DD161237A1

DD161237A1 - Verfahren zum sintern von gepressten pulvern

Info

Publication number: DD161237A1
Application number: DD20838178A
Authority: DD
Inventors: Waldemar Hermel; Gert Leitner
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1978-10-11
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1985-08-14
Also published as: DD161237B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pulvermetallurgie. Ihr Ziel ist es, die Waermebehandlungszeit zu verkuerzen, Mikro- und Makrostroemungen im Gefuege zu vermeiden, den Ablauf der Homogenisierungs-Reaktionen zu verbessern und Beeintraechtigungen in der Verfahrensfuehrung zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Aufheizungsgeschwindigkeit erhoeht, das Auftreten thermischer Spannungen und ein zu schnelles Durchlaufen kritischer Temperaturbereiche vermieden und gas- bzw. dampffoermige Reaktionsprodukte in ausreichender Menge gebildet und schnell abgefuehrt werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Formkoerper im Vakuum, in einer inerten oder reduzierenden Atmosphaere mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 10 000 K/min bis unterhalb der Sintertemperatur vorgewaermt und maximal 10 min gehalten werden. Danach werden sie mit der gleichen Geschwindigkeit auf die uebliche Sintertemperatur und maximal fuer die uebliche Sinterzeit gehalten und in der herrschenden Atmosphaere abgekuehlt. Die Erfindung ist fuer die Herstellung von Teilen aus elektrisch und thermisch leitfaehigen Pulvern anwendbar.

Description

Verfahren zum Sintern von gepreßten Pulvern Anv/endungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pulvermetallurgie. Ihre Anwendung ist für die Hersteilung von Sinter- und Verbundkörpern aus elektrisch und thermisch hinreichend leitfähigen Pulvern möglich und zweckmäßige

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

3s ist bekannt, zu Formkörpern gepreßte Pulver, aus denen verwendete Preßhilfsmittel ennfernt wurden, durch Strahlungserwärmung; zu sintern (IY, Schatt; Pulvermetallurgie, Sinter- und Verbundwerkstoffe, Deutscher- Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1973). Nachteilig ist dabei, daß, auf Grund der geringen Aufheizgeschwindigkeiten, lange Warmebehandlungszeiten im Bereich von 20 min bis zu einigen Stunden und großer ZSnergieaufvvand erfoderlieh sind.

Weiterhin ist ein Verfahren bekannt (DD-PS 109 815), cei den die zu sinternden Körper einer Wärmebehandlung, die über den gesamten Querschnitt des von der Heizzone erfaßten Leils der Sinter- oder Verbundkörper 'die Bedingungen

4ΐ = — > 100 °C/s ⁽ ~

C ι

Cl '-I- ''J- J- \ > "ΛΑ JfI ,' T-

'\ \ HhT 1C-a,vaOxr; ;-

Δ Τ¹

erfüllt, unterzogen werden. Dabei sind -—t als mittlere Aufheizgeschwindigkeit, T . „, als Sintertem-oeratur, t_n als Ge-

SIuO - (j

samtzeit der thermischen Einwirkung, t» als Aufheis- und t . „4. als Sinterzeit definiert. Zwischen t_P, t, und t . ,

sin υ .. Gr' A smt

besteht die Beziehung

"sint - °G ^UA ^

Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß, hervorgerufen durch thermische Spannungen, Mikro- und Makrostörungen im Gefüge der Körper auftreten. Von Nachteil ist weiterhin, daß durch zu schnelles Durchlaufen kritischer Temperaturbereiche Homogenisierungs-Reaktionen nur unvollständig_ablaufen, wodurch, die Endeigenschaften der Sinter— und- Verbundkörper, verschlechtert werden. Darüber hinaus können auch Beeinträchtigungen in der Verfahrensführung auftreten, da gas- bzw. dampfförmige Reaktionsprodukte nicht schnell genug abgeführt werden,

Siel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die-Wärmebehandlungszeit zu verkürzen, den Energieaufwand zu reduzieren, Mikro— und Makro— störungen im Gefüge zu vermeiden, den Ablauf der Homogenisierungs-Seaktionen zu verbessern und Beeinträchtigungen in der Verfahrensführung zu vermeiden,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Aufheizgeschwindigkeit erhöht, das Auftreten thermischer Spannungen und ein zu schnelles Durchlaufen kritischer Temperaturbereiche vermieden und gas- bzw, dampfförmige Reaktionsprodukte in ausreichender Menge gebildet und schnell abgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Formkörper, aus denen verwendete Preßhilfsmittel entfernt

sind, im. Vakuum, in einer inerten oder reduzierenden Atmosphä re mit einer Geschwindigkeit von 50 bis' 10000 K/min bis unter halb der Sintertemperatur T vorgewärmt werden. Auf dieser" Temperatur werden sie maxiaal 10 min, vorzugsweise 0,1 bis 5 min gehalten und danach mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 10000 K/min, vorzugsweise 100 bis 5000 K/min, auf die für das Werkstoffsystem übliche Sintertempera,tür erwärmt. Auf dieser Temperatur werden die Formkörper maximal für die Dauer der für das Werkstoffsystem üblichen Sinterzeit t gehalten und abschließend in der herrschenden Atmosphäre abgekühlt.

AIs reduzierende AtmosDhäre wird vorzugsweise Wasserstoff ver wendet. Beim Festphasensintern werden die Formkörper bis unterhalb von T , vorzugsweise auf 0,7 bis 0,8 T und beim Flüssigphasensintern bis unterhalb der -Temperatur, bei der sich eine flüssige Phase bildet, vorzugsweise 50 K darunter vorgewärmt.

Das Halten auf einer Temperatur unterhalb von T erfolgt vorzugsweise für die Dauer von-0,5 t„ bis t . Zwischen,dem Kaiten unterhalb der Sintertemperatur und dem Erwärmen auf die übliche Sintertemperatur kann, vorzugsweise in einer Schutzgasatmosphäre, zwischengekühlt'werden. Die Eigenschaften der Formkörper werden dadurch nicht nachteilig beeinflußt. Die durch das Vorwärmen erreichten Eigenschaftsänderungen- der Formkörper sind nicht reversibel.

Außerdem ist es möglich, daß zwischen dem Halten auf Sintertemperatur und dem Abkühlen auf Raumtemperatur weitere Arbeitsschritte ausgeführt werden.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1:

Sin durch Pulverwalzen aus verdüstern Eisenpulver (DV < 0,16 mm) hergestelltes Band wird unter Wasserstoff durch Strahlungserwärmung in 15 s auf 1000 ⁰C erwärmt; und 5 3 auf dieser Temperatur gehalten. Dann 7/ird das inzwischen auf 730 C abgekühl-

te Band durch. Induktionserwärmung in 5 s auf die Sintertemperatur von 1300 ⁰C erwärmt und 1 s auf dieser Temperatur gehalten. Danach wird das Band auf Raumtemperatur abgekühlt* Die Ge samtzeit der Wärmebehandlung beträgt etwa 4-5 s. Das Band weist eine Sinterdichte von 91 % der theoretischen Dichte und eine Festigkeit von CT₅ = 90 MEm""² auf

Beispiel 2:

Sin Formkörper aus Wolframkarbid mit 6 Gew.-% Kobalt der Abmes sung 1-5x15x5 sm^ und einer Dichte von 60 % der theoretischen Dichte, aus dem das Preßhilfsmittel entfernt ist, wird unter Wasserstoff durch Strahlungserwärmung in 5 niin auf 1200 ⁰O erwärmt und 2 min auf dieser 'Temperatur gehalten. Dann wird der inzwischen auf IO5O C abgekühlte Formkörper induktiv in .1: min auf 1450 ⁰C erwärmt und 20 min gehalten* Danach wird er auf Eaumtemperatür abgekühlt. Die Gesamtzeit der Wärmebehandlung beträgt 30 min gegenüber 50 bis 80 Minuten bei konventioneller Sinterbehandlung. Die erzielten Eigenschaften zeigen folgende Werte

Relative Dichte [%] Rockwell-A-Eärte Biegebruchfestigkeit (MNnT²J

konventionelle	S '	er find uns sg
Sintern		Sintern
99,5		99,6
90,3		90,1
1000		1120

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zum Sintern von gepreßten Pulvern, aus denen verwendete Preßhilfsmittel entfernt sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Formkörper im Vakuum, in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 10000 K/min bis unterhalb der Sintertemperatur T vor-

gewärmt und maximal 10 min, vorzugsweise 0,1 bis 5 srm auf dieser Tempers,tür gehalten werden, danach mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 10000 K/min, vorzugsweise 100 bis 5000 K/min auf die für das Werkstoffsystem übliche Sintertemperatur erwärmt und maximal für die Dauer der für das /"-\ . Werkstoff system üblichen Sinter zeit t auf dieser Temperatur gehalten und abschließend in der herrschenden Atmosphäre abgekühlt werden.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als reduzierende Atmosphäre Wasserstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die

Formkörper beim Festphasensintern bis unterhalb von T , vorzugsweise auf 0,7 bis 0,8 T„ vorgewärmt werden.
4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Formkörper beim Flüssigphasensintem bis unterhalb der

· Temperatur, bei der sich eine flüssige Phase bildet, vorzugsweise 50 K darunter vorgewärmt werden.
5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Plait en auf einer Temperatur unterhalb von T_, vorzugsweise für die Dauer von 0,5 t_ bis t erfolgt.

s s
6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Kalten unterhalb der Sintertemperatür und dem Erwärmen auf die übliche Sintertemperatur in einer SchutzgasatmosOhäre zwischengekühlt wird«
7. Verfahren nach Punkt; 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Halten auf Sintertemperatur und dem Abkühlen'· auf Raumtemperatur weitere Arbeitaschritte ausgeführt

werdenν