DE2461736C3 - Sinterkörper sowie Verfahren und Pulver zu seiner Herstellung - Google Patents
Sinterkörper sowie Verfahren und Pulver zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Pulver nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie ferner einen aus diesem >o
Pulver gefertigten Sinterkörper und ein Verfahren zur Herstellung des Sinterkörpers.
Auf dem Gebiet der Pulvermetallurgie ist es allgemein bekannt, ein Metall- oder Legierungspulver
erst zu verfestigen und sodann den Preßkörper bei 5> relativ niedriger Temperatur zu sintern, und zwar unter
reduzierender oder neutraler Atmosphäre, um auf diese Weise einen Sinterkörper zu erhalten. (F. E i s e η k ο I b,
Fortschritte der Pulvermetallurgie, Band II, 1963, Seite 223), Nach diesem Verfahren kann man auch Sinterkör- w)
per aus einem Material herstellen, welches sich schwer schmelzen läßt. Auch vermindern sich, verglichen mit
den gebräuchlichen Schmelzverfahren, die Einschlüsse von Verunreinigungen. Man kann also Produkte mit
hervorragenden physikalischen und anderen Eigen- tr>
schäften herstellen, und zwar mit Eigenschaften, die· von
aus geschmolzenem Metall erzeugten Produkten nicht /u erwarten sind.
Allerdings ergeben sich dennoch Probleme. Die Sinterkörper sind nämlich porös. Verwendet man
außerdem ein Metall mit hohem Dampfdruck, wie etwa Zink, so können Bestandteile der Legierung bei
Sintertemperatur verdampfen. Es ist also in manchen Fällen sehr schwierig, einen Sinterkörper mit der
gewünschten Zusammensetzung herzustellen. Auch eignen sich bestimmte Materialien nicht zum Sintern
nach diesem Verfahren. Es ergeben sich also gewisse Einschränkungen hinsichtlich der Erzeugnisse und
deren Verwendung. Dies gilt insbesondere für das Sintern von hochlegiertem Messing.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Herstellung eines dichten und einfach
bearbeitbaren, also einfach schmied- und walzbaren Sinterkörpers zu schaffen, und zwar unter Vermeidung
der Gefahr eines Verdampfens bestimmter Werkstoffbestandteile.
Hierzu weist das Pulver für Sinterzwecke erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teils des
Der technische Fortschritt der Erfindung liegt in der Lösung der gestellten Aufgabe. Die Sinterkörper lassen
sich ohne weiteres schmieden und walzen. Auch besitzen sie ein dichtes Gefüge. Ferner wird die Gefahr
vermieden, daß bestimmte Bestandteils, insbesondere Zinke und Zinklegierungen, verdampfen.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der
Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der jeweiligen Preßkörper, die zur Herstellung eines Ventilgehäuses
dienen,
Fig.2 in perspektivischer, auseinandergezogener Darstellung die jeweiligen Teile eines vollständigen
Kugelventils,
F i g. 3 ein Diagramm für das Verhältnis zwischen der
Dichte der Preßkörper und dem erfindungsgemäß auf das Sinterpulver ausgeübten Verdichtungsdruck,
Fig. 4 ein Diagramm für die Durchmesseränderung nach dem Sintern,
Fig. 5 ein Diagramm für die Zinkmenge, die beim Sintern verlorengeht,
Fig. 6 ein Diagramm für die mechanischen Eigenschaften
der erfindungsgemäßen Sinterkörper,
F i g. 7 ein Diagramm für das Verhältnis zwischen der Dichte und der Porösität der Sinterkörper.
In der Zeichnung gilt die Bezugsziffer 1 für das Ventilgehäuse, und die Bezugsziffer Γ für den
Preßkörper, der zur Herstellung des Ventilgehäuses dient. 2 bezeichnet die Stirnkappe, und 2' den
zugehörigen Preßkörper. Mit der Bezugsziffer 3 schließlich ist die Kugel bezeichnet, während 3' für den
entsprechenden Preßkörper gilt.
Die Bezeichnung H. R. B. gibt eine Rockwell-Härte an, gemessen mit einer B-Skala.
Wie erwähnt, bezieht sich die Erfindung auf Körper zum Walzen und Schmieden, die nach einem pulvermetallurgischen
Verfahren hergestellt sind. Gleichermaßen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen
solcher Körper.
Es ist allgemein bekannt, bei der Herstellung von Maschinenteilen anfänglich einen Sinterkörper herzustellen,
der in seiner Form eng an die Form des Endproduktes angepaßt ist, und diesen Sinterkörper
sodann endgültig zu bearbeiten.
tyach der Erfindung wird es nun möglich, einen
Sinterkörper zu erzeugen, der sich unter Druck schmieden läßt, so daß man ein hochverdichtetes
Endprodukt erhält Dabei wird anfänglich ein Sinterkörper hergestellt, dessen Form annähernd der des
Endproduktes entspricht, woraufhin dann dieser Sinterkörper dem Schmiededruck unterworfen wird.
Die wesentlichen kennzeichnenden Merkmale der Erfindung bes.ehen darin, daß man ein Alkalimetall oder
ein Erdalkalimetall einem zum Sintern geeigneten Metallpulver zusetzt und diese Mischung anschließend
sintert.
Die chemische Wirkung des erfindungsgemäßen Zusatzes eines Alkalimetalls oder eines Erdalkalimetalls
bzw. einer entsprechenden Mischung (im folgenden soll der Einfachheit halber nur noch von einem Alkalimetall
gesprochen werden) ist noch nicht endgültig bekannt Es wird jedoch angenommen, daß folgende Vorgänge
stattfinden. Die das Alkalimetall enthaltende Mischung bzw. der Zusatz wird unter Wärmeeinfluß zersetzt, und
zwar zu einer gleichförmigen festen Lösung in Form des Alkalimetalls allein oder in Form eines Oxyds auf der
Oberfläche der zu sinternden Partikel des Metallpulver. Wenn eine solche feste Lösung abgekühlt wird, fällt ein
Anteil von ihr in Form des Alkalimetalls aus. Es wird angenommen, daß dieses ausgeschiedene Alkalimetall
und die Schicht der festen Lösung in Kombination dazu führen, daß die Partikel des Metallpulvers relativ
zueinander gleiten, wenn während der Verfestigung ein Druck ausgeübt wird. Dementsprechend ergibt sich ein
dichter Preßkörper.
Es wird angenommen, daß das auf den Oberflächen des Metallpulvers abgesonderte Alkalimetall in Form
einer festen Lösung an den gebundenen Teilen oder Einschnürungen (bonded parts or necks) der Metallpartikel
vorliegt und daß dies ein Anwachsen der Einschnürungen bei geringer Temperatur hervorruft,
wodurch ein einfaches Sintern ermöglicht wird. Ferner wird angenommen, daß die kristalline Korngrenze
dieses in fester Lösung vorliegenden Schichtteiles leicht unter dem Schmiededruck gleitet so daß man Walz- und
Schmiedevorgänge durchführen kann.
Da, wie erwähnt, der erfindungsgemäß erzielte Effekt
auf die obigen Gründe zurückgeführt wird, kann man zur Herstellung des Sinterkörpers jedes Metall verwenden,
welches in gewissem Ausmaß mit einem Alkalimetall oder einem Erdalkalimetall in feste Lösung geht.
Besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt man, wenn man ein Schwermetall verwendet, insbesondere ein
solches, welches schwer zu sintern ist, beispielsweise
Messing mit einem hohen Zinkanteil. Metalle, wie Si, Al,
Sn oder Mn, können dem Messing zugesetzt werden, und zwar normalerweise zur Verbesserung der Eigenschaften
des Endproduktes.
Man kann jede Art von Metallpulver verwenden, die man auch bisher schon gesintert hat Da aus den
obengenannten Gründen das Verfestigen in feuchtem Zustand und das Sintern in einfacher Weise erfolgen,
bietet sich erfindungsgemäß die Möglichkeit, ein Metallpulver zu verwenden, dessen Teilchengröße
sogar größer als 297 μπι ist Auch können Pulverpartikel
mit unterschiedlichster Gestalt verwenden werden. Dementsprechend kann man im Falle von Messing
Schneidspäne oder Schleifabfälle als Ausgangsprodukt verwenden, wobei gegebenenfalls ein geringfügiger
Zerkleinerungsvorgang vorgeschaltet wird.
Vorzugsweise verwendet man als Alkalimetall-Zusatz eine solche Mischung, die sich thermisch zersetzt und
das Alkallmetall freigibt Beispielsweise haben sich Karbonate, wie etwa Lithiumkarbe .<t, Kaüumkarbonat
oder Natriumkarbonat als besonder; günstig und
wirtschaftlich erwiesen, da sie billig sind. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit andere organische Salze,
wie etwa Oxalate oder Acetate, bzw. auch anorganische Salze, -vie etwa Halide oder Siliciumfluoride, gemäß
Tabelle 1 zu verwenden.
Jede beliebige Menge eines Alkalimetall-Zusatzes oder einer entsprechenden Mischung kann zugefügt
werden, sofern diese Menge gerade ausreicht, daß das Alkalimetall in sehr dünner Schicht die Oberfläche des
Metallpulvers zum Sintern und zur Wärmebehandlung bedeckt In einem Fall wie etwa Messing ergeben sich
Unterschiede in Abhängigkeit von der Partikelgröße des Metallpulvers. Wird zuviel Alkalimetall zugesetzt,
so bleibt nach dem Sintern Alkalimetall übrig, und es ergibt sich eine Metallkorrosion. Dementsprechend soll
die zugesetzte Alkalimetall-Mcnge vorzugsweise weniger
als 0,1% des Metallpulvers betragen, es kai.n aber bis zu 1,0% an Alkalimetall zugesetzt werden. Wird
beim Sintern dem Messing Bariumkarbonat zugesetzt, so ergibt sich für den Sinterkörper ein pH-Wert 7, wenn
der Zusatz an Bariumkarbonat zwischen 0,01 und 0,1% liegt, und ein pH-Wert 10, wenn der Zusatz 0,3%
beträgt.
Die folgende Tabelle 1 zeigt die erfindungsgemäß verwendbaren Alkalimetall-Zusätze und die damit
erzielten Ergebnisse. Dabei bedeuten die Kreuze ganz hervorragende Sinterbarkeit und Schmiedbarkeit, während
die Striche für gute Sinterbarkeit und Schmiedbarkeit gelten.
Zusätze
Art der Salze
Salze
Metallpulver
Cu-Zn
Cu-Zn
Cu-Ni-Zn
Fe-Ni
Karbonate
Oxalate
K2CO,
Li2CO3
BaCO1
Li2CO3
BaCO1
K2C2O4
Li2C2O4
BaC2O4
CaC2O4
Li2C2O4
BaC2O4
CaC2O4
Fortscl/ung
Zusätze
Art tier Salze
Salze
Acetate
Chloride
Fluoride
Fluoride
Siliciumfluoridc
Iodide
Iodide
CH1COONa
CH1COOK
CH1COOLi
(CH,CO2)2Ba
(CH1CO2)JCa
KCI2
BaCl2
BaCl2
NaF
CaF2
BaF2
CaF2
BaF2
Na2SiF6
CaSi F6
BaSiIv
CaSi F6
BaSiIv
KI
CaI2
CaI2
Der Zusatz an Alkalimetall erfolgt während einer Anlaß- oder Wärmebehandlung, die dazu dient, die
Dichte oder Verdichtbarkeit des Metallpulver zu erhöhen. Man wählt die Temperatur und die Dauer der
Wärmebehandlung in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Zusatzes an Alkalimetall. Man kann das
Alkalimetall als Pulver oder gelöst in einem geeigneten Lösungsmittel zusetzen, wobei das Lösungsmittel im
letztgenannten Fall nach dem Mischen verdampft wird. Es genügt, daß das Alkalimetall in einer solchen Menge
zugesetzt wird, daß es die Oberflächen der metallischen Pulverpartikel bedeckt. Diese Menge ändert sich in
Abhängigkeit von der Art und der Partikelgröße des verwendeten Metalls. Bei Messing bevorzugt man einen
Wert von 0,1 Gew.-% (Im folgenden gelten sämtliche Zahlenwerte für Messing, das zu 40% aus Zn und zu
60% aus Cu besteht.)
Das Metallpulver, das entsprechend der obigen Beschreibung zusammen mit dem Aikalimetall-Zusatz
erhitzt und angelassen worden ist, wird in bekannter Weise mit einem Schmiermittel behandelt und sodann in
einer Form von vorbestimmter Gestalt bei Umgebungstemperatur oder höherer Temperatur unter Druck
gesetzt. Der feuchte Preßkörper kann eine komplexe Form besitzen, wie es für die Pulvermetallurgie
charakteristisch ist. Vorzugsweise wählt man jedoch eine Form, die die Begrenzungen bezüglich der
Plastizität des Sinterkörpers berücksichtigt, da letzterer als nächstes einem Schmiedevorgang unterworfen wird.
Auch wählt man vorzugsweise eine wohl ausgewogene Gestalt für den Körper, um zusätzliche Arbeitsvorgänge,
beispielsweise Entgraten, zu vermeiden, wie sie bei gebräuchlichen Verfahren erforderlich sind. Der Preßkörper
sollte vorzugsweise auf eine Dichte von mehr als etwa 6.5 g/cm3 gebracht werden.
Der Preßkörper wird sodann erhitzt und, wie es üblich ist, unter reduzierender oder neutraler Atmosphäre
gesintert. Hierfür kommt beispielsweise zersetztes A mmoniakgas. Stickstoff oder endothermisches Gas
in Frage. Die Temperatur zur Erzielung des Sinterkör-
Metallpulver
Cu-Zn
Cu-Zn
Cu-Ni-Zn
Fc-Ni
pers von vorbestimmter Gestalt beträgt etwa 750 — 850"C. Vorzugsweise führt man diesen Sintervorgang
derart aus, daß der Sinterkörper ein spezifisches Gewicht von mehr als 7,5 g/cm3 besitzt, um den sich an
das Sintern anschließenden Schmiedevorgang zu ermöglichen. Dementsprechend paßt man die Sintertemperatur
und die Sinterzeit in geeigneter Weise an die Dichte des Preßkörpers an.
Wie erwähnt, wird der Sinterkörper anschließend geschmiedet oder gewalzt. Das Schmieden oder Walzen
kann sich unmittelbar an das Sintern anschließen, und zwar unter Aufrechterhaltung der Sintertemperatur. Es
besteht iedoch auch die Möglichkeit, den Sinterkörper
abzukühlen und eine bestimmte Zeit lang zu lagern. Beim Schmieden oder Walzen erwärmt man den
Sinterkörper in der Regel auf etwa 650-750°C, jedoch
kann men diesen Bearbeitungsschritt in einigen Fällen auch warm oder kalt durchführen.
Zum Pressen von Sinterkörpern können diese durch von außen auf sie einwirkende Kräfte in die
Schmiedeformen gedrückt werden. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, die Sinterkörper von innen nach uiöen
aufzuweiten. Beide Möglichkeiten sind erfindungsgemäß anwendbar. Dabei kommt man mit Schmiedeürükken
aus, die um 20% unter denjenigen liegen, welche man anwendet, wenn man ein Gußstück schmiedet. Bei
bestimmten Gestaitungsformen läßt sich die Temperatur des Sinterkörpers verringern. Man kann das
Schmieden sogar bei Umgebungstemperatur durchführen.
Ein bemerkenswerter Unterschied gegenüber gebräuchlichen Schmiedeverfahren besteht darin, daß der
in die Schmiedeform eingelegte Sinterkörper einige Luftblasen enthält und daß daher in einigen Fällen
während des Schmiedens eine Entlüftung erforderlich wird. Diese Entlüftung kann man in verschiedener
Weise erzielen. So kann man die Geschwindigkeit des Schmiededruckes anpassen. Weiterhin besteht die
Möglichkeit, den Sinterkörper mit einer Beschichtung aus Graphitpulver od. dgl. als Entlüftungsmitiel zu
versehen. Schließlich liil.lt sich der Druck innerhalb der
Form vermindern, während man gleichzeitig όι·η von
außen einwirkenden Druck erhöhl. |edes dieser
Verfahren kann angewendet weiden, um der jeweiligen
Gelegenheit gerecht /u werden.
Nach der [.rfindung ist es möglich. Sinterkörper mit
ein": eng an die Form ties ündproduklcs angepaßten
Gestalt herzustellen, und /war /im Walzen und Schmieden, wobei man ein piilvermetallurgisches
Verfahren anwendet. DementsprcchcpJ ergeben sich
während des Schmiedens keine (irate, und der fertige
Körper besitzt die Form des erwünschten Fndproduktes. Weiterhin is1: es nach der !{rfindung möglich.
Produkte zu erzielen, die ohne weiteres gewalzt und geschmiedet werden können lind die eine größere
physikalische Festigkeit besitzen als gebräuchliche Artikel. Zur Frzielung dieses Fffektes wird erfindungs
t't'iniiill pm Λ IL· :ilinit'i ■! U /iiin^rt/I
In der vorstehenden Beschreibung wurde die
Frfindung als ein Verfahren bezeichnet, das zum
Herstellen von sclimiedebaren und walzbaren .Sinterkorpern
dient, und zwar unter Zusatz eines Alkalimetalls bzw. eines Friialkalimetalls oder einer entsprechen
den Zusammensetzung. Im folgenden soll ein weiterer Aspekt der Frfind.ing hervorgehoben werden, nämlich
das Unterdrucken einer Verdampfung oder Sublimation von Metall während des .Sintervorganges.
Zink ist ein Metall, das während des Sinierns am
stärksten verdampft oder sublimicrt. Dementsprechend
wi'-l in der (olgenden Diskussion des ei findungsgemä
ßen Effektes /ur Unterdrückung dieses Vorganges aiii
ein Ausführungsbeispiel liezug genommen, bei dem als
.Sinterpulver ein zinkhaltiges Messing verwendet wird.
Das Sintern von Messing bringt eine Vielzahl technischer Probleme mit sich, von denen die meisten
auf den hohen Dampfdruck und die Sublimationsneigung des Zinks zurückzuführen sind. Wird das Sintern
dementsprechend mit flüssiger Phase zweier Komponenten durchgeführt, die als Pulvermischung aus Kupfer
und Zink vorliegen, so erzielt man einen Gegenstand von geringer Dichte, und es ergibt sich ein hoher
Verdampiungsvcri .ist an /.ιηκ wahrend des /\umei/ens.
[•'s ist also praktisch unmöglich, einen Sinterkörper von hoher Dichte zu erzielen. Weiterhin unterliegt das
Pulvergemisch einer erheblichen Wärmedehnung vvah
rend des Aufheizen1..
Aus diesen Gründen hat man l.egierungspulver fur
das Sintern von Messing entwickelt. Da jedoch eine Wärmebehandlung hei der Herstellung dieser l.egie
rungspulver unerläßlicn ,si. besteht nicht die Möglichkeit.
Messingpulver mit einem hohen Zinkanteil /u
Diese Faktoren waren der Hinderungsgrund dafür, warum man die Pulvermetallurgie nicht auf das Sintern
von Messing u. dgl. angewendet hat.
Die Hrfindung schafft ein Sinterverfahren, bei dem die
Verdampfungsverluste an Zink auf ein Minimum reduziert werden, ohne daß eine spezielle Atmosphäre
erforderlich wäre, Frfindungsgemäß werden ferner neue ptilvermetallurgischc Techniken zur Verwendung
von Messinglegierurigen (4% Zn — 60% Cu) geschaffen,
die eine hohe mechanische Festigkeit und einen hohen Korrosionswiderstand besitzen. Auch richtet sich die
Frfindung auf Pulver aus Messinglegierungen. die zum Sintern derartiger Legierungen verwendbar sind.
lias erfindungsgemäß verwendete Messingpulver,
das mehr als 35% Zink enthält, läßt sich nicht durch Zerkleinern eines .Sinterkörpers erzielen, bei dessen
Herstellung Kupfer- und Zinkpulver gemischt und ppsinlprl werden Dprnrtiirr Vrrf;ihrpn crforilnrn
nämlich eine Sinterstufe, bei der sehr viel Zink durch
Sublimation verlorengeht. Dementsprechend sind diese Verfahren unwirtschaftlich und eignen sich nicht zur
Herstellung von Messing mit der gewünschten Zusammensetzung. Man verwendet aus diesem Grunde ein
Verfahren, bei dem Messing mit einem vorbestimmten Anteil an Zink gegossen wird, woraufhin man das
Gußstück zerkleinert und mechanisch pulverisiert. I lier/ii wird das Messing anfänglich granuliert, und zwar
auf eine Partikelgröße von etwa 1,7 mm. Diese Messingpartikel werden sodann auf mechanischem
Wege weiter pulverisiert. Während der ersten Pulver! sicningsstufe ändert das Messing seine Härte aufgrund
der Kaltverfestigung. Fs verliert seine Kaltverformbar
keit und gelangt in einen Zustand, in dem es sich leicht
pulverisieren läßt. Man kann sämtliche bekannten Mahlwerke verwenden, wie etwa Kugelmühlen. Stab
mühlen. schnellaufende Hammerwerke, ferner Zerstäuber
υ. dgl. Im trockenen oder im nassen Verfahren erzielt man den gewünschten Feinheitsgrad von
weniger als 149 μηι.
Da bei dieser Pulverisierung keine Frwärmurt(,
stattfindet, tritt kein Verdampfungsverlusi an Zink auf.
fvian email aiso ein l'ulver. dessen ursprüngliche
Zusammensetzung nicht verändert ist. Das erhaltene Pulver wird anschließend erwärmt, um Bearbcitungsspannungcn
zu eliminieren.
Frfindungsgemäß wird ein Zusatz an Alkalimetall dem Pulver zugegeben, woraufhin in,in das Pulver auf
eine Temperatur erhit/i. die höher liegt als diejenige
Temperatur, bei de: sn.li der Zusatz an Alkalimetall
zersetzt. Auf diese Weise verschwinden nicht nur die
!V'arbeitungsspanniirH'cn. sondern das Messingpulver
nki;.-tor,i-mt.- vor» „ι,,Ι.Μ .-,,-,η <■", ri. ., , I t"i Ι.·ι ilir,' ,,,U...-.!., .-. I
> ,, l·, , ,.,I I.
All· ι|π
oder schwach reduzierendes G.is für das Sintern. Man
kann jedoch Verdampfungsverluste des ZinkanieiK
nicht verhindern Die Oberfläche des .Sintcrköroers ά srd
rauh durch den E^ntzinkungseffek'. Man kenn; /we1
Verfahren zum Verhindern dieser Oberflächenra-ihig
keit. Zum einen handelt e-s sich um ein Verführen, bei
dem das Sintern in einer Atmosphäre unter einem Druck durchgeführt wird, der höher liegt als der
Dampfdruck des Zinks. Zum anderen handelt es sich um ein Verfahren, bei den1 das Sintern unter einen!
gesätilgten Zinkdamp! s\;:iii,-uiet. Das erstgenannte
Verfahren ist jedoch deshalb unergiebig, weil es nicht ;p
cien kann, sondern vielnvi'i ι h.
Das letztgenannte Vc:1.;;■■■.■■
der Ofen von eiern ZinkdaiViP'
Das letztgenannte Vc:1.;;■■■.■■
der Ofen von eiern ZinkdaiViP'
unterworfen, '.im v. h'iei.'hch das erwiin'-chie Messing
pulver mit hohem /i·;- -jeha!ι /α c; geben.
!.': F:.!!e eine*. \!■.-.·::■?·-. (20"'.' .'·<
odei ;<VV Zn), wie
π;.1.η es üblicherweise /!.im Suiten; ■·. erwer.'ii I hat. kann
man die Puiverhersleüurti: entweder i'unli Ve· sprühen
einer Schmelze * nie/ mechanisches Pui .ei isiere.i eines
S.nterkörpers durchfuhren. Behände!! man das Pulver
vor dem Pressen und Sintern mit einem Alkalimetall oder einer entsprechenden Mischung, so läßt sich der
Sinterungsvorgarig mit geringen Verholen an Zink
durchführen.
Bc: der HerM:;'.'η- .\- erfinden.: s^mäü ve-vende-
ι v. e | iseer | toigt | .•η ; | !V. J'' | Vi^eh | ung von > ί.··^" | ■ ;: können | Lj ic | Mai | enai'.cn |
nui | rtsch | at'tik | η. | wc:i | jeden | Sinierv.-r^,:.-.r | ■-. -j!r;e;n ν·:τ!- | . c'- *.: | r:t:!'.· | :n \ .τ:- |
häd | ist w | erde" | ;! K | it η η | HIS J | C'-Hsch' ν; -. | ■■■■· i-cstel·' | j. . | !i.c'i | au·. " |
K)
Möglichkeit, Messingstangen zu verwenden, wie sie auf
dem Markt erhaltlich sind.
Die Alkali-Verbindungen die erfindungsgemäß verwendet
werden, sollten sich bei einer Erwärnnng /ersetzen und verdampfen und sollten beim Verdampfen
inerte Gase bilden, die das Messing η ent korrodieren, beispielsweise SO2 oder NO2.
Zwar ist d'C Wirkung der Alkali-Verbindung im
einzelnen nicht bekannt. Jedoch wird davon ausgegangen, daß eine geringe Menge an Alkalimetall bei der
F.rwärmung diffundiert und sich auf der Oberfläche des Metallpulvers ablagert. Bei der Sintertempenitur
verhindert dieses Alkalimetall aufgrund seiner reduzierenden
Eigenschaften eitle Oxydation des Pulvers ind bildet eine azeotropc Mischung mit dem Zink. Letztere
verhindert bei .Sintertemperatur Verdampfungsverluste des Zinks und beschleunigt auf diese Weise Jen
Sintervorgang.
Die Wärmebehandlung erfolgt vorzugsweise durch
Erhitzung der Mischung auf eine Temperatur, die höher liegt als diejenige Temperatur, bei der sich die
Alkali-Verbindung /ersetzt, und zwar so lange, bis das
Zersetzungsgas aufhört /u entweichen. In der Regel sollte die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von
etwa 550 bis 6500C durchgeführt werden
Da die Behandlung der Alkali-Verbindung bei eiwa 550-650'C stattfindet, unterliegt der Preßkörper aus
Messingpulver erfindungsgemäß keiner Ausdehnung mit entsprechender Änderung des Zustandcs des Zinks,
wie es bei einer Erwärmung auf 400-500C eier ['all ist.
Die Einschnürungen, die sich bei der Verfestigung ergeben, werden also stabil und nehmen eine Form an,
die in schnelles Fortschreiten des Sinterns gestattet. Da dieses Pulver weiterhin bei Zugabe eines Schmiermittels
gute Fließ- und Kompressionseigenschalten sowie hervorragende Freigabe- oder Trenneigenschaften
besitzt, kann es ohne weiteres von einer automatischen Presse verfestigt werden, wie nun sie üblicherweise in
der Pulvermetallurgie verwendet.
Die nach der Erfindung er/ielten Produkte zeichnen
sich also durch geringe Herstellungskosten gegenüber ,!..η kich..
,.KIir-h-..Λ Pr, wt. ,L· I ·>
U/.»i I .> r l.i t
besitzen sie hervorragende Qualitäten und Eigenschaften,
wie es si' h aus den folgenden, bevorzugten Ausführungsbcispielen ergibt.
Es wurden Sinterkörper nach der Erfindung und solche nach einem gebräuchlichen Verfahren vorbereitet
und hergestellt, wobei man verschiedene Arten von
Metallpulvern verwendete. Dabei wurde die Dichte jeweils der Preßkörper, der Sinterkörper und der
Sinterkörper nach dem Aufbringen von Druck gemessen.
Bei der Herstellung jedes der Preßkörper wurden 10 g Pulver in eine Form von 10 mm Durchmesser unter
einem Druck von 5 χ 10'kg/cm-' eingegeben. Die sich
ergebenden Preßkörper wurden im Stickstoffstrom fjr JO Minuten auf eine Temperatur erwärmt, die an die
enthaltenen Metalle angepaßt war. Sodann wurde jeder dieser Sinterkörper in eine Form gleichen Durchmessers
eingebracht und bei Raumtemperatur einem Druck von 7 χ 10' kg/cm- unterworfen. Anschließend hat man
die Dichte der Endprodukte gemessen. Die Ergebnisse sind aus der Tabelle 2 /u entnehmen, leder der
Zahlenwerte stellt den Mittelwert der Messungen von 10 Probestücken des jeweils getesteten Materials dar.
Wie es aus den Ergebnissen der Tabelle 2 hervorgeht,
fällt bei Verwendung einer Legierung aus mindestens /wci Arten von Metallen der Effekt des Zusatzes an
Alkalimetall ins Auge.
Tabelle 2 zeigt die Verwendung eines Messings mit einem Gehalt von 401Vn Zn als repräsentatives Beispiel.
Bei Sinterkörpern, die in der Praxis nach konventionellen Verfahren hergestellt werden, beträgt der Gehalt an
Zn max. J0%. Enthalten derartige Sinterkörper mehr als JO0O Zn. so wird die Sublimation des Zn beim Sintern zu
groß. Man erhält also keine praktisch verwendbare gesinterte Legierung, oder aber man kann den
Sintervorgang nicht durchführen. Dementsprechend sind die Effekte hervorzuheben, die sich bei der
Anwendung der Erfindung auf Messing mit mehr als JO1H) Zn ergeben.
Der Stern in der folgenden Tabelle 2 he eutet. daß
Loin ornoMlor |)r,4l, „r,.,„„ ,Ii ir.-hnoführl n-iir/to
<. oil die Festigkeit des .Sinterkörpers zu gering war.
Tabelle 2 | Yer- | Partikel- gröUe |
/umisch- behandliing |
Sinter temperatur und z'eit |
Dichte Preß körper |
g/cm' Sinter körper |
Erneutes Pressen 7 x Kl'' |
l.iulende Pulver- Nr. Zusammen setzung |
C/ ml | kp/enr | |||||
Zer- stäuben |
-149 | Ca(\C, | 90t) (" 30 Min. |
7.72 | 7.43 | 8.75 | |
1 Cu KKI ■'■■ | keine | 900 C -ύ/ im i Π. |
7.71 | 8.60 | |||
Zer stauben |
-149 | K; C": C, | 800 ( 30 Min. |
7.30 | ".92 | 8.30 | |
: Cu 7!)·1.- /n 30 ' |
keine | SOO C" 30 Min. |
7.30 | ~ ">> | S.05 | ||
Pulveri sieren |
-297 | Ba(O, keine |
SOO C 30 Min. 800 ι 30 Min. |
7.5(1 | 8.05 ".00 |
S.28 | |
Cu 5S.5 ' . - Zn 40,- i'b 1.5 "■ |
|||||||
Il
.uilende | l'ulver- /■!s.immen- sel/unp |
Ver- I'.irtikel- l.ihren urolle |
Zumrch- nehandliiiiii |
Sinter temperatur und Zeit |
Dichte I'reU- körper |
μ/cm1 Sinter körper |
Erneute ι Pressen TXlO1 |
Cu,,. | kp/cnr | ||||||
4 | Ni 100% | Carbo- -44 nyl-V'er- |
1000 C 30 Min. |
6.75 | 7,60 | 8,10 | |
Ia Ii re η | keine | 1000 ( 30 Min. |
6.75 | 7,50 | 8,20 | ||
S | Cu 64 %- Zn 16,5%- |
Zer- -149 stäuben |
LhCOi | WO C 30 Min. |
7,25 | 7,85 | 8,40 |
Ni 18 %- 1'b 1,5% |
keine | WO C 30 Min. |
7,25 | 7,60 | 8,25 |
B e i s ρ i e 1 2
Sinterkörper nach der Krfindung und solche nach einem gebräuchlichen Verfahren wurden unter Verwendung
verschiedener Arten von Metallpulvern vorbereitet und hergestellt. Diese Sinterkörper wurden heiß
geschmiedet, und /war bei Temperaturen und Drücken, die an die jeweiligen Arten der N-Vtalle angepaßt waren.
Das .Schmieden erfolgte derart, dtß scheibenförmige
Schmiedestücke entstanden, die einen Außendurchmes-
ser von 45 mm besaßen und 10 mm dick waren.
Man maß die Dichte und Zugfestigkeit dieser .Schmiedestücke. Die Ergebnisse dieser Messungen sind
in der Tabelle 3 wiedergegeben, [ede Zahlenangabe stellt einen Mittelwert aus 10 Probestücken dar.
Ein ( —) in der Tabelle 3 bedeutet, daß kein Schiriet evorgang durchgeführt werden konnte.
L.hi Ie ml e | Pulver- | Verfahren | /umisch- | Dichte des | Schmieden | Schmiede | Dichte | /ugfestigke |
Nr. | /usammen- | hchandlunp | Sinter | druck | ||||
sel/unti | körpers | Schmiede- | l/Llll | U/CMl | K ρ /111111 | |||
teniperatur | 3.5 | 8.8') | 25 | |||||
g/cm | .3.5 | 8.70 | 21 | |||||
1 | Cu 1(K)% | Zerstäuben | OiC,0, | 7.40 | 700 C | 4.0 | 8.50 | 38 |
keine | 7.23 | 700 C | - | - | ||||
1 | Cu 70% | Zerstäuben | K;C;()4 | 7.1H) | 680 C | 4,0 | 8.37 | 45 |
Zn 30% | keine | 7.25 | - | - | - | |||
3 | Cu 58,5%- | Pulveri | BaCO; | 8.05 | 650 C | |||
Zn 40%- | sieren | keine | 6.85 | - | .15 | 8.65 | 5 5 | |
PbI. 5% | 3.5 | 8.70 | 62 | |||||
4 | Ni loo'-;, | Carbonyl | K:C;(), | 7.60 | 750 C | 5.0 | 8.65 | 40 |
verfahren | keine | 7.55 | 750 C | 5.0 | 8.60 | |||
Cu 64%- | Zerstäuben | LiXO. | 7.S5 | 680 C | ||||
Zn 16.5 ".'-.- | keine | 7.55 | 680 C' | |||||
Ni 1S%- | ||||||||
PhI S% | ||||||||
Beispiel 3
Schneidspäne von spanendem Messing (DIN 1787 u.
!7672) wurden entfettet, magnetisch gereinigt, um
Eisenverunreinigungen zu entfernen, sodann pulverisiert und durch ein S:.. :on 297 μηι Maschenweite
hindurchgegeben. Dem verbleibenden Pulver wurden
0.111O an anh\drischem Kaliumkarbonat zugegeben.
Nach Glühen im Stickstoffstrom bei 550-600 C ergab sich ein Pulver mit den in der folgenden Tabelle 4
aufgetragenen Eigenschaften.
Chemische
Zusammensetzung
Verteilung der
Partikelgröße
Srhüttgewicht
Fließfähigkeit
Cu 58%, Pb 1,5%, Fe 0,3%
Sn 0,2%, Zn Rest
297-149 am 40%
149-99 um 20%
99-74 μΐη 10%
74-58 am 10%
3,6 g/cm3
29 sec/50 gr
Zu dem vorstehend beschriebenen Pulver wurden
0,2% an Zinkstcarat zugesetzt. Darauf folgte eine Schmiermitielbehandlung in einem Mischer und anschließend
der Formvorgang in einer Presse. Man erhielt einen Preßkörper Γ mit einer Dichte 7,^ g/cm'
und einer Form entsprechend Fig. 1.
Dieser Preßkörper wurde anschließend gesintert, und zwar in einer Atmosphäre aus zersetztem Ammoniakgas
(764 mm Hg. Strömungsmenge 2 l/min). Nach 30 Minuten bei 800=C erhielt man einen Sinterkörper.
nieser Körper, dessen Temperatur auf 650'C gehalten
wurde, kam anschließend in eine Schmiedeform und wurde unter einem Druck von 4 χ 10'kg/cm2 geschmiedet,
um das Ausgangswerkstück für die Herstellung eines Gehäuses für ein Kugelventil zu erhalten.
Anschließend wurde die Oberfläche des Schmiedestückes durch Sandstrahlen oder F3eizen gereinigt.
Daran schloß sich eine maschinelle Bearbeitung an. beispielsweise das Schneiden eines Gewindes, und man
erhielt das Ventilgehäuse 1 mit der in Fig. 2 dargestellten Form. Die folgende Tabelle 5 zeigt die
Ergebnisse von praktischen Versuchen, die mit diesem Ventilgehäuse durchgeführt wurden. |ede Zahlenangabe
der Tabelle bildet den Mittelwert von mit 5 Teststücken durchgeführten Versuchen.
Versuch
Vv rsuchshcdi ndungen Ergehnisse
Leckverlust- Luftdruck 2 kp/cm kein Verlust
versuch1) Luftdruck 20 kp/cnr kein Verlust
Luftdruck 50 kp/cnr' kein Verlust
Druckversuch) Wasserdruck kein Leck-
100 kp/cnr' verlust
Wasserdruck kein l.cck-
200 kp/cnr' verlust
Bemerkung /u ' ι:
In das jeweilige Testventil wurde Luft mit den angegebenen
Drücken eingeführt, wobei man diesen Zustand für eine Minute aufrechterhielt. Sodann wurde der Leckverlust ,in
der Oberllache des Probestückes überprüft
Bemerkung /u ):
I ine (lache Schraubkappe mit der form eines rcuelmaliircn
Sechseckes (.'.?nim Seitenlange. RolirTnncnp.cwiml·· 'Al1.
Dicke der Stirnwand '.Wliiinil wurde nut ilen ainu'i^chem:!!
Wasserdrücken hciiiilsclilagt. und /wai eine Minute l.ini'
Die Slirnwanit winde sim],ii;ii aiii Ulm Ik1 mil· imk hi
Versuch
Quecksilberversuch
Ammoniakversuch
DIN 1787 und 17672
kein Bruch (nach 15 Min.) kein Bruch
Druck von 20 kp/cm2 90 h während
Druck von 100 kp/cnr keine Abwährend 60 Tagen normalitaten
Die Ergebnisse der Tabelle 5 beweisen, daß das erfindungsgemäß hergestellte Ventil sich in der Praxis
als vielfältig verwendbares Hochdruckventil bewährt.
Der Herstellungspreis des erfindungsgemäß hergestellten Ventilgehäuses kann im Vergleich zu demjenigen Preis, der bei der Herstellung des gleichen Teils
unter Anwendung konventioneller Verfahren erforderlich wird, um mehr als 30% gesenkt werden, und zwar
aufgrund der geringen Materialverluste. Wesentliche Verbesserungen ergeben sich weiterhin im Zusammenhang
mit der wirtschaftlichen maschinellen Bearbeitung und Herstellung, woraus eine beträchtliche Kostensenkung
resultiert.
Unter Verwendung des im Beispiel 3 angegebenen Pulvers wurde di; Ventilkugel 3 nach F i g. 2 hergestellt.
Anfänglich formte man in der im Beispiel 3 angegebenen Weise den dicken zylindrischen Preßkörper
3' gemäß Fig. I. der sodann gesintert und anschließend geschmiedet wurde, um einen sphärischen
Körper zu erhalten, dessen Abmaße eng an die der fertigen Kugel angepaßt waren. Das Schmiedestück
wurde anschließend geschliffen, um die Genauigkeit der sphärischen Oberfläche zu erhöhen. Sodann wurde
maschinell eine Nut oder Ausnehmung zur Befestigung des Bedieniingshandgriffcs eingearbeitet. Man erhielt
auf diese Weise die Kugel 3 nach F i g. 2.
Diese Kugel wurde in der im Beispiel 3 angegebenen Art und Weise getestet, und es ergab sich aus den
Testergebnissen, daß das Endprodukt in hervorragender Weise als Teil eines allgemein verwendbaren
Hochdruckventil geeignet ist.
Bisher hat man solche Kugeln dadurch hergestellt daß nan rundes Stangenmatcrial geschnitten um:
geschliffen hat. ohne irgendwelche Verformungsvor gängc durchzuführen. Dies erforderte viele Arbeitsstil
fen und führte zu erhöhten Kosten. Diese Kosten lasser sich ganz beträchtlich senken, wenn man das crfindungs
gemäß hergestellte Rohteil verwendet.
Man kann eine Stirnkappe 2, wie sie in F i g. 2 gezeig
ist. in exakt dergleichen Weise herstellen. Hierbei wire ein zylindrischer Preßkörper 2' mit einer Stufe in dei
Außenfläche gemäß (·" i g 1 gesintert und sodann in eint
Form geschmiedet, die dem Endprodukt ähnlich ist Daran schließt sich das Schneiden des Gewindes au
einer Gewindeschneidmaschine an.
B c i s ρ i e I 5
IrTi Kahmcn dieses Beispiels wurde ein knrrosionsle
stes Kugelventil durch nichrfasiges Sintern von mehr al·
zwei unterschiedlichen Metallarten, wie es für
<Iκ ΙΊιK ermetallurgii" cha ι aktensiisch ist. hergestellt.
Ausgegangen wurde '.im einem Pulver aus !·>
spanendem Messini:, wie es auch im Beispiel
Verw cndiiug gefunden lut. 1 )iesem Pulver wurden I .""
.in iciiic-in NiekelpuKc·'" und Mnfnnn (>.!"'.i an l.iihiüi;·.
oxalat zugesetzt. Die Mischung wurde im Stickstoffstrom bei 550 bis 600°C während 30 Minuten geglüht,
und man erhielt ein Pulver mit den Eigenschaften entsprechend der Tabelle 6.
Chemische
Zusammensetzung
Zusammensetzung
Verteilung der
Partikelgröße
Sc-hiiltgcwichl
Fließfähigkeit
Fließfähigkeit
Eigenschaften
Cu 48,3%, Ni 17,5%
Pb 1,25%, (Sn+ Fe) 0,04%,
Zn Rest
297-149 um 0%
149-99 um 17%
99-74 um 20%
74-58 um 25%
250 mesh 38%
3,? g/em;
45 scc/50 gr
45 scc/50 gr
In Übereinstimmung mit Beispiel 3 wurde dieses
Pulver einer Schmiermittelbchandlung unterworfen. Sodann erfolgte die Herstellung eines Kugelventils,
bestehend aus einem Gehäuse, einer Stirnkappe und
einer Kugel, und /war ebenfalls wieder in der gleichen Weise wie in Beispiel 3. abgesehen von den Sinterbedingiingcn
mit 900 C und 30 Minuten.
Der anschließend durchgeführte Dauerversuch, der sehr zufriedenstellende Ergebnisse erbrachte, entspricht
wiederum dein in Beispiel 3 beschriebenen Resultat. Weiterhin wurde das Ventil einem 24stiindigen Korrosionstesl
und Salzspriihtcst unterworfen, und zwar zu
Vergleichszwecken gemeinsam mit Nickclsilber (DIN 1766 ti. 17682). Man konnte keinen Unterschied
feststellen.
Eine Hartchromplauierung (5 μηι Dicke) wurde auf
die Kugel des gemäß Beispiel 4 hergestellten Kugclvcnlils
aufgebracht. Diese Kugel wurde sodann gemeinsam mit einem in ähnlicher Weise chromplattierten, jedoch
nach einem konventionellen Verfahren hergestellten Teil einem Dauertest unterzogen, bei dem Salz und
Ammoniak aufgesprüht wurden. Die Ergebnisse zeigten,
daß kein Unterschied zwischen dem erfindungsgemäß hergestellten Gegenstand und dem in gebräuchlicher
Weise hergestellten Gegenstand vorhanden waren.
Grundsätzlich weisen die meisten der pulvcrmetallurgischen
Produkte feine Poren auf. die die Oberfläche durchdringen. Diese Poren können nicht einmal durch
Prägen oder Schmieden vollständig beseitigt werden. Man bringt daher in der Regel Kunstharz in die
Oberfläche ein und legt eine Plattierung darüber. Die nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkte
hingegen sind aufgrund ihrer hervorragenden Si/hmicilharkcit frei von Lunkern.
Schneidspäne ion gut spanendem Messing (40% Zn.
60''1H C u) mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 7
wurden entfettet -.ind sodann in einer Kugelmühle
nul\ ensierl.
Elemente
Cu Pb Fe Sn Zn
Zusammensetzung 58,2 1,5 0,92 0,25 Rest
Diesem Pulver wurde so viel Pulver aus Lithiumkarbonat zugesetzt, daß der Lithiumgehalt des Pulvers
etwa 0,1% betrug. Das Pulver wurde bis zur Homogenität gemischt. Sodann wurde die Mischung
unter neutraler Atmosphäre auf eine Temperatur von etwa 550 —5600C erhitzt, woraufhin sich das Lithiumkarbonat unter Freigabe von Kohlendioxyd -ersetzte.
Eine geringe Menge an Lithium lagerte sich an den Flächen der Messingpartikel an. Es wird angenommen,
daß dieser Vorgang auf folgende Gründe zurückzuführen ist. Obwohl sieh Lithiumkarbonat bei 550 C
thermisch zersetzt und in Lithiumoxyd sowie Kohlendioxyd aufspaltet, ist anzunehmen, daß das Lithiumoxyd
in Anwesenheit von Messing eine bestimmte chemische Veränderung erfährt und in stabiler Weise an das
Messing gebunden wird.
Das Messingpulver nach der Erfindung kann in der oben beschriebenen Weise hergestellt werden. Würde
das Lithiumkarbonat in Form von Lithiumoxyd zugeführt, so würde das sich ergebende Pulver in hohem
Maße hygroskopisch und würde in Anwesenheit von Wasser stark alkalisch reagieren, da Lithiumoxyd diese
Eigenschaften besitzt. Im Gegensatz dazu weist das Pulver nach der Erfindung keine hygroskopischen
Eigenschaften auf. selbst wenn es für längere Zeit an der Luft gelassen wird. Sogar wenn man das Pulver in
Wasser wirft, bleibt die Wasscrstoffionenkonzcntration
im wesentlichen unverändert. Hinzu kommt, daß die Bearbeitungsspannungen, die während des Pulverisierens
entstanden sind, vollständig eliminiert worden sind.
Die folgende Beschreibung richtet sich auf die Verfestigbarkcit dieses Pulvers in feuchtem Zustand und
auf die Eigenschaften des Sinterkörpers.
Das Pulver wurde ausgesiebt und in Gruppen mit zugehörigen Größenbereichen klassiert. Diese wurden
sodann in den Verhältnissen entsprechend Tabelle 8 gemischt. Ein Schmiermittel wurde zugesetzt, und das
Pulver wurde sodann in einem Konusmischer mit einer Rührgeschwindigkeit von 20 U/min gen..seht, und zwar
mit einem Durchsatz von etwa 10 kp/h. Es entstand ein Pulver mit einer Fließfähigkeit von etwa 30 scc/50 g.
Dieses Pulver wtiidc anschließend in einer vorbestimmten
Form verfestigt.
l'artikelgrtfUe
149-1W 20
W 74 20
74-58 20
58 44 20
44 20
Schütlgewicht des 3,4 g/cm'
iiemischten Pulvers
Fig.3 zeigt das Verhältnis zwischen dem Verfestigungsdruck
und der Dichte des erzielten Preßkörpers. Das während der Verfestigung verwendete Schmiermittel
ist vorzugsweise ein Metallsalz aus Stearinsäure, ein Wachs- oder Polierpulver od. dgl., und zwar von der Art,
wie sie normalerweise in der Pulvermetallurgie verwendet werden, beispielsweise Fe-Pulver oder
Cu-Sn-Pulver. Der erzielte Preßkörper hat gute Kantenstabilität und fast keinerlei Tendenz, sich beim
Sintern auszudehnen.
Dieser Preßkörper wird erhitzt und in einem Stickstoffstrom (Durchflußmenge etwa 3 l/min) bei
8000C 40 Minuten lang gesintert. Das Schmiermittel tritt im Laufe der Erwärmung bei einer Temperatur von
400-5000C aus. Anschließend werden praktisch keine flüchtigen Stoffe gebildet, und die Partikeleinschnürungen
wachsen. Bis zum Erreichen einer Temperatur von 500-700° C treten im wesentlichen die gleichen
Vorgänge auf, die man beim normalen Sintern in der ί Feststoffphase befrachtet. Bei der genannten Temperate
iiirgren/e beginnt die !ntra-Feststoffdiffusion an den
Γ Korngrenzen. Übersteigt jedoch die Temperatur den
;~ Wert von etwa 7000C, so wird der Einfluß des
:'; zugesetzten Alkalimetalls augenfällig. Das Anwachsen
Ι·'; der Einschnürungen wird immer schneller, und die
!- Abstände zwischen den Partikeln schrumpfen und
,'. werden fortschreitend geringer, so daß die Dichte
ansteigt. Das Sintern in der Feststoffphase ist bei etwa 800"C beendet. Während dieser Verfahrensperiode
: ergeben sich keine Veränderungen in der Zusammensetzung und fast keine Verdampfungsveriustc an Zink.
Dies kann vielleicht darauf zurückgeführt werden, diiß
der Unterschied im osmotisciien Dr^ck zwischen den
Ionen des zugesetzten Alkalimetals und dem Zink in ; der Messingzusammensetzung ein Ansteigen der
Sublimalionstemperatur des Zinks hervorruft und auf diese Weise die Entzinkung verzögert, die andernfalls
durch Verdampfungsverluste hervorgerufen werde:n könnte.
Die Dimensionsänderung beim Sintern ergibt sich aus F i g. 4, die das Verhältnis zwischen der Dichte und dem
Maß der Verdichtung des Preßkörpers darstellt. F i g. 5 zeigt den Gewichtsverlust an Zink während des
Sinterns, und Fig. 6 stellt die physikalische Festigkeit
des Sinterkörpers dar. Das Verhältnis /wischen der Dichte und Porosität des Sinterkörpers ergibt sich aus
Fig,7. Wie es aus den Fig,4-7 hervorgeht, kann ein
goldfarbener Sinterkörper erzeugt werden, der eine hohe physikalische Festigkeit und Dimensionsgenauigkeit
besitzt und der eine schöne glänzende Oberfläche aufweist.
Wenn ein Messingpulver (40% Zn, 60% Cu), das nicht in der von der Erfindung vorgeschlagenen Weise mit
Alkalimetall behandelt worden ist, in der oben beschriebenen Weise verfestigt und gesintert wird, so
ergibt sich eine Expansion bei etwa 5500C, deren Wert
in Durchmesserrichtung etwa 2—4% und hinsichtlich der Gesamtlänge 5 — 8% beträgt. Selbst wenn die
Temperatur 700° C übersteigt, ergibt sich keine Verdichtung des Sinterkörpers unter Anwachsen der Einschnürunden,
und Zink geht durch Verdampfung verloren. Auch kommt es bei 8000C nicht zu einem Schrumpfen
des Sinterkörpers. Dieser ist von geringer mechanischer Festigkeit und besitzt eine Zugfestigkeit von weniger als
lOkp/cm2. Der Zinkverlust durch Verdampfen übersteigt
8%.
Zwar wurde die Erfindung im Zusammenhang mit
einem Pulver beschrieben, das aus einer Kupferlegierung mit hohem Zinkgehalt (35 — 45%) besteht, jedoch
sei darauf hingewiesen, daß man das Sinterpulver auch aus normalem Messing gewinnen kann. Selbst wenn
man gebräuchliches Messing (20 oder 30% Zn) verwendet, beträgt der Verdampfungsveriust von Zink lediglich
3 - 5%. Die Dichte des Sinterkörpers liegt dann max. bei etwa "",Og/cm1.
Die Eigenschaften des aus Messing Sinterkörpers nach der Erfindung ergeben sich aus den F i g. 3 bis 7. Es
sei darauf hingewiesen, daß das Verfahrer, nach der Erfindung eine Möglichkeit /um Bearbeiten von
Messing bietet, die wirtschaftlicher ist als die gcbrauchlichcn Verfahren, bei denen geschmiedet und anschließend
maschinell bearbeitet wird. Die Sinterkörper nach der Erfindung können durch Warmschmieden im
höchsten Maße verdichtet werden, um druckdichte Teile zu bilden. Erfindungsgemäß kann nicht rjr Alkalimetall
/um Grundpulver zugefügt werden, sondern auch andere Metalle, wie beispielsweise Fe oder Ni, und zwar
in entsprechender Menge, um ein Reibmaterial zu bilden. Die Erfindung schafft also nicht nur Pulver /um
Herstellen von Teilen aus Messing mit hohem Zinkanteil, sondern auch billige Pulver für die
Pulvermetallurgie.
„t/u 4 Hliilt /.eichiiunsicii
Claims (7)
1. Pulver aus mindestens einem Metall oder einer
Legierung eines Metalls mit einer Ordnungszahl von s 26 bis 30 für Sinterzwecke, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pulverteilchen eine Beschichtung tragen, die ein Metall aus der Gruppe der
Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle enthält
2. Sinterkörper aus dem Pulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß höchstens 1%, vorzugsweise
0,1% des Pulvers aus mindestens einem Metall der Gruppe der Alkalimetalle und Erdalkalimetalle
besteht
3. Sinterkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus mindestens zwei
Metallen mit einer Ordnungszahl von 26 bis 30 eine Legierung aus Kupfer mit mindestens 35% Zink isL
4. Verfahren zum Herstellen eines Sinterkörpers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Verbindung eines Metalls der Gruppe der Alkalimetalle und Erdalkalimetalle mit dem Matrixpulver
gemischt und die Mischung bei einer Temperatur geglüht wird, die höher als die Zersetzungstemperatur
der Verbindung ist, und daß die Mischung anschließend verdichtet und gesintert und gegebenenfalls
nachverdichtet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindung eine solche aus der
Gruppe der Karbonate, Oxalate, Acetate, Halide und m Siliciumfluo:de der Alkali- und Erdalkalimetalle
ausgewählt wird.
6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 4 oder 5 auf ein Pulver einer Teilchengröße von
weniger als 300 μιη. i">
7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Anspiüche 4 bis 6 auf ein Matrixpulver aus i:inem
Metall, welches ohne Beschichtung bei der angewendeten Sintertemperatur sublimiert.
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