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Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen porösen
Gegenständen aus Sintermetallen
Die Erfindung betrifft mehrschichtige poröse Körper aus Sintermetallen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Poröse gesinterte Metalle werden für zahlreiche Zwecke verwendet, beispielsweise zur Herstellung von Filtern. Die üblichen einheitlichen Filterelemente bestehen aus einem Werkstoff, dessen Merkmale und Eigenschaften auf dem gesamten Weg des zu filtrierenden. Gutes von der Eintrittsseite bis zur Austrittsseite des Filters gleich bleiben. Hieraus ergibt sich, dass bei gegebener Höhe des Filterelements der Druckverlust im Filter mit der wegen der zunehmenden Feinheit der abzutrennenden Stoffe erforderlichen Verringerung der Porengrösse immer grösser wird und sogar unannehmbar hohe Werte erreichen kann.
Es wurde bereits vorgeschlagen, mehrschichtige poröse Körper durch Sintern einer sehr feinen und sehr dünnen porösen Schicht herzustellen, die vorher auf ein Metallstück aufgebracht wurde, das ebenfalls porös und bereits gesintert ist und als Unterlage dient. Es ist jedoch schwierig, hiebei eine gute Haftfestigkeit der dünnen Schicht an der Metallunterlage zu erzielen.
Es ist ferner bekannt, mehrschichtige poröse Gegenstände aus Sintermetallen mit Schichten unterschiedlicher Porosität herzustellen, wobei Schichten von Metallpulvern verschiedener Korngrösse übereinander angeordnet und zusammengesintert werden. Eine Bearbeitung eines solchen porösen Gegenstandes im Rohzustand, also vor dem Sintern, ist nicht möglich. Daher können nur Gegenstände mit einfachen Formen, im wesentlichen Platten, hergestellt werden, bei denen die Metallpulver unterschiedlicher Korngrösse bereits in der Form des herzustellenden Gegenstandes übereinander angeordnet werden. Diese Nachteile werden bei dem erfindungsgemässen Verfahren vermieden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen porösen Gegenständen aus Sintermetallen, bei denen wenigstens zwei der porös gesinterten Metallschichten untereinander verschiedene Porengrössen aufweisen und wobei formbare Massen aus Metallpulvern verschiedener Korngrössen übereinander angeordnet werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man einen Schichtkörper, gebildet aus übereinander angeordneten formbaren Massen aus Metallpulvern verschiedener Korngrösse und Bindemitteln, durch Strangpressen, Ziehen oder Walzen kalt verformt, bis die dünnste Schicht auf die gewünschte Dicke gebracht ist und anschliessend in an sich bekannter Weise sintert.
Die erfindungsgemässe Zugabe von Bindemitteln zu den einzelnen Metallpulvern ermöglicht es nunmehr, die porösen Gegenstände vor dem Sintern einer Kaltverformung zu unterwerfen und Gegenstände komplizierter Form, insbesondere Rohre, herzustellen.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht also darin, dass man mehrere Pasten bzw. Gemische herstellt, die aus feinteiligem Metall von engem Kornspektrum und einem Bindemittel bestehen, wobei die Bestandteile entsprechend den für jede Schicht gewünschten Eigenschaften gewählt sind, einen mehrschichtigen Körper bildet, diesen durch Kaltbearbeitung in die gewünschte Form bringt und den Körper schliesslich in einer Schicht aus inertem Pulver, z. B. aus Aluminiumoxyd, sintert.
Die für die verschiedenen Schichten verwendeten Pulver können aus verschiedenen Materialien bestehen, vorausgesetzt, dass sie im gleichen Temperaturbereich sintern, damit sie bei der Sinterung an
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Nach dem Strangpressen wurde die erhaltene Tafel in Streifen on 250 mm Länge geschnitten, die auf Platten aus korrosionsbeständigem Stahl gelegt, mit Tonerdepulver bedeckt und in Wasserstoff unter langsamer Erhöhung der Temperatur bis auf 7250C gesintert wurden. Auf diese Weise wurden Filterkörper erhalten, die aus einer Filterschicht einer Dicke von 0, 5 mm und einer 2 mm dicken, aus gröberen Teilchen gebildeten Trägerschicht für die erstgenannte Schicht bestanden. Dieses Filter, das Teilchen einer Grösse unter 1 li zurückzuhalten vermochte, hatte eine solche Durchlässigkeit, dass bei einem Druckabfall von 5 g/cm2 eine Luftdurchflussmenge von 15 1/h/cm2 Filterfläche erhalten wurde. Das Filter hatte eine Biegefestigkeit von 25 kg/mm.
Ein aus dem feineren Pulver hergestelltes Filter der gleichen Dicke hielt Teilchen der gleichen Grösse zurück, hatte jedoch nur ein Viertel der Durchlässigkeit des erfindungsgemässen Filters. Bei Herstellung aus dem groberen Pulver ist die Durchlässigkeit des Filters doppelt so hoch wie beim mehrschichtigen Filter, jedoch sind die kleinsten Teilchen, die zurückgehalten werden, fünfmal so gross wie beim mehrschichtigen Filter.
Beispiel 2 : Beschrieben wird die Herstellung eines mehrschichtigen Rohres aus gesintertem Nickel.
Verwendet wurde ein aus Nickelcarbonyl erhaltenes Nickelpulver einer Teilchengrösse zwischen 1 und 16/l. Dieses Pulver wurde durch Schlämmen in zwei Fraktionen getrennt : eine Fraktion von 1 bis 5 u, die andere von 5 bis 16,u. Das Gewichtsverhältnis von feinem Pulver zu groberem Pulver betrug etwa 1 : 4.
Jede Fraktion wurde mit einem Gemisch aus Vaseline und Paraffin in eine Paste überführt. Dann wurde ein zylindrischer Körper hergestellt, der einen Aussendurchmesser von 50 mm hatte und aus einem Kern von 22, 4 mm Durchmesser, der aus dem feineren Pulver gebildet war, und einer zylindrischen Aussenschicht, die aus dem groberen Pulver gebildet war, bestand. Dieser zylindrische Körper wurde dann in bekannter Weise zu einem Rohr verformt, dessen äussere Schicht der zylindrischen Aussenschicht und dessen innere Schicht dem aus dem feineren Pulver gebildeten Kern entsprach. Im Vergleich zu einem in sich einheitlichen Filter, das aus einem Pulver des gleichen Körnungsaufbaues wie die Feinschicht des mehrschichtigen Filters hergestellt war, hatte das gemäss der Erfindung hergestellte mehrschichtige Filter die vierfache Durchlässigkeit für das zu filternde Produkt.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen porösen Gegenständen aus Sintermetallen, bei denen wenigstens zwei der porösen gesinterten Metallschichten untereinander verschiedene Porengrössen aufweisen und wobei formbare Massen aus Metallpulvern verschiedener Korngrössen übereinander ange- ordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Schichtkörper, gebildet aus Uberein- ander angeordneten formbaren Massen aus Metallpulvern verschiedener Korngrösse und Bindemitteln, durch Strangpressen, Ziehen oder Walzen kalt verformt, bis die diinnste Schicht auf die gewünschte Dicke gebracht ist, und anschliessend in an sich bekannter Weise sintert.