AT509613A1 - METHOD FOR PRODUCING MOLDINGS FROM ALUMINUM ALLOYS - Google Patents
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Description
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Die Technologie des Metallpulverspritzgusses hat in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung genommen und ist zur Herstellung von kompliziert geformten Kleinteilen eine eingeführte Technologie mit einem weltweiten Jahresumsatz von etwa 1 Mrd. €. Die Möglichkeit, die Formgebungstechnologie des Kunststoffspritzgusses mit der Werkstoffvielfalt der Pulvertechnologie zu verbinden, hat für viele Werkstoffe interessante Märkte erschlossen.The technology of metal powder injection molding has gained a tremendous boost in recent years and is an established technology with a global annual turnover of about € 1 billion for the production of intricately shaped small parts. The possibility of combining the molding technology of plastic injection molding with the material diversity of powder technology has opened up interesting markets for many materials.
Das Herstellungsverfahren besteht im Wesentlichen aus den nachstehend beschriebenen Prozessschritten. Zunächst wird ein Feedstock in Form eines spritzbaren Granulats aus Metallpulver und einer Kunststoffkomponente, die zumindest zwei intensiv vermischte Polymerkomponenten umfasst, hergestellt. Dieser Feedstock wird anschließend in Kunststoffspritzgussmaschinen zu Formteilen verspritzt. Dieser sog. "Grünkörper" oder "Grünling" enthält üblicherweise ca. 40 Vol.-% Kunststoffbinder, der im nachfolgenden Schritt, der sog. Entbinderung, zum überwiegenden Teil entfernt wird. Es verbleibt nur eine Restkomponente des Binders, das sog. "Backbone", das die Restfestigkeit des entbinderten Körpers gewährleistet. Die Entbinderung kann auf vielfältige Weise geschehen, z.B. thermisch, durch Lösungsmittel, katalytisch usw., wobei sie sehr gut auf den eingesetzten Kunststoffbinder abgestimmt sein muss. Der entbinderte Körper, der sog. "Braunteil" oder "Bräunling", wird nun einem Sinterprozess unterzogen, in dessen erster Stufe normalenweise der "Backbone"-Restbinder thermisch entfernt und der Körper dann unter entsprechender Schrumpfung zu einem annähernd dichten metallischen Bauteil gesintert wird. Die Technologie wird derzeit für hoch- und niedriglegierte Stähle, Edelmetalle, Hartmetalle, aber auch für Keramiken eingesetzt.The manufacturing process consists essentially of the process steps described below. First, a feedstock is prepared in the form of a sprayable granulate of metal powder and a plastic component comprising at least two intensively mixed polymer components. This feedstock is then sprayed into molded parts in plastic injection molding machines. This so-called " green body " or " green " usually contains about 40 vol .-% plastic binder, which is removed in the subsequent step, the so-called debinding, for the most part. There remains only a residual component of the binder, the so-called. "Backbone", which ensures the residual strength of the unbent body. Debinding can be done in a variety of ways, e.g. thermally, by solvent, catalytically, etc., where it must be very well matched to the plastic binder used. The unbound body, the so-called " brown part " or " tanning ", is now subjected to a sintering process in the first stage of which the backbone residual binder is normally thermally removed and the body is then sintered with appropriate shrinkage to a nearly dense metallic component. The technology is currently used for high and low alloy steels, precious metals, hard metals, but also for ceramics.
Obwohl mehrere diesbezügliche Patente existieren, wurde Metallpulverspritzguss für Aluminiumwerkstoffe bisher noch nicht erfolgreich industriell eingeführt, da sich die Mechanismen des Sintems von Aluminiumlegierungen sehr stark von dem der oben erwähnten Werkstoffe unterscheiden. Die Anwesenheit von nicht reduzierbaren Oxiden auf der Oberfläche von Aluminiumpulvem behindert nämlich massiv die Sinterung. Aus diesem Grund wird in der Fachliteratur auch durchwegs eine sauerstofffreie Atmosphäre beschrieben. -1 - « · ·* ·«·« · *« * ···· « t * · • * · * ♦ · · »♦» · · j ·· · ···#·# #·«··Although several related patents exist, metal powder injection molding for aluminum materials has not been successfully introduced industrially since the mechanisms of sintering of aluminum alloys are very different from those of the above-mentioned materials. Namely, the presence of non-reducible oxides on the surface of aluminum powder severely inhibits sintering. For this reason, the literature also consistently describes an oxygen-free atmosphere. -1 - «· · · ·« «« * * «* ····« t * · * * * * ♦ · · · »♦» · · j ··· ··· # · # # · «··
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Eine besondere Schwierigkeit bei der Verarbeitung von Aluminium auf die oben beschriebene Weise ist auch der relativ niedrige Schmelzpunkt von Aluminium (660 °C), der durch den Zusatz von Legierungselementen, wie z.B. Zinn, noch gesenkt wird. Das daraus resultierende Problem besteht darin, dass die Entbinderung der Kunststoffkomponente bei sehr niedrigen Temperaturen abgeschlossen sein muss, wodurch das zur Verfügung stehende Prozessfenster oftmals zu klein wird, um eine vollständige Entfernung zu gewährleisten. Falls dies jedoch nicht gelingt, kann es zu unerwünschten Reaktionen von organischen Restbestandteilen mit den metallischen Komponenten kommen, die die Sinterung behindern und damit die erzielbaren mechanischen Eigenschaften verschlechtern.A particular difficulty in the processing of aluminum in the manner described above is also the relatively low melting point of aluminum (660 ° C) produced by the addition of alloying elements, e.g. Tin, still lowered. The resulting problem is that the debinding of the plastic component must be completed at very low temperatures, which often makes the available process window too small to ensure complete removal. However, if this fails, undesirable reactions of residual organic constituents with the metallic components can occur, hindering sintering and thus impairing the mechanical properties that can be achieved.
Beispielsweise beschreiben Liu et al. in Powder Metallurgy 51, 78-83 (2008) ein Verfahren unter Zusatz von Zinn als Legierungsmetall sowie von Magnesiumblöcken, wobei das Magnesium als "Opfermetall", d.h. als Sauerstoff- und Feuchtigkeitsfänger, dient.For example, Liu et al. in Powder Metallurgy 51, 78-83 (2008) discloses a method of adding tin as alloying metal as well as magnesium blocks, wherein the magnesium is referred to as " sacrificial metal ", i. as an oxygen and moisture scavenger.
Ziel der Erfindung war vor diesem Hintergrund die Entwicklung eines Metailpulver-spritzgussverfahrens, durch das Formkörper aus Aluminiumwerkstoffen mit guten mechanischen Eigenschaften auf einfachere Weise und reproduzierbar hergestellt werden können.Against this background, the object of the invention was the development of a metal powder injection molding process, by means of which the molded body made of aluminum materials with good mechanical properties can be produced in a simpler and reproducible manner.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Dieses Ziel haben die Erfinder durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Formkörpern auf Basis von Aluminiumlegierungen durch Metallpulverspritzguss erreicht, das die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellung eines Feedstocks durch Vermischen der in der gewünschten Legierung enthaltenen Metalle in Form von Metallpulvern und/oder einem oder mehreren Metalllegierungspulvern mit einem Binder; b) Herstellung eines Grünlings durch Spritzgießen des Feedstocks; c) Herstellung eines Bräunlings durch zumindest teilweises Entfernen des Binders aus dem Grünling durch katalytisches und/oder Lösungsmittel- und/oder thermisches Entbindern; -2-This aim has been achieved by the inventors by providing a process for the production of moldings based on aluminum alloys by metal injection molding, comprising the following steps: a) production of a feedstock by mixing the metals contained in the desired alloy in the form of metal powders and / or one or a plurality of metal alloy powders with a binder; b) production of a green compact by injection molding of the feedstock; c) preparation of a browning by at least partial removal of the binder from the green compact by catalytic and / or solvent and / or thermal debinding; -2-
d) Sintern des zumindest teilweise entbinderten Bräunlings zum Erhalt des gewünschten Formkörpers; wobei das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass in Schritt c) der Binder vollständig entfernt wird, wobei, gegebenenfalls nach Durchführung eines oder mehrerer vorhergehender Entbinderungsstufen, eine thermische Entbinderung zur Entfernung des (Rest-)Binders erfolgt, die in einer zumindest 0,5 Vol.-% Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt wird, wonach der so erhaltene, vollständig entbinderte Bräunling gesintert wird.d) sintering the at least partially debinded browning to obtain the desired shaped article; wherein the inventive method is characterized in that in step c) the binder is completely removed, wherein, optionally after performing one or more preceding debinding steps, a thermal debinding takes place to remove the (residual) binder, which is in at least 0.5 Vol .-% oxygen-containing atmosphere is carried out, after which the resulting completely unbonded Braunling is sintered.
Durch dieses Verfahren werden hochreine Formkörper aus Aluminiumlegierungen erhalten, da es aufgrund der vollständigen Entfernung des Binders in Schritt c) zu keinen unerwünschten Reaktionen des Kunststoffs mit den Legierungsmetallen kommt. Diese restlose Entfernung des Binders gelingt - sogar bei relativ niedrigen Temperaturen - aufgrund der Gegenwart von Sauerstoff in der Atmosphäre. Entgegen der herrschenden Lehre, wonach Sauerstoff unbedingt zu vermeiden ist, haben die Erfinder herausgefunden, dass ein geringer Anteil von zumindest 0,5 Vol.-%, die Oxidation des Aluminiums nicht nennenswert fördert, aber zu einer raschen und vollständigen Entbinderung beiträgt. In Abhängigkeit von Zusammensetzung des Puiverge-mischs und den Temperaturbedingungen wird beispielsweise ein Sauerstoffanteil zwischen 20 und 100 Vol.-% eingesetzt, d.h. es kann sogar reines 02-Gas eingesetzt werden.By this method, highly pure moldings of aluminum alloys are obtained, since there is no unwanted reactions of the plastic with the alloy metals due to the complete removal of the binder in step c). This complete removal of the binder succeeds - even at relatively low temperatures - due to the presence of oxygen in the atmosphere. Contrary to the prevailing theory that oxygen must be avoided at all costs, the inventors have found that a small proportion of at least 0.5% by volume does not appreciably promote the oxidation of the aluminum, but contributes to rapid and complete debindering. For example, depending on the composition of the powder mixture and the temperature conditions, an oxygen content of between 20 and 100% by volume is used, i. even pure 02 gas can be used.
Die Aluminiumlegierung enthält neben Aluminium ein oder mehrere andere Metalle, die nicht speziell eingeschränkt sind. Vorzugsweise sind die Legierungspartner aus der aus Magnesium, Kupfer, Silicium und Mangan bestehenden Gruppe ausgewählt und sind besonders bevorzugt in einem jeweiligen Anteil von 0,5 bis 25 Gew.-% enthalten, um Formkörper mit wünschenswerten Eigenschaften zu erhalten. Deutlich niedriger schmelzende Metalle, wie z.B. Bismut, Zinn, Blei, Indium oder auch Zink, oder Legierungen wie etwa Woodsches Metall, die mitunter als Sinterhilfen zur Erniedrigung der Temperatur des Schmelzbeginns dienen, sind gemäß vorliegender Erfindung nicht erforderlich, können jedoch auf Wunsch dennoch als Legierungspartner zugesetzt werden, um Sinterkörper aus den entsprechenden Legierungen zu erhal- -3-The aluminum alloy contains, besides aluminum, one or more other metals which are not specifically limited. Preferably, the alloying partners are selected from the group consisting of magnesium, copper, silicon and manganese, and are more preferably contained in a respective proportion of 0.5 to 25% by weight to obtain molded articles having desirable properties. Significantly lower melting metals, e.g. Bismuth, tin, lead, indium, or even zinc, or alloys such as Wood's metal, sometimes serving as sintering aids to lower the onset of melting temperature, are not required in the present invention, but may be added as alloying partners to sintered bodies if desired the corresponding alloys.
ten. In besonders vorteilhafter Weise werden die weiteren Metalle als Legierungen mit Aluminium, d.h. als Vorlegierungs- oder so genannte Masteralloy-Pulver, eingesetzt. mIn a particularly advantageous manner, the other metals as alloys with aluminum, i. as master alloy or so-called Masteralloy powder used. m
Gemäß vorliegender Erfindung werden vorzugsweise Binder eingesetzt, die bekanntermaßen bei niedrigen Temperaturen entfernbar sind, besonders bevorzugt Poly-acetal-basierte Binder, z.B. Polyoxymethylen- (POM-) Binder, beispielswei^solche, wie sie von BASF in EP 413.231^ WO 94/25205^ünd vor allem EP 446.70^offenbart und auch unter dem Markennamen Catamold® vertrieben werden. Um die rasche und vollständige Entfernbarkeit bei niedrigen Temperaturen und in Gegenwart von Sauerstoff zu fördern, ist im Binder ein hoher Polyacetal-Anteil wünschenswert, weswegen der Binder vorzugsweise zu 50 bis 95 %, noch bevorzugter zu 80 bis 90 %, aus Polyacetal besteht. Alternativ können auch Bindersysteme zum Einsatz kommen, die auf Wachs-Polymer-Basis aufgebaut sind und bei denen die Hauptkomponente Wachs durch vorhergehende Lösungsentbinderung, d.h. vor der erfindungsgemäßen Durchführung der thermischen Entbinderung in Gegenwart von Sauerstoff, entfernt wird.In the present invention it is preferred to use binders which are known to be removable at low temperatures, more preferably polyacetal-based binders, e.g. Polyoxymethylene (POM) binders, for example those as disclosed by BASF in EP 413,231 ^ WO 94/25205 ^ and especially EP 446.70 ^ and are also sold under the trade name Catamold®. In order to promote rapid and complete removability at low temperatures and in the presence of oxygen, a high polyacetal content is desirable in the binder, and therefore, the binder is preferably 50 to 95%, more preferably 80 to 90%, of polyacetal. Alternatively, binder systems based on wax-polymer-based and in which the main component wax by prior Lösungsentbinderung, i. E. before carrying out the thermal debinding in the presence of oxygen according to the invention is removed.
Die Entbinderung in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann einen einzigen Schritt der thermischen Entbinderung in Gegenwart von Sauerstoff umfassen, in dem der gesamte Binder entfernt wird. Alternativ dazu können ein oder mehrere vorhergehende Entbinderungsschritte durchgeführt werden, um die Hauptmenge des Binders zu entfernen, worauf der erfindungsgemäße thermische Entbinderungsschritt zur Entfernung des Restbinders in Gegenwart von Sauerstoff folgt. So kann ein vorhergehender Entbinderungsschritt ebenfalls eine thermische Entbinderung - in Abwesenheit oder ebenfalls in Gegenwart von Sauerstoff - sein. Das heißt, als Entbinderung kann auch eine mehrstufige thermische Entbinderung bei unterschiedlichen Verfahrensparametern, beispielsweise unterschiedlicher Temperatur oder Atmosphäre, z.B. ohne und mit Sauerstoff oder mit Luft und reinem Sauerstoff usw., durchgeführt werden. -4- ♦· · · *···« ·# · • · t · · · « * • · · * · ♦ ♦ ♦*· · · • * · · · ·«*« · · »aaa ····♦· · · t a ·* ·* ·· a ·# »Debinding in step c) of the process of the invention may involve a single step of thermal debinding in the presence of oxygen, in which the entire binder is removed. Alternatively, one or more preceding debinding steps may be performed to remove the bulk of the binder, followed by the thermal debinding step of the present invention to remove the residual binder in the presence of oxygen. Thus, a previous debinding step may also be a thermal debindering - in the absence or also in the presence of oxygen. That is, as debindering can also be a multi-stage thermal debindering at different process parameters, such as different temperature or atmosphere, e.g. without and with oxygen or with air and pure oxygen etc. -4- ♦ ········································································································. ·· ♦ · · · ta · * · * · a · # »
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird in Schritt c) vor der thermischen Entbinderung zur Entfernung des Restbinders in Gegenwart von Sauerstoff zunächst eine katalytische Entbinderung und/oder eine Lösungsentbinderung durchgeführt. Dabei wird bereits die Hauptmenge des Binders aus der Zusammensetzung * entfernt, so dass bei der anschließenden thermischen Entbinderung vorzugsweise nur noch die "Backbone'-Komponente entfernt zu werden braucht.In preferred embodiments of the invention, first a catalytic debinding and / or a Lösungsentbinderung performed in step c) before the thermal debinding to remove the residual binder in the presence of oxygen. In this case, the majority of the binder is already removed from the composition *, so that in the subsequent thermal debindering preferably only the "backbone" component needs to be removed.
Die katalytische Entbinderung erfolgt dabei vorzugsweise in Gegenwart zumindest einer Säure, ausgewählt aus Salpetersäure, Oxalsäure, Ameisensäure und Essigsäure, da diese Säuren durch Acidolyse die vollständige Entfernung der bevorzugten Polyacetal-Binder beschleunigen, ohne zu unerwünschten Nebenreaktionen mit den Legierungspartnern zu führen. Im Falle der Lösungsentbinderung wird hingegen die Hauptmenge des Binders durch Extraktion mit einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, wie z.B. Aceton, n-Heptan, Wasser etc., entfernt. Besonders bevorzugt ist gemäß vorliegender Erfindung eine katalytische Entbinderung mit sublimierter Oxalsäure.The catalytic debinding is carried out preferably in the presence of at least one acid selected from nitric acid, oxalic acid, formic acid and acetic acid, since these acids accelerate the complete removal of the preferred polyacetal binder by acidolysis, without leading to undesirable side reactions with the alloying partners. In the case of solution debonding, on the other hand, the bulk of the binder is obtained by extraction with a suitable solvent or solvent mixture, e.g. Acetone, n-heptane, water etc., removed. Particularly preferred according to the present invention is a catalytic debindering with sublimed oxalic acid.
Wie bereits erwähnt wird die thermische Entbinderung zur Entfernung des Restbinders in Schritt c) bei einer relativ niedrigen Temperatur durchgeführt, um Oxidationsreaktionen, vor allem des Aluminiums im Pulvergemisch, zu unterdrücken. Unter einer relativ niedrigen Temperatur ist hierin eine Temperatur deutlich unterhalb des Schmelzpunkts von Aluminium, vorzugsweise unterhalb von 500 °C, noch bevorzugter zwischen 100 und 420 °C, zu verstehen. Insbesondere wird ein für das jeweilige Pulvergemisch empirisch optimiertes Temperaturprofil eingestellt, das vorzugsweise eine Heizrate von nicht mehr als 5 K/min, noch bevorzugter von nicht mehr als 1 bis 2 K/min, vorsieht. Dadurch wird das zu entbindemde Gemisch auf schonende, gleichmäßige Weise erhitzt.As already mentioned, the thermal debinding to remove the residual binder in step c) is carried out at a relatively low temperature in order to suppress oxidation reactions, especially of the aluminum in the powder mixture. By a relatively low temperature herein is meant a temperature well below the melting point of aluminum, preferably below 500 ° C, more preferably between 100 and 420 ° C. In particular, an empirically optimized temperature profile for the respective powder mixture is set, which preferably provides a heating rate of not more than 5 K / min, more preferably not more than 1 to 2 K / min. As a result, the mixture to be debindered is heated in a gentle, uniform manner.
Der Sinterschritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist abgesehen von der Anforderung, dass der Binder zuvor vollständig entfernt worden sein muss, nicht speziell eingeschränkt. Vorzugsweise wird jedoch unter Ausbildung einer flüssigen Phase gesintert, wie dies nachstehend näher ausgeführt wird. -5- • · ···· + m · · ······ · ·· ψThe sintering step d) of the process of the present invention is not specifically limited except for the requirement that the binder must be completely removed beforehand. Preferably, however, is sintered to form a liquid phase, as will be explained in more detail below. -5- • · ···· + m ········ ··· ψ
Die bisher bekannte Technologie der pulvermetallurgischen Formteilherstellung von Aluminiumlegierungen mittels Formpressen beruht auf dem theoretischen Ansatz, dass durch den Pressvorgang in der Matrize die Oberfläche der mit einer Aluminiumoxidschicht überzogenen Aluminiumpartikel mechanisch verletzt wird, wodurch eine metallurgische Reaktion überhaupt erst ermöglicht wird. Bei einem (vollständig) ent-binderten Braunkörper aus dem Pulverspritzguss handelt es sich aber de facto um eine Metallpulverschüttung, wobei die Oxidhäute der Metalle keinerlei mechanischer Belastung ausgesetzt waren und deshalb diesem bekannten Mechanismus nicht unterliegen. Das heißt, es gibt hier keine direkten Metall-Metall-Kontakte zwischen den Pulverpartikeln. Trotzdem gelingt es im erfindungsgemäßen Verfahren, durch geeignete Wahl der Sinterbedingungen die erforderliche Schrumpfung zu erzielen, anhand derer sich die Verdichtung des Sinterkörpers manifestiert, und somit weitestgehend dichte Bauteile zu erhalten.The hitherto known technology of powder metallurgical molding of aluminum alloys by means of compression molding is based on the theoretical approach that the surface of the aluminum particles coated with an aluminum oxide layer is mechanically damaged by the pressing process in the matrix, whereby a metallurgical reaction is made possible in the first place. However, a (completely) de-bonded brown body from powder injection molding is, in fact, a metal powder spill, with the oxide skins of the metals not being exposed to any mechanical stress and therefore not subject to this known mechanism. That is, there are no direct metal-to-metal contacts between the powder particles. Nevertheless, it is possible in the process according to the invention, by suitable choice of the sintering conditions to achieve the required shrinkage, by means of which manifests the compression of the sintered body, and thus to obtain largely dense components.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden daher Ausführungsformen, bei denen der vollständig entbinderte Bräunling in Schritt d) unter Ausbildung einer flüssigen Phase gesintert wird. Diese flüssige Phase, die nach Ansicht der Erfinder - ohne sich auf eine spezielle Theorie festegen zu wollen - zu einem Teil intermediär, aber vorwiegend stationär, d.h. im thermodynamischen Gleichgewicht mit der festen Al-Phase, vorliegt, stellt über Mikrorisse, -poren oder ähnliche "Öffnungen" in den Oxidhäuten der Metallpulverpartikel und Unterwanderung der Oxidhäute den erforderlichen Kontakt zwischen den Metallen im Pulvergemisch her und unterstützt so die Ausbildung eines hochdichten Sinterkörpers aus dem vollständig entbinderten Bräunling. Besonders bevorzugt wird das Sintern in Schritt d) bei einer Temperatur zwischen der Solidus-und der Liquidus-Temperatur der jeweiligen Aluminiumlegierung durchgeführt, so dass zu jedem Zeitpunkt während des Sintervorgangs nur ein durch die Wahl eines entsprechenden Temperaturprofils steuerbarer Anteil der Legierungsmetalle in flüssiger Phase vorliegt, was einen Vertust der Maß- und Formstabilität wirksam verhindert.Embodiments according to the invention are therefore preferred in which the completely debinded browning material is sintered in step d) to form a liquid phase. This liquid phase, which, in the inventors' view, without wishing to be bound by any particular theory, is to some extent intermediate but predominantly stationary, i. in thermodynamic equilibrium with the solid Al phase, poses microcracks, pores, or similar " openings " in the oxide skins of the metal powder particles and infiltration of the oxide skins, the required contact between the metals in the powder mixture and thus supports the formation of a high-density sintered body from the completely unbound Bräunling. Particularly preferably, the sintering in step d) is carried out at a temperature between the solidus and the liquidus temperature of the respective aluminum alloy, so that at all times during the sintering process, only one of the alloying metals in the liquid phase which can be controlled by the selection of a corresponding temperature profile is present , which effectively prevents a loss of dimensional and dimensional stability.
Die Zusammensetzung der jeweiligen Atmosphäre in den einzelnen Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens ist abgesehen von der Gegenwart des Sauerstoffs bei -6- ·· ·# ···* · »· i • · · · I · * t • · ♦ · · · m *♦· · « • ♦ · · · ···* · f ···« «····· ··» « ♦ * ·· »· · · · m der thermischen Entbinderung in Schritt c) nicht speziell eingeschränkt, und der einschlägige Fachmann kann in jedem einzelnen Schritt die für das jeweilige Pulvergemisch am besten geeignete Atmosphäre wählen, wobei auch Vakuum möglich ist. Der Sinterschritt d) wird jedoch vorzugsweise in extrem trockener stickstoffhaltiger Atmosphäre durchgeführt, d.h. in reinem Stickstoff, unter Normaldruck oder reduziertem Druck ("Teildrucksintern"), oder in einem Gemisch aus Stickstoff und reinem Edelgas (Helium, Argon), vorzugsweise mit einem Taupunkt < -40 eC, da die Gegenwart von Stickstoff die Benetzbarkeit der Putverteilchen mit der entstehenden Metallschmelze maßgeblich unterstützt.The composition of the respective atmosphere in the individual steps of the method according to the invention, apart from the presence of the oxygen at -6- ··· # ··· * · »· i · · · · I · * t · · · · · · · m The thermal debinding in step c) is not particularly limited and the person skilled in the art can choose in each individual step the most suitable atmosphere for the respective powder mixture, vacuum also being possible. However, the sintering step d) is preferably carried out in an extremely dry nitrogen-containing atmosphere, i. in pure nitrogen, under normal pressure or reduced pressure (" partial pressure sintering "), or in a mixture of nitrogen and pure noble gas (helium, argon), preferably with a dew point < -40 eC, since the presence of nitrogen significantly supports the wettability of the putr particles with the resulting molten metal.
Auf das Sintern kann gegebenenfalls eine geeignete Nachbehandlung folgen, mittels derer die fertigen Formteile in der gewünschten Form erhalten werden. Beispielsweise kann das bekannte Verfahren des heißisostatischen Pressens (HIP) angewandt werden, um die Formteile auf die gewünschte endgültige Dichte zu bringen. Dabei werden nach dem Sintern verbliebene Restporen durch die gleichzeitige Einwirkung von äußerem Gasdruck und Temperatur zugedrückt und die Porenwände miteinander verschweißt.If appropriate, sintering may be followed by a suitable after-treatment, by means of which the finished molded parts are obtained in the desired shape. For example, the known method of hot isostatic pressing (HIP) can be used to bring the moldings to the desired final density. In this case, residual pores remaining after sintering are pressed by the simultaneous action of external gas pressure and temperature, and the pore walls are welded together.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Fig. 1 ist eine Fotografie des Grünlings (oben) und des daraus erhaltenen Sinterkörpers (unten) aus Beispiel 9.Fig. 1 is a photograph of the green compact (above) and the sintered body (bottom) obtained therefrom of Example 9.
Fig. 2 ist eine Fotografie des Grünlings (links) und des daraus erhaltenen Sinterkörpers (rechts) aus Beispiel 10.Fig. 2 is a photograph of the green compact (left) and the sintered body (right) thereof obtained in Example 10.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von nichteinschränkenden konkreten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention will be described below with reference to non-limiting specific embodiments.
BEISPIELE Sämtliche in den nachstehenden Beispielen hergestellten Feedstocks wurden in einem beheizten Messkneter bei 190 °C homogenisiert. Aus diesen Feedstocks wurden mittels Spritzguss gemäß ISO 2740 Zugprobestäbe bzw. Hohlzylinder geformt, -7- ·♦ *· ♦♦«·« + ··* t · I g • Ψ · * · · · ··· ♦EXAMPLES All feedstocks prepared in the examples below were homogenized in a heated kneader at 190 ° C. From these feedstocks, tensile test bars or hollow cylinders were molded by means of injection molding in accordance with ISO 2740, -7- * ♦ * «« «· + + · · · · * *
* · * · ·♦···« t t*M ·♦·*·· » · * φ ·· ·· ·« · «» « wobei das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt zum Einsatz kam. Zur Herstellung der Grünteile wurde eine hydraulische Spritzgießmaschine (Battenfeld HM 600/130) mit PIM-Ausstattung herangezogen.The method according to the invention was used as follows. To produce the green parts, a hydraulic injection molding machine (Battenfeld HM 600/130) with PIM equipment was used.
In einem ersten Schritt wurde zunächst der Feedstock in einen Trichter der Spritzgießmaschine eingefüllt Das Pulverspritzgießen zur Herstellung der Grünteile erfolgte in folgenden Schritten: Das aufbereitete Einsatzmaterial wurde mittels eines beheizten Spritzzylinders, in dem sich eine Schnecke dreht, nach voreingestellten Ein-stellungsparameten (wie z.B. Umdrehungsgeschwindigkeit, Dosiervolumen, Staudruck usw.) plastifiziert und vordosiert. Anschließend wurde in ein entsprechend temperiertes Werkzeug die vordosierte Menge eingespritzt. In Abhängigkeit vom Feedstock bzw. eingesetzten Binder betrug die Plastifizierungstemperatur im Spritzzylinder zwischen 120 und 220 °C, während im Werkzeug zwischen 25 bis 140 °C herrschten. Nach ausreichender Kühlzeit wurde das Spritzgießwerkzeug geöffnet und der Grünteil aus dem Werkzeug ausgeworfen und mit einem Handling entnommen. -8- *« 9 ·· »9 ··· · f * * * · *9 φ 9 * » · · · « · ··· « t * * · · ·*«* ♦ «·»·· ·*·*·· 999 9 ·· «· · · 9 9 9 ·In a first step, the feedstock was first filled into a hopper of the injection molding machine. Powder injection molding to produce the green parts was carried out in the following steps: The processed feedstock was heated by a heated injection cylinder in which a worm rotates according to preset setting parameters (such as, for example, rotational speed , Dosing volume, back pressure, etc.) plasticized and pre-dosed. Subsequently, the pre-dosed quantity was injected into a suitably tempered tool. Depending on the feedstock or binder used, the plasticizing temperature in the injection cylinder was between 120 and 220 ° C, while in the tool between 25 and 140 ° C prevailed. After sufficient cooling time, the injection mold was opened and the green part ejected from the tool and removed with a handling. -8- * «9 ··» 9 ··· · f * * * · * 9 φ 9 * »· · ·« · ··· «t * * · · · *« * ♦ «·» ·· · * · * ·· 999 9 ·· «· · · 9 9 9 ·
Beispiel 1 - Zuastäba: Lösunasentbinderuna/thermische EntbinderunaExample 1 - Zuastäba: Lösunasentbinderuna / thermal Entbinderuna
Ein im Handel erhältliches Metallpulvergemisch (Alumix® 231 von Ecka), bestehend aus Aluminium mit 14 Gew.-% Silicium, 2,5 Gew.-% Kupfer und 0,6 Gew.-% Magnesium, wurde mit einem aus Wachs/Thermoplast bestehenden Solventbinder sorgfäl- tig zu einem Feedstock vermischt.A commercially available metal powder mixture (Alumix® 231 from Ecka) consisting of aluminum with 14 wt.% Silicon, 2.5 wt.% Copper and 0.6 wt.% Magnesium was coated with a wax / thermoplastic Solvent binder is carefully mixed into a feedstock.
Feedstock-Komponente Anteil (Gew.-%)Feedstock component proportion (% by weight)
Alumix 231-Pulver* 74,8Alumix 231 powder * 74.8
Solventbinder: Wachsanteil 14,8Solvent binder: wax content 14.8
Solventbinder: Thermoplastanteil 8,2Solvent binder: thermoplastic content 8.2
Stearinsäure 2.2 100,0 * Im Handel erhältliches Metallpulvergemisch aus Aluminium mit 14 Gew.-% Silicium, 2.5 Gew.-% Kupfer und 0,6 Gew.-% Magnesium (von Ecka)Stearic acid 2.2 100.0 * Commercially available metal powder mixture of aluminum with 14% by weight silicon, 2.5% by weight copper and 0.6% by weight magnesium (from Ecka)
Entbinderuna und Sintern der ZuastäbeDebinding and sintering of the toasts
Dieser Feedstock wurde zunächst mittels Solventextraktion in einem 60-l-Ofen mit Aceton bei einer Temperatur von 45 °C innerhalb von 12 h entbindert.This feedstock was first debinded by solvent extraction in a 60 L oven with acetone at a temperature of 45 ° C within 12 h.
Der so erhaltene Bräunling enthielt einen Restbinderanteil von rund 14,5 Gew.-%, der anschließend durch erfindungsgemäße thermische Entbinderung mittels eines Temperaturprofils von 150 °C bis 320 °C für 1 h und danach von 320 bis 420 °C für 1.5 h mit einer Heizrate von 3 K/min unter einer reinen Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre entfernt wurde. Der somit vollständig entbinderte Bräunling wurde danach bei 560 °C innerhalb 1 h in reinem Stickstoff (Taupunkt: -50 °C) gesintert.The Bräunling thus obtained contained a residual binder content of about 14.5 wt .-%, which then by thermal debinding according to the invention by means of a temperature profile of 150 ° C to 320 ° C for 1 h and then from 320 to 420 ° C for 1.5 h with a Heating rate of 3 K / min was removed under a pure oxygen-containing atmosphere. The thus completely unbonded Bräunling was then sintered at 560 ° C within 1 h in pure nitrogen (dew point: -50 ° C).
Ergebnisse Längenschwindung: 11,6 %Length shrinkage results: 11.6%
Schwindung des Stabdurchmessers: 12,25 %Shrinkage of the bar diameter: 12.25%
Sinterdichte: 2,36 g/cm3 -9- 99 ♦ · ··· 9 1 · • · · 9 • · • * # 9 9 • 9 • * · 9*9 ♦ * • * · · • ·· »· 99 * ·« · • · ♦ ·* 9 # 9 ·«««· ♦ * *Sintered density: 2.36 g / cm 3 -9- 99 ♦ · ··· 9 1 · · · · 9 · · · * # 9 9 · 9 × 9 × 9 ♦ * * * · · · ·· »· 99 * · «· · · ♦ · * 9 # 9 ·« «« · ♦ * *
Beispiel 2 - Zuastäbe: thermische Entbinderuna in einem SchrittExample 2 - Zuastäbe: thermal Entbinderuna in one step
Anteil (Gew.-%1 67,1 4,3 25,8 2,8 100,0Proportion (wt.% 1 67.1 4.3 25.8 2.8 100.0
Feedstock-KomponenteFeedstock component
Aluminiumpulveraluminum powder
Masteralloy-Pulver* POM-BinderMasteralloy powder * POM binder
Lucryl G55** * Vorlegierung aus Aluminium und Magnesium im Verhältnis 50:50 ** Im Handel erhältliches Polymethylmethacrylat (PMMA; von BASF)Lucryl G55 ** * Aluminum and magnesium master alloy in the ratio 50:50 ** Commercially available polymethylmethacrylate (PMMA, from BASF)
Entbinderuna und Sintern der ZuastäbeDebinding and sintering of the toasts
Hier wurde eine vollständige thermische Entbinderung in einem 40-l-Ofen mit 200 l/h reinem Sauerstoff nach folgendem Entbinderungsprofil durchgeführt:Here, a complete thermal debinding was carried out in a 40-liter oven with 200 l / h of pure oxygen according to the following debindering profile:
- Aufheizen auf 130 X mit einer Heizrate von 2 K/min -4h Haltezeit bei 130 X - Aufheizen auf 200 X mit einer Heizrate von 2 K/min- Heating up to 130 X with a heating rate of 2 K / min - 4h holding time at 130 X - Heating up to 200 X with a heating rate of 2 K / min
- 5 h Haltezeit bei 200 °C- 5 h hold time at 200 ° C
- Aufheizen auf 420 X mit einer Heizrate von 2 K/min -4h Haltezeit bei 420 X- Heating to 420 X with a heating rate of 2 K / min -4h hold time at 420 X
Der Gewichtsverlust nach der thermischen Entbinderung betrug 24,2 %.Weight loss after thermal debinding was 24.2%.
Anschließend erfolgte das Sintern bei einer Ofeneinstelltemperatur von 665 X, die einer Temperatur innerhalb des Ofens von etwa 630 X entspricht, während 1 h in reinem Stickstoff.The sintering was then carried out at a furnace setting temperature of 665 X, which corresponds to a temperature within the furnace of about 630 X, during 1 h in pure nitrogen.
Ergebnisse Längenschwindung: 12,27 %Length shrinkage results: 12.27%
Schwindung des Stabdurchmessers: 14,52 % Sinterdichte: 2,46 g/cm3 -10- ·· ·· *·*· · t· · +»·· ·· · · * ♦ · · · ♦ » »·· · · * · · · « ··*» » · ··»< ««·*·· ·«· »Shrinkage of the rod diameter: 14.52% Sintered density: 2.46 g / cm 3 -10- ···· * · * · · · · · · · »·········································································. · * · · · «·· *» »· ··» < «« · * ··· «·»
·· ·♦ ·« · #· I··· ♦ · «· # · I
Beispiel 3 - Zuqstäbe: zweifache thermische EntbinderunaExample 3 - Supplies: two-fold thermal debinding
Anteil (Gew.-%) 70,1 2,2 24,0 3.7 100,0Proportion (% by weight) 70.1 2.2 24.0 3.7 100.0
Feedstock-KomponenteFeedstock component
Aluminiumpulveraluminum powder
Magnesiumpulver POM-BinderMagnesium powder POM binder
Tensid* * Ethoxylierter Ci3-Ct5-Oxoalkohol mit 7 EO-EinheitenSurfactant * * Ethoxylated Ci3-Ct5-oxo-alcohol with 7 EO units
Entbinderuna und Sintern der ZuastäbeDebinding and sintering of the toasts
Zunächst erfolgte eine erste thermische Entbinderung in einem 50-l-Ofen in 500 l/h Luft bei 180 °C während 14 h. Gewichtsverlust: 27,0 %.First, a first thermal debinding was carried out in a 50-liter oven in 500 l / h of air at 180 ° C for 14 h. Weight loss: 27.0%.
Anschließend erfolgte eine zweite thermische Entbinderung bis 420 °C unter reinem Sauerstoff innerhalb 1 h, wonach wiederum bei einer Ofeneinstelltemperatur von 665 °C 1 h lang unter Stickstoff gesintert wurde.This was followed by a second thermal debindering to 420 ° C under pure oxygen within 1 h, which in turn was sintered under nitrogen at a Ofeneinstelltemperatur of 665 ° C for 1 h.
Ergebnisse Längenschwindung: 9,5 %Length shrinkage results: 9.5%
Schwindung des Stabdurchmessers: 11,4 % Sinterdichte: 2,13 g/cm3 -11 - ·· ·« »··· · * ··«« · t · « • φ · φ · φ * · φφ φ φ φ φ φ φ · φφφ* » φ ··*« ι · φ φ « · φ » · 4 ΦΦ Μ ΦΦ Φ ΦΦ tShrinkage of the bar diameter: 11.4% Sintered density: 2.13 g / cm 3 -11 - ·········································································································· φ φ · φφφ * »φ ···« ι · φ φ «· φ» · 4 ΦΦ Μ ΦΦ Φ Φφ t
Beispiel 4 - Zuastäbe: katalvtische/thermische EntbinderunaExample 4 - Toast bars: katalvtische / thermal Debbinderuna
Feedstock-Komponente Anteil (Gew.-%1Feedstock component proportion (wt .-% 1
Aluminiumpulver 70,1 *Aluminum powder 70.1 *
Magnesiumpulver 2,2 POM-Binder 24,0Magnesium powder 2.2 POM binder 24.0
Tensid* 3.7 100,0 * Ethoxylierter Ci3-Ci5-Oxoalkohol mit 7 EO-Einheiten Entbinderuna und Sintern der ZuastäbeSurfactant * 3.7 100.0 * Ethoxylated Ci3-Ci5-Oxoalkohol with 7 EO units Debinding and sintering of Zuastäbe
Zunächst erfolgte eine katalytische Entbinderung in einem 50-l-Ofen mit 2 Vol-% HNO3 in 500 l/h Stickstoff (technisch rein) bei 140 °C während 10 h. Gewichtsverlust: 22,1 %. Dabei zeigten sich perlenähnliche Auswüchse auf der Oberfläche, die sich vermutlich durch Reaktion des Mg mit HNO3 gebildet hatten.First, a catalytic debinding in a 50-liter furnace with 2% by volume of HNO3 in 500 l / h of nitrogen (technically pure) at 140 ° C for 10 h. Weight loss: 22.1%. There were pearl-like outgrowths on the surface, which had probably been formed by reaction of Mg with HNO3.
Anschließend erfolgte wie in Beispiel 3 eine thermische Entbinderung bis 420 °C unter reinem Sauerstoff innerhalb 1 h, wonach erneut bei einer Ofeneinstelltemperatur von 665 °C 1 h lang unter Stickstoff gesintert wurde.Subsequently, as in Example 3, a thermal debindering to 420 ° C under pure oxygen within 1 h, after which it was again sintered at a Ofeneinstelltemperatur of 665 ° C for 1 h under nitrogen.
Ergebnisse Längenschwindung: 10,7 %Length shrinkage results: 10.7%
Schwindung des Stabdurchmessers: 14,65 %Shrinkage of the bar diameter: 14.65%
Sinterdichte: 2,36 g/cm3 -12- ·· ·« ·*·· • • » » · • • • · * » • • · * · * · * »»* * * • * • · * «· • * • · • ·· · »·· * t * » *Sintered density: 2.36 g / cm 3 -12- ·························································································. • * • · • ·· · »·· * t *» *
Beispiel 5 - Zuastäbe: katalvtische/thermische EntbinderunaExample 5 - Toast bars: katalvtische / thermal Debbinderuna
Anteil (Gew.-%) 70,1 2,2 24,0 3.7 100,0Proportion (% by weight) 70.1 2.2 24.0 3.7 100.0
Feedstock-KomponenteFeedstock component
Aluminiumpulveraluminum powder
Magnesiumpulver POM-BinderMagnesium powder POM binder
Tensid* * Ethoxylierter C13-Ci5-Oxoalkohol mit 7 EO-Einheiten Entbinderuna und Sintern der ZuastäbeSurfactant * * Ethoxylated C13-Ci5-oxo-alcohol with 7 EO units debinding and sintering of the Zuastäbe
Zunächst erfolgte eine katalytische Entbinderung analog zu Beispiel 4, jedoch unter Einsatz von 80 g wasserfreier Oxalsäure auf einer Sublimierschale anstelle der HN03 bei 140 °C während 24 h. Gewichtsverlust: 23,0 %. Aufgrund der Verwendung von Oxalsäure zeigten sich keine Auswüchse auf der Oberfläche. Anschließend erfolgten thermische Entbinderung und Sintern ebenfalls analog zu Beispiel 4.First, a catalytic debinding was carried out analogously to Example 4, but using 80 g of anhydrous oxalic acid on a Sublimierschale instead of HNO at 140 ° C for 24 h. Weight loss: 23.0%. Due to the use of oxalic acid, no outgrowths appeared on the surface. Subsequently, thermal debinding and sintering were also carried out analogously to Example 4.
Ergebnisse Längenschwindung: 14,28 %Results Length shrinkage: 14.28%
Schwindung des Stabdurchmessers: 15,68 %Shrinkage of the bar diameter: 15.68%
Sinterdichte: 2,42 g/cm3 -13- 99 9 99 99 ···· · • · · · · · » 9 9 9 9 9 9 9 9 99Φ 9 9 • · ·««*· * **«· ·· 99 ·· · «· ·Sintered density: 2.42 g / cm 3 -13- 99 9 99 99 ·········································································································································································································· ·· 99 ··· «« · ·
Beispiel 6 - Zugstäbe: katalvtische/thermische EntbinderunaExample 6 - Tensile Bars: Catalan / Thermal Debinding
Feedstock-Komponente Anteil (Gew.-%)Feedstock component proportion (% by weight)
Alumix 231-Pulver* 70,8 POM-Binder* 25,6Alumix 231 powder * 70.8 POM binder * 25.6
Tensid** 3.6 100,0 * Im Handel erhältliches Metallpulvergemisch aus Aluminium mit 14 Gew.-% Silicium, 2,5 Gew.-% Kupfer und 0,6 Gew.-% Magnesium (von Ecka) ** Ethoxylierter Ci3-Ci5-Oxoalkohol mit 7 EO-EinheitenSurfactant ** 3.6 100.0 * Commercially available metal powder mixture of aluminum with 14% by weight silicon, 2.5% by weight copper and 0.6% by weight magnesium (from Ecka) ** ethoxylated C 13 -C 15 Oxoalcohol with 7 EO units
Entbinderuna und Sintern der ZuastäbeDebinding and sintering of the toasts
Zunächst erfolgte eine katalytische Entbinderung analog zu Beispiel 5. Gewichtsverlust: 25,2 %. Anschließend erfolgten thermische Entbinderung und Sintern analog zu Beispiel 4, allerdings bei einer Ofeneinstelltemperatur von 560 °C.First, a catalytic debinding was carried out analogously to Example 5. Weight loss: 25.2%. Subsequently, thermal debinding and sintering were carried out analogously to Example 4, but at a Ofeneinstelltemperatur of 560 ° C.
Ergebnisse Längenschwindung: 11,2 %Length shrinkage results: 11.2%
Schwindung des Stabdurchmessers: 13,2 %Shrinkage of the bar diameter: 13.2%
Sinterdichte: 2,45 g/cm3 -14- »· • » t • · * * t 4 • · * ·· · • · *·· ♦ · » · ·· » * ·· ·Sintered density: 2.45 g / cm 3 -14- »· ·» t · * * * t 4 • · * ·· · • · * ·· ♦ · »· ··» * ·· ·
Beispiel 7 - Zuastäbe: katalvtjsche/thermische EntbinderunaExample 7 - Zuastäbe: katalvtjsche / thermal Entbinderuna
Feedstock-Komponente Aluminiumpulver Masteralloy-Pulver* POM-Binder Tensid**Feedstock component Aluminum powder Masteralloy powder * POM binder surfactant **
Anteil fGew.-%) 68,0 4,3 24,0 -3 J 100,0 * Vorlegierung aus Aluminium und Magnesium im Verhältnis 50:50 ** Ethoxylierter Ci3-Ci5-Oxoalkohol mit 7 EO-EinheitenProportion f% by weight) 68.0 4.3 24.0 -3 J 100.0 * Pre-alloy of aluminum and magnesium in the ratio 50:50 ** Ethoxylated Ci3-Ci5-oxo-alcohol with 7 EO units
Entbinderuna und Sintern der Zuastäbe Zunächst erfolgte eine katalytische Entbinderung analog zu Beispiel 5. Gewichtsverlust: 23,2 %. Anschließend erfolgten thermische Entbinderung und Sintern analog zu Beispiel 4.Debinding and sintering of the sugar bars First, a catalytic debinding was carried out analogously to Example 5. Weight loss: 23.2%. Subsequently, thermal debinding and sintering were carried out analogously to Example 4.
Ergebnisse Längenschwindung: 12,6 % Schwindung des Stabdurchmessers: 13,25 % Sinterdichte: 2,56 g/cm3 -15- • ft · ft· * ·· ·· • » · * ft ft · * • •ft» · ft · ft · ft ft »ftft • ft ft • « ftftft · · ft · ft ftft ftResults Length shrinkage: 12.6% Shrinkage of the rod diameter: 13.25% Sintered density: 2.56 g / cm 3 -15- • ft • ft • * ················· Ft ft ft ft ft ft ft ft ft ft
Beispiel B - Hohlzvlinder: katalvtische/thermische EntbinderungExample B - Cavities: Catalytic / Thermal Debinding
Anteil (Gew.-%1 68,0 4,3 24,0 3.7 100,0Proportion (% by weight 1 68.0 4.3 24.0 3.7 100.0
Feedstock-Komponente Aluminiumpulver M astera lloy-P u Ive r* POM-Binder Tensid** * Vorlegierung aus Aluminium und Magnesium im Verhältnis 50:50 ** Ethoxylierter Ci3-Ci5-Oxoalkohol mit 7 EO-EinheitenFeedstock component Aluminum powder M astera lloy-P u Ive r * POM-Binder surfactant ** * Aluminum and magnesium prealloy in the ratio 50:50 ** Ethoxylated Ci3-Ci5-oxo-alcohol with 7 EO units
Entbinderuna und Sintern der HohlzvlinderDebinding and sintering of Hohlzvlinder
Zunächst erfolgte eine katalytische Entbinderung analog zu Beispiel 5. Gewichtsverlust: 23,7 %. Anschließend erfolgten thermische Entbinderung und Sintern analog zu Beispiel 4.First, a catalytic debinding was carried out analogously to Example 5. Weight loss: 23.7%. Subsequently, thermal debinding and sintering were carried out analogously to Example 4.
Ergebnisse Höhenschwindung: 17,24 %Results Height shrinkage: 17.24%
Schwindung des Durchmessers: 14,48 % Sinterdichte: 2,59 g/cm3 -16-Diameter shrinkage: 14.48% sintered density: 2.59 g / cm3 -16-
Beispiel 9 - Zugstäbe: katalvtische/thermische EntbinderungExample 9 - Tension rods: catalytic / thermal debinding
Anteil fGew.-%1 67,1 4,3 25,8 _2JL 100,0Proportion fGew .-% 1 67.1 4.3 25.8 _2JL 100.0
Feedstock-KomponenteFeedstock component
Aluminiumpulveraluminum powder
Masteralloy-Pulver* POM-Binder*Masteralloy powder * POM binder *
Lucryl G55** * Vorlegierung aus Aluminium und Magnesium im Verhältnis 50:50 ** Im Handel erhältliches Polymethylmethacrylat (PMMA; von BASF)Lucryl G55 ** * Aluminum and magnesium master alloy in the ratio 50:50 ** Commercially available polymethylmethacrylate (PMMA, from BASF)
Entbinderuna und Sintern der ZuastäfaeDebbinderuna and sintering of Zuastäfae
Zunächst erfolgte eine katalytische Entbinderung analog zu Beispiel 5. Gewichtsverlust: 25,7 %. Anschließend erfolgten thermische Entbinderung und Sintern analog zu Beispiel 4.First, a catalytic debinding analogous to Example 5. Weight loss: 25.7%. Subsequently, thermal debinding and sintering were carried out analogously to Example 4.
Ergebnisse Längenschwindung: 13,57 %Length shrinkage results: 13.57%
Schwindung des Stabdurchmessers: 19,55 %Shrinkage of the bar diameter: 19.55%
Sinterdichte: 2,59 g/cm3 -17- ** * ·· ·· ···· · ·· · ···· ·· 1 • * · · · * * ··· · · * · * * 4 · + · · « ·««. ····*· 1 t 4 · ·· «« ·· » «« * Beispiel 10 - Hohlzvlinder: katalvtische/thermische Entbinderuna Feedstock-Komponente Anteil (Gew.-%) Aluminiumpulver 67,1 Masteralloy-Pulver* 4,3 POM-Binder 25,8 Lucryt G55** 2.8 100,0 * Vorlegierung aus Aluminium und Magnesium im Verhältnis 50:50 ** Im Handel erhältliches Polymethylmethacrylat (PMMA; von BASF)Sinter density: 2.59 g / cm3 -17- ** * ····················································································································································································································· · + · · «·« «. ···· * · 1 t 4 · ··· «« ················································································································································································································································· POM binder 25.8 Lucryt G55 ** 2.8 100.0 * Master alloy of aluminum and magnesium in the ratio 50:50 ** Commercially available polymethyl methacrylate (PMMA, from BASF)
Entbinderuna und Sintern der HohlzvlinderDebinding and sintering of Hohlzvlinder
Zunächst erfolgte eine katalytische Entbinderung analog zu Beispiel 5. Gewichtsverlust: 25,6 %. Anschließend erfolgten thermische Entbinderung und Sintern analog zu Beispiel 4.First, a catalytic debinding analogous to Example 5. Weight loss: 25.6%. Subsequently, thermal debinding and sintering were carried out analogously to Example 4.
Ergebnisse Höhenschwindung: 16,52 %Results Height shrinkage: 16.52%
Schwindung des Durchmessers: 14,48 %Shrinkage of the diameter: 14.48%
Sinterdichte: 2,56 g/cm3Sintered density: 2.56 g / cm3
Somit können durch das erfindungsgemäße Verfahren Sinterkörper aus Aluminiumlegierungen mittels Spritzguss bereitgestellt werden, die für den praktischen Einsatz auf vielerlei Gebieten, z.B. auf dem Verkehrssektor, im Bauwesen, im Maschinenbau, in der Verpackungsindustrie, Eisen- und Stahlindustrie, Elektrotechnik, in Haushaltsgeräten usw., beispielsweise zur Wärmeableitung in elektronischen Geräten ("heat sinks") oder als Komponenten von Klimaanlagen, bestens geeignet sind. -18-Thus, by the method according to the invention sintered bodies of aluminum alloys can be provided by means of injection molding, which are suitable for practical use in many fields, e.g. in the transport sector, construction, mechanical engineering, packaging, iron and steel, electrical engineering, household appliances, etc., for example for heat dissipation in electronic devices ("heat sinks") or as components of air conditioning systems. -18-
Claims (19)
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