen Verschlingung zwischenFig. 1 is a schematic view of an appa binding of the mechanical entanglement between

rates, der für die Bildung eines Metallfaserbandes den verfilzten Fasern bei der Herstellung eines sichrates, which is responsible for the formation of a metal fiber band of the matted fibers in the manufacture of a

eingerichtet ist; selbst tragenden Blattes.is set up; self-supporting sheet.

Fig. 2 ist der Schnitt einer Formeinrichtung zur 60 Schließlich kann der gebildete Filz unmittelbar inFig. 2 is the section of a forming device for 60. Finally, the formed felt can be directly in

Bildung von geformten Bechern aus Metallfasern; den Sinterofen 19 geführt werden, um Metallbindun-Forming shaped cups from metal fibers; through the sintering furnace 19 to

Fig. 3 ist der Schnitt des Formlings, der mit dem gen an den Berührungspunkten in der Fasermasse zuFig. 3 is the section of the molding, with the gene at the points of contact in the fiber mass

in Fig. 2 dargestellten Apparat hergestellt ist; erzeugen.the apparatus shown in Fig. 2 is made; produce.

Fig. 4 ist der Schnitt des Formlings gemäß Fig. 3 Die Bedingungen für das Sintern der MetallfasernFig. 4 is the section of the molding according to Fig. 3 The conditions for sintering the metal fibers

nach der Verdichtung; 65 sind ähnlich denen, welche zum Sintern der ent-after compaction; 65 are similar to those used for sintering the

Fig. 5 ist die schematische Ansicht einer Kaltpreß- sprechenden Pulvermetallartikel angewendet werden,Fig. 5 is the schematic view of a cold press speaking powder metal article being applied

vorrichtung, welche zur Herstellung von Festkörpern ausgenommen, daß es wünschenswert sein kann, diedevice which is used for the production of solids except that it may be desirable to use the

verwendet werden kann; Temperatur um 38 bis 75° C zu erhöhen über jene,can be used; Increase temperature by 38 to 75 ° C above that

dem Sintern zusammenzupressen, um ihn zu verdichten, während er noch einen wesentlichen Grad seiner Porosität besitzt.compressing the sintering to densify it while still maintaining a substantial degree of its Possesses porosity.

Die meist begehrten Produkte, welche nach dem 5 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, haben im allgemeinen eine Porosität im Bereich von etwa 50 bis etwa 95%. Für Filterelemente kann diese Porosität im Bereich von etwa 70 bis etwa 90% liegen.
Der Zustand des frischen Festkörpers nach demThe most sought-after products which are produced by the process described, generally have a porosity in the range from about 50 to about 95%. For filter elements, this porosity can range from about 70 to about 90%.
The state of the fresh solid after the

Die Dicke des Metallfilzes kann je nach Anforderung durch aufeinanderfolgende Ablagerungen von Metallfasern auf dem Drahtgebilde 11 eingestellt werden.The thickness of the metal felt can be determined by successive deposits of Metal fibers are set on the wire structure 11.

Zum Beispiel kann ein zweiter Speisebehälter 10 hinter dem Saugkasten 16 aufgestellt werden, um eine zweite Lage Metallfilz über der anfänglich abgelagerten abzusetzen. Bei manchen AnwendungenFor example, a second feed container 10 can be placed behind the suction box 16 to deposit a second layer of metal felt over the initially deposited one. In some applications

welche zum Sintern von Pulvern der gleichen Zusammensetzung angewendet werden. In dem Sinterofen ist auch eine nicht oxydierende Atmosphäre erforderlich, um Oxydation zu verhindern. Das gesinterte Blatt, Band od. dgl., das den Sinterofen 19 verläßt, enthält ein Netzwerk von gekreuzten, fest miteinander verbundenen Fasern, wobei im wesentlichen alle Fasern mit den angrenzenden Fasern an zahlreichen Punkten verbunden sind. Dieses Gefüge bildetwhich are used for sintering powders of the same composition. In the sintering furnace A non-oxidizing atmosphere is also required to prevent oxidation. The sintered Sheet, tape or the like, which leaves the sintering furnace 19, contains a network of crossed, firmly together connected fibers, with substantially all of the fibers having numerous adjacent fibers Points are connected. This structure forms

ein bemerkenswert widerstandsfähiges Blatt, Band io Zusammendrücken in einer Preßform od. dgl. wird in od. dgl. von äußerst poröser Struktur. Fig. 4 der Zeichnung dargestellt. Der Becher 35 ina remarkably resilient sheet, tape io compression in a die od. The like. Is in od. The like. Of extremely porous structure. Fig. 4 of the drawing. The mug 35 in

Fig. 4 ist zusammengepreßt worden, um die gewünschte Dichte vor dem Sintern zu erhalten. Der zusammengepreßte Becher 35 wird dann gesintert. In 15 einigen Fällen können zusätzliche Vorteile durch wiederholtes Pressen und Sintern des Festkörpers erzielt werden.Figure 4 has been compressed to obtain the desired density prior to sintering. Of the Compressed cup 35 is then sintered. In some cases, additional benefits may result repeated pressing and sintering of the solid can be achieved.

Ein anderes Apparatschema zur Vorbereitung der frischen Festkörper ist in Fig. 5 und 6 der Zeichnung ist es wünschenswert, eine zu starke Orientierung der ao dargestellt. Die dort gezeigte Vorrichtung weist eine Metallfasern in Laufrichtung, d. h. in der »Maschinen- Saugform 36 auf mit einer Formhöhlung 36 a, in richtung« des gebildeten Metallfilzes, zu vermeiden. welche die Metallfasern 37 direkt eingeführt werden. Hierzu kann ein magnetisches Feld in Verbindung Ein unterer Stempel 38 und ein oberer Stempel 39, mit der zweiten Ablagerung der Fasern auf das Blatt die gegeneinander beweglich sind, wie es am besten angewendet werden, um die zweite Schicht in einer 25 aus der Fig. 6 ersichtlich ist, drücken die Fasern 37 Richtung rechtwinklig oder in einem gegebenen zu der in dem fertigen Festkörper gewünschten Dichte Winkel zu der in der Faserlage in der zuerst gebil- zusammen. Diese Dichte kann der theoretischen deten Schicht vorherrschenden Richtung zu orien- Dichte des verwendeten Metalls nahekommen, oder tieren. Dieses Richten ist möglich, da das Magnetfeld sie kann lediglich einen kleinen Bruchteil der theogeringe oder keine Wirkung auf die vorher verfloch- 30 retischen Dichte ausmachen, je nach dem Zweck, für tenen und gekreuzten Fasern der ersten Schicht hat, welchen der Festkörper zu guter Letzt verwendet sobald sie einmal verflochten sind, aber es wirkt auf werden soll.Another apparatus scheme for preparing the fresh solids is shown in FIGS. 5 and 6 of the drawing it is desirable to have too strong an orientation of the ao shown. The device shown there has a Metal fibers in the machine direction, d. H. in the »machine suction mold 36 on with a mold cavity 36 a, in direction «of the formed metal felt. which the metal fibers 37 are inserted directly. For this purpose, a magnetic field in connection with a lower punch 38 and an upper punch 39, with the second deposition of the fibers on the sheet which are mutually movable, as best applied to the second layer in a 25 can be seen from FIG. 6, the fibers 37 press Direction perpendicular or in a given direction to the density desired in the finished solid Angle to that in the fiber layer in the first formed together. This density can be theoretical The direction of the predominant layer is close to the density of the metal used, or animals. This straightening is possible because the magnetic field can only be a small fraction of that of theogeringe or no effect on the previously entangled 30 retic density, depending on the purpose for tended and crossed fibers of the first layer, which the solid finally uses once they are intertwined but it is supposed to work on.

jene später abgelagerten Fasern, welche sich noch Das Gefüge des gesinterten Festkörpers zeigen diethose fibers that are deposited later and still show the structure of the sintered solid

aufgeschwemmt in dem Suspensionmittel befinden. Fig. 7 und 8. Wie aus diesen beiden Figuren ersicht-are floating in the suspension medium. Fig. 7 and 8. As can be seen from these two figures

Zur Herstellung von Faserfestkörpern schwieriger 35 lieh ist, sind die Fasern untereinander mit den anGestalt kann ein Formsystem derart, wie es in Fig. 2 grenzenden Fasern, die eine relative Bewegung zwidargestellt ist, verwendet werden. Diese Einrichtung sehen den Fasern verhindern helfen, verflochten. Die kann einen Behälter 20 aufweisen, der mit einer An- Bindung zwischen den Fasern 27, wie in Fig. 8 der teigung 21 von Metallfasern in einem geeigneten Sus- Zeichnung dargestellt, findet längs eines verhältnispensionmittel gefüllt ist. Ein Rührer 22 dient dazu, 40 mäßig weiten Berührungsbereichs 29 statt und besteht das Absetzen der Metallfasern im Behälter 20 zu ver- in einer autogen geschweißten Bindung, die dadurch hindern. Ein poröser Kern 24 mit einer inneren bewirkt wird, daß der Festkörper der Sinterungstem-Höhlung 24 a, der durch die Leitung 25 an einem Va- peratur unterliegt, bis eine ausreichende Sinterung kuum liegt, wird in die Anteigung 21 bis zur Ober- des Metalls vor sich geht. Der ausgedehnte Bindungsfläche untergetaucht. Eine undurchlässige Verschluß- 45 bezirk, möglich gemacht durch die Anwendung von kappe 26 bezweckt den Abschluß des Kernes 24 vom Metallfasern und gepaart mit dem vorerwähnten Atmosphärendruck, wenn der Kern 24 in der An- Effekt des !mechanischen Ineinanderschlingens, darf teigung 21 bis zum Niveau der Kappe 26 unterge- wohl in erster Linie für die verbesserten physikataucht ist. Nunmehr bauen sich die Metallfasern auf lischen Eigenschaften der Festkörper, die gemäß der dem untergetauchten Teil des Kernes 24 auf sowie 50 Erfindung hergestellt sind, verantwortlich gemacht ein angelegtes Vakuum durch die porösen Wände des werden.For the production of fiber solids it is more difficult to borrow, the fibers are with each other with the shape can have a molding system such as that shown in Fig. 2 adjoining fibers that have a relative movement between them is to be used. This facility will help prevent the fibers from becoming intertwined. the may have a container 20 with a bond between the fibers 27, as in Fig. 8 of the Slope 21 of metal fibers shown in a suitable sus- drawing takes place along a ratio pension means is filled. A stirrer 22 serves to 40 moderately wide contact area 29 instead of and consists the settling of the metal fibers in the container 20 to form an autogenously welded bond prevent. A porous core 24 with an interior causes the solid body of the Sinterungstem cavity 24 a, which is subject to a va- temperature through the line 25 until sufficient sintering kuum is located in the slope 21 up to the top of the metal going on. The extensive bonding area is submerged. An impermeable sealing area, made possible by the use of cap 26 aims to close the core 24 from the metal fibers and paired with the aforementioned Atmospheric pressure, if the core 24 in the form of mechanical entanglement Slope 21 to the level of the cap 26 below, primarily for the improved physics diving is. Now the metal fibers build on the properties of the solids, which according to the the submerged part of the core 24 as well as 50 invention are made responsible an applied vacuum through the porous walls of the be.

Kernes 24 wirksam wird. Das Suspensionsmittel kann In einer abgeänderten Form der Erfindung, wie inKernes 24 takes effect. The suspending agent can be in a modified form of the invention, as in

dabei in einem geeigneten Abscheider in dem Va- Fig. 9 dargestellt, können die einzelnen Fasern 31 kuumsystem wiedergewonnen werden. einen Oberflächenüberzug aus einem Hartlot, wieThe individual fibers 31 can be shown in a suitable separator in FIG cumulative system can be recovered. a surface coating of a braze such as

Das Aussehen der »frisch« verflochtenen Masse 55 Kupfer, erhalten. Der Festkörper wird dann zur nach Beseitigung von dem in Fig. 2 gezeigten Kern Hitzebehandlung in einen Ofen gebracht, wo die anwird in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt. Dieser Fest- gewendete Temperatur ausreichen muß, um das körper hat hier beispielsweise die Gestalt eines Hartlot zu schmelzen oder mindestens zu erweichen, Bechers 30 aus Metallfasern mit einer äußerst hohen um diese in die Bindung zwischen den Fasern fließen Porosität. Bei einigen Verwendungen besonders als 60 zu lassen .Nach Kühlen des Festkörpers erstarrt das Filtermittel ist es erwünscht, eine so hohe Porosität Hartlot, um Ablagerungen 33 des Hartlötmetalls zu in dem fertigen Gegenstand zu erhalten, wie sie der bilden, welche die Fasern der Matte in eine fest zuKörper nach Fig. 3 noch hat, so daß der Becher 30 sammenhängende Masse bringen, sofort in einen Sinterofen eingebracht werden kann, Versuche haben ergeben, daß für eine gegebeneThe appearance of the "fresh" interwoven mass 55 copper, preserved. The solid then becomes the after removal from the core shown in Fig. 2, heat treatment is placed in an oven where it is applied shown in Fig. 3 of the drawing. This fixed temperature must be sufficient to achieve the For example, the body has to melt or at least soften the shape of a hard solder, Cup 30 made of metal fibers with an extremely high flow around this in the bond between the fibers Porosity. For some uses, especially to leave as 60. After cooling the solid, it solidifies Filter means it is desirable to braze such a high porosity as to prevent deposits 33 of the braze metal in the finished article as they form which the fibers of the mat into a solid body according to Fig. 3 still has, so that the cup 30 bring coherent mass, can be placed immediately in a sintering furnace, tests have shown that for a given

wo die Masse durch Erzeugung von autogenen Metall- 65 Porosität ein Festkörper, der aus einer Metallfaserauf-Metall-Bindungen zwischen den gekreuzten zusammensetzung hergestellt wird, eine beträchtlich Fasern verstärkt wird. In einigen Fällen jedoch wird größere Zugfestigkeit aufweist als ein Festkörper, der es wünschenswert sein, den frischen Festkörper vor aus Metallpulver derselben chemischen Zusammen^where the mass through the creation of autogenous metal 65 porosity is a solid made up of a metal fiber on metal bond Between the crossed composition is made a considerable amount Fibers is reinforced. In some cases, however, it will have greater tensile strength than a solid that it may be desirable to make the fresh solid body from metal powder of the same chemical composition

setzung gebildet ist. Zum Beispiel zeigt die folgende Tabelle vergleichsweise die Dehnungseigenschaften von Eisenpulver- und Eisenfaserkörpern, wobei der Kohlenstoffgehalt des Eisens in jedem Falle 0,1% beträgt.settlement is formed. For example, the following shows Table compares the elongation properties of iron powder and iron fiber bodies, with the The carbon content of the iron is 0.1% in each case.

Tabelle ITable I.

Zugfestigkeiten von Eisenpulver-Tensile strengths of iron powder

und Eisenfaserkörpern
Kohlenstoffgehalt maximal 0,10%and iron fiber bodies
Maximum carbon content 0.10%

Zugfestigkeittensile strenght Porosität in °/o
Pulverkörper I FaserkörperPorosity in%
Powder body I fiber body 50
40
3050
40
30th 5 kg/mm²
7kg/mm²
10 kg/mm? 5 kg / mm ²
7kg / mm ²
10 kg / mm? 32
29
2332
29
23

SchlagfestigkeitImpact resistance

0,13 mkg
0,27 mkg
0,54 mkg
0,81 mkg
Über 3,5 mkg0.13 mkg
0.27 mkg
0.54 mkg
0.81 mkg
About 3.5 mkg

Pulverkörper
GesamtPowder body
total

(17)(17)

Porosität in %Porosity in%

aus Pulvermade of powder

und Fasernand fibers

gebildetermore educated

Körperbody

3535

Faserkörper GesamtTotal fiber body

(85)(85)

(70)(70)

4545

2727

18*18 *

* Proben sind nicht zerbrochen.
( ) Extrapolierte Werte.* Samples are not broken.
() Extrapolated values.

Fasern wurden aus der Suspension auf eine poröse formgebende Oberfläche in einem Vakuumfilter abgelagert. Die erhaltenen Scheiben wurden entnommen und kalt gepreßt, wobei die feinen Fasern bei einem Druck von 1,1 bis 5,6 t/cm² und die groben Fasern mit 3,4 bis 8,0 t/cm² gepreßt wurden. Alle Scheiben wurden bei 1315° C für 1 Stunde in reinem Wasserstoff gesintert. Einige der Scheiben wurden unter den gleichen Bedingungen, wie sie für die Kaltpressung gegeben sind, nochmals gepreßt und anschließend bei 1315° C 1 Stunde erneut gesintert.Fibers were deposited from the suspension onto a porous forming surface in a vacuum filter. The disks obtained were removed and cold-pressed, the fine fibers being pressed at a pressure of 1.1 to 5.6 t / cm ² and the coarse fibers being pressed at 3.4 to 8.0 t / cm ^2. All disks were sintered in pure hydrogen at 1315 ° C for 1 hour. Some of the disks were pressed again under the same conditions as those given for the cold pressing and then sintered again at 1315 ° C. for 1 hour.

Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Scheiben werden nachstehend aufgeführt:The physical and mechanical properties of the discs obtained are shown below listed:

Tabelle III Table III

Physikalische und mechanische Eigenschaften
von Fasermetallscheiben aus rostfreiem StahlPhysical and mechanical properties
of fiber metal disks made of stainless steel

Die Schlageigenschaften der Fasermetallkörper waren merklich besser als bei den Körpern, für die gepulvertes Metall verwendet wurde. Die Proben, welche in dem Schlagversuch benutzt wurden, waren ungekerbte Stäbe von 12,5 auf 50 mm. Diese Proben wurden in einer 3,5-mgk-Baldwin-Sonntag-Schlagversuchsmaschine mit folgenden Ergebnissen zerbrochen: The impact properties of the fiber-metal bodies were noticeably better than those of the bodies for which powdered metal was used. The samples used in the impact test were unnotched bars from 12.5 to 50 mm. These samples were tested on a 3.5 mgk Baldwin-Sonntag impact testing machine broken with the following results:

Tabelle II Table II

Schlageigenschaften von Eisenpulver-
und EisenfaserkörpernImpact properties of iron powder
and iron fiber bodies

2020th FaserartFiber type Porositätporosity Zugfestigkeittensile strenght Durchlässigkeits-Permeability koeffizientcoefficient feinfine 32,2%32.2% 8,6 kg/mm² 8.6 kg / mm ² (Darcys Gesetz)(Darcy's Law) ²5 fein ² 5 fine 29,0%29.0% 16 kg/mm² 16 kg / mm ² 9,4 ■ ΙΟ"¹⁰ cm² 9.4 ■ ΙΟ " ¹⁰ cm ² feinfine 37,7%37.7% 10 kg/mm² 10 kg / mm ² 3,2 · ΙΟ-"» _cm23.2 · ΙΟ- "» _cm 2 grobrough 27,6%27.6% 13 kg/mm² 13 kg / mm ² 16,8 · ΙΟ-¹» cm² 16.8 · ΙΟ- ¹ »cm ² grobrough 29,7%29.7% 12 kg/mm² 12 kg / mm ² 23,9 · 10-« cm² 23.9 x 10 "cm ² grobrough 15,7%15.7% 16 kg/mm² 16 kg / mm ² 22,0 · ΙΟ-™ _cm222.0 · ΙΟ- ™ _cm 2 3° grob3 ° coarse 11,7%11.7% 19 kg/mm² 19 kg / mm ² 6,3 · ΙΟ-" _cm26.3 x ΙΟ " _cm 2 1,5 ■ ΙΟ-" _cm21.5 ■ ΙΟ- " _cm 2

Zahlreiche Änderungen können bei den oben beschriebenen Verfahren vorgenommen werden, sofern sie in den Bereich der Erfindung fallen, z. B. können die Oberflächen der Fasern, um den Grad der mechanischen Verschlingung zwischen den Fasern zu erhöhen, aufgerauht werden, um winzige, widerhakengleiche Vorsprünge entlang den Fasern zu schaffen. Nach einer anderen Möglichkeit können Festkörper hergestellt werden unter Benutzung verschiedener Metallarten für die Fasern. Schließlich können die Festkörper aus Metallfasern verschiedener Größe aufgebaut sein, wenn diese eine Verschiedenheit in der Porosität von einem zum anderen Ende aufweisen sollen.Numerous changes can be made to the above Procedures are undertaken if they fall within the scope of the invention, e.g. B. can the surfaces of the fibers to increase the degree of mechanical entanglement between the fibers increase, roughened to create tiny, barbed-like protrusions along the fibers. Alternatively, solids can be made using different ones Types of metal for the fibers. Finally, the solids can be made of metal fibers of various sizes be constructed if these have a difference in porosity from one end to the other should.

Es war interessant, in Verbindung mit dem Schlagversuch festzustellen, daß die Art des Bruches, welchen die Festkörper erlitten, beträchtlich verschieden war. Bei einem Metallfaserfestkörper verlief der Bruch bevorzugt zum großen Teil durch die Faser hindurch, ohne wesentlich die Zwischenfaserbindung zu berühren. Im Fall der Pulvermetallfestkörper trat der Bruch als ein spröder Bruch am Schlagpunkt auf.It was interesting to find out in connection with the impact test that the type of fracture, which the solids suffered was considerably different. In the case of a metal fiber solid, the Breakage preferentially through the fiber in large part without significantly reducing the inter-fiber bond to touch. In the case of the powder metal solids, the break occurred as a brittle break at the point of impact.

Die folgende Angabe erläutert die Herstellungsweise der Festkörper und einige ihrer physikalischen Eigenschaften.The following information explains how the solids are manufactured and some of their physical properties Properties.

Zwei Qualitäten von Wolle aus rostfreiem Stahl (Type 430) wurden als Ausgangsmaterial verwendet. Die feinere Qualität hat einen durchschnittlichen Faserquerschnitt von 2,5 · ΙΟ"³ cm² und die gröbere Qualität einen von 6,7 · 10"⁵Cm². Die dünnenFasern wurden zu einer Länge von 7,9 mm geschnitten, so daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Faser etwa 150 betrug. Die groben Fasern wurden zu einer Länge von 12,7 mm geschnitten, so daß das Verhältnis etwa 120 war. Die feinen und groben Fasern wurden gesondert in einen Tonmischer verteilt. DieTwo grades of stainless steel wool (Type 430) were used as the starting material. The finer quality has an average fiber cross-section of 2.5 · ΙΟ " ³ cm ² and the coarser quality one of 6.7 · 10" ^{5 cm 2} . The thin fibers were cut to a length of 7.9 mm so that the ratio of length to diameter of the fiber was about 150. The coarse fibers were cut to a length of 12.7 mm so that the ratio was about 120. The fine and coarse fibers were distributed separately in a clay mixer. the

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zur Herstellung von porösen Metallgegenständen aus Metallfasern, deren Länge ein Vielfaches des Durchmessers beträgt und bei denen die Fasern an ihren Berührungsstellen durch Sintern oder Hartlöten miteinander fest verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfasern in einer Flüssigkeit suspendiert werden und durch Absetzenlassen und/oder Abziehen der Flüssigkeit eine verfilzte Masse von Metallfasern gebildet wird, worauf die Fasern in bekannter Weise miteinander verbunden werden.1. A process for the production of porous metal objects from metal fibers, the length of which is a multiple of the diameter and in which the fibers are firmly connected to one another at their points of contact by sintering or brazing, characterized in that the metal fibers are suspended in a liquid and allowed to settle and / or removal of the liquid a matted mass of metal fibers is formed, whereupon the fibers are connected to one another in a known manner. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern zu einem verdichteten Festkörper gepreßt werden, bevor sie miteinander verbunden werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the fibers compacted into one Solid bodies are pressed before they are connected to one another. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension in eine durchlässige Form gebracht und die Suspensionsflüssigkeit aus der Suspension unter Hinterlassung einer verfilzten Masse von Metallfasern abgezogen wird.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the suspension in a Brought permeable form and leaving the suspension liquid out of the suspension a matted mass of metal fibers is pulled off. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß poröser Metallfilz in Blattform durch kontinuierliches Auffließen der Metallf asersuspension auf eine mit Löchern versehene, bewegte, formgebende Oberfläche geformt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that porous metal felt in sheet form by continuously flowing the metal fiber suspension onto a perforated, moving, shaping surface is formed. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Suspensionsmittel verwendet wird, das mit den Metallfasern nicht reagiert.5. Process according to Claims 1 to 4, characterized in that a liquid suspending agent is used, which does not react with the metal fibers. 1010 6. Anwendung der Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 6 auf Fasern, die eine Länge von mindestens dem Zehnfachen ihres mittleren Durchmessers haben.6. Application of the method according to claims 1 to 6 on fibers that have a length of at least ten times their mean diameter. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 464 727; M. J. B als chin, Pulvermetallurgie, 1954, S. 26, 34.References considered: British Patent No. 464 727; MJ B as chin, powder metallurgy, 1954, pp. 26, 34. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings