CH410436A

CH410436A - Verfahren zur Herstellung warmfester und gleichzeitig korrosionsbeständiger Aluminiumsinterwerkstoffe

Info

Publication number: CH410436A
Application number: CH193761A
Authority: CH
Inventors: Thuemmler Fritz Ing Dr; Harald Dipl Chem Spindler; Strobel Egon Ing Dr; Schmidt Richard
Original assignee: Zentralinstitut Fuer Kernphysi
Priority date: 1960-10-26
Filing date: 1961-02-17
Publication date: 1966-03-31

Description

Verfahren zur Herstellung warmfester und gleichzeitig korrosionsbeständiger Aluminiumsinterwerkstoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung warmfester und gleichzeitig korrosionsbeständi ger Aluminiumsinterwerkstoffe. Die Warmfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit soll sich nicht aus- schliesslich, jedoch vorwiegend auf Wasser hoher Temperatur beziehen.

Die Entwicklung der Technik verlangt nach Werkstoffen, die neben guter Korrosionsbeständig keit, z. B. gegen Wasser verschiedener Temperatur und verschiedenen Aggregatzustandes, gegen Gase oder organische Flüssigkeiten, auch gute Warmfestig- keitseigenschaften, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 200 und 500 C, besitzen. Solche Materia lien sind bisher z.

B. auf dem Gebiet der legierten Stähle, der Nickellegierungen, der selteneren Metalle u. a. mehrfach bekannt geworden und werden in grösserem Umfange in der chemischen Technik, im Apparatebau, Turbinenbau, in der Kerntechnik sowie in anderen Industriezweigen eingesetzt. Grös stenteils sind solche Materialien auch bei noch höhe ren Temperaturen, als oben angegeben, einsetzbar. Im Gebiet der Leichtmetalle, z.

B. auf dem Alumini umsektor, ist es jedoch weit schwieriger, geeignete Werkstoffe zu finden bzw. herzustellen, die den ange gebenen Temperaturbereich von 200 C und darun ter bis 500 C und teils darüber bestreichen, sofern man Warmfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit gleichzeitig verlangt. Es sind zwar Verfahren zur Herstellung von Aluminiumschmelzlegierungen mit relativ guter Korrosionsbeständigkeit, auch beispiels weise gegen Wasser hoher Temperatur, bekannt.

Sie sind dadurch gekennzeichnet, dass in ihnen entweder, geringe Mengen von Eisen, Nickel oder Silizium, ein zeln oder gemeinsam, enthalten sind, vorzugsweise in. Mengen bis zu etwa 3 % Gesamtlegierungsgehalt, oder, dass grössere Mengen an Silizium, vorzugsweise 9 %,

einzeln. oder in Kombination mit kleineren, Mengen, vorzugsweise 1 %, Nickel oder Titan, ein- zeln oder getrennt, zulegiert werden.

Die Warmfestig- keitseigenschaften dieser Aluminiumschmelzlegierun- gen sind aber schlecht.

Weiterhin sind Verfahren: zur Herstellung von, Aluminiumsinterwerkstoffen bekannt, die gute Warmfestigkeitseigenschaften, auch bei den höchsten der oben :genannten Temperaturen besitzen.

Sie sind dadurch gekennzeichnet, dass sie in ihrem Gefüge einen sehr feinverteilten Aluminiumoxydanteil von etwa 6-15 %, vorzugsweise 10-14 %, enthalten. Sie werden auf pulvermetallurgischem Wege durch Pres sen, Sintern und. Strang ,pressen, hergestellt.

Es sind auch Werkstoffe bekannt, bei denen neben dem Alu- miniumoxydanteil auch metallische Elemente zule- giert sind,

beispielsweise 1-2 % Nickel. Wenn auch durch diese Zusätze eine Verbesserung des Korro sionsverhaltens in Wasser oder Wasserdampf gegen über dem völlig unzureichenden des unlegierten Alu- miniumsinterwerkstoffes erreicht wird, so verhalten sich diese Werkstoffe :doch noch nicht befriedigend.

Diese bekannten Verfahren und Werkstoffe haben aber .den Nachteil, dass die Eigenschaften guter Warmfestigkeit und. guter Korrosionsbeständigkeit in einem Werkstoff nicht vereinigt werden können.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, welches die Herstellung eines geeigneten Aluminiumwerkstoffes gestattet, der beide Forderun gen, :die nach Warmfestigkeit und die nach Korro sionsbeständigkeit, gleichzeitig in genügendem Masse erfüllt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zunächst eine Aluminiumschmelzlegierung erzeugt wird, der korrosionshemmende Legierungsbestandteile zugege ben sind, danach die Aluminiumschmelzlegierung durch Verdüsen zu Pulver verarbeitet,

anschliessend durch Oxydation des Pulvers in einem Nassmahlver- fahren unter Zusatz von Luft auf der Oberfläche der Pulverteilchen eine Oxydschicht erzeugt und dass abschliessend das erhaltene oxydierte Pulver, welches nunmehr die für die Erzeugung der guten Korro sionsbeständigkeit und der hohen Warmfestigkeit notwendigen Bestandteile in feinstverteilter Form enthält, durch Pressen, Drucksintern:

und Strangpres- sen zu Aluminiumsinterwerkstoff verarbeitet wird.

In zweckmässiger Weise werden mehr als 5 %, vorzugsweise 8 bis 12 % Silicium als Legierungsbe- standteil zugegeben.

Auch ist es zweckmässig, neben Silicium auch Nickel und/oder Titan in geringen Mengen, vorzugs- weise bis etwa 3 % als Legierungsbestandteile zuzu- geben.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll das er findungsgemässe Verfahren näher erläutert werden. Entsprechend dem erfindungsgemässen Verfah ren, wird bei der Herstellung von Aluminiumsinter- werkstoffen für eine Korrosionsbeständigkeit und Warmfestigkeit bis zu Temperaturen von 500' C, vorzugsweise gegen Wasser verschiedener Aggregat zustände z. B. wie folgt verfahren.

Zunächst wird Reinst- oder Reinaluminium in geeigneten Anlagen, z. B. in einer Hochfrequenz- Schmelzanlage, zum Schmelzen gebracht und in das flüssige Aluminium bei etwa 700' C 9 GW 0% Sili- cium und 1 GW % Nickel in fester, zerkleinerter, metallischer Form eingetragen.

Dabei lösten sich diese Legierungsbestandteile in der Schmelze auf. Die vor handene Ballbewegung reicht aus, um eine innige Verteilung der Legierungszusätze in der Schmelze zu erzielen.

Diese Legierungsschmelze wird dann in einer bekannten Verdüsungsanlage mit Gegenluft- strömung zu Pulver mit einer 80 %igen Hauptkorn Fraktion mit Korndurchmesser von 0,06-0,

30 mm und 1-2 % Oxydanteil verdüst. Als nächste Verar- beitungsstufe folgt die Vermahlung zu Feinpulver mit gleichzeitiger Oxydation des verdüsten Pulvers in Schwingmühlen in einem Nassmahlverfahren unter Benzin,

wobei genügend Luft zugeführt wird, um die Oxydation bis zum gewünschten Grad gehen zu las sen. Nach Beendigung des Mahlvorganges wird im Vakuum von etwa 20 Torr bei 75' C getrocknet, ge siebt und 2 Stunden bei 320' C und 15 Torr geglüht, um letzte Benzinreste zu entfernen. Anschliessend wird aus dem so gewonnenen Feinpulver durch etwa 12-stündiges Mahlen in; einer Kugelmühle mit Por zellankugeln Schwerepulver hergestellt.

Dabei wird das Schüttgewicht des Schwerepulvers gegenüber dem des Feinpulvers auf das dreifache gesteigert. Dieses so gewonnene legierte und oxydhaltige Alumi- niumpulver wird anschliessend mit Pressdruck von 5 t/cm2 kaltgepresst.

Darauf folgt ein Drucksintern bei 550' C und 5 t/cm2. Schliesslich wird der Druck körper noch durch Strangpressen bei 550' C und 6 t/cm-' Pressdruck in die gewünschte Endform ge bracht, wobei noch eine weitere Verdichtung erfolgt.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung warmfester und gleich zeitig korrosionsbeständiger Aluminiurnsinterwerk- stoffe, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Aluminiumschmelzlegierung erzeugt wird, der korro sionshemmende Legierungsbestandteile zugegeben sind, danach die Aluminiumschmelzlegierung durch Vemdüsen zu Pulver verarbeitet,

anschliessend durch Oxydation des Pulvers in einem Nassmahlverfahren unter Zusatz von Luft auf der Oberfläche der Pulver teilchen eine Oxydschicht erzeugt und dass abschlies send das erhaltene oxydierte Pulver, welches nun mehr die für die Erzeugung der guten Korrosionsbe- ständigkeit und der hohen Warmfestigkeit notwendi gen Bestandteile in feinstverteilter Form enthält, durch Pressen,

Drucksintern und Strangpressen zu Aluminiumsinterwerkstoff verarbeitet wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass mehr als 5 %, vorzugsweise 8 bis 12 % Silicium als Legierungsbestandteil zugegeben ist.

2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben Sili cium auch Nickel und/oder Titan in geringen Men- gen, vorzugsweise bis etwa 3 % als Legierungsbe- standteile zugegeben sind.