Verfahren zur Herstellung gesinterter Formkörper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung von Formkörpern durch Verformung einer Masse und nachfolgender Sinterung der Formlinge.
Es ist bekannt, gepulverten Ausgangsstoffen, die je nach dem Verwendungszweck des Formkörpers entsprechend ausgewählt sind und aus Metallen, Me- tall-Legierungen, Metalloxyden, Metallsiliciden, Me- tallkarbiden und dergleichen Grundstoffen oder Ge mischen dieser Stoffe bestehen, ein Bindemittel zuzu setzen, damit eine formbare Masse erhalten wird, die auf der Strang- oder Gesenkpresse ausgeformt werden kann. Der so gewonnene Pressling (Grünling) wird getrocknet und dann in einen Sinterofen ein gesetzt.
Die nicht bildsamen Hartstoffe, wie Siliciumkarbid, Aluminiumoxyd, Molybdändisilicid, erfordern einen hohen Bindemittelanteil, damit die mit dem Binde mittel angemachte Masse die notwendige Plastizität für die Weiterverarbeitung erlangt.
Als Bindemittel werden hierbei meist hochviskose kolloidale Stoffe organischen Ursprungs benutzt, da das Kolloid die einzelnen Pulverteilchen umhüllt und für ein aus reichendes Gleitvermögen sorgt. Zweckmässigerweise werden dazu gut benetzende Lösungen von pflanz lichen, stark quellbaren Kolloiden, wie Stärke, Agar- Agar oder andere organische Stoffe, wie öle, Palmi- tin- und Stearinsäure, verwendet. Auch Kunststoffe und deren Lösungen werden als Plastizitäts- und Bindemittel herangezogen.
Die Anwesenheit derarti ger organischer Plastizitätsmittel ist jedoch uner wünscht, wenn man z. B. Metallpulver abbinden will. Man ist dann meist gezwungen, in reduzierender Atmosphäre unter Wasserstoff zu brennen. Hierbei verbrennt jedoch der organische Anteil nicht, son dern verkokt und hinterlässt unerwünschte Reste von Kohlenstoff. Bei der Herstellung von Formkörpern, die nach der Sinterung keine Verkokungsrückstände aufweisen sollen, bedient man sich daher reiner an organischer Bindemittel.
Es ist z. B. bekannt, bei der Herstellung von Schleifkörpern fein verteiltes A1203 als Bindemittel in Form von Sintertonerde dem als Schleifkorn die nenden Hartstoffpulver zuzusetzen und mit Wasser zu einem Schlicker anzurühren, der dann in eine Form gegossen und getrocknet wird. Der so erhal tene Grünling wird dann bei der Sintertemperatur der Tonerde gebrannt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die zur Verarbeitung gelangende Masse dünnflüssig ist und sich nicht in der Strang presse ausformen lässt, da sich bei geringerem Wasserzusatz nicht die für die Strangpresse ausrei chende Plastizität der Masse erreichen lässt.
Um die Plastizität von Tonerdemischungen zu verbessern, ist es ferner bekannt, die Oberfläche des A1203 mit Säuren anzuätzen. Eine derartige Behand lung kann sowohl mit Salzsäure als auch mit Alumi- niamchloriden und gegebenenfalls mit andern Säuren vorgenommen werden.
Durch die Bildung eines leicht zersetzlichen Hydroxyd'chlorides wird die Oberfläche des Aluminiumoxydkornes anpeptisiert und dadurch die Reibung zwischen den einzelnen Teilchen stark herabgesetzt. Die erzielte Plastizität für das Formen der Masse in der Strangpresse reicht jedoch nur aus, wenn die verwendeten Grundstoffe, die als Magerungsmittel wirken, bildsam sind und ihr Anteil in der Masse im Verhältnis zu den Bindestoffen klein ist.
Die erforderliche Plastizität für das Strangpressen von Massen, die Metallpulver oder Hartstoffe, wie Metallsilicid und Metallkarbid, enthalten, lässt sich jedoch durch Anpeptisieren des als Bindemittel wirkenden A1203 nicht erreichen. Oft ist ein Zusatz von Salzsäure in derartigen Massen unerwünscht, wenn Reaktionen mit dem Füllmittel eintreten können; ausserdem greift die Säure die Presswerkzeuge an.
Die Erfindung vermeidet das Anätzen des Alu- miniumoxydes mit Säuren und die Verwendung or ganischer Plastifizierungsmittel und ermöglicht die Bildung einer selbst für das Strangpressverfahren geeigneten Masse mit hohem Anteil an Magerungs- stoffen und A1203 als Bindemittel.
Durch die Erfin dung lassen sich bildsame, auf der Strangpresse ausformbare Massen herstellen, die bis zu 900/m, be zogen auf das Gesamtvolumen der Masse, gepulverte, schwer verpressbare Grundstoffe enthalten, die als Magerungsstoffe wirken und aus Metallen, Metall oxyden, Metallkarbiden, Metallsiliciden, Metall- boriden und dergleichen Stoffe oder Gemischen die ser Stoffe bestehen:
Dieser hohe Anteil an schwer verpressbaren Magerungsstoffen kann sogar noch er höht werden, wenn im Gesenk gepresst wird. Auch für die Herstellung von Kunstkohlekörpern ist dieses Verfahren anwendbar, wenn als Grundstoffe gepul- verter Koks oder Graphit verwendet wird. Ein wei terer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass irgend welche Zusätze von Flussmitteln nicht erforderlich sind, so d'ass Reaktionen der Mischungspartner ver mieden werden und die Temperaturfestigkeit des A1203 nicht beeinträchtigt wird.
Erreicht werden diese Vorteile nach der Erfin dung dadurch, dass die gepulverten Grundstoffe mit fein gepulvertem, hochvoluminösem A1203 und einer Lösung kolloidaler, wasserlöslicher Tonerde so ge mischt werden, dass die Masse die für die Verarbei tung in einer Strangpresse oder Gesenkpresse erfor derliche Plastizität und Formbeständigkeit erhält, worauf Verformung und Sinterung des Formlings erfolgt. Die hierbei verwendete wasserlösliche kollo idale Tonerde ist unter der Bezeichnung Tonerde gel im Handel erhältlich und wird in der Textil industrie zum Imprägnieren von Geweben verwendet.
Die Lösung der kolloidalen wasserlöslichen Ton erde kann in verschiedener Konzentration zur An wendung gelangen, wobei mit steigender Konzentra tion der Lösung anteilig grössere Mengen gegenüber dem festen A1203 erforderlich sind, um die optimale Plastizität zu erreichen. Eine besonders hohe Plasti zität weisen Mischungen aüf, die auf 1 Teil A1203 etwa 1 bis 1,3 Teile einer 30- bis 5019/eigen Lösung der kolloidalen Tonerde enthalten.
Durch Verände rung des Mischungsverhältnisses und der Konzen- tration der kolloidalen Tonerdelösung kann das plastische Verhalten der aus den Grundstoffen und dem als Bindemittel und Plastifizierungsmittel die nenden Gemisch von kolloidaler Tonerdelösung mit fein verteiltem Aluminiumoxyd beliebig eingestellt werden.
Die Masse wird am zweckmässigsten so vorbe reitet, dass die gepulverten Grundstoffe und das fein gepulverte hochvoluminöse A1203 miteinander trocken gemischt werden und dann die Lösung kolloidaler, wasserlöslicher Tonerde in einer Kon- zentration von 5-50% zugemischt wird, bis die für das Strangpressen erforderliche Plastizität und Formbeständigkeit der Masse vorhanden ist.
Die Masse wird in einem Mulden- oder Walzenkneter gut durchmischt, so dass nach kurzer Zeit, in etwa 10 bis 20 Minuten, die günstigste Plastizität erreicht ist und die Masse verpresst werden kann. Die Nach behandlung der Presslinge kann beliebig erfolgen, da die Presslinge vor und nach ihrer Trocknung eine gute Formbeständigkeit aufweisen.
Bei den praktisch durchgeführten Versuchs reihen hatte das zur Verwendung kommende grob körnige Tonerdegel einen Wassergehalt von<B>190,'n</B> (bestimmt bei 105 C). Es wurde ungetrocknet ein gewogen und Lösungen mit destilliertem Wasser in verschiedener Konzentration hergestellt.
Hierbei er gaben sich für die Lösung bei steigender Konzen tration folgende spezifische Gewichte und Viskositä- ten:
EMI0002.0061
Konz. <SEP> I <SEP> s <SEP> ez. <SEP> Gewicht <SEP> (cP)
<tb> Tonerdegel
<tb> 5 <SEP> 1,023 <SEP> 1,159
<tb> 10 <SEP> 1,047 <SEP> 1,443
<tb> 15 <SEP> 1,071 <SEP> 1,624
<tb> 20 <SEP> 1,095 <SEP> 1,870
<tb> 25 <SEP> 1,119 <SEP> 2,215
<tb> 30 <SEP> 1,143 <SEP> 2,630
<tb> 40 <SEP> 1,190 <SEP> 4,050
<tb> 50 <SEP> 1,238 <SEP> 6,905 Nachstehend sind einige Ausführungsbeispiele von Massen aufgeführt, die gemäss der Erfindung her gestellt sind und sich besonders auf der Strang presse gut ausformen lassen.
1. Bei Verarbeitung zu Sinterkorundteilen haben sich folgende Mischungsverhältnisse bewährt:
EMI0002.0063
1 <SEP> Gewichtsteil <SEP> A1203 <SEP> zu <SEP> 0,9 <SEP> Teilen <SEP> 15% <SEP> Tonerdegellösung
<tb> 1 <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> <SEP> 1,0 <SEP> <SEP> 2511/o <SEP>
<tb> 1 <SEP> 5 > <SEP> 1,1 <SEP> <SEP> 30% <SEP>
<tb> 1 <SEP> <B> <SEP> <SEP> </B> <SEP> 1,2 <SEP> <SEP> 40% <SEP>
<tb> 1 <SEP> <SEP> <B> <SEP> ></B> <SEP> 1,3 <SEP> <SEP> 50% <SEP>
EMI0003.0001
2. <SEP> a) <SEP> 6 <SEP> Teile <SEP> SiC <SEP> Körnung <SEP> 0,06 <SEP> mm
<tb> 3 <SEP> Teile <SEP> A1.03
<tb> 4 <SEP> Teile <SEP> 40% <SEP> Tonerdegellösung
<tb> Der <SEP> getrocknete <SEP> Formling <SEP> enthält:
<tb> 56,5 <SEP> % <SEP> SiC
<tb> 43,5 <SEP> 0/<B>9</B> <SEP> A1.03
<tb> b) <SEP> 2 <SEP> Teile <SEP> SiC <SEP> Körnung <SEP> < <SEP> <B>10,a</B>
<tb> 3 <SEP> Teile <SEP> A1.03
<tb> 4,5 <SEP> Teile <SEP> 35% <SEP> Tonerdegellösung
<tb> Der <SEP> getrocknete <SEP> Formling <SEP> enthält
<tb> 310io <SEP> SiC
<tb> 69 <SEP> 0io <SEP> A1.03
<tb> 3. <SEP> 9 <SEP> Teile <SEP> Anthrazitpulver
<tb> 3 <SEP> Teile <SEP> A1.03
<tb> 4 <SEP> Teile <SEP> 50% <SEP> Tonerdegellösung
<tb> Der <SEP> getrocknete <SEP> Formling <SEP> enthält
<tb> 64 <SEP> % <SEP> Anthrazit
<tb> 36 <SEP> % <SEP> A1.03
<tb> 4.
<SEP> 20 <SEP> Teile <SEP> Molybdändisilicid <SEP> feingemahlen
<tb> 2 <SEP> Teile <SEP> A1.03
<tb> 5 <SEP> Teile <SEP> 50% <SEP> Tonerdegellösung
<tb> Der <SEP> getrocknete <SEP> Formling <SEP> enthält
<tb> 81,6 <SEP> % <SEP> Molybdändisilicid
<tb> 18,4% <SEP> A1.03
<tb> 5. <SEP> 3 <SEP> Teile <SEP> Ni-Pulver
<tb> 3 <SEP> Teile <SEP> A1.03
<tb> 3 <SEP> Teile <SEP> 40% <SEP> Tonerdegellösung
<tb> Der <SEP> getrocknete <SEP> Formling <SEP> enthält
<tb> 58,3 <SEP> % <SEP> Nickel
<tb> 41,7 <SEP> 0/a <SEP> A1.03 Die mit den angegebenen Mischungen hergestell ten Massen ergeben nach dem Ausformen auf der Strangpresse in feuchtem Zustand elastische Stränge,
die vor und nach dem Trocknen formbeständig sind. Die hohe Binde- und Klebekraft des Gemisches aus feinverteiltem A1.03 und der wässrigen Lösung der artiger Tonerdegele erleichtert auch die Verform barkeit nach andern Verformungsverfahren, wie z. B. in Gesenkpressen. Es genügen z. B. Zusätze von wenigen Prozenten eines derartigen Bindemittels, um eine ausreichende grüne Verbandfestigkeit zu erzie len. Derartige Körper können ohne weiteres in grünem Zustand gehandhabt werden.
Die filmartige Verteilung des Bindemittels gewährleistet auch bei geringen Bindemittehnengen eine hohe Festigkeit in gebranntem Zustand. Es ist auch denkbar, das Ver fahren für die Herstellung von Katalysatoren zu benutzen, bei denen A1.03 als Katalysatorträger dient.