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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hochporöser Metallplatten durch Sintern von Metallpulver
Die Herstellung hochporöser Metallplatten durch Sintern von Metallpulver, wobei Metallpulverschichten auf Sinterplatten aufgesintert werden, ist bekannt.
Um eine hohe Porosität zu erzielen, d. h. eine solche mit mindestens 55% bis 80 und 90% des Körpervolumens aus Hohlräumen, ist es üblich, die Platten mittels eines während des Sinterns verflüchtigenden Füllmittels herzustellen. Dieser Vorgang hat jedoch den Nachteil, dass Grösse und Gestalt der Poren im gesinterten Metall von der Füllmittelteilchen-Grösse und - Gestalt beeinflusst werden, welch letztere schwierig zu regeln sind. Weiters tritt der Übelstand auf, dass bei einem während des Sinterns stattfindenden ungehinderten, freien Abzug der sich entwickelnden Gase die Platte verzogen werden kann, ferner dass, wenn das Gas nur durch enge Öffnungen abziehen kann, eine Verlagerung des Pulvers vor seinem Sintern möglich ist.
Ein Füllmittel kann erspart werden, wenn man Metallpulver verwendet, die in der Masse geringes spezifisches Gewicht haben, weil sie in Form eines Haufens, d. i. in loser Masse eine grosse Anzahl von Hohlräumen einschliessen. Typen solcher Pulver sind Nickelpulver, die durch Zerlegung von Nickelcarbonyl gewonnen werden.
Die Natur des Pulvers und sein spezifisches Gewicht in Masse hängen von den Bedingungen ab, unter denen das Carbonyl zerlegt wird ; die Pulver können verschiedener Art sein, die man als A- und B-Nickel bezeichl1en kann. A-NickelPulver besteht im Wesen aus Teilchen, die in ihrer Grösse zwischen 2-15 Mikron schwanken und die Presskörper bilden, in denen die Teilchen mechanisch, aber nur sehr lose miteinander verbunden sind. Das spezifische Gewicht von geschüttetem A-Nickel-Pulver beträgt zwischen
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Wesen aus kleineren Teilchen als A-Nickel, aber diese Teilchen sind zu Aggregaten vereint, welche nicht nur fester als die nur lose vereinten Körper aus A-Nickel sind, sondern auch untereinander wieder verbunden sind.
Demzufolge ist das spezifische Gewicht einer losen Masse von B-Nickel-Pulver kleiner und beträgt zwischen etwa 03 bis etwa 1. 2. Je kleiner dieses spezifische Gewicht ist, desto grösser ist die Porosität des gesinterten Endproduktes, gleichzeitig aber ist die Zusammenziehung oder Schrumpfung während des Sinterns grösser.
Wegen der verschiedenen Natur von A-Nickel und B-Nickel ist auch die Porosität der aus ihnen erzeugten Platten eine andere. Hohe Porositäten sind trotz der Zusammenziehung oder Scrumpfung während des Sinterns mit B-Nickel erzielbar. A-Nickel dagegen zeigt das Bestreben, während des Sinterns zu springen und wenn man es anfangs so stark zusammenpresst, dass das Springen behoben ist, verringert sich die Porosität auf ein verhältnismässig sehr geringes Mass, das nicht mehr als etwa 50% betragen kann.
Das während des Sinterns stattfindende Schrumpfen führt zu einem Verwinden oder Werfen der Platte ; nicht verwundene Platten gleichmässiger Grösse, Dicke und Gestalt können dann hergestellt werden, wenn man die Richtung der Schrumpfung steuert bzw. regelt. Diese Regelung kann man dadurch bewerkstelligen, dass man das Schrumpfen auf bloss eine Richtung einengt, derart, dass die Masse des Pulvers während des Sinterns wohl an Dicke, nicht aber in der Länge oder Breite verliert. Zu diesem Behufe kann man ein Drahtmaschengitter einbringen ; bei dünnen Platten ist dies nur mit grossen Schwierigkeiten erreichbar. Stellt man aber sogar eine dünne Platte mit einem Gitter her, dann verursacht letzteres den Verlust an Porosität und eine Gewichtsvergrösserung.
Gegenstand der Erfindung bildet die Herstellung poröser Metallplatten von gleichmässigen
Abmessungen, ohne Einlage eines Metallgitters od. dgl., sowie die Durchführung der Erzeugung durch aufeinanderfolgendes Zusammensintern einer Anzahl von Metallpulverschichten, wobei jede Schichte mit der vorhergehenden durch dieses Sintern verbunden wird, indem von einer
Beschickungsvorrichtung auf einen flachen Träger
Metallpulver in sehr dünner Schicht aufgetragen, diese dann einem Sintern unterworfen, hierauf auf die erste Schicht eine zweite sehr dünne Schicht von
Metallpulver aufgebracht, der gesamte Belag am
Träger neuerlich ein < *r Sinterbehandlung unter- zogen und dieser Vorgang ein-oder mehrere Male wiederholt wird.
Der Träger muss selbstverständlich feuerfest sein ; um der Schrumpfung während des
Sinterns der ersten Schicht vorzubeugen, erhält der Träger vorzugsweise eine rauhe oder gewellte
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Oberfläche. Vorzugsweise besteht der Träger aus unglasiertem keramischen Material. Bei Verwendung eines solchen Trägers kann man die erste Schicht zu einer zusammenhängenden Masse zusammensintern, ohne dass in einer Richtung parallel zur Trägeroberfläche eine Schrumpfung oder Zusammenziehung erfolgt.
Die weiteren dünnen Pulverschichten können dann ohne Verwindungen oder unerwünschte Schrumpfungen aufgesinteri : werden. Da das Schrumpfen hauptsächlich während der Anfangsstufen des Sinterns vor sich geht, hat die mehrmalige Sinterbehandlung der zuerst aufgebrachten Schichten nicht notwendigerweise einen höheren Verlust an Porosität zur Folge. Vorzugsweise werden die Schichten, oder alle Schichten mit Ausnahme der letzten, bei verhältnismässig niedrigerer Temperatur zusammengesintert und dann werden sämtliche Schichten als Ganzes einer weiteren Sinterbehandlung bei höherer Temperatur unterzogen. Diese Vorgangsweise
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Boden durch ein Schwingsieb 5 gebildet ist. Dieses Sieb wird so lange geschwungen, bis Pulver aus dem Trichter durch selbes abfällt und am Träger 3 eine sehr dünne Schicht bildet.
Hierauf wird die Zahnstange so bewegt, dass sie den Träger unter einen Abstreifer 6 führt, der in seiner Höhe einstellbar und in der Querrichtung hin-und herbewegbar ist. Dabei ebnet er die Pulverschicht und schafft allfälligen Überschuss weg, sobald die letzte Schicht aufgebracht wird. Bei fortgesetzter Bewegung der Zahnstange wandert der Träger 3 durch eine wassergekühlte Kammer 7 hindurch zu einem HochfrequenzInduktionsofen 8, in welchem eine Wasserstoffatmosphäre aufrechterhalten wird. In der Pulverschicht bewirkt der induzierte Strom eine Temperaturerhöhung auf etwa 8000 C ; Träger und Schicht werden im Ofen etwa 5 Minuten lang gehalten, wodurch ein schwaches Sintern der Schicht hervorgebracht wird.
Alsdann wird die Stromzufuhr zum Ofen abgestellt und die Zahnstange 1 zurückbewegt, so dass die heisse Schicht samt Träger durch die Kammer 7 wandert und darin gekühlt wird. Sodann wird der Träger in seine Ausgangsstellung unterhalb des Trichters 4 zurückgeführt und eine weitere Pulverschicht aufgebracht. Wenn alle gewünschten Schichten aufgebracht und gesintert worden sind, kann die Zahnstange Träger und Platte in die mit 9 bezeichnete Stellung schaffen, woselbst sie abgezogen werden. Dann werden sie an ein endloses Förderband 10 (Fig. 2) aus Nickel-Chrom-Legierung abgegeben, welches zum Hochfrequenz-Induktionsofen 11 führt. Hier wird die Platte auf 900 C gebracht, 10 Minuten belassen, so dass sich das Sintern fortsetzt.
Das
Band 10 schafft dann Platte und Träger durch eine wasselgekühlte Kammer 12 hindurch zu einer Abgabestelle, woselbst die Platte als fertiges
Erzeugnis abgenommen wird.
Zur Verfahrensdurchführung sind auch andere Vorrichtungen verwendbar. Z. B. können eine Anzahl von Beschickungsvorrichtungen oder zum Sintern Widerstandsöfen, gegebenenfalls im Verein mit einer ununterbrochenen Reihe von Formen oder mit einem endlosen Nickel-ChromBand verwendet werden, auf das das Metallpulver aufgebracht wird. Das genannte NickelChrom-Band soll für jeden Arbeitszyklus durch Behandlung mit einer Aufschlemmung von Magnesia oder Tonerde zugerichtet werden.
Diese Ausführung einer Vorrichtung ist dann zweckmässig, wenn für die Plattenherstellung verschiedene Pulver zu verwenden sind. Selbstverständlich sind auch andere Formen der Beschickungseinrichtungen angängig.
Zur Herstellung einer Platte einer Porosität von 85% und einer Dicke von 2 mm kann beispielsweise B-Nickel mit einem scheinbaren spezifischen Gewicht von 0 7g/cm3 verwendet werden. Es erwies sich, dass die erste Schicht aus B-Nickel dessen Natur nach die Tendenz hat, sich an den Rändern aufzuwölben, wenn sie dicker a ! s 0-5 MM ist ; man wird daher die
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erste Schicht dünner nehmen. Sechs Schichten können etwa zur Herstellung einer 2 mm starken Platte dienen.
Obgleich hier auf Nickel-Pulver bezug genommen ist, können auch Eisen-oder andere Pulver von gleicher physikalischer Gestalt und von gleichem spezifischen Gewicht benützt werden.
Die Erfindung ist insbesondere für die Herstellung von Platten für Nickel-Akkumulatoren von hoher Bedeutung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung hochporöser Metallplatten durch Sintern von Metallpulver, wobei Metallpulverschichten auf Sinterplatten aufgesintert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der ersten sehr dünnen Schicht von einer Beschickungsvorrichtung auf einen flachen Träger Metallpulver aufgebracht, die Schichte auf dem Träger einem Sintern unterworfen, sodann auf diese erste Schicht eine zweite, sehr dünne Metallpulverschicht aufgetragen wird, sodann die Pulver auf dem Träger neuerlich einem Sintern unterworfen und die Vorgänge ein oder mehrere Male wiederholt werden.
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