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Verfahren zur Herstellung von metallischen Formkörpern durch Sintern
und Pressen Es ist bereits vorgeschlagen worden, Eisenlegierungen herzustellen,
indem ein Gemisch von aus Eisencarbonyl gewonnenem Eisenpulver und/oder Eisenoxy.dpulver
mit anderen Legierungsbestandteilen, wie z. B. Chrom, Mangan, Silicium, die ganz
oder teilweise in Form von Oxyden oder anderen reduzierbaren Verbindungen vorliegen,
einer Wärmebehandlung unter reduzierenden Bedingungen, zweckmäßig bei etwa rooo°
C, unterworfen wird; wobei vorteilhaft noch vorher gleichzeitig oder nachträglich
eine Druckbehandlung vorgenommen wird. Man kann z. B. 15 Teile Eisenpulver mit 1,5
Teilen Chromoxy.dpulver vermischen und die Mischung in einem Strom von Wasserstoff
auf 95o° C erhitzen. Das hierbei entstehende poröse Sinterstück läßt sich durch
Hämmern oder Walzen zu einem kompakten Material verarbeiten. Nach einem anderen
bekannten Verfahren wird aus Metalleorbonylen erhaltenes Metallpulver, z. B. Eisen-
oder Nickelpulver, durch Pressen oder Erhitzen insbesondere in reduzierender Atmosphäre
oder .durch Anwendung beider Maßnahmen in poröse Formstücke übergeführt. Hierbei
kann das Eisen- oder Nickelpulver noch Zusätze, wie z. B. Kupfer, Chrom, Silicium
oder Metalloxyde, enthalten. Durch Quetschen, Pressen oder Walzen
können
die porösen Stücke in nichtporige übergeführt werden. Nach einem anderen bekannten
Verfahren wird magnetisierbares Material aus pulverigem Eisenoxyd und Nickeloxyd
hergestellt; indem man eine Mischung dieser Pulver in einem Wasserstoffstrom bei
65o bis rooo° C reduziert und alsdann sintert.
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Erfindungsgemäß wind derart verfahren, daß Mischungen von feinverteiltem
Eisen mit untergeordneten, 3o-% nicht übersteigenden Mengen von feinverteilten Sauerstoffverbindungen
von Weichmetallen, z. B. des Bleis oder Zinns; verpreßt, in reduzierender Atmosphäre
gesintert und bei Temperaturen oberhalb aoo° C, vorteilhaft zwischen etwa 300 und
700° C, in einer Strangpresse verarbeitet werden: An Steile von reinem Eisenkönnen
auch Eisenlegierungen, welche noch andere Metalle, wie z. B. Nickel, Chrom, Molybdän,
Kobalt u. dgl., enthalten, z. B. niedriglegierte Stähle, verwendet werden. Als Ausgangsstoffe
kommen u. a. in Betracht Carbonyleisen, Eisenpulver, das durch die Reduktion von
oxydischen Eisenverbindungen oder Zerstäuben von geschmolzenem Eisen oder seinen
Legierungen oder auch durch mechanische Behandlung von Eisen durch Maßnahmen, wie
Feilen, Raspeln od. @dgl., entstanden ist. Als Sauerstoffverbindungen von Weichmetallen
können Oxyde, Hydrooxyde, Carbonate, Nitrate, Formiiate, z. B. des Bleis oder Zinns,
verwendet werden. Die Herstellung und Weiterverarbeitung der Mischungen von Eisenpulver
und reduzierbaren Metallsauerstoffverb.indungen kann nach an sich bekannten Methoden
erfolgen, z. B. derart, daß das Vermischen des pulverigen Gutes in einer Mischtrommel
vorgenommen wird und die innige Mischung verpreßt wird. Beim Erhitzen der Mischprodukte
in reduzierender Atmosphäre werden die Metallsauerstoffver'bindungen ebenfalls zu
Metallen reduziert, während gleichzeitig eine Verfestigung der Metallmasse durch
Sinterung stattfindet. Der Reduktionsvorgang kann bei Temperaturen von z. B. 70o
bis 8oo° C durchgeführt werden; die hierbei erhaltene Metallmasse wird in Strangpressen
bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, z. B. bei etwa 400 bis 5oo° C weiterverarbeitet.
Der Gehalt der Mischung von Eisenpulver an Metalloxyd, z. B. Bleioxyd, liegt im
allgemeinen unterhalb 300/0, bezogen auf .das Eisen. Im allgemeinen genügen aber
erheblich geringere Zusätze, z. 33. solche von weniger als ro%,; bei Verwendung
von Bleioxyd (Bleiglätte) lassen sich bereits bei Zusätzen von 2 bis 51/o ausgezeichnete
Produkte herstellen.
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Die Reduktion wird vorteilhaft mit Hilfe von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen
Gasgemischen ,durchgeführt: Als weitereReduktionsmfttelkommen Ammoniak und Kohlenoxyd
in Betracht. Werden zur Reduktion andere Gase als Wasserstoff verwendet, so empfiehlt
sich eine Schlußbehandlung mit Wasserstoff, der ein besonders gutes Durchdringungsvermögen
besitzt, insbesondere dann, wenn mit kohlenstoffhaltigen Gasen, z. B. Kohlenoxyd,
gearbeitet worden ist. In letztgenannten Fällen _ werden .durch die Nachbehandlung
mi Wasserstoff Aufkohlungen des Eisens wieder rück gängig gemacht.
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Die Erfindung gestattet die Herstellung von Er zeugnissen, deren Eigenschaften
von denen de; Eisens weitgehend verschieden sind und eine über raschende Ähnlichkeit
mit den Eigenschaften de: Kupfers besitzen. Die Produkte lassen sich, z. B ähnlich
wie Kupfer, biegen, stanzen, schneiden drehen, hämmern, stauchen, löten und walzen.
Die Produkte können z. B. auch bei Temperaturen, die wesentlich höher liegen als
die Schmelzpunkte des vorhandenen Weichmetalls, verarbeitet werden; ohne daß die
Eigenschaften in störender Weise verschlechtert werden; so kann man z. B. bleihaltige
Produkte Bearbeitungen bei 6oo bis 700° C unterwerfen. Die Erzeugnisse können weiterhin
auch gehärtet werden, z. B. durch Kohlenstoffzementierung; dies kann z. B. durch
Behandlung in cyanidhaltigen Salzschmelzbädern erfolgen. Eine weitere wertvolle
Eigenschaft besteht darin, daß die Erzeugnisse keinerlei Neigung zum Rosten besitzen.
Die Erfolge dürften darauf zurückzuführen sein, daß durch Erhitzen einer innigen
Mischung von Eisenpulver mit reduzierbaren Sauerstoffverbindungen von Weichmetallen,
z. B. Bleioxyd, in reduzierender Atmosphäre das in Freiheit gesetzte Weichmetall
alle Eisenteilchen mit einer sehr dünnen Haut, z. B. Bleihaut, überzieht, die einerseits
eine Schmierwirkung, andererseits eine Schutzwirkung auf die Eisenteilchen ausübt.
Infolgedessen ist es auch möglich, -die durch Pressen und reduzierende Behandlung
erhaltenen Körper in Strangpressen bei verhältnismäßig sehr niedrigen Temperaturen,
z. B. zwischen 300 und 700' C, in die gewünschten Gebilde -zu überführen.
In gleicher und ähnlicher Weise wie Blei wirken auch andere Weichmetalle, die, wie
Zinn u. dgl., befähigt sind, Schmierwirkungen auszuüben. Man kann infolgedessen
an Stelle von Bleioxyd auch Zinnoxyd oder Antimonoxyd oder mehrere Oxyde, z. B.
Bleioxyd und Zinnoxyd, zusammen anwenden. Neben Sauerstoffverbindungen der vorstehend.
genannten Weichmetalle kann man auch noch andere Metalloxyde, z. B. Kupferoxyde,
mitverwenden und hierdurch die Eigenschaften der Produkte beeinflussen. Dagegen
vermag Kupferoxyd Bleioxyd oder Zinnoxyd nicht zu ersetzen.
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Die Tatsache, daß die durch Pressen .und reduzierende Behandlung erhaltenen
Körper die Eigenschaft haben, daß sie in Strangpressen bei verhältnismäßig niedrigen
Temperaturen, z. B. solchen von 3oo bis 700° C, vorzugsweise 400 bis 500° C, weiterverarbeitet
werden können, bietet den Vorteil, da'ß ein störendes@Ausachwitzen von Blei, Zinn
u. dgl. beim Preßvorgang nicht stattfindet, die Preßarbeit erleichtert wird und
die Preßwerkzeuge geschont werden.
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Versuche haben ergeben, daß man durch Anwendung einer Mischung von
Eisenpulver und metallischem Bleipulver und gleicher Behandlung, nämlich Formgebung
durch Pressung, Erhitzen in reduzierender Atmosphäre und Sttrangpressen, Erzeugnisse
mit
gleichen Eigenschaften, wie die erfin@dun@gs:gemäß erhaltenen s,ie aufweisen, nicht
erzielen kann.
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Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem pulverförmiger Eisenschwamm
zu Formkörpern verpreßt wird und diese bei Temperaturen zwischen 700 und.
1300° C einer Weiterverformung in Strangpressen unterzogen werden. Hierbei können
dem Eisenschwamm noch metallische oder nichtmetallische Zusätze, wie Chrom, Ferrochram,
andere Chromlegierungen, Phosphor, Ferrop-hosphor oder Kupfer einverleibt werden.
Die Verwendung von Blei oder anderen Weichmetallen, die ähnliche Eigenschaften wie
Blei besitzen und z. B. befähigt sind, Schmierwirkungen auszulösen, ist bei den
bekannten Verfahren nicht vorgesehen bzw. aus ihnen nicht herzuleiten.
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Die Erzeugnisse gemäß Erfindung können nach dem Strangpressen bzw.
im Verlauf ihrer weiteren mechanischen Bearbeitung noch Glühungen bzw. noch Zwischenglühungenbei
Temperaturen zwischen 6oo bis i2oo° C unterworfen werden. So kann man z. B. einen
durch Strangpressung erhaltenen Stab mit 3 % Bleigehalt, der i 2o Brinell aufweist,
durch Ausglühen bei 6oo bzw. iooo bzw. i2oo° C auf 83 bzw. 73 bzw. 65 Brinell bringen.
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Die Erfindung gestattet die Herstellung von Produkten, die sich durch
große Verschleißfestigkeit, außerordentliche Duktilität und Schmiegsamkeit auszeichnen.
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Infolge der leichten Beanbeitbarkeit der Produkte, der Einstellbarkeit
auf bestimmte Weichheitsgrade und ihren vorzüglichen Eigenschaften können dieselben
für die verschiedensten Zwecke verwendet werden. Man kann z. B. Profilstangen, Platten,
Gleitschienen, Lager, Dichtungen, Röhren, Kunstgegenstände usw. herstellen. Durch
Bemessung der Weichmetallmengen, z. B. von Blei, oder der Einführung mehrerer Metalle,
z. B. von Blei und Kupfer, in die Erzeugnisse kann man ihre Eigenschaften weitgehend
beeinflussen; so: kann man z. B. durch Einverleibung von größeren Mengen von Blei
zu Produkten gelangen, welche mit Bezug auf Weichheit dem normalen Blei oder auch
Zinn nahekommen, andererseits kann man mit geringeren Mengen von z. B. Blei verhältnismäßig
harte Metallkompositionen herstellen, die in vielen Fällen an Stelle von Hartblei
verwendbar sind.
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Gegenstand eines älteren nicht druckschriftlich vorveröffentlichten
Rechts ist ein Verfahren zur Herstellung von nicht rostenden Lagern, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß Eisenpulver mit geringen Mengen von Blei, z. B. auf ioo
Gewichtsteile Eisenpulver i bis 15 Gewichtsteile Blei, in Form von leicht reduzierbarem
Bleioxyd vermischt und die aus der Mischung hergestellten Formkörper bei hohen,
im allgemeinen oberhalb i ooo° C liegenden Temperaturen in Gegenwart von Wasserstoff
der Sinterung und gleichzeitigen Reduktion des Bleioxyds unterworfen werden. Gegenstand
vorliegender Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung von neuen
Werkstoffen mit sehr wertvollen Eigenschaften in Gestalt von Formkörpern, bei dem
ein wesentlicher und unentbehrlicher Verfahrensteil darin besteht, daß das gesinterte
Material auf einer Strangpresse bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, z. B.
Zoo bis 700° C, verarbeitet wird.