AT406557B

AT406557B - Verfahren zur herstellung von metallkörpern mit innerer porosität

Info

Publication number: AT406557B
Application number: AT0034297A
Authority: AT
Inventors: Hans-Peter Dr Degischer; Brigitte Dr Kriszt; Ahmad Falahati
Original assignee: Machner & Saurer Gmbh
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2000-06-26
Also published as: ES2202793T3; DE59809442D1; EP0868956B1; EP0868956A1; ATA34297A; ATE248675T1

Description


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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Metallkörpern mit einer im wesentlichen homogen ausgebildeten inneren Porosität, die aus Metallpulvern und gasabspaltenden Treibmittelpulvem bestehen, welche Pulver gemischt und kompaktiert werden, wonach im derart gebildeten Körper durch Temperatureinwirkung bei Reaktion des Treibmittels Porosität gebildet wird. Weiters umfasst die Erfindung poröse, insbesondere nach obigem Verfahren hergestellte Metallkörper 
Für einen technischen Einsatz von metallischen Körpern, insbesondere beim Bau von Geräten, sind deren mechanische Eigenschaften und zumeist deren Gewicht von entscheidender Bedeutung.

   Oftmals, zum Beispiel in der Fahrzeug- und Luftfahrtindustrie, besteht der Wunsch nach Teilen, die eine hohe Biege- und/oder Torsionsfestigkeit, hohe Energieabsorption bei Verformung, geringe Wärmeleitfähigkeit und dergleichen bei geringst möglichem Komponentengewicht aufweisen. Um nun geringe Komponentengewichte im Geräte- und Anlagenbau zu erreichen, besteht einerseits die Möglichkeit, Leichtmetalle zu verwenden, andererseits kann diesbezüglich ein Einsatz von Metallschaumkörpern besonders vorteilhaft sein. 



   Eine Herstellung von Metallschaumkörpern erfolgt bei Verwendung von zumeist Leichtmetallen und dergleichen Legierungen dadurch, dass flüssiges Metall geschäumt und erstarren gelassen wird. Derart gefertigte Körper können vielfach aus Gründen der Herstellbarkeit nur einfache geometrische Formen aufweisen und müssen durchwegs aufwendig weiterbearbeitet werden. 



   Um eine gewünschte Form eines Metallschaumkörpers zu erreichen, wird gemäss US-PS 2 979 392 vorgeschlagen, in eine Kokille eine feste Mischung aus Metallpulver und gasabspaltendem Pulver einzubringen und durch Wärmeeinwirkung den Metallpulverteil zu schmelzen, wobei sich das gasabspaltende Pulver zersetzt und das Gas im Metall unzusammenhängende geschlossene Zellräume bildet. Durch eine darauffolgende Abkühlung wird ein geformter Metallschaumkörper gebildet.

   Dieses Herstellungsverfahren hat jedoch den Nachteil, dass ein Aufschmelzen und Aufschäumen des flüssigen Metalls durch raschen, weitgehend ungehinderten Austritt des abgespaltenen Gases schwer kontrollierbar ist und nach dem Abkühlen oft im wesentlichen porenfreie Teile des Körpers vorliegen 
Durch die DE-OS 1 201 559 ist ein anderes Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpem mit gleichmässig über dem Querschnitt verteilten Poren bekannt geworden, bei welchem ein Gemisch eines zerkleinerten duktilen Metalls und eines bei erhöhter Temperatur, aber unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls gasabgebenden Zusatzes stranggepresst wird und diese verschweisste Mischung dann auf eine Temperatur oberhalb der Gasabgabetemperatur des Zusatzes, aber unterhalb des Schmelzpunktes des Metalls erhitzt wird.

   Dieses gegebenenfalls eine gleichmässige Porosität des gebildeten Körpers erbringende Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass nur hochduktile Metallpulver, die bereits durch ein Strangpressen verschweissbar sind, eingesetzt werden können. 



   Ein Verfahren zur weitgehend kontinuierlichen Herstellung von   Metallschaumkörpern   ist aus der EP-0559097 A2 bekannt geworden, wobei ein Metall-Treibmittelpulver-Gemisch in einen Kanal eingeführt, unter Vorkompaktierung bei erhöhter Temperatur zu einer Matrize transportiert und durch diese hindurch ausgepresst wird. Dieses, hauptsächlich für Aluminium verwendete Verfahren hat jedoch unter anderem die Probleme der Einhaltung der erforderlichen Herstellparameter sowie ein eines hohen maschinentechnischen Aufwandes 
Die DE-4 018 360 C1 offenbart ein weiteres Verfahren zur Herstellung poröser Metallkörper aus Leichtmetallen mittels Metallpulvers und mindestens eines Treibmittelpulvers.

   Ein Halbzeug wird dabei durch Heisskompaktieren der Pulvermischung bei einer Temperatur, bei der die Verbindung der Metallpulverteilchen überwiegend durch Diffusion erfolgt und bei einem Druck, der hoch genug ist, um die Zersetzung des Treibmittels zu verhindern, derart erstellt, dass die Metallteilchen sich in einer festen Verbindung untereinander befinden und einen gasdichten Abschluss für die Teilchen des Treibmittels darstellen. In der Folge wird durch Aufheizen des Halbzeuges auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels, vorzugweise im Temperaturbereich des Schmelzpunktes des verwendeten Metalls, der poröse Metallkörper gebildet. Dieses, zwar aufwendige Verfahren ist jedoch durchaus geeignet, einen Leichtmetallkörper mit hoher und gleichmässiger Porosität herzustellen.

   Für Schwermetalle, insbesondere mit höheren Schmelzpunkten, weist jedoch das Aufschäumverfahren Nachteile und/oder Undurchführbarkeit auf, weil einerseits durch die geringe Oberflächenspannung von Schwermetallschmelzen ein Zusammenfluss der kleinen Gasbläschen gefördert wird und andererseits durch das hohe spezifische Gewicht des Metalls der Gasblasenauftrieb gross ist. 

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   Zur Herstellung von Schaumkörpern aus Schwermetall wird gemäss der US-PS- 3 336 134 im wesentlichen vorgeschlagen, eine Mischung aus schaumbaren Harz und Metallpulver, gegebenenfalls mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung aufzuschäumen und den 
Schaumkörper zur Härtung auf eine Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Harzes aufzuheizen. Durch weiteres Aufheizen über die Zersetzungstemperatur des Harzes, jedoch unter den Schmelzpunkt des niedrigst schmelzenden Metalls werden alle organischen Verbindungen entfernt bzw ausgetragen und die Pulverteilchen unter Bildung eines gasdurchlässigen 
Schwermetall - Schaumkörpers zusammengesintert. Ausser dem hohen Herstellungsaufwand und den möglichen Umweltbelastungen sind eine begrenzte Porosität und eine geringe Festigkeit des 
Körpers als Nachteile zu sehen. 



   Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem Schwermetallkörper mit im wesentlichen homogen ausgebildeter innerer Porosität hergestellt werden können Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass aus Ausgangsstoffen Pulver aus mindestens einem Schwermetall und/oder mindestens einer Schwermetalllegierung, aus mindestens einem gasbildendem und/oder gasabspaltenden Treibmittel sowie gegebenenfalls aus mindestens einem nichtmetallischen Reaktions- und/oder Legierungsmittel und/oder einer Mischhilfe hergestellt und die Pulver zu einer homogenen Mischung verarbeitet werden, welche Pulvermischung unter allseitigem Druck gegebenenfalls in einem verschliessbaren Behälter und/oder bei erhöhter, jedoch unterhalb jener für die Zersetzung des Treibmittels liegenden Temperatur zu einem Rohling kompaktiert wird,

   wonach der Rohling einer Wärmebehandlung unterworfen wird, welche zumindest teilweise jeweils in einem Temperaturbereich zwischen Solidus- und Liquidustemperatur einer durch Inhomogenitäten der chemischen Zusammensetzung gebildeten, niedriger schmelzenden Schwermetallphase sowie im Bereich der Reaktions- und/oder Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegt, wobei gegebenenfalls bei einer gasbildenden und/oder einer   volumsvergrössernden   Reaktion, durch das Treibgas die Bildung von Porosität im Metallkörper, der danach abgekühlt wird, erfolgt. 



   Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass durch den Pulverkomaufbau und/oder die Pulverzusammenstellung nach einer intensiven Mischung ein Rohling herstellbar ist, welcher optimal die geforderten Voraussetzungen für eine Erstellung einer Verbindung der Metallteilchen untereinander, bei einem weitgehend gasdichten Einschluss der Treibmittelpartikel, bietet Erfindungsgemäss ist dafür wichtig, dass die Oberflächenbereiche der Metallpulverteilchen hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung inhomogen sind und/oder bei einer Erwärmung eine Reaktion mit nichtmetallischen Mitteln derart gerichtet erfahren können, dass Inhomogenitäten entstehen, die niedriger schmelzende Phasen ausbilden.

   Durch eine Wärmebehandlung bei der Kompaktierung und/oder der Verarbeitung des Rohlings wird vorerst ein Temperatur- und Druckbereich gewählt, bei welchem die niedrig schmelzenden Phasen eine metallische Verbindung bzw. ein Verschweissen der Metallteilchen bewirken, wogegen die derart eingeschlossenen   Treibmittelpulverkömer   keine wesentliche Zersetzung oder Reaktion erfahren Nach einer, durch eine weitere Wärmeeinwirkung verursachte Anhebung der Schmelztemperatur und der Materialfestigkeit der komverbindenden Bereiche durch Diffusion erfolgt eine Erwärmung und/oder Druckminderung auf mindestens die Zersetzungs- und/oder Reaktionskriterien des Treibmittels, wobei das entstehende Gas eine Porenbildung im Rohling bewirkt.

   Weil die einzelnen   Treibmittelkömer   weitgehend im Metall eingeschmolzen bzw eingeschweisst vorliegen, wird eine im wesentlichen homogen ausgebildete innere Porosität im Schwermetallkörper erstellt. 



   Besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften des porösen Metallkörpers bei erhöhter Temperatur im Vergleich mit dessen spezifischem Gewicht werden erreicht, wenn das Schwermetall und/oder die Schwermetalllegierung ein Schmelzpunktintervall von höher als 900  C, vorzugsweise von höher als 1100 C aufweist. 



   Wenn, wie weiters in günstiger Weise vorgesehen, die Ausgangstoffe zu Metallpulver mit einem mittleren Komdurchmesser von   11 um   bis 400 um und zu einem Treibmittelpulver sowie Reaktions- und/oder Legierungspulver mit einem mittleren Korndurchmesser von 1,1 bis 200 um verarbeitet und die Pulver gemischt werden, werden besonders vorteilhafte Voraussetzungen für die Kompaktierung des Rohlings und eine Bildung von homogener Porosität bei geringem spezifischem Gewicht des Metallkörpers erreicht. 



   Um ein gasdichtes Einlagern oder allseitiges Einschweissen der Treibmittelpartikel und gegebenenfalls der Reaktions- und/oder Legierungsmittel sicherzustellen sowie in der Folge eine gleichmässig ausgebildete Porosität im Metallkörper zu erreichen, kann es weiters, wie gefunden wurde, günstig bzw.

   wichtig sein, wenn mindestens ein Schwermetall- und/oder mindestens ein 

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 Schwermetall-Legierungspulver mit einer über den Querschnitt der Pulverkörner inhomogenen chemischen Zusammensetzung hergestellt und/oder durch Legierungsmittel bei Temperatureinwirkung, vorzugsweise im Rohling, gebildet wird und derart eine niedriger schmelzende Dünnschicht an den Kornoberflächen entsteht, die nach einer zumindest teilweisen Verschweissung der   Metallkömer   bei weiterer Temperatureinwirkung durch Diffusionsausgleich eine Erhöhung der Solidus- und Liquidustemperatur erfährt.

   Pulver mit einer niedriger schmelzenden Dünnschicht an den Kornoberflächen sind beispielsweise durch Glühung in einem Reaktionsgasstrom herstellbar, wobei nach einem Kompaktieren zu einem Rohling durch eine Temperatureinwirkung ein zumindest teilweises Aufschmelzen der Oberflächenbereiche und ein Verschweissen der Pulverteilchen erfolgen kann. Es ist auch vorteilhaft möglich, Pulver mit weitgehend homogener chemischer Zusammensetzung über den Kornquerschnitt mittels Legierungs- und/oder Reaktionsmittel zu beschichten, dieses Mischgut zu kompaktieren und einer Glühung zu unterwerfen, wobei durch ein Eindiffundieren der Beschichtungselemente auflegierte, niedriger schmelzende Oberflächenbereiche gebildet und die Pulverkörner miteinander verbunden werden.

   So kann zum Beispiel ein im wesentlichen aus reinem Eisen mit einem Schmelzpunkt von 1500 C bestehendes Pulver durch ein Beimischen von bzw. ein Beschichten der Pulverkömer mit Kohlenstoff beim Erwärmen bzw. Glühen anfänglich Oberflächenbereiche mit einer bis auf etwa 1150  C abgesenkten Schmelz- bzw. Solidustemperatur erhalten.

   Diffundieren sodann die Kohlenstoffatome in das Korninnere, so erfahren die Solidus- und Liquidustemperaturen der Legierung im Kornoberflächen bereich eine Erhöhung 
Insbesondere im Hinblick auf eine möglichst gute Verteilung der Komponenten und folglich eine gleichmässige Anordnung der Poren in einem rissfreien Metallkörper, ist es bevorzugt, wenn dem (den) Metallpulver(n) und dem(den) Treibmittelpulver(n) als Reaktions- und/oder Legierungsmittel ein nichtmetallisches Element oder eine dergleichen Verbindung, vorzugsweise Kohlenstorf, insbesondere Graphit, vor dem homogenisierenden Mischvorgang zugesetzt wird. 



   Es kann auch insbesondere bei legierten und hochlegierten Schwermetallen günstig sein, wenn im Bereich der Oberfläche der   Schwermetallpulverkömer   eine Schicht mit erhöhtem Stickstoffgehalt gebildet wird, wodurch bei einer Wärmebehandlung des Rohlings eine Verbindung derselben erfolgt, weil dabei letztlich eine hohe Festigkeit der Porenwände erreicht werden kann. 



   Wenn, wie weiters in vorteilhafter Weise erfindungsgemäss vorgesehen sein kann, als Treibmittel ein Kohlendioxid abspaltender Stoff, vorzugsweise zumindest ein Karbonat, insbesondere der Elemente aus der zweiten Gruppe des periodischen Systems oder eines Schwermetalls verwendet wird und das durch Temperatureinwirkung abgespaltene Gas, gegebenenfalls durch Reaktion mit dem zugesetzten Kohlenstoff, eine   Volumsvergrösserung   erfährt, wird mit hochwirksamen Treibmitteln, gegebenenfalls bei geringen Treibmittelquantitäten, besonders günstig ausgebildete Porosität im Metallkörper erreicht. 



   Eine Volumsvergrösserung des von einem Treibmittel bei erhöhter Temperatur abgespaltenen Kohlendioxides wird durch eine Reaktion mit beigemischten Kohlenstoff unter Bildung von Kohlenmonoxid verursacht. 



   Alternativ kann auch als Treibmittelpulver zumindest ein Oxid, vorzugsweise ein Schwermetalloxid, insbesondere Eisenoxid, verwendet und mit mindestens einer derartigen Menge Kohlenstoff im Pulver verteilt werden, dass der Sauerstoffanteil des Oxides zu CO-Gas reagieren gelassen wird. 



   Ein im hohen Masse rissfreies Aufblähen des Rohlings ist erreichbar, wenn die Aufheizgeschwindigkeit zu der Temperatur, bei welcher das Treibmittel Gas abspaltet, einen Wert aufweist, der grösser ist als 4,05  C/s. 



   Wenn, wie weiters vorteilhaft vorgesehen ist, zumindest zwei Schwermetallpulver und/oder zumindest zwei Treibmittelpulver mit jeweils unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung hergestellt und zur Bildung des Rohlings verwendet werden, können die Bedingungen für eine metallische Verbindung der Pulverpartikel zur Bildung von Metallkörpem mit besonderen mechanischen Eigenschaften und gleichmässiger Kleinporosität optimiert werden. 



   Für eine Erstellung von Komponenten, insbesondere in der Fahrzeug- und Luftfahrtindustrie, kann es zur Ausformung von Teilen mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht günstig sein, wenn der Metallkörper eine dichte Oberflächenschicht aufweist und insbesondere als Verbundkörper ausgebildet ist. 



   Die Erfindung umfasst weiters einen porösen Metallkörper, der zumindest 40 Vol. -% Porosität besitzt, aus mindestens einem Schwermetall und/oder mindestens einer Schwermetalllegierung gebildet ist und Kohlenstoffgehalte von 0,05 bis 4,1 Gew-% und/oder Stickstoffgehalte von 0,002 

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 bis 0,3 Gew. -% aufweist. Durch die Kohlenstoff- und/oder Stickstoffgehalte im Schwermetall ist eine verbesserte verbindungstechnische bzw schweissmetallurgische Güte der Verbindungsbereiche um die Poren sichergestellt. 



   Besonders günstige Eigenschaften des Metallkörpers sind erreichbar, wenn dieser im wesentlichen aus einer Eisenbasis- oder Nickelbasis- oder einer Kobaltbasislegierung, insbesondere mit jeweils Chromgehalten von grösser als 1,6 Gew -% oder Kupferbasislegierungen sowie anderen Schwermetallen gebildet ist und einen Schmelzpunkt von grösser als 900 C aufweist
Wenn der Metallkörper im wesentlichen aus zumindest einer intermetallischen Phase besteht, können vorteilhaft sogenannte Memory- Eigenschaften derartiger Werkstoffe genutzt werden. 



   Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungswege darstellenden Beispielen näher erläutert. 



   Beispiel 1 : 
Für eine Versuchsreihe wurde mittels Verdüsungsprozesses Reineisenpulver mit einer mittleren Korngrösse von ca 40 um erzeugt. Unter Verwendung dieses Reineisenpulvers und vorgesehener Zusätze erfolgte eine Herstellung von vier unterschiedlich zusammengesetzten Rohlingen durch intensives Mischen und ein Kompaktieren bei einer erhöhten Temperatur von ca. 



  840 C, welche Rohlinge einer anschliessenden Glühbehandlung zur Ausbildung von Porosität unterworfen wurden. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefasst   Tabelle 1   
 EMI4.1 
 
 EMI4.2 
 
<tb> 1 <SEP> Fe+0,1% <SEP> CaCO3 <SEP> keine <SEP> Porosität
<tb> 
<tb> 2 <SEP> Fe+0,15% <SEP> SrCO3 <SEP> keine <SEP> Porosität
<tb> 
<tb> 3 <SEP> Fe+0,1 <SEP> % <SEP> CaC03 <SEP> +3%C <SEP> Niedrige <SEP> Porosität
<tb> 
<tb> 4 <SEP> Fe+0,15% <SEP> SrCO3+3%C <SEP> gleichmässige <SEP> Porosität
<tb> 
 
Die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse zeigen die Wirkungen von einerseits Treibmitteln mit verschieden hoher Dissoziationstemperatur (z.

   B. bei 1 atm.: CaC03 : 900 C; SrC03:1289 C;   BaC03:   1360 C) und andererseits des nichtmetallischen Reaktionsmittels Kohlenstoff gemäss einem   gasvolumenvergrössemden   Reaktionsablauf: 
MeC03 MeO + CO2 
CO2+ C 2CO 
Das Treibgasvolumen kann weiter gesteigert werden, wenn die aus den Karbonaten durch Abspalten von Kohlensäure gebildeten Metalloxide, insbesondere Schwermetalloxide, bei Temperaturen zwischen 900  C und 1250   C durch Kohlenstoff reduzierbar sind. Diese vorteilhaft bei Karbonaterzen wie Eisenkarbonaten mögliche Reaktion läuft prinzipiell gemäss folgender Gleichungen ab, wobei SMe Schwermetall bedeutet. 



   SMeC03 SMe + CO2 + C SmeO + 2 CO 
SMeO+C SMe+ CO 
Als Treib- und Reaktionsmittel können auch, wie Versuche zeigten, Schwermetalloxide, zum Beispiel Eisenoxide, insbesondere lamellarer, also nicht amorpher Hämatit und Kohlenstoff verwendet werden, wobei eine Treibgasbildung nach der Formel abläuft: 
Fe203 +3C 2Fe+3CO 
Pulverzusätze aus lamellarem Hämatit und Graphit sind besonders vorteilhaft verwendbar, weil eine plättchenförmige Struktur dieser Partikel gute Misch- und Verteilungseigenschaften im Schwermetallpulver sowie verzögerte Reaktionen bewirken können. 



   Beispiel   2   
Rostfreier Stahl vom Typ AISI 316 wurde nach einem Gasverdüsungsverfahren zu Pulver mit einem mittleren Komdurchmesser von 125 um verarbeitet. Bei einem Teil dieses Pulvers erfolgte ein Ansticken der Oberflächenzone der Pulverkörner. Sowohl das verdüste und nicht weiterbehandelte als auch das oberflächlich aufgestickte Pulver wurden jeweils teilweise mit 0,1 Gew-% CaC03 und 0,15 Gew-%   SrC03   gemischt und bei erhöhter Temperatur zu Rohlingen kompaktiert Bei einer anschliessenden Glühbehandlung zur Ausformung von innerer Porosität waren die nachfolgend in Tab. 2 zusammengefassten Ergebnisse erhalten worden :

   
Tabelle 2 
 EMI4.3 
 
<tb> Versuchs-Nr. <SEP> Pulvermischung-Rohling <SEP> Ergebnis
<tb> 
<tb> A <SEP> 316+ <SEP> 0,1% <SEP> CaC03 <SEP> eine <SEP> zentrale <SEP> Aufblähung
<tb> 
<tb> 
<tb> B <SEP> 316+ <SEP> 0,15% <SEP> SrC03 <SEP> niedrige <SEP> Porosität
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
 EMI5.1 
 
<tb> C <SEP> 316/N+0,1% <SEP> CaCO3 <SEP> geringfügige <SEP> Porosität
<tb> 
<tb> D <SEP> 316/N+1,5% <SEP> SrC03 <SEP> Porositätgut
<tb> 
 
Unter gleichen Herstellungs- und Untersuchungsbedingungen erfolgte eine Erprobung der Legierung AISI A 316 FM mit 0,13 Gew -% Schwefel Es konnte bei allen Proben offensichtlich durch den Schwefelgehalte eine im Vergleich wesentlich verbesserte Poren- bzw Schaumbildung im Metallkörper festgestellt werden 
Beispiel 3 :

   
Rostfreier Stahl der Marke 304 L wurde mittels Inertgas- Verdüsungsverfahren hergestellt und jeweils Teile davon mit 0,1Gew. -% CaC03 mit 0,15 Gew. -%   SrC03   und mit 0,15 Gew.-% SrC03 + 0,4 Gew-% C homogen gemischt und die Mischungen in jeweils zwei Blechbehältern abgefüllt, diese evakuiert und verschlossen Eine Mischungsreihe wurde heissisostatisch bei einer Temperatur von 1100 C gepresst, wonach anschliessend in einer   Induktionserwärmungsanlage   eine Erwärmung der Rohlinge auf eine Temperatur im Bereich der Schmelztemperatur der Legierung zur Freisetzung des Treibgases mit anschliessender Abkühlung erfolgte Als Ergebnis konnte eine Porosität der Metallkörper von über 62 Vol. -% festgestellt werden, wobei der Kohlenstoff eine deutlich die Porosität vergrössernde und die Legierung härtende Wirkung zeigte.

   Das Porenvolumen bzw. die Porengrösse im Zentrum des Teiles war grösser und sank zur Teiloberfläche hin ab. 



   Die zweite Mischungsreihe wurde in einer Heissisostatic- Presse kompaktiert und sodann in die Nähe des Schmelzpunktes der Legierung erwärmt. Nach einem Halten von 30 Min. der Rohlinge auf Temperatur erfolgten bei einer homogenen Temperaturverteilung über den Querschnitt eine Reduktion des isostatischen Druckes auf Normaldruck und damit eine Ausbildung einer Porosität im Metallkörper mit gleichzeitiger Kühlung desselben. Eine Untersuchung der erhaltenen Körper zeigte, dass diese ein spezifisches Gewicht von kleiner als 3,0g/cm3 aufwiesen und dass über den Querschnitt die Porosität weitgehend homogen bzw mit im wesentlichen gleicher Porengrösse vorlag, wobei wiederum die mit Src03 als Treibmittel versetzten Teile die besten Ergebnisse brachten. 



   Patentansprüche: 
1. Verfahren zur Herstellung von Metallkörpem mit einer im wesentlichen homogen ausgebildeten inneren Porosität, die aus Metallpulvem und gasabspaltenden 
Treibmittelpulvem bestehen, welche Pulver gemischt und kompaktiert werden, wonach im derart gebildeten Körper durch Temperatureinwirkung bei Reaktion des Treibmittels 
Porosität gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus Ausgangsstoffen Pulver aus mindestens einem Schwermetall und/oder mindestens einer Schwermetalllegierung, gegebenenfalls mit inhomogener chemischer Zusammensetzung, aus mindestens einem gasbildenden und/oder gasabspaltenden Treibmittel sowie gegebenenfalls aus mindestens einem nichtmetallischen Reaktions- und/oder Legierungsmittel und/oder einer Mischhilfe hergestellt und die Pulver zu einer homogenen Mischung verarbeitet werden,

   welche 
Pulvermischung unter allseitigem Druck gegebenenfalls in einem verschliessbaren Behälter und/oder bei erhöhter Temperatur zu einem Rohling kompaktiert wird, wonach der Rohling einer Wärmebehandlung, gegebenenfalls mit Änderung der chemischen 
Zusammensetzung im Oberflächenbereich der Pulverkömer, unterworfen wird, welche zumindest teilweise jeweils in einem Temperaturbereich zwischen Solidus- und 
Liquidustemperatur einer durch Inhomogenitäten der chemischen Zusammensetzung gebildeten, niedriger schmelzenden Schwermetallphase sowie im Bereich der Reaktions- und/oder Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegt, wobei gegebenenfalls bei einer gasbildenden und/oder einer volumsvergrössernden Reaktion durch das Treibgas die 
Bildung von Porosität im Metallkörper, der danach abgekühlt wird, erfolgt.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwermetall und/oder die Schwermetallegierung ein Schmelzintervall von höher als 900 C, vorzugsweise von höher als 1100 C, aufweisen. <Desc/Clms Page number 6>

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstoffe zu Metallpulver mit einem mittleren Korndurchmesser von 11 um bis 400 um und zu einem Treibmittelpulver mit einem mittleren Korndurchmesser von 1,1 bis 200 um verarbeitet und die Pulver gemischt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schwermetall- und/oder mindestens ein Schwermetall-Legierungspulver mit einer über den Querschnitt der Pulverkömer inhomogenen chemischen Zusammensetzung hergestellt und/oder durch Legierungsmittel bei Temperatureinwirkung, vorzugsweise im Rohling gebildet wird und derart eine niedriger schmelzende Dünnschicht an den Kornoberflächen entsteht, die nach einer zumindest teilweisen Verschweissung der Metallkörner bei weiterer Temperatureinwirkung durch Diffusionsausgleich eine Erhöhung der Solidus- und Liquidustemperatur erfährt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem(den) Metallpulver(n) und dem (den) Treibmittelpulver(n) als Reaktions- und/oder Legierungsmittel ein nichtmetallisches Element oder eine dergleichen Verbindung, vorzugsweise Kohlenstoff, insbesondere Graphit, vor dem homogenisierenden Mischvorgang zugesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Oberfläche der Schwermetallpulverkömer eine Schicht mit erhöhtem Stickstoffgehalt gebildet wird. wodurch bei einer Wärmebehandlung des Rohlings eine Verbindung derselben erfolgt 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel ein Kohlendioxid abspaltender Stoff, vorzugsweise zumindest ein Karbonat, insbesondere der Elemente aus der zweiten Gruppe des periodischen Systemes oder eines Schwermetalls verwendet wird und das durch Temperatureinwirkung abgespaltene Gas gegebenenfalls durch die Reaktion mit dem zugesetzten Kohlenstoff eine Volumsvergrösserung erfährt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittelpulver zumindest ein Oxid, vorzugsweise Schwermetalloxid, insbesondere Eisenoxid, verwendet wird und mit mindestens einer derartigen Menge Kohlenstoff im Pulvergemisch verteilt wird ,dass der Sauerstoffanteil des Oxides zu CO-Gas reagieren gelassen wird 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizgeschwindigkeit zu der Temperatur, bei welcher das Treibmittel Gas abspaltet, einen Wert aufweist, der grösser ist als 1,05 C/s.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Schwermetallpulver und/oder zumindest zwei Treibmittelpulver mit jeweils unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung hergestellt und zur Bildung des Rohlings verwendet werden.

11 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkörper eine dichte Oberflächenschicht aufweist und insbesondere als Verbundkörper ausgebildet wird.

12 Metallkörper mit einer im wesentlichen homogen ausgebildeten Porosität, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zumindest 40 Vol. -% Porosität besitzt, aus mindestens einem Schwermetall und/oder mindestens einer Schwermetallegierung gebildet ist und Kohlenstoffgehalte von 0,05 bis 4,1 Gew. -% und/oder Stickstoffgehalte von 0,002 bis 0,3 Gew. -% aufweist 13. Metallkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieser im wesentlichen aus einer Eisenbasis- oder einer Nickelbasis oder einer Kobaltbasislegierung insbesondere mit jeweils Chromgehalten von grösser als 1,6 Gew. -% oder Kupferbasislegierungen sowie anderen Schwermetallen gebildet ist und einen Schmelzpunkt von grösser als 900 C aufweist.

14. Metallkörper nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser im wesentlichen aus zumindest einer intermetallischen Phase gebildet ist. <Desc/Clms Page number 7>

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