DE3406171A1

DE3406171A1 - Verfahren zum verdichten eines metallischen oder keramischen koerpers

Info

Publication number: DE3406171A1
Application number: DE19843406171
Authority: DE
Inventors: Richard Bellafonte Pa. Bradt; Francis Gary Irvine Calif. Hanejko
Original assignee: Metal Alloys Inc
Current assignee: Metal Alloys Inc
Priority date: 1983-02-23
Filing date: 1984-02-21
Publication date: 1984-08-30
Also published as: GB2140825A; SE8400868D0; GB2140825B; FR2541151A1; SE8400868L; FR2541151B1; GB8404654D0; SE460461B

Description

Verfahren zum Verdichten eines metallischen oder keramischen Körpers

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verdichtung von Körpern und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren, mit dem metallische oder keramische Körper mit kleinstmöglicher Verzerrung hergestellt werden können.

Die mit der Produktion von metallischen Hochdichte-Objekten durch Verdichtung verbundene Methodik ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele aus dem Stand der Technik, die sich mit dieser Methodik befassen, sind die US-PSen 3 356 496 und 3 689 259. Bevor diese beiden Literaturstellen diskutiert werden, werden in einer kurzen Diskussion die beiden Haupt-Techniken illustriert, die gegenwärtig angewandt werden, um entweder ein lockeres Pulver oder einen vorgepreßten Metallpulver-Preßling zu verdichten. Diese beiden Techniken werden im allgemeinen als "heiß-isostatisches Pressen" und "Pulver-Schmieden" bezeichnet. Der Vorgang des heißisostatischen Verpressens ("HlP-Prozeß") besteht darin, loses Metallpulver oder einen vorgepreßten Formling in eine Metallbüchse oder Hohlform einzubringen, anschließend die Büchse zu evakuieren, die Büchse zu versiegeln, um den Wiedereintritt irgendwelcher Gase zu verhindern, und die Büchse in ein geeignetes Druckgefäß einzubringen. Das Druckgefäß hat interne Heizelemente, um die Temperatur des pulverförmigen Materials auf eine geeignete Verdichtungstemperatur anzuheben. Es werden üblicherweise innere Temperaturen von 1000 bis 2100⁰C in Abhängigkeit von dem Material, das verarbeitet wird, angewandt. Gleich-

zeitig mit dem Anstieg der Temperatur im Inneren des HIP-Gefäßes wird der innere Druck langsam erhöht und in einem Bereich von 103,4 bis 206,8 MPa (15000 bis 30000 psi) gehalten, was wiederum abhängig ist von dem Material, das bearbeitet wird. Unter dem gemeinsamen Einfluß von Temperatur und isostatischem Druck wird das Pulver auf das theoretische Schüttgewicht des Materials verdichtet.

Ein HIP-Gefäß kann während eines bestimmten Zyklus mehr als eine Büchse aufnehmen; daraus resultiert die Möglichkeit, eine Vielzahl von Teilen aus pulverförmigem Metall pro Zyklus zu verdichten. Zusätzlich ist durch die Einwirkung des isostatischen Druckes die Verdichtung mehr oder weniger einheitlich über das gesamte mit dem heißisostatischen Preßverfahren behandelte Teil. Durch die Anwendung einer geeigneten Ausführung der Metallbüchse ist es möglich, Einschnitte für Querlöcher oder Schlitze in dem verdichteten Gegenstand auszubilden. Allerdings ist die Durchlaufzeit einer Charge niedrig, da oft 8 Stunden oder mehr für einen einzigen Zyklus benötigt werden. Außerdem müssen am Ende des Zyklus die Metallbüchsen, die den Gegenstand aus pulverformxgem Metall umgeben, entweder maschinell oder chemisch entfernt werden.

Die zweite bekannte Methode, pulverförmiges Metall zu verdichten, ist die Technik, die "Pulver-Schmieden" ("Powder Forging; PF") genannt wird. Der Pulverschmiede-Prozeß umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:

a) kaltes Verpressen lockeren Metall-Pulvers bei Raumtemperatur in einer geschlossenen Preßform bei Drücken im Bereich von 10 bis 50 TSI auf eine geeignete Geometrie (oft als "Vorform" bezeichnet),

um es anschließend dem Schmiedeprozeß zu unterwerfen. Auf dieser Stufe ist die Vorform bröckelig und kann eine Porosität von 20 bis 30 % aufweisen; ihre Stabilität wird zurückgeführt auf die mechanische Verzahnung der pulverisierten Teilchen.

b) Sintern der Vorform (d.h. die Vorform wird erhöhter Temperatur bei Atmosphärendruck ausgesetzt) unter Schutzgas-Atmosphäre. Der Sintervorgang bewirkt ein Zusammenschweißen der mechanisch verzahnten gepulverten Teilchen im festen Zustand.

c) Wiedererhitzen der Vorform auf eine geeignete

Schmiede-Temperatur (abhängig von der Legierung). Alternativ kann dieser Schritt des Wiederaufheizens in den Sinter-Schritt eingebracht werden, d) Schmieden (forging) der Vorform in einer geschlossenen Preßform auf die endgültige Geistalt. Die Preßform wird typischerweise bei einer Temperatur von 148 bis 316⁰C (300 bis 600⁰F) gehalten.

Der Schmiede-Schritt bringt die Porosität zum Verschwinden, die das Teil von dem Vor form-Schritt aufweist und gibt dem durch das PF-Verfahren behandelten Teil die endgültige Gestalt.

Vorteile des Pulver-Schmiedens sind die hohe Verfahrensgeschwxndigkeit (bis zu 1 000 Teile pro Stunde), die Möglichkeit, das Teil in der endgültigen Gestaltung herzustellen, mechanische Eigenschaften, die denen konventionell geschmiedeter Produkte im wesentlichen äquivalent sind und hohe Materialausnutzung. Allerdings gibt es auch eine Zahl von Nachteilen, wie die Uneinheitlichkeit in der Dichte aufgrund der Abkühlung der Vorform, wenn sie in Kontakt mit der relativ kalten Preß-Form ist und die Tatsache, daß es nicht möglich ist, Einschnitte anzubringen, was bei der HIP-Technik möglich ist.

Um auf die oben erwähnten Patentschriften zurückzukommen: Diese Druckschriften offenbaren anscheinend eine Kombination der isothermen und isostatischen Bedingungen des heißisostatischen Pressens und der Möglichkeit, mit dem HIP-Verfahren Einschnitte auszubilden, mit der kontinuierlichen Herstellung bei hoher Durchsatzgeschwindigkeit und niedrigen Kosten, die normalerweise mit dem Pulver-Schmieden verbunden sind. In der US-PS 3 356 496 wird die Lehre erteilt, ein äußeres Keramik-Formgefäß als erste Hitzesperre zu benutzen. Zusätzlich bewirkt dieses äußere Keramik-Formgefäß eine nahezu gleichmäßige Verteilung des Drucks auf das pulverförmige Material, wenn es verformt wird.

In der US-PS 3 689 259 wird die Lehre erteilt, granulierte feuerfeste Materialien zu benutzen. Diese Druckschrift beabsichtigt eine Verbesserung gegenüber der vorher genannten US-PS 3 356 496 im Hinblick auf ein schnelleres Erhitzen des feinkörnigen Materials und ein schnelleres Erhitzen des vorgepreßten Formteils.

Während die genannten US-PSen Fortschritte gegenüber dem Stand der Technik bringen können, bleiben doch bedeutsame Probleme hinsichtlich der Verwendung einer Schicht keramischen Materials, in das die Vorform vor der Verdichtung eingebracht wird. Genauer gesagt wurde gefunden, daß die Verwendung von zerstoßenen und gemahlenen Keramik-Materialien oder Karbiden zu einer signifikant uneinheitlichen Druckverteilung vom oberen Ende der Charge (Oberfläche, dem beweglichen, Druck ausübenden Teil benachbart) zum unteren Ende der Charge (Oberfläche, dem feststehenden Bett der Presse benachbart) führt. Diese Uneinheitlichkeit der Druckverteilung läßt sich sehr gut zeigen, wenn ein vorgepreß-

ter Rundzylinder aus einem pulverförmigen Material verdichtet wird. Nach der Verdichtung in einer Schicht von zerstoßenem und gemahlenem oder geschmolzenem keramischen Material auf nahezu 100 % des Schüttgewichtes wurde gefunden, daß die Oberfläche des vorgepreßten Zylinders, die unmittelbar neben dem beweglichen Preßstempel lag, in ihrem Durchmesser kleiner war, als die dem unbeweglichen Fuß der Presse am nächsten liegende Oberfläche. Die Anfertigung eines Schnittes durch den verdichteten Zylinder entlang seinem Durchmesser und die Untersuchung der Schnittfläche zeigte, daß sie die Form eines Trapezoids hatte. Das oben beschriebene Phänomen wurde in allen verdichteten Formteilen beobachtet, wenn zerstoßenes und zermahlenes oder geschmolzenes kornförmiges Keramikmaterial als Verdichtungs-Medium verwendet wurde.

Die Lösung der Probleme, die mit einer derartigen Verzerrung und einem derartigen Mangel an Formstabilität verbunden sind, wurden intensiv untersucht, besonders dann, wenn die Lösung auch auf die Massenproduktion anwendbar sein muß. Die vorliegende Erfindung macht eine Lösung verfügbar, die auch für die Massenproduktion anwendbar ist.

Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zur Verdichtung metallischer oder keramischer Körper, das die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

a) Bilden eines Formkörpers aus pulverförmigem Metall oder Keramik-Material. Vorzugsweise wird ein der-

artiger Formungs-Schritt durchgeführt durch Verpressen, wie es aus dem Stand der Technik an sich
bekannt ist;

b) Sintern des Formkörpers, um seine Dichte zu erhöhen;

c) im nächsten Schritt wird eine heiße Schicht von im allgemeinen kugelförmigen keramischen Teilchen hergestellt, der Graphit oder ein ähnliches Gleitmittel zugegeben wurde und in die der Formkörper eingebettet wird. Diese Schicht, vorzugsweise aus einem feuerfesten Material, wie Aluminiumoxid (Al-O-.) und gegebenenfalls einem Gleitmittel wird hergestellt durch anfängliches Aufheizen der Aluminiumoxid-Teilchen (und Gleitmittel-Verbindung, sofern zugegen) in einem Fließbett oder auch mit anderen äquivalenten Mitteln. Da der gesinterte Formkörper häufig abkühlt, kann er anschließend zusätzlich aufgeheizt und in das heiße Fließbett eingebracht werden. Zusätzliche kugelförmige Keramikteilchen (und gegebenenfalls Gleitmittel-Verbindung) werden dann zugegeben, um den Formkörper zu bedecken. Alternierende Schichten heißer Keramik-Teilchen und heißer Formkörper liegen ebenso im Rahmen dieser Erfindung.

d) Verpressen des Formkörpers in dem Fließbett unter hohem Druck, um dadurch den Körper zu verdichten und in die gewünschte Gestalt zu bringen.

Durch die Anwendung der Methodik der vorliegenden Erfindung können strukturell wesentlich verbesserte Formkörper hergestellt werden, die nur minimale Verzerrung aufweisen.

Die neuen Merkmale, die charakteristisch sowohl für ihren organisatorischen Ablauf als auch für das Vorgehen gehalten werden, werden, zusammen mit weiteren erfindungswesentlichen Gegenständen und Vorteilen, besser aus der nachfolgenden Beschreibung verstanden, die im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen zu sehen ist, in denen beispielsweise eine gegenwär-

tig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt wird. Es ist jedoch ausdrücklich vorauszusetzen, daß die Zeichnungen nur zu Zwecken der Illustration und Beschreibung dienen und nicht als Definition der Grenzen der Erfindung bestimmt sind.
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Figur 1

ist ein Fließdiagramm, das die Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung zeigt.

Figur 2

ist die Aufsicht auf einen Schnitt, der den
Verdichtungsschritt der vorliegenden Erfindung zeigt.

Figur 3

zeigt eine Aufsicht auf ein verdichtetes Formteil, das in einer Schicht von Aluminiumoxid-Teilchen von nicht-kugelförmiger Gestalt verdichtet worden ist.

Figur 4

zeigt eine Aufsicht auf ein verdichtetes Formteil, das in einer Schicht von kugelförmigen
Aluminiumoxid-Teilchen verdichtet worden ist.

Figur 5

zeigt eine Aufsicht auf ein verdichtetes Formteil, das in einer Schicht von kugelförmigen,
mit Graphit überzogenen Aluminiumoxid-Teilchen verdichtet worden ist.

Es wird zuerst auf Figur 1 Bezug genommen. Darin wird ein Fließdiagramm gezeigt, das die Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie man bei Ziffer 10 erkennen kann, wird zuerst eiiie Vorform

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aus Metall hergestellt, die beispielsweise die Form eines Schraubenschlüssels hat. Während eine bevorzugte Ausführungsform die Verwendung einer metallischen Vorform ins Auge faßt, die aus pulverförmigen Stahlteilchen hergestellt wurde, liegen auch andere Metalle und keramische Materialien, wie z.B. Aluminiumoxid, Siliciumoxid und dergleichen, ebenfalls im Bereich der Erfindung. Eine Vorform hat typischerweise eine Dichte von 85 % des theoretischen Wertes. Nachdem das Pulver in die Gestalt einer Vorform gebracht wurde, wird diese anschließend gesintert, um ihre Festigkeit zu erhöhen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden zum Sintern der Metall-(Stahl-)Vorform Temperaturen im Bereich von 1093 bis 1260⁰C (2000 bis 2300⁰F) über einen Zeitraum von ungefähr 2 bis 30 Minuten in einer Schutzgasatmosphäre benötigt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird als schützende, nicht oxidierende, inerte Atmosphäre Gas auf Stickstoff-Basis verwendet. Im Anschluß an den Sintervorgang, der durch Ziffer 12 veranschaulicht wird, können die gesinterten Vorformen für spätere Verarbeitung gelagert werden. Sollte dies der Fall sein, wird die Vorform anschließend, wie bei 14 dargestellt, auf ungefähr 1065⁰C (195O⁰F) in einer Schutzgas-Atmosphäre erhitzt.

Der Verdichtungsprozeß, der durch Ziffer 16 veranschaulicht wird, findet statt, nachdem die heiße beschichtete Vorform in eine Einbettung von Keramik-Teilchen eingebracht worden ist, wie dies im Folgenden genauer diskutiert wird. Um eine erwünschte hohe Produktionsrate zu erzielen, können alternierende Schichten heißer Keramik-Teilchen und heißer beschichteter Vorformen verwendet werden. Um die Produktionsgeschwindigkeit weiter zu erhöhen, kann die Verdichtung umgehend nach dem Sintern durchgeführt werden, solange die Vorform noch nicht hat abkühlen können.

Die Verdichtung erfolgt dadurch, daß man die eingebettete beschichtete Vorform hoher Temperatur und Druck aussetzt. Für Metall-(Stahl-)Teile werden Temperaturen im Bereich von ungefähr 1093⁰C (2000⁰F) und nicht axiale Drücke von ungefähr 551,6 MPa (40 TSI) verwendet. Verpressen bei Drücken von 137,9 bis

827,4 MPa (10 bis 60 tons), in Abhängigkeit vom Material, liegen ebenfalls im Bereich der vorliegenden Erfindung. Die beschichtete Vorform ist nun verfestigt und kann, wie unter Ziffer 18 dargestellt, separiert werden, wobei sich die Keramikteilchen leicht von der Vorform abtrennen lassen und wiederverwendet werden können. Wenn notwendig, können irgendwelche Teilchen, die an der Vorform haften, entfernt werden; das Endprodukt kann weiter maschinell bearbeitet werden.

Wie oben angegeben, war es ein mit der Verwendung einer üblichen Keramikschicht verbundenes Problem, daß das Endprodukt nachteiligerweise Verzerrungen aufwies. Eine mikroskopische Untersuchung solcher zerkleinerter und gemahlener oder geschmolzener granulierter Keramikmaterialien ergibt eine sehr unregelmäßige Form, wobei viele einzelne Partikelchen einen / entweder rechteckigen oder dreieckigen Querschnitt aufweisen. Allerdings wird eine deutlich geringere Verzerrung erreicht, wenn man die im allgemeinen kugelförmigen keramischen Teilchen der vorliegenden Erfindung, speziell in Kombination mit einem Gleitmittel, benutzt.

Bei noch genaueren Untersuchungen wurde gefunden, daß durch Verwendung einer Schicht von kugelförmigen keramischen Teilchen, vorzugsweise Aluminiumoxid, ohne ein Gleitmittel eine gewisse, wenn auch sehr kleine, Verzerrung zurückblieb. Obwohl die Verwendung einer solchen Schicht zur Produktion von Teilen mit im Ver-35

gleich zum Stand der Technik besserer Stabilität in den Dimensionen führte, bleibt die Notwendigkeit, diese Dimensions-Stabilität zu verbessern. Die vorliegende Erfindung wendet sich diesem Problem dadurch zu, daß der Schicht des kugelförmigen Keramik-Materials ein spezifisches Gleitmittel in einer Menge von ungefähr 1 bis 2 Gew.-% der kugelförmigen Keramik-Teilchen zugegeben wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wurde Kohlenstoff in Form von Graphit mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 0,045 mm (325 mesh) eingemischt; er haftete an den Keramikteilchen ganz ähnlich wie ein überzug. Die Zugabe von Graphit führt zu einer Gleitmittel-Wirkung zwischen den Keramik-Teilchen und erleichtert die Verfestigung. Andere ähnliche temperaturstabile, im allgemeinen nicht reaktive Gleitmittel, wie z.B. MoS₂, Eisenglimmer und dergleichen, liegen ebenfalls innerhalb des Bereichs dieser Erfindung.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gleitmittel mit den Aluminiumoxid-Teilchen vor der Bildung der heißen Überzugsschicht vermischt. Das Mischen kann durchgeführt werden in einem V-Mischer oder einem Trommelmischer oder in anderen herkömmlichen Systemen, um sicherzustellen, daß eine innige Mischung des Gleitmittels und der Keramikteilchen erfolgt.

Die Auswahl des keramischen Materials für die Schicht ist ebenfalls aus einem anderen Grunde wichtig, der im Verdichtungs-Vorgang liegt. Wenn ein Teilchenmaterial ausgewählt wird, das eine Tendenz zum Sintern bei der Verdichtungstemperatur zeigt, wird der aufgewendete Druck sowohl für die Verdichtung des vorgepreßten pulverförmigen Metalls als auch für die Verfestigung des Keramik-Mediums absorbiert. Beispielsweise erfordert

die Verwendung von Siliciumoxid bei einer Verdichtungs-Temperatur von ungefähr 1093⁰C (200O⁰F) einen höheren Druck, um eine Verfestigung zu erreichen, verglichen mit der Verwendung von Aluminiumoxid bei derselben Temperatur. Die Verwendung von Zirkonoxid, Siliciumoxid oder Mullit bei Temperaturen oberhalb von 926⁰C (1700⁰F) führt zu höheren Verfestigungs-Drücken, da diese Keramik-Materialien selbst bei Temperaturen oberhalb von 926°C (1700⁰F) zu sintern beginnen.

Um das Problem des Sinterns und der daraus resultierenden erforderlichen höheren Drücke bei einigen keramischen Materialien zu bewältigen, wird kugelförmiges Aluminiumoxid als das bevorzugte Verdichtungs-Medium bis zu Temperaturen von 1204⁰C (2200⁰F) verwendet.

Außerdem hat kugelförmiges Aluminiumoxid gute Fließeigenschaften, zeigt guten Wärmetransport und nur in einem sehr kleinen Ausmaß ein Haften der Teilchen untereinander während des Verdichtungsvorgangs. Ein zusätzlicher Vorteil der kugeligen Form ist auch das stark reduzierte Aneinanderhaften der Teilchen nach dem Verdichtungsvorgang. Vorzugsweise haben die kugelförmigen Teilchen der vorliegenden Erfindung eine Größe im Bereich von 0,15 bis 0,10 mm (100 bis
140 mesh).

Bezugnehmend auf Figur 2 wird nun der Verdichtungsschritt genauer erläutert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorform 20 vollständig in eine Schicht aus im allgemeinen kugelförmigen Aluminiumoxid-Teilchen 22 eingebettet, die mit Graphit als einem Gleitmittel überzogen waren und die in eine zum Verdichten geeignete Preßform 24 eingebracht worden waren. Der Fuß der Presse 26 bildet das Unterteil, während ein hydraulischer Preßstempel 28 das Oberteil

der Presse bildet und dazu benutzt wird, Druck auf die Teilchen 22 und die Vorform 20 auszuüben. Die beschichtete Vorform 20 aus Metallpulver wird sehr schnell unter einem hohen, nicht axialen Druck des Stempels 28 in die Preßform 24 zusammengedrückt. Die Preßform 28 hat keine definierten Maße (wie z.B. die Ausmaße eines Schraubenschlüssels), und es wird nur eine vernachlässigbar kleine seitliche Abweichung der Vorform 20 beobachtet. Demgemäß erfolgt eine Verdichtung nahezu ausschließlich in der Richtung des Laufs des Preßstempels 28.

Wie oben diskutiert, führt die Verwendung von nichtkugelförmigen Teilchen zu einer nicht einheitlichen Druckverteilung nach dem Verdichtungsvorgang. Eine Aufsicht auf einen Zylinder 30a, aufgeschnitten entlang einem seiner Durchmesser, hätte die Gestalt eines Trapezoids, wie es in Figur 3 dargestellt ist, und würde einem Wert von 100 % der vollen Dichte nahekommen.

Bezugnehmend auf Figur 4 kann man sehen, daß derselbe vorverpreßte rechteckige Zylinder 30 gleiche Durchmesser im oberen und unteren Teil hat und einen geringfügig größeren Durchmesser auf der Mitte der Höhe, wenn er in einer Matrix von nicht beschichteten kugelförmigen Aluminiumoxid-Teilchen verdichtet wurde. Warum der große Durchmesser auf der Mitte der Höhe auftrat, ist nicht bekannt. Allerding wurde der Unterschied im Durchmesser so signifikant reduziert, daß dies eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik ist. Um diese geringfügige Verzerrung zu kompensieren, können kleinere Änderungen im Format der Vorform vor dem Verdichtungsschritt gemacht oder der Formkörper maschinell bearbeitet werden. Zusätzlich

reduziert die Verwendung von kugelförmigen Teilchen ebenfalls sehr stark das Aneinanderbinden der Teilchen an die Vorform während des Verdichtungsvorgangs. Die kugelförmigen keramischen Teilchen 22 haben somit drei wichtige Funktionen:

(1) den Verdichtungsdruck auf die Vorform 20 zu übertragen ,

(2) als halbflüssige Preßform zu dienen, die das Format der Vorform während des Verdichtungsvorganges aufrechterhält und

(3) den Wärmeverlust in der Vorform 20 während der
Überführung und Verdichtung zu verzögern.

Um weiterhin eine Verzerrung in dem Formkörper, die mit der Verwendung von kugelförmigen Aluminiumoxid-Teilchen verbunden ist, zu kompensieren und weitgehend, wenn nicht sogar vollständig, das maschinelle Bearbeiten und/oder ein Umkonstruieren der Vorform, wie oben erwähnt, zu verhindern, kann ein Gleitmittel benutzt werden.

Bezugnehmend auf Figur 5 wird noch ein anderer rechtwinkliger Zylinder 30b dargestellt. In dieser Ausführungsform wurden die kugelförmigen Aluminiumoxid-Teilchen mit Graphit beschichtet. Wie man erkennen kann, behielt der Zylinder 30b seine ursprüngliche Gestalt, d.h. der Durchmesser blieb vollständig einheitlich vom oberen Ende des Körpers bis zum unteren. So läßt sich durch die Verwendung eines Gleitmittels die Notwendigkeit vollständig ausschalten, die Vorform weiter maschinell zu bearbeiten und/oder umzukonstruieren.

Aus der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird es Fachleuten offenbar, daß andere Ausführungsformen deutlich innerhalb des Bereichs der vorliegenden Er-

findung liegen. Beispielsweise kann die Vorform 20 ein Schraubenschlüssel oder ein ähnlicher Gegenstand sein.

Außerdem können andere im allgemeinen kugelförmige Teilchen, wie Siliciumoxid, ZrO₂ und ähnliche kera-05 mische Oxide für das Bett verwendet werden. Es ist deswegen nicht beabsichtigt, diese Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen, die hier offenbart wurden, zu beschränken.

Ά-

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Claims

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FtIES^

VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler 11973

Metal Alloys, Inc. Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981

Signal Hill, California, U.S.A. Dr.-Ing.K.Schönwald

Dr. J. F. Fues

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler Dipl.-Chem. Carola Keller Dipl.-Ing. G. Selling Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KDLN 1

AvK/m 20.02.1984

Patentansprüche

Verfahren zum Verdichten eines metallischen oder keramischen Körpers, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

a) Herstellen eines Formlings aus pulverförmigem Metall oder Keramik,

b) Sintern des genannten Formlings, um seine Festigkeit zu erhöhen,

c) Versehen des Körpers mit einer Schicht aus aufgeheizten, im allgemeinen kugelförmigen keramischen Teilchen und

d) Verdichten des beschichteten Formlings in der genannten erhitzten Schicht von im allgemeinen kugelförmigen, mit einem überzug versehenen keramischen Teilchen unter hohem Druck, um dadurch den genannten Formling auf ein gewünschtes, verdichtetes Format zu bringen.
2. Verfahren zum Verdichten eines metallischen oder keramischen Körpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Formkörper dadurch gebildet wird, daß man pulverförmiges Metall verpreßt.
3. Verfahren zur Verdichtung eines metallischen oder keramischen Körpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im allgemeinen kugelförmigen Keramikteilchen Aluminiumoxid sind.

TtWon: (0221) 13 1041 · T.l.xj 868 2307 dopo d · Ttlagrammi Oompol.nl Köln
4. Verfahren zum Verdichten eines metallischen oder keramischen Körpers nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, im allgemeinen kugelförmigen keramischen Teilchen eine Teilchengröße von weniger als 0,1 mm (140 mesh) haben.
5. Verfahren zum Verdichten eines metallischen oder keramischen Körpers nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, im allgemeinen kugelförmigen keramischen Teilchen mit einem thermisch stabilen, im allgemeinen nicht reaktiven Gleitmittel überzogen wurden.
6. Verfahren zum Verdichten eines metallischen oder keramischen Körpers nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gleitmittel Graphit ist.
7. Verfahren zum Verdichten eines metallischen Körpers, umfassend folgende Verfahrensschritte:

a) Herstellen eines Formlings aus pulverförmigem
Metall,

b) Sintern des genannten Formlings, um seine Dichte
zu erhöhen,

c) Versehen des Formlings mit einer Schicht aus aufgeheizten, im allgemeinen kugelförmigen keramischen Teilchen, die mit einem Überzug aus einem
thermisch stabilen, im allgemeinen nicht reaktiven Gleitmittel überzogen wurden,

d) Erhitzen des genannten, mit einem überzug versehenen Formlings auf eine vorbestimmte Temperatur und

e) Verpressen des genannten Formlings in der genannten erhitzten Schicht aus im allgemeinen kugelförmigen, mit einem Überzug versehenen keramischen
Teilchen unter hohem Druck, um dadurch den genannten Formling auf ein gewünschtes, dichtes Format
zu verdichten.
8. Verfahren zum Verdichten eines metallischen Körpers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, im allgemeinen kugelförmigen keramischen Teilchen Aluminiumoxid sind.
9. Verfahren zum Verdichten eines metallischen Körpers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte (b) und (d) in einer Schutzgas-Atmosphäre durchgeführt werden.
10. Verfahren zum Verdichten eines metallischen Körpers nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, im allgemeinen kugelförmigen Aluminiumoxid-Teilchen eine Größe im Bereich von 0,15 bis 0,10 mm (100 bis 140 mesh) haben.
11. Verfahren zum Verdichten eines metallischen Körpers nach Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gleitmittel Graphit ist.