SE459075B - Saett att framstaella foeremaal av pulver i en form - Google Patents

Description

2 459 075 tidigare och vidare styras på ett effektivt sätt samt utan att binde- medlet sönderdelas under kvarlämnande av fasta beståndsdelar. Enligt upp- finningen àstadkommes detta genom att pulvret först tillföres formrum, att ett speciellt bindemedel i tillföres och fördelas i det i formens vätskeformigt tillstånd därefter formrumet befintliga pulvret så att porutrymmet mellan pulverpartiklarna fylles ut, att bindemedlet bringas att stelna i formrummet samt genom att avdrivningen av bindemedlet utföres på ett särskilt sätt. Efter sintringen erhålles en kropp medihög och jämn täthet.

Den föreliggande uppfinningen avser närmare bestämt ett sätt att fram- ställa ett föremål av metalliskt eller keramiskt material genom att först ett pulver av det metalliska eller keramiska materialet och därefter ett avdrivbart bindemedel för pulvret införes i formrummet hos en form med ett formrum motsvarande formen på det föremål som skall framställas under bildning av en formad, av bindemedlet sammanhållen kropp, att bindemedlet avdrives från den formade kroppen samt den från bindemedel befriade krop- pen underkastas en sintring, som kännetecknas av att bindemedlet utgöres av ett ämne som förångas utan att sönderdelas, att åtminstone huvuddelen av bindemedlet i vätskeformigt tillstånd tillföras och fördelas i det i formrummet befintliga pulvret och bringas att stelna i formrummet samt att avdrivningen av bindemedlet från den formade kroppen sker med den formade kroppen anordnad i en bädd av sand eller annat värmebeständigt partikel- material.

Materialet i pulvret kan vara vilket metalliskt eller keramiskt material som helst som går att sintra. Särskilt i sådana fall då den sintrade kroppen underkastas en förtëtning genom varm isostatisk pressning kan materialet med fördel bestå av ett material med en sintringstemperatur överstigande 1000 OC, såsom en järnbaserad legering, t ex 3 Z Cr-Mo-stål innehållande 0,33 Z C, 0.30 X Si, 0,00 X Mn, 0,01 X P, 0,01 X P, 0,01 X S, 2,8 X Cr, 0,6 Z Mo. rest Fe eller 12 X Cr-Mo-V-Nb-stål innehållande 0,18 X C. 0.25 X Si. 0.60 X Mn. 0.01 1 P. 0.01 I 5. 11.5 1 CP. 0.5 1 Ni. 0.5 1 Mo, 0,30 X V, 0,25 Z Nb. rest Fe, en nickelbaserad legering, t ex en legering innehållande 0,03 X C, 15 I Cr, 17 Z Co, 5 X M0. 3.5 1 Ti. 4.4 1 Al, 0,03 X B, rest Ni eller en legering innehållande 0,06 2 C, 12 1 Cr, 17 Z Co, 3 Z Mo, 0,06 X Zr, 4,7 Z Ti, 5,3 X Al, 0,014 2 B, 1,0 X V. rest Ni, vidare bl a en metalloxid såsom AIZO3. en karbid såsom kiselkarbid eller en nitrid såsom kiselnitrid. Ovan i procent uttrycka halter, liksom 459 075 i det följande i procent angivna halter avser viktprocent. Storleken hos partiklarna i pulvret ligger hos åtminstone 90 X av pulvret lämpligen vid 10-1000 pm och företrädesvis vid 50-500 pm.

Vid bindemedlets tillförsel till formrummet hållas företrädesvis såväl det i formrummet befintliga pulvret som formrummet vid en temperatur, som är minst lika hög som bindemedlets smälttemperatur.

För att förhindra en storlekssegregering av pulverpartiklar vid fyllningen av formrummet med pulver är det lämpligt att fukta pulvret svagt med bindemedel eller annat material i vätskeformigt tillstånd såsom etanol innan det tillföras formrummet. ' Bindemedlet kan tillföras formrummet på olika sätt. Enligt ett sätt förses formrummet med ett utlopp, som är genomsläppligt för bindemedlet i vätskeformigt tillstånd men ogenomsläppligt för pulvret. Lämpligen upprätthålles en tryckskillnad mellan gasfaserna vid införselstället för pulvret och bindemedlet i formrummet och nämnda utlopp för att underlätta bindemedlets genomträngning av pulvermassan i formrummet. Företrädesvis åstadkommas tryckskillnaden genom att vakuum upprätthálles i gasfasen vid formrummets utlopp. Därvid kan bindemedlet i vätskeformigt tillstànd sugas genom pulvret i formrummet.

Ett annat sätt att tillföra bindemedlet är att hålla form med tillfört pulver nedsänkt i ett bad bestående av smält bindemedel samt att impregnera, företrädesvis vakuumimpregnera, pulvret med bindemedlet.

Bindemedlet utgöres företrädesvis av ett làgmolekylärt ämne. som vid appliceringen har låg viskositet och som kan förångas utan att sönderdelas under kvarlämnande av fasta beståndsdelar. Bindemedlet har företrädesvis en smälttemperatur överstigande rumstemperatur. Bindemedlets smält- temperatur ligger lämpligen vid 30-150 °C och företrädesvis vid 40-100 °C.

Bindemedlets ångtryck är lämpligen minst 10 mm Hg och företrädesvis minst 20 mm Hg vid temperaturer understigande 400 OC. Företrädesvis har bindemedlet en koktemperatur som understiger 250 OC vid ett tryck av 15 mm Hg. Som exempel på lämpliga bindemedel kan nämnas alifatiska envärda alkoholer med 12-20 kolatomer, såsom n-dodecylalkohol, n-tetradecylalkohol, n-hexadecylalkohol och n-oktadecylalkohol, flervärda alkoholer såsom hexametylenglykol, decametylenglykol, trimetylolpropan, o: H 459 075 2,2-dimetyl-1,3-propan-diol och tert butanol, vidare andra substanser med lämplig smälttemperatur och koktemperatur såsom dimetyloxalat, etylbärnstenssyra och oktadekan.

Förutom en bädd av sand kan en bädd av ett annat värmebeständigt partikelmaterial såsom aluminiumoxid eller zirkoniumoxid användas vid avdrivningen av bindemedlet från den i formrummet formade kroppen, liksom vid sintringen av denna kropp sedan den befriats från bindemedel.

Det är möjligt att uppnå en täthet av 70 Z av den teoretiska hos den sintrade kroppen. Genom att underkasta kroppen en förtätning genom varm isostatisk pressning kan man åstadkoma en sintrad produkt med i det närmaste 100 Z av teoretisk täthet och utomordentlig hàllfasthet.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utförings- exempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig l-3 schematiskt visar anordningar för utförande av sättet enligt uppfinningen.f Exempel 1 Fig 1 visar en delbar form 10 bestående av delarna 11, 12 och 13. Delarna 11 och 12 bildar ett i huvudsak cylindriskt formrum 14. Delen 13 är försedd med en ringformad urtagning 15, i vilken en porös, vätskegenom- släpplig ring 16 av t ex sintrat järn är anordnad. Ovanpå ringen är en icke visad flexibel, perforerad bricka av fluorplast anordnad. Under ringen 16 är ett ringformat spår 17 anordnat som är öppet mot urtagningen 15 och anordnat i förbindelse med en ledning 18 som är ansluten till en icke visad vakuumpump.

Formrummet 10 fylles vid formrummets uppåtvända mynning 19 med ett sfariskt pulver 20 av en järnbaserad legering innehållande 0,18 1 C, 11,5 1 Cr, 0,25 X Si, 0,5 X Mo, 0.60 X Mn, 0.01 X P, 0,01 Z S, 0,5 Z Ni, 0,30 Z V, 0,25 Z Nb, rest Fe, och med en kornstorlek av 50-100 pm hos 90 Z av pulvret. Pulvret är svagt fuktat med n-hexadecylalkohol. Använd mängd av alkoholen är mindre än 1 X av den mängd som tillföres som bindemedel enligt nedan. Fuktningen utföres för att förhindra storleks- segregering av pulverpartiklar vid fyllning av formrummet. Pulvret får dock som nämnts endast fuktas svagt för att dess flytförmåga inte skall försämras. Pulvret sprids i sidled i formrummet genom cirkelformad -* 459 075 horisontell translationsrörelse av formen och packas i vertikal led genom vibrering.

Form med pulver värms upp till omkring 70 OC. Bindemedel i form av vätskeformig n-hexadecylalkohol med en temperatur av omkring 70 OC tillföras vid formrummets 10 uppâtvända mynning 19 och suges genom pulvret 20 med den till en vakuumpump anslutna ledningen 18. n-hexadecylalkohol har en smälttemperatur av 49 OC. Dess koktemperatur är 34H °C vid atmosfärstryck och 190 °C vid ett tryck av 15 mm Hg. Sedan formrummet fyllts med bindemedlet får form med innehåll svalna till rumstemperatur, varvid bindemedlet stelnar. Den därvid erhållna formade kroppen tages därefter ur formen. Separeringen av kroppen från den porösa pluggen 16 - underlättas av förekomsten av den tidigare nämnda brickan av fluorplast som fungerar som släppmedel mellan den formade kroppen och den porösa pluggen.

Den formade kroppen, betecknad 21 i fig 2, packas i enlighet med fig 2 in i en bädd 22 av relativt grov sand i en behållare 23. För att förbättra ytan på kroppen kan den före inbäddningen fuktas med alkohol och rullas i finkornig sand eller på annat sätt täckas med ett skikt av finkornig sand.

Behållaren 23 med innehåll placeras i en ugn 24, som via en med ventil 25 försedd ledning 26 är ansluten till en icke visad vätgaskälla och via en annan med ventil 27 försedd ledning 28 är ansluten till en icke visad vakuumpump. Behållare med innehåll vërmes först upp i vätgasatmosfär till en temperatur av omkring 250 OC. Därefter stängs vätgastillförseln av och evakueras ugnen så att trycket i ugnen blir 15 mm Hg. Därvid förångas bindemedel och avgår via ledningen 28. På grund av därvid inträdande avkylning av pulverkroppen kan det vara nödvändigt att upprepa uppvärmning i vätgas och avgasning i vakuum ett antal gånger tills allt bindemedel avlägsnats inom några timmar.

Den från bindemedel befriade kropen underkastas sedan sintring i vakuum eller skyddsgasatmosfär såsom argon vid en temperatur av 1200 OC, varvid ett färdigt föremål erhålles.

Om det färdiga föremålet skall förtätas genom varm isostatisk pressning inneslutes den i en kapsel av glas eller annat vid behandlingstemperaturen eftergivligt material. För att förhindra att glaset tränger in i föremålet 6 459 075 vid pressningen är det lämpligt att omge det med ett spärrskikt. t ex ett skikt av finfördelad bornitrid. innan det placeras i kapseln. Förtätningen utföres lämpligen vid en temperatur av 1200 °C och ett tryck av 100 MPa under omkring 2 timmar. Därvid blir pulverkroppen fullständigt förtätad.

Exempel 2 _ J \w Ett föremål framställes på i Exempel 1 beskrivet sätt med undantag för att som bindemedel användes n-oktadecylalkohol, som har en smälttemperatur av 59 °C och en koktemperatur av 210 °C vid ett tryck av IS mm Hg.

Exempel 3 kornstorlek hos pulvret av 10-100 pm och att avdrivning och sintring utföres bada av zirkoniumaioxid vid 14oo °c. Eventuell varm iso utföres vid 1400 OC. i en statisk pressning Exempel 4 I det i fig 3 visade fallet användes en form, som överensstämmer med den i fig 1. men som saknar delarna 15, 16, 17 och 18. Den saknar således utlopp nedtill. Formen är placerad i en behållare 30. Den är via en med ventil 31 försedd ledning 32 anslutbar till en icke visad vakuumpump och via en med ventil 33 försedd ledning 34 anslutbar till ett förråd med smält bindemedel. Form 10 med pulver av det i Exempel 1 angivna slaget uppvärmt till omkring 70 OC placeras i behållaren 30, som likaledes hålles uppvärmd till omkring 70 °C. Efter evakuering av behållaren och därmed av pulvret via ledningen 32 fylles behållaren med vätskeformig 70-gradig n-oktadecylalkohol som då effektivt tränger in i pulvret och fördelar sig i det. Efter impregneringen lyftes form med innehåll upp ur badet av n-oktadecylalkohol och bindemedlet får stelna. Bindemedlet avlägsnas och den fràn bindemedel befriade kroppen sintras på i Exempel 1 angivet sätt.

Claims (16)

459 075 PATENTKBAV

1. Sätt att framställa ett föremål av metalliskt eller keramiskt material genom att först ett pulver (20) av det metalliska eller keramiska materialet och därefter ett avdrivbart bindemedel för pulvret införes i formrummet hos en form (10) med ett formrum (14) motsvarande formen pà det föremål som skall framställas under bildning av en formad. av bindemedlet sammanhållen kropp (21), att bindemedlet avdrives från den formade kroppen samt den från bindemedel befriade kroppen underkastas en síntring, k ä n n e t e c k n a t därav, att bindemedlet utgöres av ett ämne som kan föràngas utan att sönderdelas, att åtminstone huvuddelen av binde- medlet i vatskeformigt tillstànd tillföras och fördelas i det i formrummet befintliga pulvret och bringas att stelna i formrummet samt att avdriv- ningen av bindemedlet från den formade kroppen sker med den formade krop- pen anordnad i en bädd av sand (22) eller annat värmebeständigt partikel- material.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det i formrummet (14) befintliga pulvret (20) hålles vid en temperatur som är minst lika hög som bindemedlets smälttemperatfir vid bindemedlets tillförsel till formrummet.

3. Sätt enligt patentkraven 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att formrummet (14) hålles vid en temperatur som är minst lika hög som bindemedlets smälttemperatur vid bindemedlets tillförsel till formrummet.

4. Sätt enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att pulvret före dess tillförsel till formrummet fuktas med bindemedel eller annan vätska.

5. Satt enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t därav, att formrummet (lä) är försett med ett inlopp (19) för pulver och bindemedel och med ett utlopp (15), som är genomsläppligt för bindemedlet i vätskeformigt tillstånd men ogenomsläppligt för pulvret, och att en tryckskillnad upprätthålles mellan gasfaserna vid formrummets inlopp och utlopp.

6. Sätt enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att tryckskillnaden åstadkommas genom att vakuum upprätthàlles i gasfasen vid formrummets utlopp (15) så att bindemedlet i vätskeformigt tillstànd kan sugas genom pulvret i formrummet (14). s 459 075

7. Sätt enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t därav, att bindemedlet tillföras genom att formen med tillfört pulver nedsänkes i ett bad av smält bindemedel.

8. Sätt enligt_patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t därav. att pulvret vakuumimpregneras med bindemedlet i badet.

9. Sätt enligt något av patentkraven 1-8 ,kännetecknat därav, att bindemedlet har en smälttemperatur överstigande rumstemperatur.

10. Sätt enligt patentkrav 9, k E n n e t e c k n a t därav, att binde- medlet har en smälttemperatur av 30-150 OC, företrädesvis av ÄO-100 OC..

11. ll. Sätt enligt patentkrav 9 eller 10. k ä n n e t e c k n a t därav, att bindemedlet bringas att stelna genom att formen (10) med innehåll avkyles och att den formade kroppen därefter avlägsnas från formen.

12. Sätt enligt något av patentkraven 1-ll, k ä n n e t e c k n a t därav, att bindemedlet har ett àngtryck av minst 10 mm Hg, företrädesvis minst 20 mm Hg vid temperaturer understigande Ä00 OC.

13. Satt enligt något av patentkraven 1-12, k ä n n e t e c k n a t därav, att bindemedlet har en koktemperatur som understiger 250 OC vid ett tryck av 15 mm Hg. lü.

14. Sätt enligt något av patentkraven 1-13, k ä n n e t e c k n a t därav, att som bindemedel användes en alifatisk envard alkohol med 12-20 kolatomer.

15. Sätt enligt patentkrav 14, bindemedlet består av n- n-oktadecylalkohol. k ä n n e t e c k n a t därav, att tetradecylalkohol, n-hexadecylalkohol eller av

16. Sätt enligt något av patentkraven 1-15, k ä n n e t e c k n a t därav, att det sintrade föremålet underkastas en förtätning genom varm isostatisk pressning.