CH294784A

CH294784A - Verfahren zum Hintanhalten des Wachsens beim Sintern von Formkörpern aus mit Kupferpulver vermischtem Eisenpulver.

Info

Publication number: CH294784A
Authority: CH
Inventors: Aktiebolag Hoganas-Billesholms
Original assignee: Hoganas Billesholms Ab
Priority date: 1951-01-12
Filing date: 1951-01-12
Publication date: 1953-11-30

Description


  Verfahren zum Hintanhalten des Wachsens beim Sintern von Formkörpern  aus mit     Kupferpulver        vermischtem    Eisenpulver.    In der Pulvermetallurgie verwendet -man  zur Herstellung von gepressten     und    gesinter  ten     i@lascliinenteilen    nur selten Eisenpulver  allein. Es wurde gefunden, dass die Festigkeit  dieser gepressten und gesinterten Teile be  trächtlich erhöht. wird, wenn man dem zu       verwendenden        Eisenpulver        bis        zu        20%     Kupferpulver zumischt. In der Praxis ver  wendet man in der Regel     5-101/o    Kupfer  beimischung.  



  Es hat sich nun aber in der Praxis ergeben,  dass verschiedene Eisenpulver nach dem Ver  mischen mit Kupfer und     Verpressen    sich  während des     Sinterns    in Wasserstoffatmo  sphäre bei     1100--l.150     C je nach der Her  stellungsweise verschieden verhalten.

   Gewisse  Eisenpulver zeigen beim Sintern ein beträcht  liches Aufquellen oder Wachstum (bis zu       etwa        2,3%),        während        andere        Pulver        eine          Schrumpfung        von        bis        zu        0,7%        zeigen.        Da        es     zur Einhaltung der verlangten Toleranzen  erwünscht.

   ist, dass die Änderung der Dimen  sionen während des     Sinterv        organges    mög  lichst klein ist, ist es allgemein üblich, wenn  das Pulver Kupfer enthalten soll, ein quellen  des Pulver mit einem schrumpfenden Pulver  zu vermischen, so dass die fertige     Mischung     keine Dimensionsänderung oder höchstens ein  sehwaches Aufquellen (bis     zri    etwa     0,3oio)     zeigt, nachdem sie     verpresst    und gesintert ist.  



  Der Grund, wofür eine schwache Auf  quellung manchmal     erwünscht    ist, liegt darin,  dass man für den     Pressvorgang    und die Kali-         brierung    nach dem Sintern die gleichen       Pressformen    verwenden kann.  



  Es ist natürlich für den Erzeuger von  Eisenpulver ein Nachteil, dass sein Pulver  nicht allein für die Herstellung kupferlegier  ter Teile verwendet werden kann, weshalb  schon viel daran gearbeitet wurde, dieses ,  Aufquellen oder Wachsen zu beseitigen oder  wenigstens zu vermindern.  



  Die vorliegende Erfindung, welche dieses  Problem löst, beruht auf der überraschenden       I#',ntdeckung,    dass verhältnismässig kleine  Mengen _ von Wolfram das Wachsen     eines-          Pulvers,    das normalerweise zusammen mit.  Kupfer aufquillt, beträchtlich herabsetzen  und bei grösseren Mengen sogar ein Schrump  fen bewirken können. Durch diese Zusätze  wird zudem, wie sich zeigte, die Zugfestigkeit  der gesinterten Formkörper beträchtlich ver  bessert.

   Gegenstand des vorliegenden Patentes  ist. deshalb ein Verfahren zum Hintanhalten  des Wachsens beim Sintern von Formkörpern  aus mit Kupferpulver vermischtem Eisen  pulver in einer Wasserstoffatmosphäre, und  zur Erhöhung der Zugfestigkeit der gesinter  ten Formkörper, das dadurch gekennzeichnet  ist, dass man der Pulvermischung vor dem  Pressen und Sintern so viel eines     wolfram-          haltigen    Pulvers zusetzt, dass der     Wolfram-          gehalt,    als W03 berechnet, nicht höher als       41/o,    vorzugsweise nicht höher als     31/o    ist.  



  Das Wolfram kann in Form von Pulver  aus metallischem Wolfram, vorzugsweise           Pulver    aus einer     Wolfram-Eisenlegierung          (Ferro-Wolfram),    oder als pulverisierte  chemische     Wolframv        erbindung,    wie     Wolfram-          oxy    d,     Wolframat    oder angereichertes Wolf  rammineral (zum Beispiel     Wolframit)    zu  gesetzt werden.

      Die nachstehende Tabelle I zeigt den Ein  fluss einer     Wolframoxydbeimischiing    zu  Eisen- und     Kupferpulver.    Der Druck betrug  etwa 5000     kg/cm2    und die     Sinterung    erfolgte  in Wasserstoffatmosphäre bei etwa 1150  C  während 60 Minuten.

    
EMI0002.0014     
  
    <I>Tabelle <SEP> I.</I>
<tb>  Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Mischung <SEP> Änderung <SEP> des <SEP> Zugfestigkeit
<tb>  Durchmessers
<tb>  92,5 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> + <SEP> 1,931/o <SEP> 25,9 <SEP> kg/mm\@
<tb>  92,5 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0,5 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> + <SEP> 0,.14(9/o <SEP> 35,8 <SEP> kg/mm2
<tb>  92,5 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 1,0 <SEP> g <SEP> N'03 <SEP> + <SEP> 0,13-'% <SEP> 39,5 <SEP> kg/mm"
<tb>  92,5 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 2,0 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> <B>-0,191/0</B> <SEP> -13,0 <SEP> kg/mm\-'
<tb>  92,5 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cii <SEP> + <SEP> 3,0 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> - <SEP> 0a30 <SEP> 0/0 <SEP> 44,

  1 <SEP> kg/mm2       Wie man aus der Tabelle ersieht, ist. die  Wirkung von selbst so kleinen     Wolframoxyd-          zusätzen        wie        0,5        %        sowohl        in        bezug        auf        die          Änderung    der Dimensionen als auch der  Zugfestigkeit. ganz überraschend.  



  Es hat sich jedoch erwiesen, dass die     Wir-          kung    des zugesetzten Wolframs oder der  W     olframv        erbindung    durch verschiedene Um  stände beeinflusst wird. Solche sind, die  Menge des beigemischten Kupfers, die     Sinte-          rimgstemperatur    und -zeit und in ausge  sprochener Weise der angewendete Druck  oder was dasselbe ist, die Dichte der ge  pressten, aber nach nicht gesinterten     Press-          linge    (das heisst Gründichte).

   Dies ergibt    sieh aus Tabelle     II,    wo die Wirkung des Zu  satzes von kleinen     Mengen        @VQ3    während des       Sinterns    von     Presslingen    mit verschiedener       Gründiehte    auf die Dimensionsänderung der  selben gezeigt. wird.

   Es ist klar, dass,     wenn     man die Gründichte so niedrig wie 5,5-6,0     g     pro     cm3    hält, (was einem     Pressdruck    von  2000-2500     kg/cm\'    entspricht), was in der  Pulvermetallurgie oft üblich ist, ein Zusatz       von        nur        0,15-0,20%        W03        genügt,        das     Wachstum der     Presslinge    während des       Sinterns    bei den angewandten Bedingungen  unter der erlaubten obern Grenze zu halten.

         Diese        Bedingungen        sind        10%        Kupferbei-          mischung,        Sintertemperatur    1120  C' und       Sinterzeit    30 Minuten.

    
EMI0002.0061     
  
    <I>Tabelle <SEP> II.</I>
<tb>  Dimensionsänderung <SEP> (Durchmesser)
<tb>  Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Mischung <SEP> Gründichte
<tb>  5,5 <SEP> 6,0 <SEP> 6,5
<tb>  90g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 10g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> O <SEP> g <SEP> W03 <SEP> + <SEP> 1,98% <SEP> + <SEP> 2,100/a <SEP> + <SEP> 2,0.10!o
<tb>  90g <SEP> Fd <SEP> + <SEP> 10g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0,1 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> + <SEP> 0,62 <SEP> % <SEP> + <SEP> 0,82% <SEP> + <SEP> 1,1-10/0
<tb>  90g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 10g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0,2g <SEP> W03 <SEP> <B>-0,020/0</B> <SEP> + <SEP> 0,121% <SEP> + <SEP> 0;66'%
<tb>  90 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 10 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0,3 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> --0,120/0 <SEP>   <SEP> O',OOO/o <SEP> -F- <SEP> 0,36%
<tb>  90 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 10 <SEP> g <SEP> CIL <SEP> + <SEP> 0,4 <SEP> g <SEP> WO;;

   <SEP> -:Cl,?0% <SEP> + <SEP> 0,0,6 <SEP> % <SEP> + <SEP> 0,36 <SEP> O!o       Weitere     Untersuchungen    haben ergeben,  dass eine weitere Abnahme des     ALifquellens     oder eine Zunahme des     Schrumpfens    erhalten  wird, wenn man neben Wolfram oder Wolf-         ramverbindungen    eine zusätzliche kleine  Menge von Chrom oder einer     Chromverbin-          duiag    beifügt, so dass der Gehalt, als     Cr.03          berechnet,        nicht        mehr        als        1%,,

          vorzugsweise              nicht        mehr        als        0,5%        beträgt.        Die        Wirkung          eines        Zusatzes        von        0,5%        Cr203        ergibt        sich       aus einem Vergleich der Tabelle     III    mit der  Tabelle I.

    
EMI0003.0016     
  
    <I>Tabelle <SEP> III.</I>
<tb>  Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Mischung <SEP> Änderung <SEP> des <SEP> Zugfestigkeit
<tb>  Durchmessers
<tb>  <B>92,5</B> <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0,5 <SEP> g <SEP> Cr203
<tb>  + <SEP> 0 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> + <SEP> <B>1,95</B> <SEP> 0/0 <SEP> 25,0 <SEP> kg/mm2
<tb>  92,5 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0,5 <SEP> g <SEP> Cr2O3
<tb>  + <SEP> 0,5 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> + <SEP> 0,25% <SEP> 34,2 <SEP> kg/mm2
<tb>  92,5 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0,5 <SEP> g <SEP> Cr..,03
<tb>  + <SEP> 1,0 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> + <SEP> 0,03 <SEP> 0/0 <SEP> 38,4 <SEP> kg/mm2
<tb>  92,5 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0,5 <SEP> g <SEP> Cr203
<tb>  + <SEP> 2,0 <SEP> g <SEP> W03 <SEP> -0,

  25% <SEP> 38,1 <SEP> kg/mm2
<tb>  U2,5 <SEP> g <SEP> Fe <SEP> + <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Cu <SEP> + <SEP> 0,5 <SEP> g <SEP> Cr203
<tb>  + <SEP> 3,0 <SEP> g <SEP> WO <SEP> -0,0401% <SEP> -12,5 <SEP> kg/mm2            Überrasehenderwveise    ergibt eine genü  gende Menge     Chramoxy    d, wenn man es allein  verwendet, keine merkliche Wirkung, sondern  nur in Kombination mit Wolfram oder einer       Wolframverbindung;    durch Verwendung von.  Wolfram oder einer     Wolframverbindung    in  Kombination mit Chrom oder einer Chrom  verbindung erhält man das Ergebnis, dass der  gewünschte Effekt mit einer kleineren Menge  an teurerem Wolfram erhalten werden kann.  



  Es wurde ferner gefunden, dass Wolfram  allein oder in Kombination mit Chrom nur  dann diese kräftige Wirkung ausübt, wenn  man es mit fertig reduziertem Eisenpulver       -vermischt.    Die Beimischung zu Eisenoxyd vor  der Reduktion desselben zu Eisenschwamm  oder Eisenpulver hat die gewünschte Wir  kung nicht.

   Um die     Quellung,    die beim Sin  tern von     Presslingen    aus bestimmten Eisen  pulvern in Mischung mit Kupfer in Wasser  stoffatmosphäre auftritt, herabzusetzen oder  zu eliminieren, ist es notwendig, vor, während  oder nach dem Vermischen mit Kupferpulver  auch kleine Mengen Wolfram in Form von  Metallpulver oder pulverförmiger Metallver  bindungen, gegebenenfalls zusammen mit  kleinen Mengen Chrom, ebenfalls in Form  von Metallpulver oder pulverförmiger     Metall-          ,erbindungen    zuzusetzen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Hintanhalten des Wach sens beim Sintern von Formkörpern aus mit Kupferpulver vermischtem Eisenpulver in einer Wasserstoffatmosphäre, und zur Er höhung der Zugfestigkeit der gesinterten Formkörper, dadurch gekennzeichnet, dass man der Pulvermischung vor dem Pressen und Sintern so viel eines wolframhaltigen Pulvers zusetzt, dass der Wolframgehalt, als W03 berechnet, nicht höher als 4% ist. UNTERANSPRÜCHE: l..

Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das wolframhal- tigePulver aus metallischem Wolfram besteht. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das wolframhal- tigePulver aus einerZVolfram-Eisenlegierung besteht. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das wolfram- ha.ltige Pulver aus Wolframoxyd besteht. 4.

Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das wolfram- haltige Pulver aus einem angereicherten Wolframinineral besteht. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da durch .gekennzeichnet, dass man so viel des w olframhaltigen Pulvers zusetzt, dass der Wolframgehalt, als W03 berechnet, nicht höher als 3 % ist. 6.

Verfahren nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass man so viel des wolframhaltigen Pulvers zusetzt, dass der Wolframgehalt, als W03 berechnet, 0,15 bis 0,5% beträgt. 7. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man der Pulver mischung vor dem Pressen und Sintern ausserdem ein chromhaltiges Pulver zusetzt. B.

Verfahren nach U nteranspxmeh 7, da durch gekennzeichnet, dass man so viel des chromhaltigen Pulvers zusetzt, dass der Chromgehalt, als Cr203 berechnet, nicht höher als 1,0% ist. 9. Verfahren nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, da.ss der Chrom gehalt, als Cr20;, berechnet., nicht höher ais 0,5% ist..