AT212574B

AT212574B - Verfahren zur Herstellung von Sinterkörpern

Info

Publication number: AT212574B
Application number: AT607955A
Authority: AT
Inventors: Franz Dr Ing Jeitner
Original assignee: Siemens Planiawerke Ag
Priority date: 1954-11-11
Filing date: 1955-11-03
Publication date: 1960-12-27

Description

Verfahren zur Herstellung von Sinterkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung pulvermetallurgisch gewonnener Formkörper, die auf der Strangpresse geformt werden können und in üblicher Weise nach vorheriger Trocknung des Presslings durch Sintern verfestigt werden.

Es ist bekannt, gepulverten Ausgangsstoffen, die je nach dem Verwendungszweck des Formkörpers 5entsprechend ausgewählt sind und aus Metallen, Metall-Legierungen, Metalloxyden, Metallsiliziden, Metallkarbiden u. dgl. Grundstoffen oder Gemischen dieser Stoffe bestehen, ein Bindemittel zuzusetzen, damit eine formbare Masse erhalten wird, die auf der Strang- oder Gesenkpresse ausgeformt werden kann.

Der so gewonnene Pressling (Grünling) wird getrocknet und dann in einen Sinterofen eingesetzt.

Die nicht bildsamen Hartstoffe, wie z. B. Siliziumkarbid, Aluminiumoxyd, Molybdändisilizid, erfor-
EMI1.1
reichendes Gleitvermögen sorgt. Zweckmässigerweise werden dazu gut benetzende Lösungen von pflanzlichen, stark quellbaren Kolloiden wie Stärke, Agar-Agar oder andere organische Stoffe, wie Öle, Palmitin- und Stearinsäure verwendet. Auch Kunststoffe und deren Lösungen werden als Plastizitäts- und Bindemittel herangezogen. Die Anwesenheit derartiger organischer Plastizitätsmittel ist jedoch unerwünscht, wenn man z. B. Metallpulver abbinden will. Man ist dann meist gezwungen, in reduzierender Atmosphäre unter Wasserstoff zu brennen. Hiebei verbrennt jedoch der organische Anteil nicht, sondern verkokt und hinterlässt unerwünschte Reste von Kohlenstoff.

Bei der Herstellung von Formkörpern, die nach der Sinterung keine Verkokungsrückstände aufweisen sollen, bedient man sich daher reiner anorganischer Bindemittel.

Es ist z. B. bekannt, bei der Herstellung von Schleifkörpern fein verteiltes AI 0 als Bindemittel in Form von Sintertonerde dem als Schleifkom dienenden Hartstoffpulver zuzusetzen und mit Wasser zu einem Schlicker anzurühren, der dann in eine Form gegossen und getrocknet wird. Der so erhaltene Grünling wird dann bei der Sintertemperatur der Tonerde gebrannt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die zur Verarbeitung gelangende Masse dünnflüssig ist und sich nicht in der Strangpresse ausformen lässt, da sich bei geringerem Wasserzusatz nicht die für die Strangpresse ausreichende Plastizität der Masse erreichen lässt.

Um die Plastizität von Tonerdemischungen zu verbessern, ist es ferner bekannt, die Oberfläche des AI 0 mit Sauren anzuätzen. Eine derartige Behandlung kann sowohl mit Salzsäure als auch mit Aluminiumchloriden und gegebenenfalls mit andern Säuren vorgenommen werden. Durch die Bildung eines leicht zersetzlichen Hydroxydchlorides wird die Oberfläche des Aluminiumoxydkornes anpeptisiert und dadurch die Reibung zwischen den einzelnen Teilchen stark herabgesetzt. Die erzielte Plastizität für das Formen der Masse in der Strangpresse reicht jedoch nur aus, wenn die verwendeten Grundstoffe, die als Magerungsmittel wirken, bildsam sind und ihr Anteil in der Masse im Verhältnis zu den Bindestoffen klein ist.

Die erforderliche Plastizität für Strangpressen von Massen, die Metallpulver oder Hartstoffe, wie Metallsilizid und Metallkarbid, enthalten, lässt sich jedoch durch Anpeptisieren des als Bindemittel wirken-

den AI 0 nicht erreichen. Oft ist ein Zusatz von Salzsäure in derartigen Massen unerwünscht, wenn Reaktionen mit dem Füllmittel eintreten können ; ausserdem greift die Säure die Presswerkzeuge an.

Die Erfindung vermeidet das Anätzen des Aluminiumoxydes mit Säuren und die Verwendung organischer Plastifizierungsmittel und ermöglicht die Bildung einer selbst für das Strangpressverfahren geeignei ten Masse mit hohem Anteil an Magerungsstoffen und AI 0 als Bindemittel. Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung lassen sich bildsame, auf der Strangpresse ausformbare Massen herstellen, die bis zu 90%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Masse, gepulverte, schwer verpressbare Grundstoffe enthalten, die als Magerungsstoffe wirken und aus Metallen, Metalloxyden, Metallkarbiden, Metallsiliziden, Metallboriden u. dgl. Stoffen oder Gemischen dieser Stoffe bestehen. Dieser hohe Anteil an schwer verpressbaren Magerungsstoffen kann sogar noch erhöht werden, wenn im Gesenk gepresst wird.

Auch für die Herstellung von Kunstkohlekörpem ist dieses Verfahren anwendbar, wenn als Grundstoffe gepulverter Koks, Graphit od. dgl. verwendet wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass irgendwelche Zusätze von Flussmitteln nicht erforderlich sind, so dass Reaktionen der Mischungspartner vermieden werden und die Temperaturfestigkeit des AI 0 nicht beeinträchtigt wird. Erreicht werden diese Vorteile nach der Erfindung dadurch, dass den gepulverten Grundstoffen als Bindemittel ein Gemisch von fein gepulvertem, hoch voluminösem AI 0 mit einer Lösung kolloidal-wasserlöslicher Tonerde zugesetzt und mit den gepulverten Grundstoffen gut gemischt wird, bis die Masse die für die Verarbeitung in der Strangpresse erforderliche Plastizität und Formbeständigkeit erhält. Die hiebei verwendete kolloidal-wasserlösliche Tonerde kommt als kristallines Pulver unter der Bezeichnung"Tonerdegel"in den Handel und wird in der Textilindustrie zum Imprägnieren von Geweben verwendet.

Die Lösung der kolloidal-wasserlöslichen Tonerde kann in verschiedener Konzentration zur Anwendung gelangen, wobei mit steigender Konzentration der Lösung anteilig grössere Mengen gegenüber dem festen Al os erforderlich sind, um die optimale Plastizität zu erreichen. Eine besonders hohe Plastizität weisen Mischungen auf, die auf 1 Teil Al 20 3etwa 1-1, 3 Teile einer 30-50% Lösung der kolloidalen Tonerde enthalten. Durch Veränderung des Mischungsverhältnisses und der Konzentration der kolloidalen Tonerdelösung kann das plastische Verhalten der aus den Grundstoffen und dem als Bindemittel und Plastifizierungsmittel dienenden Gemisch von kolloidaler Tonerdelösung mit fein verteiltemäluminiumoxyd beliebig eingestellt werden.

Die Masse wird am zweckmässigsten so bereitet, dass man die festen Komponenten der Grundstoffe und des Bindemittels im gewünschten Verhältnis vorlegt und gut mischt. Dann wird die Lösung der kolloidalen Tonerde zugesetzt und die Masse in einem Mulden-oder Walzenkneter gut durchmischt, bis nach kurzer Zeit in etwa 10 - 20 Minuten die günstigste Plastizität erreicht ist und die Masse verpresst werden kann.

Die Nachbehandlung der Presslinge kann beliebig erfolgen, da die Presslinge vor und nach ihrer Trocknung eine gute Formbeständigkeit aufweisen.

Bei den praktisch durchgeführten Versuchsreihen hatte das zur Verwendung kommende grobkörnige Tonerdegel einen Wassergehalt von 59% r (bestimmt bei 1050C). Es wurde ungetrocknet eingewogen und Lösungen mit destilliertem Wasser in verschiedener Konzentration hergestellt. Hiebei ergaben sich für die Lösung bei steigender Konzentration folgende spezifische Gewichte und Viskositäten :

EMI2.1

<tb>
<tb> Konz. <SEP> % <SEP> Spez. <SEP> Gewicht <SEP> (cP)
<tb> Tonerdegel
<tb> 5 <SEP> 1, <SEP> 023 <SEP> 1, <SEP> 159 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 1, <SEP> 047 <SEP> 1, <SEP> 443 <SEP>
<tb> 15 <SEP> 1, <SEP> 071 <SEP> 1, <SEP> 624 <SEP>
<tb> 20 <SEP> 1, <SEP> 095 <SEP> 1, <SEP> 870 <SEP>
<tb> 25 <SEP> 1, <SEP> 119 <SEP> 2, <SEP> 215 <SEP>
<tb> 30 <SEP> 1, <SEP> 143 <SEP> 2, <SEP> 630 <SEP>
<tb> 40 <SEP> 1, <SEP> 190 <SEP> 4, <SEP> 050 <SEP>
<tb> 50 <SEP> 1, <SEP> 238 <SEP> 6, <SEP> 905 <SEP>
<tb>

EMI3.1

EMI3.2

Die nach den angegebenen Mischungen hergestellten Massen ergeben nach dem Ausformen auf der Strangpresse in feuchtem Zustand elastische Stränge, die vor und nach dem Trocknen formbeständig sind.

Die hohe Binde- und Klebekraft des Gemisches aus feinverteiltem ALO und der wässerigen Lösung derartiger Tonerdegele erleichtert auch die Verformbarkeit nach andern Verformungsverfahren, wie z. B. im Gesenkpressen oder beim Stampfen oder Rütteln. Es genügen z. B. Zusätze von wenigen Prozenten eines derartigen Bindemittels, um eine ausreichende grüne Verbandfestigkeit zu erzielen. Derartige Körper können ohne weiteres in grünem Zustand gehandhabt werden. Die filmartige Verteilung des Bindemittels gewährleistet auch bei geringen Bindemittelmengen eine hohe Festigkeit in gebranntem Zustand. Es ist auch denkbar, das Verfahren für die Herstellung von Katalysatoren zu benutzen, bei denen AI0 als Katalysatorträger dient.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Sinterkörpern aus Metallen, Metalloxyden, Metallkarbiden, Metallsiliziden, Metallboriden od. dgl. Grundstoffen, die AI 0 als Bindemittel enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass den gepulverten Grundstoffen als Bindemittel ein Gemisch von fein gepulvertem, hoch voluminösen AI 0 mit einer Lösung kolloidal-wasserlöslicher Tonerde (Tonerdegel) zugesetzt und mit den gepulverten Grundstoffen gemischt wird, bis die Masse die für die Verarbeitung in der Strangpresse erforderliche Plastizität und Formbeständigkeit erhält, worauf Formkörper hergestellt und diese gesintert werden.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kolloidal-wasserlösliche Tonerde, die als kristallines Pulver etwa 37-45 Gew.-% A120 enthält, in der Lösung in einer Konzentration von 5 bis 50 Gew.-% verwendet und je nach ihrer Konzentration der aus den gepulverten Grundstoffen und dem feingepulverten hochvoluminösen AI 0 bestehenden Mischung bei höherer Konzentration in grösserer Menge zugesetzt wird und umgekehrt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem Ausformen getrocknete Formkörper einer G1Uhbehandlung bei einer Temperatur unterzogen wird, bei der eine Sinterung des A10 eintritt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Herstellung von Formkörpern, die in der Hauptsache EMI4.1