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Verfahren zur Herstellung geformter Metallgegenstände
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mischt mit 100 cm3 10/piger Salzsäure und
860 cm3 Wasser. Eine solche Lösung ist instabil und neigt dazu, unter Ausfällung von Kiesel- säure zu zerfallen, so dass Alkohol frei wird.
Gibt man zu einer solchen Lösung etwas weitere
Säure oder etwas Magnesia hinzu, so wird die
Reaktion beschleunigt, und man bekommt ein schnelles Gelieren. Will man härtere Gelierun- gen erzielen, so verwendet man ein aliphati- sches Amin oder Piperidin und erzeugt die Fäl- lung durch Zugabe von etwas Wasser.
Die Masse wird in die gewünschte Form ge- bracht, bevor das Gelieren eingetreten ist. Nach dem Abbinden und Gelieren wird der geformte
Gegenstand auf eine höhere Temperatur erhitzt, die ausreichen soll, um das Metallpulver zu sintern.
Als Metallpulver kann man irgendwelche Pulver verwenden, die in der Pulvermetallurgie benutzt werden, je nach dem, wofür der hergestellte Gegenstand benutzt werden soll. Für die Herstellung von Formen für den Metallguss kann Eisenpulver passender Klassierung verwendet werden. So ist ein Eisenpulver geeignet, das aus Eisenfeilspänen besteht, die durch ein 80Maschen-Sieb hindurchgehen und Teilchen unterschiedlicher Grösse bis hinunter zu elektrolytischem Eisenpulver enthalten. Als Alkylsilikatbinder verwendet man zweckmässig ein Äthylsilikat, da es das billigste und leicht erhältlichste Produkt dieser Art ist.
Der alkalische oder saure Katalysator kann unmittelbar vor dem Gebrauch hinzugefügt werden, man kann aber auch im Falle eines organischen Aminkatalysators eine noch hinreichend beständige Lösung des Katalysators in dem Alkylsilikat herstellen, vorausgesetzt, dass das Alkylsilikat entweder wasserfrei ist oder nicht mehr als eine äquimolekulare Menge Wasser enthält. Dies ergibt eine bequeme Handhabung des Bindemittels, weil man unmittelbar vor dem Gebrauch nur die erforderliche Menge Wasser zuzumischen braucht, woraufhin die Hydrolyse mit solcher Geschwindigkeit verläuft, dass die vor der Gelierung erfolgende Formgebung durchgeführt werden kann, vorausgesetzt, dass nicht mehr als etwa 5%
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Katalysator, bezogen auf Äthylsilikat, anwesend sind.
Wenn das in Frage stehende Gebilde hergestellt worden ist und abgebunden hat, wird das Erzeugnis auf die jeweils von dem gewählten Metallpulver abhängige Temperatur erhitzt, die für das Sintern des Metalls erforderlich ist.
Das Enderzeugnis besitzt gute Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit und kann hochglanzpoliert werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Reihe von Beispielen näher erläutert.
Beispiel l : Aus den folgenden festen Bestandteilen wird eine Mischung hergestellt : Grobes Eisenpulver (hergestellt aus Gusseisen normaler Analyse klassiert auf Durchgang durch ein Sieb mit 3 Maschen je cm) 50 Gew.-Teile Eisenspäne (gleicher Herkunft wie vorstehend), die durch ein 10-Maschen-Sieb hindurchgehen, aber von einem 30-MaschenSieb zurückgehalten werden 50 Gew.-Teile Sillimanit, der durch ein 200Maschen-Sieb hindurchgeht 25 Gew.-Teile 100 cm3 Äthylsilikat werden sauer hydrolysiert, so dass das Bindemittel etwa zo Kieselsäure enthält ;
ungefähr 225 g des vorstehenden festen Gemisches werden gründlich mit dem hydrolysierten Äthylsilikat gemischt, und die Mischung wird aus dem Mischbehälter in eine geeignete Form überführt, die beispielsweise aus Holz oder Metall, wie Messing bestehen kann. Man lässt die Masse in der Form abbinden, dann wird die Form abgestreift und der Gegenstand auf ungefähr 300 C so lange erhitzt, bis dass die Lösungsmittel und der gebundene Alkohol entfernt sind. woraufhin dann der Gegenstand in einem Muffelofen zwei bis drei Stunden lang auf etwa 10000 C erhitzt wird, bis er gründlich gesintert ist. Nach dem Abkühlen entsteht ein fester geformter Gegenstand von ausgezeichneter Oberflächenbeschaffenheit, guter Wärmeleitfähigkeit und einer Porosität von ungefähr 15 bis 20%.
Beispiel 2 : Die Bedingungen und die Bestandteile sind die gleichen wie im Beispiel l, abgesehen davon, dass an Stelle von Eisen Aluminiumpulver geeigneter Klassierung verwendet wird, und dass der geformte Gegenstand, nachdem er bei etwa 300 C getrocknet worden ist, bei einer Temperatur von etwa 400-5000 C gesintert wird.
Ähnliche geformte Gegenstände können aus Kupfer, Bronze, Messing oder aus anderen Metallen auf die gleiche Art und Weise unter Anpassung der Ofentemperatur für die abschliessende Behandlung hergestellt werden, nämlich Temperaturen, bei denen das betreffende Metallpulver sintert.
Beispiel 3 : Zu 100 cm3 Äthylsilikat gibt man Wasser in einer Menge von 1 Mol Wasser je Mol Äthylsilikat und fügt dann 5 Gew.-"/o eines aliphatischen Amins oder Piperidins oder Morpholins hinzu. Das Bindemittel wird dann wie im Beispiel 1 mit der gleichen Menge Eisenpulver, Eisenspäne und Sillimanit vermischt.
Dann gibt man so viel Wasser zum Gemisch, wie es einem halben Mol je Mol vorhandenem Äthylsilikat entspricht, wodurch man die Masse zum Gelieren bringt, und es folgt die gleiche Wärmebehandlung wie im Beispiel 1.
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung geformter Metallgegenstände durch Vermischen eines Metallpulvers mit einem Bindemittel, Formen der Masse und anschliessendes Sintern, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallpulver mit einem Alkylsilikatbinder, der genügend Wasser enthält, um vollständig zu hydrolysieren, zusammen mit einem alkalischen oder sauren Hydrolysekatalysator gemischt wird, dass die Mischung in die gewünschte Gestalt gebracht wird, bevor das Material unter Gelieren des Bindemittels abbindet, und dass der geformte Gegenstand nach dem Abbinden in üblicher Weise gesintert wird.
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Process for making shaped metal articles
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mixed with 100 cm3 10 / piger hydrochloric acid and
860 cm3 of water. Such a solution is unstable and tends to disintegrate with the precipitation of silica, so that alcohol is released.
If you give something more to such a solution
Add acid or some magnesia to it
Reaction speeds up, and you get a quick gel. If you want to achieve harder gellings, an aliphatic amine or piperidine is used and the precipitate is produced by adding a little water.
The mass is brought into the desired shape before gelling has occurred. After setting and gelling, the shaped
Object heated to a higher temperature that should be sufficient to sinter the metal powder.
As the metal powder, any powders used in powder metallurgy can be used, depending on what the manufactured article is to be used for. For the production of molds for metal casting, iron powder of the appropriate classification can be used. For example, an iron powder is suitable which consists of iron filings that pass through an 80-mesh sieve and contain particles of different sizes down to electrolytic iron powder. An ethyl silicate is expediently used as the alkyl silicate binder, since it is the cheapest and most readily available product of this type.
The alkaline or acidic catalyst can be added immediately before use, but in the case of an organic amine catalyst, a still sufficiently stable solution of the catalyst in the alkyl silicate can be prepared, provided that the alkyl silicate is either anhydrous or not more than an equimolecular amount of water contains. This results in convenient handling of the binder because only the required amount of water is mixed in immediately before use, after which the hydrolysis proceeds at such a rate that the pre-gelation shaping can be carried out, provided that no more than about 5%
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Catalyst, based on ethyl silicate, are present.
When the structure in question has been produced and set, the product is heated to the temperature required for the sintering of the metal, depending on the particular metal powder selected.
The end product has good conductivity and mechanical strength and can be polished to a mirror finish.
The invention is explained in more detail below using a number of examples.
Example 1: A mixture is produced from the following solid constituents: Coarse iron powder (made from cast iron of normal analysis, classified on passage through a sieve with 3 meshes per cm) 50 parts by weight of iron filings (same origin as above), which are passed through a 10 - pass through a mesh sieve, but are retained by a 30-mesh sieve 50 parts by weight of sillimanite, which passes through a 200-mesh sieve 25 parts by weight of 100 cm3 ethyl silicate are acid hydrolyzed so that the binder contains about zo silica;
about 225 g of the above solid mixture is thoroughly mixed with the hydrolyzed ethyl silicate and the mixture is transferred from the mixing vessel into a suitable form, which may for example be made of wood or metal such as brass. The mass is left to set in the mold, then the mold is stripped off and the object is heated to approximately 300 ° C. until the solvents and the bound alcohol are removed. whereupon the object is then heated in a muffle furnace for two to three hours at about 10,000 C until it is thoroughly sintered. After cooling, a solid, molded article with excellent surface properties, good thermal conductivity and a porosity of about 15 to 20% results.
Example 2: The conditions and ingredients are the same as in Example 1, except that aluminum powder of suitable classification is used in place of iron, and that the molded article, after being dried at about 300 ° C., is kept at a temperature of is sintered around 400-5000 C.
Similar shaped objects can be made of copper, bronze, brass or other metals in the same way with adaptation of the furnace temperature for the final treatment, namely temperatures at which the metal powder in question sinters.
Example 3: Water is added to 100 cm3 of ethyl silicate in an amount of 1 mole of water per mole of ethyl silicate and then 5% by weight of an aliphatic amine or piperidine or morpholine is added. The binder is then as in Example 1 with the same Amount of iron powder, iron filings and sillimanite mixed together.
Then as much water is added to the mixture as it corresponds to half a mole per mole of ethyl silicate present, whereby the mass is caused to gel, and the same heat treatment as in Example 1 follows.
PATENT CLAIMS
1. A method for producing shaped metal objects by mixing a metal powder with a binder, shaping the mass and then sintering, characterized in that a metal powder is mixed with an alkyl silicate binder, which contains enough water to hydrolyze completely, together with an alkaline or acidic hydrolysis catalyst that the mixture is brought into the desired shape before the material sets with gelling of the binder, and that the shaped article is sintered in the usual way after setting.