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Verfahren zum Herstellen von kugelförmigen Eisenlegierungspulvern
Metallpulver können nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden, z. B. durch
elektrische Niederschlagung, welche baum- oder farnähnliche Teilchen liefert; durch
Reduktion von Oxyden oder anderen Metallverbindungen, wobei schwammartige Teilchen
-zurückbleiben; durch Brechen, wodurch gleichachsige, spitzwinklige Teilchen erhalten
werden, und durch Stampfen oder Mahlen mit Kugeln in einer Schlagmühle, wodurch
plättchenförmige Flocken erzeugt werden. Viele Metalle und Legierungen werden heute
in feinverteilter Form hergestellt durch Zersprühen (Atomisieren) des geschmolzenen
Metalls unter Verwendung eines entsprechenden Flüssigkeitsstrahles zur Zerteilung
des Metallstroms. Durch Regelung der veränderlichen Bedingungen bei der Herstellung,
durch Ändern der Form des Strahles und durch Auswahl der Atomisierungsflüssigkeit
kann die Form der bei dem Atomisierungsprozeß entstehenden Teilchen stark beeinflußt
werden. So hat Bronze, welche in einem Wasserstrahl atomisiert wird, eine unregelmäßige
Form, während Bronze, die unter Verwendung von Luft versprüht wird, kugelförmige
Teilchen aufweist.
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Bei der Zersprühung von Eisenlegierungen können die atomisierten Tröpfchen
der Legierung oft nicht genügend lang in der flüssigen Form gehalten werden, um
vor der Verfestigung kugelige Form annehmen zu können. Selbst wenn Luft zum Zersprühen
verwendet wird, ist die Abkühlungsgeschwindigkeit so groß, daß unregelmäßige Teilchen
entstehen. Durch Überhitzen des Metalls zwecks Verlängerung der Verfestigungszeit
kann man zwar eine gewisse Verbesserung herbeiführen, aber geeignete Erhitzungseinrichtungen
und feuerfestes Ofenmaterial sind nicht immer verfügbar und beschränken so die Anwendbarkeit
einer solchen Arbeitsweise, und auf jeden Fall erhöht eine solche Arbeitsweise die
Kosten, welche zur Erzielung der gewünschten Wirkung aufgewendet werden müssen.
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Es besteht eine steigende Nachfrage nach Eisenlegierungspulvern mit
kugeligen Teilchen für verschiedene Anwendungszwecke, z. B. zur Herstellung von
Filtern aus rostfreiem Stahl zur Entfernung fester Teilchen aus Flüssigkeiten, zum
Einspeisen geregelter Mengen von Flüssigkeiten zu Maschinenteilen, z. B. von Enteisungsflüssigkeiten
zu den Vorderkanten von Flugzeugflügeln, und für Anwendungen bei hohezi Temperaturen,
wie zur Belüftung oder Entlüftung zwecks Kühlung von Bauelementen, wie Turbinenschaufeln.
Solche Filter können aus den -ziemlich unregelmäßigen, jetzt im Handel erhältlichen
Teilchen aus rostfreiem Stahl hergestellt werden, aber die Erzielung einer geregelten
Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und einer bestimmten Filterkapazität bezüglich
der Teilchengröße der von dem Filter zurückgehaltenen Teilchen erfordert die Anwendung
regelmäßiger Kügelchen von möglichst genau festgelegter Teilchengröße.
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Erfindungsgemäß ist nun festgestellt worden, daß kugelförmige Eisenlegierungspulver
durch Zerstäuben der geschmolzenen Legierungen auf einfache Weise erhalten werden
können, wenn man von Legierungsschmelzen ausgeht, die Bor oder Titan enthalten.
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Vorzugsweise beträgt die Menge des Bors oder Titans 0,1 Gewichtsprozent,
berechnet auf das eisenhaltige Metall.
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Die folgenden Beispiele, in welchen sich die Teile auf Gewicht beziehen,
dienen zu näheren Erläuterung der Erfindung.
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Beispiel 1 Ein Gemisch aus 64,2 Teilen Armcoeisen (praktisch reines
Eisen), 8 Teilen Nickel und 25,7 Teilen Ferrochrom (mit 30'% Eisen und 7011/o Chrom)
wurde geschmolzen, und 7,5 Teile Ferrobor (enthaltend 20% Bor und 80% Eisen) wurden
zugesetzt. Die Schmelze wurde auf 1585°C überhitzt und mit Hilfe eines Luftstrahles
bei 7 at atomisiert, wobei die Geschwindigkeit des Metallflusses 272 kg/Stunde betrug.
Die erhaltenen Teilchen waren kugelförmig. Die scheinbare Dichte betrug 4,68 g/cms.
Der Fließfaktor betrug 9,0 Sekunden. Der Fließfaktor ist die Zeit, innerhalb welcher
100 g des Pulvers durch einen
Trichter mit einem Winkel von 60°
und einer Öffnung von 2,5-1 mm Durchmesser am unteren Ende hindurchfließen.
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Beispiel 2 100 Teile rostfreier Stahl, der 18°/o Chrom und 8 0/e INTickel
enthielt (Rest praktisch vollständig aus Eisen bestehend), wurden mit 2,5 Teilen
Silicium und 6,8 Teilen Ferrobor (20% Bor und 80% Eisen) geschmolzen. Die Schmelze
wurde auf 1585° C überhitzt und mit Hilfe eines Wasserstrahls und einem hydraulischen
Druck von 70 at atomisiert, wobei die Geschwindigkeit des Metallstroms 272 i9/Stunde
betrug. Die erhaltenen Teilchen waren praktisch insgesamt kugelförmig. Die scheinbare
Dichte betrug 2,70 g/cm3, und der Fließfaktor war 13,5 Sekunden.
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Wenn das Beispiel ohne Zusatz von Ferrobor wiederholt wurde, bestand
das erhaltene Pulver aus unregelmäßig geformten Teilchen. Die scheinbare Dichte
betrug 2,70 g/cm3, und der Fließfaktor betrug 23,5 Sekunden. Beispiel 3 86 Teile
rostfreier Stahl, welcher 18% Chrom und 8 % Nickel enthielt (Rest praktisch vollständig
aus Eisen bestehend), wurden mit 16 Teilen Ferrotitan geschmolzen, welches 251/e
Titan enthielt. Die Schmelze wurde auf 1500°C erhitzt und mit Hilfe eines Luftstrahles
von 6,65 at atomisiert, wobei die Geschwindigkeit des Metallstromes 90 kg/Stunde
betrug. Die erhaltenen Teilchen waren praktisch insgesamt kugelig und enthielten
12°/o, Cr, 6% Ni, 0,9% Si und-0,82°/o Ti, wobei der Rest praktisch vollständig aus
Eisen bestand. Die scheinbare Dichte betrug 2,6 g/cm3, und der Fließfaktor war 16
Sekunden. Bei einer bestimmten Verteilung der Teilchengröße ist die Fließgeschwindigkeit
um so größer, d. h. der Fließfaktor um so kleiner, je mehr das Produkt kugelig ist.
Außerdem ist im allgemeinen die Fließgeschwindigkeit um so kleiner, d. h. der Fließfaktor
um so größer, je feiner das Pulver ist.
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Die scheinbare Dichte des Pulvers wiederum gibt einen Hinweis auf
seine Form, insofern als das Pulver um so leichter fließt, je mehr kugelig es ist;
um so leichter paßt es sieh auch dem Behälter mit bekanntetn Inhalt an, in welchem
es eingegossen wird, und daher ist eine scheinbare hohe Dichte ein Hinweis für die
Freifließbarkeit des Pulvers.
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Die mit dem durch Wasser atomisierten Pulver erhaltenen Ergebnisse
sind insofern bemerkenswert, als die Kühlungsgeschwindigkeit sehr viel größer ist
als bei Atomisierung mit Luft.