AT14143U1 - Pulvermetallurgisches Bauteil - Google Patents

Pulvermetallurgisches Bauteil Download PDF

Info

Publication number
AT14143U1
AT14143U1 ATGM280/2013U AT2802013U AT14143U1 AT 14143 U1 AT14143 U1 AT 14143U1 AT 2802013 U AT2802013 U AT 2802013U AT 14143 U1 AT14143 U1 AT 14143U1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
component
pores
powder
oxide inclusions
content
Prior art date
Application number
ATGM280/2013U
Other languages
English (en)
Inventor
Marco Brandner
Sullivan Michael O
Lorenz Sigl
Andreas Venskutonis
Wolfgang Kraussler
Original Assignee
Plansee Se
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plansee Se filed Critical Plansee Se
Priority to ATGM280/2013U priority Critical patent/AT14143U1/de
Priority to TW103127211A priority patent/TWI623625B/zh
Priority to CN201480048403.1A priority patent/CN105517733B/zh
Priority to EP14777485.5A priority patent/EP3041626A2/de
Priority to PCT/AT2014/000161 priority patent/WO2015027257A2/de
Priority to KR1020167004520A priority patent/KR20160052541A/ko
Priority to CA2920784A priority patent/CA2920784A1/en
Priority to US14/915,957 priority patent/US10211465B2/en
Priority to JP2016537047A priority patent/JP2016532783A/ja
Publication of AT14143U1 publication Critical patent/AT14143U1/de

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/006Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of flat products, e.g. sheets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/32Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor the waste being subjected to a whirling movement, e.g. cyclonic incinerators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/09Mixtures of metallic powders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/16Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/16Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B22F3/162Machining, working after consolidation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/007Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/434Preheating with addition of fuel, e.g. calcining
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045Alloys based on refractory metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08Alloys with open or closed pores
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • C22C1/1078Alloys containing non-metals by internal oxidation of material in solid state
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C27/00Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/06Alloys based on chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0026Matrix based on Ni, Co, Cr or alloys thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10Oxidising
    • C23C8/12Oxidising using elemental oxygen or ozone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10Oxidising
    • C23C8/16Oxidising using oxygen-containing compounds, e.g. water, carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/006Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • F23C3/008Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion for pulverulent fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/06Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016Arrangements of preheating devices for the charge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016Arrangements of preheating devices for the charge
    • F27B7/2025Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones
    • F27B7/2033Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones with means for precalcining the raw material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/34Arrangements of heating devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001Heating elements or systems
    • F27D99/0033Heating elements or systems using burners
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/521Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
    • H01M50/522Inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023Porous and characterised by the material
    • H01M8/0232Metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241Composites
    • H01M8/0243Composites in the form of mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/005Article surface comprising protrusions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/01Reducing atmosphere
    • B22F2201/013Hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/03Oxygen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/04CO or CO2
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/05Water or water vapour
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/20Refractory metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

Pulvermetallurgisches Bauteil mit einem Chromgehalt von zumindest 80 Gew. %, wobei im Bauteil Poren und/oder Oxideinschlüsse vorhanden sind, wobei die Anzahl pro Flächeneinheit der Summe aus Poren und Oxideinschlüssen an einer Schnittfläche durch das Bauteil in wenigstens einem Bereich zumindest 10 000 pro mm2 beträgt.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein pulvermetallurgisches Bauteil mit einem Chromgehalt vonzumindest 80 Gew. %, wobei im Bauteil Poren und/oder Oxideinschlüsse vorhanden sind,sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Erfindung betrifft weiters einen Interkonnektorfür eine elektrochemische Zelle erhältlich aus einem solchen pulvermetallurgischen Bauteilsowie einen Interkonnektor für eine elektrochemische Zelle, welcher einen Bereich mit einemChromgehalt von zumindest 80 Gew. % aufweist, wobei im Bereich Poren und/oder Oxidein¬schlüsse vorhanden sind. Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines Interkonnek¬tors für die Herstellung einer elektrochemischen Zelle.
[0002] Zur Verbindung von Festelektrolytbrennstoffzellen (solid oxide fuel cells - SOFCs) oderähnlichen elektrochemischen Zellen zu einem Stapel (Stack), für den Einsatz bei Betriebstem¬peraturen zwischen 700°C und 950°C eignen sich insbesondere Bauteile, sog. Interkonnek¬toren, mit hohen Cr-Gehalten. Sie können beispielsweise aus Cr-Basislegierungen der Zusam¬mensetzung Cr5FeY, wie in EP 0 578 855 beschrieben, hergestellt werden. Diese Bauteilesorgen im Wesentlichen für die elektrische Kontaktierung der einzelnen elektrochemischenZellen, die Führung der Reaktionsgase und die Trennung der Reaktionsgase benachbarterZellen. Um die Trennung der Gasräume benachbarter Zellen sicherzustellen, müssen die Bau¬teile eine hohe Gasdichtigkeit bzw. geringe Gaspermeabilität aufweisen.
[0003] Die Fertigung von Interkonnektoren erfolgt beim Stand der Technik auf kostengünstigeWeise über eine pulvermetallurgische net-shape oder near net-shape Verfahrenstechnik, wel¬che die Schritte Pulveransatzfertigung, Pulverpressen, Vorsintern, optional ein Kalibrierpressensowie Sintern unter reduzierender Atmosphäre umfasst. Unter Verwendung aktuell kommerziellerhältlicher Cr-Pulver weisen derartige Interkonnektoren nach dem Sinterprozess noch keineausreichende Gasdichtheit auf. Es liegt eine Restporosität zwischen 4 und 12 Vol.-% mit rechtgrober Porenstruktur vor, die zum Teil offen ist. Diese offene Restporosität wird in einem geziel¬ten Oxidationsprozess so weit minimiert, dass eine für die Anwendung ausreichende Gasdicht¬heit erreicht werden kann. Das ist möglich, weil das entstehende Cr203 oder Mischoxide aus Crund AI (siehe US 2010/0233576 A) ein größeres Volumen aufweisen als die metallische Matrix,so dass die Porosität im Zuge des Oxidationsprozesses verschlossen wird. Dabei werden nichtnotwendigerweise alle Poren bis zum Bauteilkern mit Oxid gefüllt, zumindest wird jedoch eineRandschicht von ca. 0,2 mm Dicke geschlossen. Die entstehende Oxidschicht auf der Bauteil¬oberfläche wird in einem nachfolgenden Prozess zumindest im Bereich der elektrischen Kon¬taktflächen wieder entfernt, beispielsweise durch einen Sandstrahlprozess, um zu Betriebsbe¬ginn eines Brennstoffzellen-Stacks möglichst einen optimalen metallischen Kontakt zwischenelektrochemischer Zelle und Interkonnektor zu gewährleisten.
[0004] Auch wenn über den zusätzlichen Schritt der Oxidation mit nachfolgendem Sandstrahleneine ausreichende Gasdichtigkeit erzielt werden kann, kann dieser Prozess einige Schwierigkei¬ten hervorrufen. Dabei sind folgende Punkte zu nennen: [0005] - Bauteile mit hoher Restporosität oder auch nur mit Bereichen hoher Restporositäterfordern entweder eine Oxidation bei hohen Temperaturen oder sehr lange Haltezeiten aufTemperatur, um eine ausreichende Menge an Oxideinschlüssen mit Hauptbestandteil Chro¬moxid zu bilden, speziell dann, wenn große offene Poren im Bauteil enthalten sind. Hohe Oxi¬dationstemperaturen und lange Haltezeiten sind mit entsprechenden Kosten in der Fertigungverbunden.
[0006] - Ein hoher Grad an Oxideinschlüssen führt zu einer Änderung der gewünschtenphysikalischen Bauteileigenschaften (z.B. thermischer Ausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähig¬keit, Bruchverhalten), da diese zunehmend nicht nur durch die metallische Matrix, sondern auchdurch den Porenfüller bestimmt werden. Diese Änderung kann das Bauteil global oder aberauch nur ausgewählte Bauteilbereiche betreffen, wodurch das Bauteil inhomogen wird.
[0007] - Ist der Grad an Oxideinschlüssen zu hoch, insbesondere wenn die Porosität lokal unterschiedlich groß ist, was in realen Bauteilen aufgrund der unterschiedlichen Struktur aufbeiden Seiten der Platte häufig der Fall ist, führt dies dazu, dass das Bauteil aufgrund übermä¬ßigen Verzugs Ausschussware ist und verworfen werden muss.
[0008] - Bei der Oxidation kann es neben der Bildung von Oxideinschlüssen auch zurBildung von Cr-Nitriden, die ebenfalls die gewünschten physikalischen Bauteileigenschaftenverändern können, kommen.
[0009] Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gestellt hier Abhilfe zu schaffenund ein pulvermetallurgisches Bauteil bereit zu stellen, bei dem die beschriebenen Nachteilevermindert sind. Insbesondere soll das pulvermetallurgische Bauteil eine geringe Gaspermeabi¬lität aufweisen, kostengünstig herstellbar sein und gleichzeitig möglichst frei von unerwünschtenVerunreinigungen wie Chromnitriden sein.
[0010] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein pulvermetallurgisches Bauteil mit einem Chrom¬gehalt von zumindest 80 Gew. %, wobei im Bauteil zumindest ein Gefügebestandteil aus derGruppe Poren und Oxideinschlüsse vorhanden ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dassdie Anzahl pro Flächeneinheit der Summe aus Poren und Oxideinschlüssen entlang einerSchnittfläche durch das Bauteil in zumindest einem Bereich zumindest 10 000 pro mm2 beträgt.Im Bauteil sind daher Poren und/oder Oxideinschlüsse vorhanden. Daneben treten auch Porenauf, die teilweise mit Oxideinschlüssen gefüllt sind. Teilweise gefüllte Poren werden im Folgen¬den unter Poren subsummiert. Teilweise gefüllte Poren werden daher als Pore gezählt.
[0011] Oxideinschlüsse können im Bauteil durch Oxidation von Chrom, gegebenenfalls anderenvorhandenen Metallen und Zusatz von Metalloxiden entstehen. Beim Oxidationsvorgang kön¬nen auch noch andere Verbindungen, beispielsweise Nitride, entstehen, die ebenfalls Teil derOxideinschlüsse bilden können. Im Rahmen der Erfindung sind daher unter dem Begriff Oxidei¬nschlüsse Einschlüsse zu verstehen, deren Hauptbestandteil ( > 50 Mol.%) Metalloxide sindund die daneben auch Nitride enthalten können. Der Hauptbestandteil der Oxideinschlüsse sindbevorzugt Chromoxide, wobei der Chromoxidgehalt bevorzugt zumindest 90 Mol.% beträgt.
[0012] Im Vergleich zum Stand der Technik weist ein solches Bauteil eine deutlich höhereGesamtanzahl an Poren und Oxideinschlüssen bei etwa derselben Porosität auf, sodass sichdas Porenvolumen auf mehr und damit feinere Poren verteilt. Die Erfindung beruht dabei unteranderem auf der Erkenntnis, dass die Porengröße einen entscheidenden Einfluss auf das Bau¬teil hat. Insbesondere die Anzahl der großen Poren sollte möglichst gering sein, da solchePoren mit Cr203 ausgefüllt einen negativen Einfluss auf das Bauteil beispielsweise in Hinblickauf Verzug oder den thermischen Ausdehnungskoeffizient haben.
[0013] In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Anzahl der Summe aus Porenund Oxideinschlüssen entlang der Schnittfläche zumindest 20 000, vorzugsweise zumindest40 000, besonders bevorzugt zumindest 60 000 pro mm2 beträgt. In einer bevorzugten Ausfüh¬rungsvariante ist vorgesehen, dass die Anzahl der Summe aus Poren und Oxideinschlüssenentlang der Schnittfläche zumindest 90 000 pro mm2 beträgt. Je größer die Anzahl von Porenpro Fläche vor dem Oxidationsvorgang ist, umso effektiver und wirtschaftlicher können siedurch Oxidation geschlossen werden.
[0014] Unter Poren werden erfindungsgemäß die Summe aller offenen Poren, geschlossenenPoren und auch der zumindest teilweise mit Oxid gefüllten Poren verstanden. Da ein erfin¬dungsgemäßes Bauteil einen Oxidationsvorgang unterzogen wird, werden vormals offene Po¬ren durch die Oxidation mit Oxiden zumindest teilweise ausgefüllt. Es bleiben dann die ge¬schlossenen Poren und die vormals offenen Poren, die nunmehr vollständig oder teilweise mitOxid gefüllt sind, zurück.
[0015] In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Chromgehalt imBereich zumindest 90 Gew. % beträgt. Ein hoher Chromgehalt erhöht die Wärmeleitfähigkeitund trägt damit zu einer homogenen Temperaturverteilung im System bei. Zudem senkt einhoher Chromgehalt den thermischen Ausdehnungskoeffizienten ab, so dass er besser an der¬zeit verfügbare Elektrolytmaterialen wie vollstabilisierte Zirkonoxide angepasst ist.
[0016] In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass im Bereich des Bauteils dieDichte über die gesamte Bauteilstärke kleiner 95% der theoretischen Dichte beträgt. In einerweiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass im Bereich des Bauteils die Dichteüber die gesamte Bauteilstärke zwischen 70% und 95% der theoretischen Dichte beträgt. Die¬ser Wertebereich sorgt für eine gute mechanische Stabilität des Bauteils.
[0017] In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass wenigstens 90 %der Poren und Oxideinschlüsse an einer Schnittfläche in zumindest einem Bereich einen Äqui¬valentdurchmesser von nicht mehr als 12 μιη aufweisen. Dies wirkt sich positiv auf die mecha¬nischen Eigenschaften des Bauteils aus und ermöglicht ein schnelles Verschließen der offenenPoren im Zuge des Oxidationsprozess. Der Äquivalentdurchmesser ist dabei gemeint, dass beiPoren oder Oxideinschlüssen mit nichtkreisförmigen Querschnitt die Querschnittsfläche A her¬angezogen wird und auf den Äquivalentdurchmesser d geschlossen wird, indem die ermittelteQuerschnittsfläche A gleichgesetzt wird mit der Formel Α=π d2/4. Der Äquivalentdurchmesser dergibt sich dann aus dem Zusammenhang d = (4 A/ tt)° 5.
[0018] Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass sich der Oxidationsvor¬gang auf die Homogenität des Bauteils hinsichtlich Verzug und thermischer Ausdehnung nega¬tiv auswirken kann. Durch die Verwendung von Metallpulver zur Herstellung des Bauteils, beiwelchem die Oberfläche nach BET > 0,05 m2/g beträgt, kann der Oxidationsvorgang zum Ver¬schließen der Poren kürzer gehalten werden, sodass der Oxidgehalt verringert wird. Daher kannin einer Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass der Gesamtsauerstoffgehalt in diesemBereich < 20 000 pg O pro 1 g Bauteil beträgt.
[0019] Untersuchungen haben gezeigt, dass sich das Vorhandensein von Stickstoff und/oderanderer oxidischer Komponenten negativ auf das Bauteil, in Hinblick auf Verzug und thermischeAusdehnung, auswirken kann. Es ist daher in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass derGesamtstickstoffgehalt in diesem Bereich < 2000 pg pro 1 g Bauteil beträgt und / oder dass derGehalt an Al203 < 500 pg pro 1 g Bauteil beträgt. Ein niedriger Stickstoffgehalt wirkt sich dahin¬gehend positiv auf die Eigenschaften des Bauteils im Einsatz für elektrochemische Zellen aus,dass ein geringerer Verzug auftritt und der thermische Ausdehnungskoeffizient über die Bau¬teilstärke gleichmäßig ist.
[0020] Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Sauerstoffgehalt entlang der Bauteilstärke von derMitte zu den Rändern hin zunimmt.
[0021] Beim Sintern des Metallpulvers entsteht ein poröses Bauteil, dessen Porengrößenvertei-lung im Wesentlichen von den physikalischen Eigenschaften des Metallpulvers, wie beispiels¬weise der spezifischen Oberfläche, sowie den Press- und Sinterbedingungen abhängt.
[0022] Weiters weist das Bauteil bevorzugt zumindest eine der zuvor erwähnten Eigenschaften,insbesondere die Anzahl der Summe aus Poren / Oxideinschlüssen, Größe / Fläche der Poren /Oxideinschlüsse oder Sauerstoff- / Stickstoffgehalt in einem Bereich auf, der, bezogen auf dasGesamtvolumen des Bauteils, größer 25 Vol.%, besonders bevorzugt größer 75 Vol.% beträgt.
[0023] Erfindungsgemäß kann ein solches Bauteil mit einem nachfolgend beschriebenen Ver¬fahren hergestellt werden, sodass auch das Verfahren die eingangs gestellte Aufgabe löst.
[0024] Das Verfahren umfasst die Schritte: [0025] (i) Bereitstellen eines Pulveransatzes enthaltend Chrom und gegebenenfalls andereMetalle, wobei der Anteil an Chrom zumindest 80 Gew. % bezogen auf den Gesamtmetallgehaltbeträgt, wobei das Pulver des Pulveransatzes eine Oberfläche nach BET von > 0,05 m2/g auf¬weist, [0026] (ii) Verpressen des Pulveransatzes zu einem Pressling, [0027] (iv) Sintern des Presslings bei 1100 bis 1500 °C, [0028] (v) Oxidieren des gesinterten Bauteils unter Anwesenheit einer Sauerstoffquelle, [0029] (vi) Entfernen der Oxidschicht von der Oberfläche.
[0030] Die Oberfläche nach BET kann z.B. durch Vermahlen von Chrompulver oder einerChromlegierung eingestellt werden. Pulveransätze mit Oberflächen nach BET von bis zu0,5 m2/g wurden zur Herstellung des Bauteils eingesetzt.
[0031] Zwischen Schritt (ii) Verpressen des Pulveransatzes zu einem Pressling und Schritt (iv)Sintern des Presslings bei 1100 bis 1500 °C kann ein Schritt (iii) Vorsintern des Presslings bei600 bis 1000 °C vorgesehen sein.
[0032] Bevorzugt ist weiters vorgesehen, dass der Sinterschritt und falls Vorhanden auch oderanstelle dessen der Vorsinterschritt unter Wasserstoffatmosphäre durchgeführt werden kann.
[0033] Zur Homogenisierung der Eigenschaften des Bauteils kann zwischen dem Vorsinter¬schritt und dem Sinterschritt ein Kalibrierpressvorgang vorgesehen sein. Dieser Kalibrierpress¬vorgang kann bei einem spezifischen Pressdruck von 500 bis 1000 MPa vorgenommen werden.
[0034] Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass dem Pulveransatz vor dem Verpressenein Presshilfsmittel in einer Menge von 0,1 Gew. % bis 5 Gew. % bezogen auf die Pulveran¬satzmenge zugesetzt wird. Als Presshilfsmittel kommt z.B. ein Wachs in Frage.
[0035] Nach dem Sintern erfolgt ein Oxidieren des Bauteils. Die Sauerstoffquelle kann einebeliebige Sauerstoffquelle sein. Studien haben ergeben, dass sie beispielsweise aus der Grup¬pe H20, 02, C02 oder Mischungen daraus ausgewählt sein kann.
[0036] Durch die Verwendung eines Chrompulvers oder eines Metallpulvers mit Chrom miteiner, im Vergleich zum Stand der Technik, größeren spezifischen Oberfläche, kann der Poren¬durchmesser, insbesondere der maximale Porendurchmesser, deutlich reduziert werden. Damitwird signifikant weniger Chromoxid in den Poren des Bauteils gebildet, um die erforderlicheGasdichtheit zu erreichen. Im Idealfall kann gänzlich auf den Oxidationsprozess verzichtetwerden, wenn nach der Sinterung nur noch geschlossene Porosität vorliegt.
[0037] Daraus ergeben sich einerseits technische Vorteile, andererseits die Möglichkeit Her¬stellkosten zu reduzieren. Durch die Verringerung des Porenfüller-Anteils wird das Risiko vonBauteilverzug oder einer unkontrollierten Änderung wichtiger physikalischer Eigenschaften(Thermischer Ausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit, ...) verringert. Eine Oxidation beiniedrigerer Temperatur oder für einen kürzeren Zeitraum senkt zudem die Fertigungskosten.
[0038] Für das erfindungsgemäße pulvermetallurgisch hergestellte Bauteil gibt es verschiedeneEinsatzmöglichkeiten. Eine bevorzugte Einsatzmöglichkeit sind elektrochemische Zellen. Be¬sonders bevorzugt ist dabei der Einsatz als Interkonnektor für eine elektrochemische Zellevorgesehen. Der Interkonnektor weist einen Chromgehalt von zumindest 80 Gew. % und Porenund/oder Oxideinschlüsse auf, wobei die Anzahl pro Flächeneinheit der Summe aus Poren undOxideinschlüssen an einer Schnittfläche durch den Interkonnektor in wenigstens einem Bereichzumindest 10 000 pro mm2 beträgt.
[0039] Weiteres weist der Interkonnektor bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Eigen¬schaften auf: [0040] - Die Anzahl pro Flächeneinheit der Summe aus Poren und Oxideinschlüssen beträgt an einer Schnittfläche > 90 000 pro mm2.
[0041] - Der Chromgehalt beträgt > 90 Gew. %.
[0042] - Die Dichte über die gesamte Bauteilstärke beträgt zwischen 70% und 95% der theo¬ retischen Dichte.
[0043] - Wenigstens 90 % der Poren und Oxideinschlüsse weisen einen maximalen äquiva¬ lenten Durchmesser von nicht mehr als 12 pm auf.
[0044] - Wenigstens 90 % der Poren und Oxideinschlüsse weisen eine Fläche von nicht mehr als 100 pm2 auf.
[0045] - Der Gesamtsauerstoffgehalt beträgt in einem Bereich < 20 000 pg pro 1 g Bauteil.
[0046] - der Gesamtstickstoffgehalt beträgt in einem Bereich < 2000 μg pro 1 g Bauteil.
[0047] - Der Gehalt an Al203 beträgt in einem Bereich < 500 pg pro 1 g Bauteil.
[0048] - Der Sauerstoffgehalt nimmt über die Bauteilstärke von der Mitte zu den Rändern des
Interkonnektors zu.
[0049] Die beschriebene Erfindung umfasst demzufolge auch einen pulvermetallurgisch herge¬stellten Interkonnektor aus Cr oder einer Cr-haltigen Legierung, welcher gegenüber dem Standder Technik eine deutlich feinere Mikrostruktur, vor allem eine feinere Porenstruktur aufweist.Damit ergibt sich die Möglichkeit ein gasdichtes Teil mit deutlich reduziertem Anteil an Porenfül¬ler (Chromoxid durch gezielte Oxidation) zu fertigen, was einerseits zu besser kontrollierbarenphysikalischen Eigenschaften führt und andererseits die Fertigungskosten senkt.
[0050] Erfindungsgemäße Bauteile eignen sich nach bislang vorliegenden Studien besondersfür Interkonnektoren für elektrochemische Zellen. Demzufolge betrifft die Erfindung in einemAspekt einen Interkonnektor für eine elektrochemische Zelle, welcher einen Bereich mit einemChromgehalt von zumindest 80 Gew. % aufweist, wobei im Bereich Poren und/oder Oxidein¬schlüsse vorhanden sind, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass [0051] a) der Bereich eine Dichte zwischen 70% und 95% der theoretischen Dichte aufweist, [0052] b) der Gesamtsauerstoffgehalt im Bereich < 20 000 pg pro 1 g beträgt und c) die Gas¬ permeabilität im Bereich <10 ml/min bei einem Prüfdruck von 2,75 bar und einerTemperatur von 20°C beträgt.
[0053] Die Gaspermeabilität wird mittels Differenzdruckmethode bestimmt. In diesem Fall wirdauf einer Seite des Bauteils ein Überdruck von 2,75 bar aufgegeben. Das Prüfgas ist Luft unddie Temperatur beträgt 20^. Der Prüfkreis wird geschlossen und nach einer Beruhigungspha¬se von wenigen Sekunden wird der Druckabfall über die Prüfzeit gemessen. Über ein kalibrier¬tes Testleck in einem ansonsten dichten Prüfkreislauf kann ein Faktor für die Umrechnung desDruckverlustes pro Zeit in einen Volumenstrom (Einheit ml/min) erfolgen. Durch diese Umrech¬nung wird die Messung unabhängig vom Volumen des Prüfkreislaufes.
[0054] In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Anzahl der Summeaus Poren und Oxideinschlüssen an einer Schnittfläche durch den Bereich zumindest 10 000pro mm2 beträgt. In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Anzahl der Summe ausPoren und Oxideinschlüssen entlang der Schnittfläche zumindest 20 000, vorzugsweise zumin¬dest 40 000, besonders bevorzugt zumindest 60 000 pro mm2 beträgt. In einer bevorzugtenAusführungsvariante ist vorgesehen, dass die Anzahl der Summe aus Poren und Oxidein¬schlüssen entlang der Schnittfläche zumindest 90 000 pro mm2 beträgt. Je größer die Anzahlvon Poren pro Fläche ist, umso wirtschaftlicher können die Poren durch Oxidation geschlossenwerden.
[0055] Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Chromgehalt zumindest 90 Gew. % beträgt.
[0056] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigs¬tens 90 % der vorhandenen Poren und Oxideinschlüsse entlang der Schnittfläche einen maxi¬malen äquivalenten Porendurchmesser von nicht mehr als 12 pm aufweisen.
[0057] Weiters kann vorgesehen sein, dass wenigstens 90 % der vorhandenen Poren undOxideinschlüsse entlang der Schnittfläche eine Fläche von nicht mehr als 100 pm2 aufweisen.
[0058] Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Gesamtstickstoffgehalt in dem Bereich < 2000 pgpro 1 g beträgt.
[0059] Weiters kann vorgesehen sein, dass der Gehalt an Al203 in dem Bereich < 500 pg pro 1g beträgt.
[0060] Nachfolgend werden anhand von Ausführungsbeispielen und von Figuren weitere De¬tails und Vorteile der Erfindung erläutert.
[0061] Fig. 1a bis 1c zeigen drei verschiedene Bereiche von erfindungsgemäßen Bauteilen (untere Zeile) im Vergleich zu Bauteilen mit gleicher Geometrie nachStand der Technik (obere Zeile).
[0062] Fig. 2 zeigt die maximalen Äquivalentdurchmesser (equivalent pore diameter) von Poren und Oxideinschlüssen der drei Bereiche aus den Fig. 1a bis1c sowie den daraus berechneten Mittelwert.
[0063] Fig. 3 zeigt den Sauerstoffgehalt (O-concentration) des Bauteils in Abhängig¬ keit von der Dichte (Archimedes density) in Bereichen von Bauteilen.
[0064] Fig. 4 zeigt den Stickstoffgehalt (N-concentration) des Bauteils in Abhängigkeit von der Dichte (Archimedes density) in Bereichen von Bauteilen.
[0065] Fig. 5a bis 8b zeigen einen Vergleich zwischen einem erfindungsgemäßen Bauteil (Fig. 5a, 6a, 7a, 8a) und dem Stand der Technik (Fig. 5b, 6b, 7b, 8b);Fig. 5a - 6b zeigen REM-Aufnahmen; Fig. 7a, 7b beschreiben äquivalen¬te Durchmesser von Poren und Chromoxideinschlüssen; Fig. 8a, 8b be¬schreiben die Porenflächenverteilung.
[0066] Ausführungsbeispiel 1 (Einfaches Pressen): [0067] Chrompulver für einen Pulveransatz kann wie folgt gewonnen werden. Cr203 in Pig¬mentqualität (Nippon Denko ND812) wird mit kristallinem synthetischem Graphitpulver (TimcalTimrex KS6) gut vermengt. Der Kohlenstoffgehalt der so hergestellten Mischung beträgt 2,85Mol pro Mol Cr203. 200 g dieser Mischung werden in einem Aluminiumoxid-Tiegel in einemStrömungsreaktor mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10K/min auf 800*0 und danach miteiner Aufheizgeschwindigkeit von 2 K/min auf 1050'O erhitzt. Das Aufheizen erfolgte unterEinwirkung von H2, wobei der H2-Druck so eingestellt wurde, dass im Temperaturbereich 800°Cbis 1050°C der massenspektrometrisch gemessene CH4- Partialdruck > 15 mbar betrug. DerGesamtdruck betrug dabei ca. 1 bar. Danach wurde die Reaktionsmischung mit einer Aufheiz¬geschwindigkeit von 10 K/min auf 13500 erhitzt. Die Haltezeit auf 13500 betrug 180 min.Auf heizen von 1050°C auf 1350°C und Halten auf 1350°C erfolgten unter Zufuhr von trockenemWasserstoff mit einem Taupunkt < -400, wobei der Druck ca. 1 bar betrug. Die Ofenabkühlungerfolgte ebenfalls unter H2 mit einem Taupunkt < -400. Nach Reaktion wird ein metallischer„Schwamm” gewonnen, der sehr leicht zu einem Pulver deagglomeriert werden kann. Der Sau¬erstoffgehalt in einem Versuch lag bei 503 pg/g.
[0068] Anschließend wird ein Pulveransatz, bestehend aus 95 Gew.-% feinem Cr-Pulver (miteiner Oberfläche nach BET von > 0,05 m2/g, granuliert zu einem besser rieselfähigen Pulver miteiner Partikelgrößenfraktion von 45 - 250 pm) und 5 Gew.-% einer FeY-Vorlegierung (Legierungmit 0,8 Gew.-% Y, Partikelgröße < 100 pm) hergestellt.
[0069] Dem Pulveransatz wird 1 Gew.-% Presshilfsmittel (Wachs) zugesetzt. Anschließend wirddiese Mischung über 15 min in einem Taumelmischer vermischt. Diese Mischung wird in eineMatrize gefüllt und bei einem spezifischen Pressdruck von 500 bis 1000 MPa verpresst, sodassein Pressling entsteht. Anschließend erfolgt ein Vorsintern des Presslings bei 900 O für 20 min(Zeit bei Maximaltemperatur) unter Wasserstoffatmosphäre in einem Bandofen zum Zweck derEntwachsung des Presslings. Nach dem Vorsintern erfolgt ein Hochtemperatur-Sintern desBauteils bei 1450*0 für 7 h (Zeit bei Maximaltemperatur) unter Wasserstoffatmosphäre mit demZweck einer weiteren Verdichtung und Legierungsbildung. Das nunmehr erhaltene Sinterbauteilist porös und noch nicht gasdicht. Daher wird eine Oxidation des Bauteils bei 950°C für eineZeitdauer von 10 bis 30 h durchgeführt, um eventuell vorhandene Restporosität soweit zu ver¬schließen, dass die Permeabilität ausreichend niedrig ist. Die Oberfläche des oxidierten Bauteilswird von der Oxidschicht durch einen allseitigen Sandstrahlprozess befreit.
[0070] Ausführungsbeispiel 2 (Zweifaches Pressen): [0071] Der Pressling wird wie in Ausführungsbeispiel 1 hergestellt: Zunächst wird ein Pulveran¬satz, bestehend aus 95 Gew.-% feinem Cr-Pulver (mit einer Oberfläche nach BET von > 0,05 m2/g, granuliert zu einem besser rieselfähigen Pulver der Fraktion 45 - 250 μη) und5Gew.-% einer FeY-Vorlegierung (Legierung mit 0,8 Gew.-% Y, Korngröße <100 μπι) herge¬stellt.
[0072] Dem Pulveransatz wird 1 Gew.-% Presshilfsmittel (Wachs) zugesetzt, anschließend wirddiese Mischung über 15 min in einem Taumelmischer vermischt. Diese Mischung wird in eineMatrize gefüllt und bei einem spezifischen Pressdruck von 500 bis 1000 MPa verpresst, sodassein Pressling entsteht.
[0073] Anschließend erfolgt ein Vorsintern des Presslings bei 900°C für 20 min (Zeit bei Maxi¬maltemperatur) unter Wasserstoffatmosphäre in einem Bandofen zum Zweck der Entwachsungdes Presslings. Nach dem Vorsintern ist ein Kalibrierpressen des vorgesinterten Bauteils beieinem spezifischen Pressdruck von 500 bis 1000 MPa vorgesehen.
[0074] Nach dem Vorsintern erfolgt ein Hochtemperatur-Sintern des Bauteils bei ΜδΟ'Ό für 7 h(Zeit bei Maximaltemperatur) unter Wasserstoffatmosphäre mit dem Zweck einer weiterenVerdichtung und Legierungsbildung. Das nunmehr erhaltene Sinterbauteil ist porös und nochnicht gasdicht. Daher ist eine Oxidation des Bauteils bei 950°C für eine Zeitdauer von 10 bis 30h vorgesehen, um eventuell vorhandene Restporosität soweit zu verschließen, dass die Gas¬permeabilität ausreichend niedrig ist. Die Oberfläche des oxidierten Bauteils wird von der Oxid¬schicht durch einen allseitigen Sandstrahlprozess befreit.
[0075] Erfindungsgemäße Bauteile in Form von Interkonnektoren wurden genauer analysiertund mit dem Stand der Technik verglichen.
[0076] In einem direkten Vergleich wurden Bauteile aus kommerziell erhältlichem aluminother-misch hergestelltem Chrompulver und erfindungsgemäße Bauteile aus einer Versuchspulver¬charge mit gleichen Parametern gepresst, vorgesintert und gesintert. Aus den Fig. 1a bis 1c istzu erkennen, dass die Mikrostruktur und insbesondere die Porenstruktur der erfindungsgemä¬ßen Bauteile deutlich feiner (untere Zeile) sind als die des Referenzbauteils nach Stand derTechnik (obere Zeile). Dieser visuelle Eindruck ließ sich auch zahlenmäßig erfassen und bestä¬tigen. Insbesondere der maximale Porendurchmesser ist in der erfindungsgemäßen Ausführungdeutlich reduziert (Fig. 2). Die Bauteile wurden dem gleichen Oxidationsprogramm unterzogen,obwohl die erfindungsgemäßen Bauteile weniger Oxidationszeit oder eine geringere Oxidations¬temperatur benötigen würden, um die gleiche Gasdichtheit zu erreichen. Hintergrund diesesVorgehens war es, den maximal zu erwartenden Sauerstoffanteil in den erfindungsgemäßenBauteilen zu ermitteln, um eine belastbare Abgrenzung gegenüber dem Stand der Technik zuerreichen. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass ein erfindungsgemäßes Bauteil bei vergleichbarerlokaler Dichte (bestimmt mittels Archimedes Methode) eine deutlich geringere Sauerstoffkon¬zentration aufweist als ein Referenzbauteil gemäß Stand der Technik. Auch ist bei einem erfin¬dungsgemäßen Bauteil bei vergleichbarer lokaler Dichte die Stickstoffkonzentration (Fig. 4)niedriger als beim Stand der Technik.
[0077] Beschreibung der quantitativen Bildanalyse zur Bestimmung der Anzahl der Poren,und/oder Oxideinschlüsse: [0078] Für die quantitative Bildanalyse wurden die Bauteile mit einer Diamantdrahtsäge senk¬recht zu deren flächiger Erstreckung in Segmente mit ca. 20 mm Kantenlänge geschnitten. Eswurden Bereiche ausgewählt, die eine mittlere lokale Dichte aufweisen und repräsentativ fürdas Gesamtbauteil sind. Im Fall von Interkonnektoren für Brennstoffzellen ist das zumeist derstrukturierte, zentrale Bereich der Bauteile, das sogenannte Flow Field. Die Zuschnitte wurdenmit Wasser gereinigt und nachfolgend getrocknet. Die trockenen Zuschnitte wurden in Epoxid¬harz eingebettet. Nach einer Aushärtezeit von mind. 8 Stunden wurden die Schnittkante derProben metallografisch präpariert, d.h. es kann später eine Untersuchung über die Bauteilstärkehinweg erfolgen. Die Präparation umfasst die Schritte: [0079] · Schleifen bei 150-240 N mit festgebundenem SiC- Papier mit den Körnungen 240, 320, 400, 800, 1000, 1200 und 2400 grit.
[0080] · Feinschleifen mit 9 μη Al203 Läpppapier.
[0081] · Polieren mit Diamant-Suspensionen zunächst mit 3 pm Körnung, dann mit 1 pm Körnung.
[0082] · Finales Polieren mit einer Diamant-Suspension der Körnung 0,04 pm.
[0083] · Reinigung der Proben im Ultraschallbad.
[0084] · Trocknung der Proben.
[0085] Anschließend wurden je Probe fünf Bilder von unterschiedlichen, repräsentativen Berei¬chen der Schlifffläche angefertigt. Dies geschah mittels Rasterelektronenmikroskopie („UltraPlus 55“ der Firma Zeiss) unter Verwendung eines 4-Quadranten-Ring-Detektor zur Detektionrückgestreuter Elektronen (BSE: back-scattered-electrons; deutsch: rückgestreute Elektronen).Die Anregungsspannung betrug 20 kV, der Kippwinkel 0°. Die Aufnahmen wurden scharf ge¬stellt, die Auflösung sollte zumindest 1024x768 Pixel für eine korrekte Bildanalyse betragen.Der Kontrast wurde derart gewählt, dass sich sowohl die Poren als auch eventuell vorhandeneOxideinschlüsse in den Poren deutlich von der metallischen Matrix abheben. Die Vergrößerungfür die Aufnahmen wurde derart gewählt, dass jedes Bild zumindest 100 Poren/Oxideinschlüsseenthält. Daraus ergaben sich im vorliegenden Fall Bildflächen von 0,04 bis 0,25 mm2.
[0086] Die quantitative Bildanalyse wurde mit der Software „QWin“ von Leica durchgeführt. Eswurde das Modul „QXCount“ genutzt. Jede Bildanalyse folgte den Schritten: [0087] · Einstellung eines Graustufenschwellwertes in der Art, dass sowohl offenes Porenvo¬ lumen als auch Chromoxidfüllung in den Poren gemeinsam als „Pore“ erkannt wur¬den, d.h. eine Pore ist in diesem Fall Chromoxid plus ggf. vorhandener Hohlraum.
[0088] · Festlegung des Messrahmens, in diesem Fall der gesamten Bildfläche.
[0089] · Messoptionen: Klassifizierung nach Äquivalentdurchmesser.
[0090] · Detektionseinstellung: dunkle Objekte, Löcher füllen, Randteilchen entfernen, open reconstruct.
[0091] Es sollen weder bei der Aufnahme noch bei der Analyse der Aufnahmen Filterfunktionenverwendet werden. Da die Poren in einem Rückstreuelektronenbild dunkler erscheinen als diemetallische Matrix müssen bei der Detektionseinstellung die „dunklen Objekte“ als Poren defi¬niert werden. Es kann Vorkommen, beispielsweise aufgrund einer teilweisen Verfüllung derPoren mit Oxid, dass die gesamte Pore nicht als ein Objekt erkannt wird. Es ist die Option„Löcher füllen“ zu verwenden, um die Pore und damit ihre Fläche als ein zusammengehörigesObjekt zu erfassen. Durch die Option „Randteilchen entfernen“ werden unvollständige Poren imRandbereich der Bildfläche nicht in die Auswertung einbezogen.
[0092] Nachdem die jeweils 5 Bilder einzeln analysiert worden sind, erfolgte eine statistischeAuswertung über die Daten aller 5 Bilder hinweg. Für diese Auswertung wurden folgendeKenngrößen herangezogen: [0093] · Flächenanteil der Poren (%) [0094] · Porendichte (1/mm2) [0095] · Äquivalenter Durchmesser (pm) [0096] · Porenfläche (pm2) [0097] Beschreibung der chemischen Analyse auf Sauerstoff und Stickstoff: [0098] Für die Analyse von Sauerstoff und Stickstoff in einem Bauteil wurden stets oxidierteBauteile verwendet, deren Oberflächen mittels Sandstrahlen mit Al203 von den äußeren Oxid¬schichten befreit wurden. Damit verbleiben die metallische Matrix sowie die mit Oxid verfülltenPoren und mögliche Verunreinigungen mit Stickstoff. Um die laterale Verteilung von Sauerstoffund Stickstoff in einem Bauteil zu analysieren, wurden Probenstücke mit einem Yb-YAG Laser aus den Bauteilen herausgeschnitten. Die Wahl der Parameter soll so erfolgen, dass es nicht zueiner Oxidation oder Nitrierung der Schnittkanten kommt. Um die Verteilung von Sauerstoff undStickstoff über die Bauteilstärke zu ermitteln, wurden mit einer Fräsmaschine lagenweise jeweils250 pm Material abgetragen. Die Fräsmaschine wurde dazu ohne Kühl- und Schmierstoffebetrieben. Auch bei dieser Art der Probenahme ist darauf zu achten, dass es nicht zu einerOxidation oder Nitrierung der Materialspäne kommt.
[0099] Unabhängig von der Art der Probenahme erfolgte die Analyse stets mittels Trägergas-heißextraktion. Für die Bestimmung der Sauerstoffkonzentration wurden jeweils 0,2 bis 0,5 gProbe in einem Platintiegel eingewogen und der Sauerstoff im Inertgasstrom extrahiert. DieExtraktionstemperatur liegt bei ca. 2000 O. Die Extraktionszeit hängt vom Sauerstoffgehalt derProbe ab, beträgt jedoch mind. 40 Sekunden. Während der Extraktion reagiert der freigesetzteSauerstoff mit Kohlenstoff aus dem Graphittiegel und bildet CO/C02, welches mittels IR- Spekt-rometrie analysiert wird.
[00100] Die Bestimmung der Stickstoffkonzentration erfolgte mit der Sauerstoffmessung ge¬meinsam. Die Bestimmung der Konzentration erfolgt in diesem Fall über die thermische Leitfä¬higkeit des freigesetzten Gasstromes.
[00101] In den Fig. 5a und 5b sind Bauteile im Schnitt als REM-Darstellung gezeigt. Die Fig. 6aund 6b zeigen eine Detailansicht. Erkennbar ist im erfindungsgemäßen Bauteil die größerePoren/Oxideinschluss-Anzahl bei gleichzeitig geringerer Poren-/Oxideinschlussgröße. Fig. 7aund 7b zeigen die Verteilung des Äquivalentdurchmessers. Das arithmetische Mittel beim erfin¬dungsgemäßen Bauteil liegt bei 2,0 pm im Vergleich zu 7,0 pm beim Stand der Technik. DieBandbreite liegt zwischen 0,3 und 13,0 pm bzw. 0,6 und 63,7 pm. Die Fig. 8a und 8b zeigen diePorenflächenverteilung, die beim erfindungsgemäßen Bauteil im arithmetischen Mittel bei 7,3pm2 im Vergleich zu 107 pm2 beim Stand der Technik. Die Streuung liegt zwischen 0,05 bis133,1 pm2 beim erfindungsgemäßen Bauteil verglichen zu 0,31 bis 3182 pm2 beim Stand derTechnik. Die Porendichte liegt erfindungsgemäß im arithmetischen Mittel bei 132 957 mm'2verglichen mit 810 mm'2 beim Stand der Technik. Die Streubreite liegt zwischen 79 327 und 211800 mm'2 bzw. 715 und 895 mm"2. Die in den Figuren 2, 7 und 8 angegebenen Werte subsum-mieren, wie aus der Messbeschreibung ersichtlich, jeweils Poren und Oxideinschlüsse.

Claims (26)

  1. Ansprüche 1. Pulvermetallurgisches Bauteil mit einem Chromgehalt von zumindest 80 Gew. %, wobei imBauteil Poren und/oder Oxideinschlüsse vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dassdie Anzahl pro Flächeneinheit der Summe aus Poren und Oxideinschlüssen an einerSchnittfläche durch das Bauteil in wenigstens einem Bereich zumindest 10 000 pro mm2beträgt.
  2. 2. Pulvermetallurgisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die An¬zahl pro Flächeneinheit der Summe aus Poren und Oxideinschlüssen an der Schnittflächezumindest 90 000 pro mm2 beträgt.
  3. 3. Pulvermetallurgisches Bauteil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeich¬net, dass der Chromgehalt zumindest 90 Gew. % beträgt.
  4. 4. Pulvermetallurgisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬net, dass im Bereich des Bauteils die Dichte über die gesamte Bauteilstärke zwischen 70%und 95% der theoretischen Dichte beträgt.
  5. 5. Pulvermetallurgisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich¬net, dass wenigstens 90 % der Poren und Oxideinschlüsse einen maximalen äquivalentenDurchmesser von nicht mehr als 12 pm aufweisen.
  6. 6. Pulvermetallurgisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich¬net, dass wenigstens 90 % der Poren und Oxideinschlüsse eine Fläche von nicht mehr als100 pm2 aufweisen.
  7. 7. Pulvermetallurgisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich¬net, dass der Gesamtsauerstoffgehalt in dem Bereich < 20 000 pg pro 1 g Bauteil beträgt.
  8. 8. Pulvermetallurgisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich¬net, dass der Gesamtstickstoffgehalt in dem Bereich < 2000 pg pro 1 g Bauteil beträgt.
  9. 9. Pulvermetallurgisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich¬net, dass der Gehalt an Al203 in dem Bereich < 500 pg pro 1 g Bauteil beträgt.
  10. 10. Pulvermetallurgisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich¬net, dass der Sauerstoffgehalt über die Bauteilstärke von der Mitte zu den Rändern desBauteils hin zunimmt.
  11. 11. Verfahren zur Herstellung eines pulvermetallurgischen Bauteils nach einem der Ansprüche1 bis 10, umfassend die Schritte (i) Bereitstellen eines Pulveransatzes enthaltend Chrom und gegebenenfalls andere Metal¬le, wobei der Anteil an Chrom zumindest 80 Gew. % bezogen auf den Gesamtmetallgehaltbeträgt und der Pulveransatz Pulver mit einer Oberfläche nach BET von > 0,05 m2/g auf¬weist, (ii) Verpressen des Pulveransatzes zu einem Pressling, (iv) Sintern des Presslings bei 1100 bis 1500 °C, (v) Oxidieren des gesinterten Bauteils unter Anwesenheit einer Sauerstoffquelle, (vi) Entfernen der Oxidschicht von der Oberfläche.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen (ii) Verpressendes Pulveransatzes zu einem Pressling und (iv) Sintern des Presslings bei 1100 bis1500 °C ein (iii) Vorsintern des Presslings bei 600 bis 1000 Ό durchgeführt wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sau¬erstoffquelle ausgewählt ist aus der Gruppe H20, 02, C02 oder Mischungen daraus.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass derSinterschritt unter Wasserstoffatmosphäre durchgeführt wird.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass derVorsinterschritt unter Wasserstoffatmosphäre durchgeführt wird.
  16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischendem Vorsinterschritt und dem Sinterschritt ein Kalibrierpressvorgang vorgesehen ist.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierpressvorgangbei einem spezifischen Pressdruck von 500 bis 1000 MPa vorgenommen wird.
  18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass demPulveransatz vor dem Verpressen ein Presshilfsmittel in einer Menge von 0,1 Gew. % bis5 Gew. % bezogen auf die Pulveransatzmenge zugesetzt wird.
  19. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass derPulveransatz enthaltend Chrom und gegebenenfalls andere Metalle zumindest 90 Gew. %Chrom bezogen auf den Gesamtmetallgehalt beträgt.
  20. 20. Interkonnektor für eine elektrochemische Zelle, hergestellt/erhältlich aus einem pulverme¬tallurgischen Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  21. 21. Interkonnektor für eine elektrochemische Zelle, welcher zumindest einen Bereich mit einemChromgehalt von zumindest 80 Gew. % aufweist, wobei im Bereich Poren und/oder Oxide¬inschlüsse vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Bereich eine Dichte zwischen 70% und 95% der theoretischen Dichte aufweist, b) der Gesamtsauerstoffgehalt im Bereich < 20 000 pg pro 1 g beträgt und c) die Gaspermeabilität im Bereich < 10 ml/min bei einem Prüfdruck von 2,75 bar und ei¬ner Temperatur von 20^ beträgt.
  22. 22. Interkonnektor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl pro Flä¬cheneinheit der Summe aus Poren und Oxideinschlüssen an einer Schnittfläche durch denBereich zumindest 10 000 pro mm2 beträgt.
  23. 23. Interkonnektor nach Anspruch 21 oder Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass derChromgehalt zumindest 90 Gew. % beträgt.
  24. 24. Interkonnektor nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dasswenigstens 90 % der Poren und Oxideinschlüsse an einer Schnittfläche durch den Bereicheinen maximalen äquivalenten Durchmesser von nicht mehr als 12 pm aufweisen.
  25. 25. Interkonnektor nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dasswenigstens 90 % der Poren und Oxideinschlüsse an einer Schnittfläche durch den Bereicheine Fläche von nicht mehr als 100 pm2 aufweisen.
  26. 26. Verwendung eines Interkonnektors nach einem der Ansprüche 20 bis 25 zur Herstellungeiner elektrochemischen Zelle. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
ATGM280/2013U 2013-09-02 2013-09-02 Pulvermetallurgisches Bauteil AT14143U1 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM280/2013U AT14143U1 (de) 2013-09-02 2013-09-02 Pulvermetallurgisches Bauteil
TW103127211A TWI623625B (zh) 2013-09-02 2014-08-08 粉末冶金組份
CN201480048403.1A CN105517733B (zh) 2013-09-02 2014-08-19 粉末冶金部件
EP14777485.5A EP3041626A2 (de) 2013-09-02 2014-08-19 Pulvermetallurgisches bauteil
PCT/AT2014/000161 WO2015027257A2 (de) 2013-09-02 2014-08-19 Pulvermetallurgisches bauteil
KR1020167004520A KR20160052541A (ko) 2013-09-02 2014-08-19 분말형 금속 부품
CA2920784A CA2920784A1 (en) 2013-09-02 2014-08-19 Powder metallurgical component
US14/915,957 US10211465B2 (en) 2013-09-02 2014-08-19 Powdered metal component
JP2016537047A JP2016532783A (ja) 2013-09-02 2014-08-19 粉末冶金部品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM280/2013U AT14143U1 (de) 2013-09-02 2013-09-02 Pulvermetallurgisches Bauteil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT14143U1 true AT14143U1 (de) 2015-05-15

Family

ID=52587424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATGM280/2013U AT14143U1 (de) 2013-09-02 2013-09-02 Pulvermetallurgisches Bauteil

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10211465B2 (de)
EP (1) EP3041626A2 (de)
JP (1) JP2016532783A (de)
KR (1) KR20160052541A (de)
CN (1) CN105517733B (de)
AT (1) AT14143U1 (de)
CA (1) CA2920784A1 (de)
TW (1) TWI623625B (de)
WO (1) WO2015027257A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016118863B4 (de) 2016-10-05 2019-07-04 Johnson Controls Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Stromleitende Struktur, System mit solch einer Struktur und Verfahren zum Herstellen hiervon

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990015425A1 (de) * 1989-05-31 1990-12-13 Siemens Aktiengesellschaft VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES CuCr-KONTAKTWERKSTOFFES FÜR VAKUUMSCHÜTZE SOWIE ZUGEHÖRIGER KONTAKTWERKSTOFF
EP0510495A1 (de) * 1991-04-26 1992-10-28 Kubota Corporation Wärmebeständige gesinterte Oxiddispersionsgehärtete Legierung
EP2230707A1 (de) * 2009-03-12 2010-09-22 Plansee Se Interkonnektor einer Festelektrolyt-Hochtemperatur-Brennstoffzelle

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT386612B (de) * 1987-01-28 1988-09-26 Plansee Metallwerk Kriechfeste legierung aus hochschmelzendem metall und verfahren zu ihrer herstellung
EP0578855B1 (de) 1992-07-16 1996-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Material für die metallischen Komponenten von Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Anlagen
JP2898475B2 (ja) * 1992-07-21 1999-06-02 株式会社クボタ 酸化物分散強化耐熱合金焼結体の製法
US5320181A (en) * 1992-09-28 1994-06-14 Wellheads & Safety Control, Inc. Combination check valve & back pressure valve
JPH0820809A (ja) * 1994-07-07 1996-01-23 Akira Honda クロム基合金粉末の製造法
AT4737U1 (de) * 2001-01-15 2001-11-26 Plansee Ag Pulvermetallurgisches verfahren zur herstellung hochdichter formteile
JP4025615B2 (ja) 2002-10-08 2007-12-26 勇 内田 燃料再生可能な燃料電池、発電方法及び燃料の再生方法
US10040121B2 (en) * 2009-12-09 2018-08-07 Porite Taiwan Co., Ltd. Method for forming an interconnect of a solid oxide fuel cell
US8962219B2 (en) * 2011-11-18 2015-02-24 Bloom Energy Corporation Fuel cell interconnects and methods of fabrication

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990015425A1 (de) * 1989-05-31 1990-12-13 Siemens Aktiengesellschaft VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES CuCr-KONTAKTWERKSTOFFES FÜR VAKUUMSCHÜTZE SOWIE ZUGEHÖRIGER KONTAKTWERKSTOFF
EP0510495A1 (de) * 1991-04-26 1992-10-28 Kubota Corporation Wärmebeständige gesinterte Oxiddispersionsgehärtete Legierung
EP2230707A1 (de) * 2009-03-12 2010-09-22 Plansee Se Interkonnektor einer Festelektrolyt-Hochtemperatur-Brennstoffzelle

Also Published As

Publication number Publication date
CN105517733B (zh) 2019-02-01
CA2920784A1 (en) 2015-03-05
EP3041626A2 (de) 2016-07-13
WO2015027257A2 (de) 2015-03-05
CN105517733A (zh) 2016-04-20
KR20160052541A (ko) 2016-05-12
US20160211531A1 (en) 2016-07-21
US10211465B2 (en) 2019-02-19
WO2015027257A3 (de) 2015-04-30
TW201510235A (zh) 2015-03-16
JP2016532783A (ja) 2016-10-20
TWI623625B (zh) 2018-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3041630B1 (de) Chrom-haltiges pulver oder pulvergranulat
EP2230707B1 (de) Interkonnektor einer Festelektrolyt-Hochtemperatur-Brennstoffzelle
EP3467140A1 (de) Targetmaterial zur abscheidung von molybdänoxid-schichten
EP2050155B1 (de) Elektrode für eine schmelzkarbonat-brennstoffzelle und verfahren zu ihrer herstellung
WO2012110516A1 (de) Schichtaufbau sowie seine verwendung zur ausbildung eines keramischen schichtaufbaus zwischen einem interkonnektor und einer kathode einer hochtemperaturbrennstoffzelle
DE2817119C2 (de) Sauerstoffühler für Verbrennungsgase und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102018113340A1 (de) Dichteoptimierte Molybdänlegierung
DE102017222062A1 (de) Permanentmagnet auf R-T-B-Basis
DE102011017594A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines porösen Körpers und Zelle einer wieder aufladbaren Oxidbatterie
DE112010005356T5 (de) Elektrokatalysator für eine Brennstoffzelle
AT14143U1 (de) Pulvermetallurgisches Bauteil
EP3042413B1 (de) Pulvermetallurgisches formteil als interkonnektor oder endplatte für eine elektrochemische zelle
DE112019000076T5 (de) Legierungselement, Zellenstapel und Zellenstapelvorrichtung
DE10212966B4 (de) Hochtemperatur-Brennstoffzelle und Verfahren zu deren Herstellung
DE112018005222T5 (de) Festelektrolyt, verfahren zu dessen herstellung und gassensor
DE102007026233A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Festelektrolytschicht und Festelektrolytschicht
DE102015114092B4 (de) Oxidationsbeständige Vanadiumlegierungen für hochtemperaturbeanspruchte Bauteile
DE19621413A1 (de) Flüssigkeitsphasensinterprozess für Aluminat-Keramiken
DE102008027323B4 (de) Verfahren zur Herstellung von keramischen Komponenten
DE102006056456A1 (de) Legierungen für Anwendungen bei mittlerer Temperatur, Verfahren zu deren Herstellung und sie enthaltende Gegenstände
DE102012211474A1 (de) Speicherstruktur einer elektrischen Energiespeicherzelle
EP4234733A1 (de) Palladium-kupfer-silber-legeriung
DE202008006244U1 (de) Niedertemperatur-Protonenleitung für wasserstoffbezogene Energieanwendungen unter Einsatz von nanostrukturierten funktionalen Oxiden
DE102014209029A1 (de) Platincermet und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2353130A1 (de) Mikrokristallines monolithmaterial aus kohlenstoff

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20200930