DE974245C - Process for the production of sintered shaped bodies, preferably made of hard materials - Google Patents

Description

Verfahren -zur Herstellung gesinterter, vorzugsweise aus Hartstoffen bestehender Formkörper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung pulvermetallurgisch gewonnener Formkörper, die als Widerstände, Heizleiter, Schleifkörper od. dgl. verwendet werden sollen und nach Ausformen auf der Strangpresse in üblicher Weise nach vorheriger Trocknung des PreBlings durch Sintern gefestigt werden.Process for the production of sintered materials, preferably from hard materials Existing molded body The invention relates to a method for production by powder metallurgy Obtained moldings that are used as resistors, heating conductors, grinding elements or the like should be and after shaping on the extruder in the usual way after previous Drying of the PreBling can be strengthened by sintering.

Es ist bekannt, gepulverten Ausgangsstoffen, die je nach dem Verwendungszweck des Formkörpers entsprechend ausgewählt sind und aus Metallen, Metallegierungen, Metalloxyden, Metallsiliziden, Metallkarbiden u. dgl. Grundstoffen oder Gemischen dieser Stoffe bestehen, ein. Bindemittel zuzusetzen, damit eine formbare Masse erhalten wird, die auf der Strang- oder Gesenkpresse ausgeformt werden kann. Der so gewonnene Preßling (Grünling) wird getrocknet und dann in einen Sinterofen eingesetzt.It is known powdered starting materials, depending on the intended use of the shaped body are selected accordingly and from metals, metal alloys, Metal oxides, metal silicides, metal carbides and the like of these substances exist. To add binding agent so that a malleable mass is obtained which can be formed on the extrusion or die press. The one won in this way Compact (green compact) is dried and then placed in a sintering furnace.

Die nicht bildsamen Hartstoffe, wie z. B. Siliziumkarbid, Aluminiumoxyd; Molybdändisilizid" erfordern einen hohen Bindemittelanteil, damit die mit dem Bindemittel angemachte Masse die notwendige Plastizität für die Weiterverarbeitung erlangt. Als Bindemittel, werden hierbei meist hochviskose kolloidale Stoffe organischen Ursprungs benutzt, da das Kolloid die einzelnen Pulverteilchen umhüllt und für ein ausreichendes Gleitvermögen sorgt. Zweckmäßigerweise werden dazu gut benetzende Lösungen von pflanzlichen, stark quellbaren Kolloiden, wie Stärke, Agar-Agar, oder andere organische Stoffe, wie Öle, Palmitin-und Stearinsäure, verwendet. Auch Kunststoffe und deren Lösungen werden als Piastizitäts- und Bindemittel herangezogen. Die Anwesenheit derartiger organischer Plastizitätsmittei ist jedoch unerwünscht, wenn man z. B. Metallpulver abbinden will. Man ist dann meist gezwungen, in reduzierender Atmosphäre unter Wasserstoff zu brennen. Hierbei verbrennt jedoch der organische Anteil nicht, sondern verkokt und hinterläßt unerwünschte Reste von Kohlenstoff. Bei der Herstellung von Formkörpern, die nach der Sinterung keine Verkokungsrückstände aufweisen sollen, bedient man sich daher reiner anorganischer Bindemittel.The non-malleable hard materials, such as. B. silicon carbide, aluminum oxide; Molybdenum disilicide "require a high proportion of binder so that those with the binder The prepared mass has the necessary plasticity for further processing. As a binder, mostly highly viscous colloidal substances are organic Origin used because the colloid envelops the individual powder particles and for a provides sufficient gliding power. It is advisable to use good wetting agents for this purpose Solutions of plant-based, highly swellable colloids, such as starch, agar-agar, or other organic substances, such as oils, palmitic and stearic acids, are used. Plastics too and their solutions are used as plasticizers and binders. The presence such organic plasticity medium is undesirable when z. B. Wants to set metal powder. One is then mostly forced to work in a reducing atmosphere to burn under hydrogen. Here, however, the organic part does not burn, it cokes and leaves behind unwanted residues of carbon. In the preparation of of molded bodies that should not have any coking residues after sintering, therefore, pure inorganic binders are used.

Es ist z. B. bekannt, bei der Herstellung von Schleifkörpern feinverteiltes A1203 als Bindemittel in Form von Sintertonerde dem als Schleifkorn dienenden Hartstoffpuiver zuzusetzen und mit Wasser zu einem Schlicker anzurühren, der dann in eine Form gegossen und get4ocknet wird. Der so erhaltene Grünling wird dann bei der Sintertemperatur der Tonerde gebrannt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die zur Verarbeitung gelangende Masse dünnflüssig ist und sich nicht in der Strangpresse ausformen läßt, da sich bei geringerem Wasserzusatz nicht die für die Strangpresse ausreichende Plastizität der Masse erreichen läßt.It is Z. B. known, finely divided in the manufacture of grinding tools A1203 as a binder in the form of sintered clay and the hard powder used as abrasive grain add and mix with water to form a slip, which is then poured into a mold and get4ocknet. The green compact thus obtained is then at the sintering temperature the clay burned. This method has the disadvantage that the processing arriving mass is thin and cannot be shaped in the extrusion press, because less water is added, which is not sufficient for the extrusion press Can achieve plasticity of the mass.

Um die Plastizität von Tonerdemischungen zu verbessern, ist es ferner bekannt, die Oberfläche des A1203 mit Säuren anzuätzen. Eine derartige Behandlung kann sowohl mit Salzsäure als auch mit Aluminiumchloriden und gegebenenfalls mit anderen Säuren vorgenommen werden. Durch die Bildung eines leicht zersetzlichen Hydroxydchlorids wird die Oberfläche des Aluminiumoxydkornes anpeptisiert und dadurch die Reibung zwischen den einzelnen Teilchen stark herabgesetzt. Die erzielte Plastizität für das Formen der Masse in der Strangpresse reicht jedoch. nur aus, wenn die verwendeten Grundstoffe, die als Magerungsmittel wirken, bildsam sind und ihr Anteil in der Masse im Verhältnis zu den Bindestoffen klein ist. Die erforderliche Plastizität für Strangpressen von Massen, die Metallpulver oder Hartstoffe, wie Metallsilizid und Metallkarbid, enthalten, läßt sich jedoch durch Anpeptisieren des als Bindemittel !, wirkenden A1203 nicht erreichen. Oft ist ein Zusatz von Salzsäure in derartigen Massen unerwünscht, wenn Reaktionen mit dem Füllmittel eintreten können; außerdem greift die Säure die Preßwerkzeuge an.It is also used to improve the plasticity of clay mixtures known to etch the surface of the A1203 with acids. Such treatment can both with hydrochloric acid and with aluminum chlorides and optionally with other acids. By forming an easily decomposable Hydroxydchlorids the surface of the aluminum oxide grain is peptized and thereby the friction between the individual particles is greatly reduced. The plasticity achieved however, it is sufficient for shaping the mass in the extrusion press. only off when used Basic substances that act as a lean agent, are malleable and their share in the Mass is small in relation to the binders. The required plasticity for extrusion of masses containing metal powder or hard materials such as metal silicide and metal carbide, but can be made into a binder by peptizing !, effective A1203 not reach. Often there is an addition of hydrochloric acid in such Masses undesirable if reactions with the filler can occur; aside from that the acid attacks the pressing tools.

Die Erfindung vermeidet das Anätzen des Aluminiumoxyds mit Säuren und die Verwendung organischer Plastifizierungsmittel und ermöglicht die Bildung einer selbst für das Strangpreßverfahren geeigneten Masse mit hohem Anteil an Magerungsstoffen und A1203 als Bindemittel. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung lassen sich bildsame, auf der Strangpresse ausformbare Massen herstellen, die bis zu 9o °/a., bezogen auf das Gesamtvolumen der Masse, gepulverte schwer verpreßbare Grundstoffe enthalten,, die als Magerungsstoffe wirken und aus Metallen, Metalloxyden, Metallkarbiden, Metalisiiiziden, Metallboriden u. dgl. Stoffen oder Gemischen dieser Stoffe bestehen. Dieser hohe Anteil an schwer verpreßbaren Magerungsstoffen kann -sogar noch erhöht werden, wenn im Gesenk gepreßt wird. Auch für die Herstellung von Kunstkohlekörpern ist dieses Verfahren anwendbar, wenn als Grundstoffe gepulverter Koks, Graphit od. dgl. verwendet werden.The invention avoids etching the aluminum oxide with acids and the use of organic plasticizers and enables formation a mass suitable even for the extrusion process with a high proportion of lean substances and A1203 as a binder. According to the method according to the invention, malleable, Produce formable masses on the extrusion press, which are up to 90 ° / a., related on the total volume of the mass, containing powdered raw materials that are difficult to compress, which act as lean substances and consist of metals, metal oxides, metal carbides, metalicides, Metal borides and the like. Substances or mixtures of these substances exist. This high one The proportion of lean substances that are difficult to compress can even be increased if is pressed in the die. This is also used for the production of carbon bodies The method can be used when powdered coke, graphite or the like are used as raw materials will.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß irgendwelche Zusätze von Flußmitteln nicht erforderlich sind, so daß Reaktionen der Mischungspartner vermieden werden und die Temperaturfestigkeit des A1203 nicht beeinträchtigt wird. Erreicht werden diese Vorteile nach der Erfindung dadurch, daß den gepulverten Grundstoffen als Bindemittel ein Gemisch von feingepulvertem hoch voluminösem A12 03 mit einer wässerigen kolloidalen Lösung von Tonerde- zugesetzt und mit den gepulverten Grundstoffen gut gemischt wird, bis die Masse die für die Verarbeitung in der Strangpresse erforderliche Plastizität und Formbeständigkeit erhält. Die hierbei verwendete wasserlösliche kolloidale Tonerde kommt als Pulver unter der Bezeichnung uTonerdegel« in den Handel und wird in der Textilindustrie zum Imprägnieren von Geweben verwendet.Another advantage of the invention is that any Additions of fluxes are not necessary, so that reactions of the mixing partners can be avoided and the temperature resistance of the A1203 is not impaired. These advantages are achieved according to the invention in that the powdered raw materials a mixture of finely powdered, high-volume A12 03 with a aqueous colloidal solution of alumina added and with the powdered raw materials is mixed well until the mass is what is required for processing in the extruder Maintains plasticity and dimensional stability. The water-soluble one used here Colloidal clay comes on the market as a powder under the name “clay gel” and is used in the textile industry to impregnate fabrics.

Die wässerige Lösung der kolloidalen Tonerde kann in verschiedener Konzentration zur Anwendung gelangen, wobei mit steigender Konzentration der Lösung anteilig größere Mengen gegenüber dem festen A12 03 erforderlich sind, um die optimale Plastizität zu erreichen. Eine besonders hohe Plastizität weisen Mischungen auf, die auf r Teil A1203 etwa i bis 1,3 Teile einer 3o- bis 50 °/o,Lösung der kolloidalen Tonerde enthalten. Durch Veränderung des Mischungsverhältnisses und der Konzentration der kolloidalen Tonerdelösung kann das plastische Verhalten der aus den Grundstoffen und dem als Bindemittel und Plastifizierungsmittel dienenden Gemisch von kolloidaler Tonerdelösung mit feinverteiltem Aluminiumoxyd beliebig eingestellt werden.The aqueous solution of colloidal clay can be in various Concentration applied, with increasing concentration of the solution proportionally larger quantities compared to the fixed A12 03 are required in order to achieve the optimum To achieve plasticity. Mixtures have a particularly high plasticity, that on r part A1203 about i to 1.3 parts of a 3o to 50% solution of the colloidal Contains clay. By changing the mixing ratio and the concentration The colloidal alumina solution can reduce the plastic behavior of the raw materials and the mixture of colloidal compounds serving as binder and plasticizer Alumina solution with finely divided aluminum oxide can be adjusted as required.

Die Masse wird am zweckmäßigsten so bereitet, daß man die festen Komponenten der Grundstoffe und des Bindemittels im gewünschten Verhältnis vorlegt und gut mischt. Dann wird die Lösung der kolloidalen Tonerde zugesetzt und die Masse in einem Mulden- oder Walzenkneter gut durchmischt, bis nach kurzer Zeit in etwa io bis :2o Minuten die günstigste Plastizität erreicht ist und die Masse verpreßt werden kann. Die Nachbehandlung der Preßlinge kann beliebig erfolgen, da die Preßlinge vor und nach ihrer Trocknung eine gute Formbeständigkeit aufweisen.The mass is best prepared in such a way that the solid components the base materials and the binder in the desired ratio and mixes well. Then the solution of the colloidal clay is added and the mass in a trough or roller kneader well mixed until after a short time in about 10 to 20 minutes the most favorable plasticity is achieved and the mass can be compressed. the Post-treatment of the compacts can be done arbitrarily, since the compacts before and after have good dimensional stability when they dry.

Bei den praktisch durchgeführten Versuchsreihen hatte das zur Verwendung kommende grobkörnige Tonerdegel einen Wassergehalt von 190/a (bestimmt bei 1o5° C). Es wurde angetrocknet eingewogen und Lösungen mit destilliertem Wasser in verschiedener Konzentration hergestellt. Hierbei ergaben sich für die Lösung bei steigender Konzentration folgende spezifischen Gewichte und Viskositäten Konz. °/o Spezifisches cp Tonerdegel Gewicht 5 1,023 1,159 10 1047 1443 15 1,071 1,624 20 1,095 1,870 25 1,11C) 2,215 30 1143 2630 40 1,19o 4.050 50 1,238 6,9o5 Nachstehend sind einige Ausführungsbeispiele von Massen aufgeführt, die gemäß der Erfindung hergestellt sind und sich besonders auf der Strangpresse gut ausformen lassen.In the series of tests carried out in practice, the coarse-grained alumina gel used had a water content of 190 / a (determined at 1o5 ° C.). It was weighed dry and solutions were made with distilled water in various concentrations. The following specific weights and viscosities were obtained for the solution with increasing concentration Conc. ° / o Specific cp Alumina gel weight 5 1.023 1.159 10 1047 1443 15 1.071 1.624 20 1.095 1.870 25 1.11C) 2.215 30 1143 2630 40 1.19o 4,050 50 1.238 6.9o5 Below are some exemplary embodiments of compositions which are produced in accordance with the invention and which can be shaped particularly well on the extrusion press.

Bei Verarbeitung zu Sinterkorundteilen haben sich folgende Mischungsverhältnisse bewährt: Die nach den angegebenen Mischungen hergestellten Massen ergeben nach dem Ausformen. auf der Strangpresse in feuchtem Zustand elastische Stränge, die vor und nach dem Trocknen formbeständig sind. Die hohe Binde- und Klebekraft des Gemisches aus feinverteiltem A1203 und der wäßrigen Lösung derartiger Tonerdegele erleichtert auch die Verformbarkeit nach anderen Verformungsverfahren, wie z. B. im Gesenkpressen oder beim Stampfen oder Rütteln. Es genügen z. B. Zusätze von wenigen Prozenten eines derartigen Bindemittels., um eine ausreichende grüne Verbandfestigkeit zu erzielen. Derartige Körper könnpn ohne weiteres in grünem Zustand gehandhabt werden. Die filmartige Verteilung des Bindemittels gewährleistet auch bei geringen Bindemittelmengen eine hohe Festigkeit in gelbranntem Zustand. Es ist auch denkbar, das Verfahren für die Herstellung von Katalysatoren zu benutzen, bei denen A1203 als Katalysatorträger dient.When processing to sintered corundum parts, the following mixing ratios have proven themselves: The masses produced according to the specified mixtures result after molding. on the extrusion press, when wet, elastic strands that are dimensionally stable before and after drying. The high binding and adhesive strength of the mixture of finely divided A1203 and the aqueous solution of such alumina gels also facilitates the deformability after other deformation processes, such as. B. in die pressing or when tamping or shaking. It suffices z. B. Additions of a few percent of such a binder. To achieve sufficient green bandage strength. Such bodies can easily be handled in the green state. The film-like distribution of the binder ensures high strength in the yellow burned state even with small amounts of binder. It is also conceivable to use the process for the production of catalysts in which A1203 serves as a catalyst carrier.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung gesinterter. vorzugsweise aus Hartstoffen bestehender Formkörper, die aus gepulverten Stoffen, wie Metallen, , Metalloxyden, Metallkarbiden; Metallsiliziden, Metallboriden od. dgl. Grundstoffen, und A1203 als Bindemittel hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß den gepulverten Grundstoffen als Bindemittel ein Gemisch von feingepulvertem hochvoluminösem A1203 mit einer wässerigen kolloidalen Lösung von Tonerde (Tonerdegel) zugesetzt und mit den 'gepulverten Grundstoffen gemischt wird, bis die Masse die für die Verarbeitung in der Strangpresse erforderliche Plastizität und Formbeständigkeit erhält. PATENT CLAIMS: i. Process for making sintered. Shaped bodies preferably consisting of hard materials, which are made of powdered materials, such as metals, metal oxides, metal carbides; Metal silicides, metal borides or the like. Base materials, and A1203 as binders are produced, characterized in that the powdered base materials as a binder a mixture of finely powdered high-volume A1203 with an aqueous colloidal solution of clay (clay gel) is added and mixed with the 'powdered base materials until the mass has the plasticity and dimensional stability required for processing in the extrusion press. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserlösliche kolloidale Tonerde, die als Pulver etwa 37 bis 4.5% A1203 enthält, in der Lösung in einer Konzentration von 5 bis 5o11/9 verwendet wird und bei steigender Konzentration der Tonerdelösung im Verhältnis zum festen A1203 in größeren Mengen zugesetzt wird. 2. Procedure according to claim i, characterized in that the water-soluble colloidal clay, which as a powder contains about 37 to 4.5% A1203, in the solution in one concentration from 5 to 5o11 / 9 is used and as the concentration of the alumina solution increases is added in larger quantities in relation to the solid A1203. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach dem Ausformen getrocknete Formkörper einer Glühbehandlung bei einer Temperatur unterzogen wird, bei der eine Sinterung des A1203 eintritt. 3. Procedure according to Claim i and 2, characterized in that the dried after molding Shaped body is subjected to an annealing treatment at a temperature at which a Sintering of the A1203 occurs. 4. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, die in der Hauptsache aus Sinterkorund bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß gebranntes Aluminiumoxyd oder Sinterkorundpülver als Grundstoff benutzt wird, das mit dem aus feinverteiltem A1203 und einer Lösung kolloidaler Tonerde bestehende Gemisch zu einer plastischen Masse vermengt, ausgeformt und getrocknet und dann gesintert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 195 772, 274. 039, 292 334 326 841, 551 323, 738 970, 854175; deutsche Patentanmeldung D 1273 VI/8ob; USA.-Patentschriften Nr. 1 107 012, 1616 525, 1682 249; britische Patentschrift Nr. 717 541; französische Patentschrift Nr. 581 gib; Kolloid-Zeitschrift XX. Band, 1917, S. 65 ff.4. A process for the production of moldings, which mainly consist of sintered corundum, characterized in that burnt aluminum oxide or sintered corundum powder is used as the base material, which is mixed with the mixture consisting of finely divided A1203 and a solution of colloidal alumina to form a plastic mass, shaped and dried and then sintered. Considered publications: German Patent Nos. 195 772, 274,039 , 292 334 326 841, 551 323, 738 97 0 , 854175; German patent application D 1273 VI / 8ob; U.S. Patent Nos. 1 107 012, 1616 525, 1682 249; British Patent No. 717,541; give French patent specification No. 581; Colloid Journal XX. Volume, 1917, p. 65 ff.