DE102005001198A1 - Metallic powder mixtures - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Mischungen von Metall-, Legierungs- oder Verbundpulvern mit einem mittleren Partikeldurchmesser D50 von höchstens 25 mum, die nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem zunächst ein Ausgangspulver zu plättchenförmigen Partikeln umgeformt und diese dann in Gegenwart von Mahlhilfsmitteln zerkleinert werden, mit weiteren Zusatzstoffen sowie die Verwendung dieser Pulvermischungen und daraus hergestellte geformte Gegenstände.The invention relates to mixtures of metal, alloy or composite powders having a mean particle diameter D50 of at most 25 μm, which are produced by a process in which initially a starting powder is formed into platelet-shaped particles and then comminuted in the presence of grinding aids, with further Additives and the use of these powder mixtures and molded articles made therefrom.
Description
Die Erfindung betrifft Mischungen von Metall-, Legierungs- oder Verbundpulvern mit einem mittleren Partikeldurchmesser D50 von höchstens 25 μm, die nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem zunächst ein Ausgangspulver zu plättchenförmigen Partikeln umgeformt und diese dann in Gegenwart von Mahlhilfsmitteln zerkleinert werden, mit weiteren Zusatzstoffen sowie die Verwendung dieser Pulvermischungen und daraus hergestellte geformte Gegenstände.The The invention relates to mixtures of metal, alloy or composite powders with a mean particle diameter D50 of at most 25 μm, the be prepared by a method in which initially a Starting powder to platelet-shaped particles transformed and then crushed in the presence of grinding aids with other additives and the use of these powder mixtures and Molded articles made therefrom.
Aus der noch nicht offen gelegten Patentanmeldung PCT/EP/2004/00736 sind Pulver bekannt, die nach einem Verfahren zur Herstellung von Metall-, Legierungs- und Verbundpulvern mit einem mittleren Partikeldurchmesser D50 von höchstens 25 μm, bestimmt mittels des Partikelmessgeräts Microtrac® X 100 gemäß ASTM C 1070-01, aus einem Ausgangspulver mit größerem mittleren Partikeldurchmesser erhältlich sind, wobei die Partikel des Ausgangspulvers in einem Deformationsschritt zu plättchenförmigen Partikeln verarbeitet werden, deren Verhältnis von Partikeldurchmesser zu Partikeldicke zwischen 10 : 1 und 10000 : 1 beträgt und diese plättchenförmigen Partikel in einem weiteren Verfahrensschritt einer Zerkleinerungsmahlung in Gegenwart eines Mahlhilfsmittels unterworfen werden. An dieses Verfahren schließt sich vorteilhaft ein Deagglomerationsschritt an. Dieser Deagglomerationsschritt, bei dem die Pulveragglomerate in ihre Primärpartikel zerlegt werden lässt sich beispielsweise in einer Gas-Gegenstrahl-Mühle, einem Ultraschallbad, einem Kneter oder einem Rotor-Stator durchführen. Derartige Pulver werden in dieser Schrift als PZD-Pulver bezeichnet.From the not yet disclosed patent application PCT / EP / 2004/00736 powders are known which are prepared by a process for the production of metal, alloy and composite powders with a mean particle diameter D50 of at most 25 microns, determined by means of the particle measuring device Microtrac ® X 100 according to ASTM C 1070-01, are obtainable from a starting powder having a larger average particle diameter, wherein the particles of the starting powder are processed in a deformation step into platelet-shaped particles whose ratio of particle diameter to particle thickness is between 10: 1 and 10000: 1 and these platelet-shaped particles be subjected in a further process step of a comminution grinding in the presence of a grinding aid. This process is advantageously followed by a deagglomeration step. This deagglomeration step, in which the powder agglomerates are broken down into their primary particles, can be carried out, for example, in a counterblown gas mill, an ultrasonic bath, a kneader or a rotor stator. Such powders are referred to in this document as PZD powder.
Diese PZD-Pulver weisen gegenüber herkömmlichen Metall-, Legierungs- und/oder Verbundpulvern, die für pulvermetallurgische Anwendungen eingesetzt werden verschiedene Vorteile auf, wie eine verbesserte Grünfestigkeit, Verpressbarkeit, Sinterverhalten, verbreiterten Temperaturbereich für die Sinterung und eine geringere Sintertemperatur auf, aber auch bessere Festigkeit, Oxidations- und Korrosionsverhalten der hergestellten Formteile sowie geringere Herstellungskosten. Nachteilig sind bei diesen Pulvern beispielsweise schlechtere Fließfähigkeiten. Auch die veränderten Schwindungscharakteristika können können in Verbindung mit der geringeren Packungsdichte bei der pulvermetallurgischen Verarbeitung bei der Anwendung zu Problemen in Folge stärkerer Sinter-Schwindungen führen. Diese Eigenschaften der Pulver sind in PCT/EP/2004/00736 beschrieben, worauf Bezug genommen wird.These PZD powder face usual Metal, alloy and / or composite powders suitable for powder metallurgy Applications are used on various advantages, such as one improved green strength, Compressibility, sintering behavior, widened temperature range for the Sintering and a lower sintering temperature, but also better Strength, oxidation and corrosion behavior of the produced Moldings and lower production costs. The disadvantages are at These powders, for example, poorer flow capabilities. Also the changed Shrinkage characteristics can can in conjunction with the lower packing density in powder metallurgy Processing in the application to problems as a result of stronger sintering shrinkage to lead. These properties of the powders are described in PCT / EP / 2004/00736, to which reference is made.
Auch herkömmliche Pulver, die beispielsweise durch Verdüsung von Metallschmelzen erhältlich sind, weisen Nachteile auf. Dies sind insbesondere bei bestimmten Legierungszusammensetzungen, so genannten hoch legierten Werkstoffen, mangelnde Sinteraktivität, schlechte Preßbarkeit und hohe Herstellungskosten. Diese Nachteile haben insbesondere bei Metallpulverspritzguß (Metal Injection Molding, kurz MIM), Schlickerguß, Nasspulverspritzen und thermischen Spritzen eine geringere Bedeutung. Durch die schlechte Grünfestigkeit der herkömmlichen Metallpulver (im Sinne von Metall-, Legierungs- und Verbundpulver, kurz MLV) sind diese Materialien zum konventionellen pulvermetallurgischen Verpressen, zum Pulverwalzen und dem kalten isostatischen Pressen (Cold Isostatic Pressing, kurz CIP) mit nachfolgender Grünbearbeitung ungeeignet, da die Grünlinge nicht die hierfür ausreichende Festigkeit besitzen.Also conventional Powders which are obtainable, for example, by atomization of molten metals Disadvantages. These are in particular for certain alloy compositions, so called high alloyed materials, lack of sintering activity, bad compressibility and high production costs. These disadvantages have in particular in metal powder injection molding (metal Injection Molding, short MIM), slip casting, wet powder spraying and thermal Spraying is less important. Due to the bad green strength the conventional one Metal powder (in the sense of metal, alloy and composite powder, short MLV) these materials are conventional powder metallurgical Pressing, powder rolling and cold isostatic pressing (Cold Isostatic Pressing, CIP for short) with subsequent green processing unsuitable because the greenlings not the one for that have sufficient strength.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Metallpulvern für die Pulvermetallurgie, welche die vorstehend genannten Nachteile der herkömmlichen Metallpulver (MLV) und der PZD-Pulver nicht aufweisen, jedoch deren jeweilige Vorteile, wie hohe Sinteraktivität, gute Pressbarkeit, hohe Grünfestigkeit, gute Schüttbarkeit, möglichst weitgehend miteinander vereinen.task The present invention is the provision of metal powders for the Pulvermetallurgie, which the aforementioned disadvantages of usual Metal powder (MLV) and the PZD powder do not have, but their respective advantages, such as high sintering activity, good pressability, high Green strength, good pourability, preferably largely unite.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Pulvern mit funktionellen Zusätzen, welche den aus PZD-Pulver hergestellten geformten Gegenständen charakteristische Eigenschaften verleihen können, wie zum Beispiel Zusätze, die die Schlagzähigkeit oder Abriebfestigkeit erhöhen, wie superharte Pulver, oder Zusätze, die die Bearbeitung der Grünlinge erleichtern, oder Zusätze, die als Template zur Steuerung der Porenstruktur fungieren.A Another object of the present invention is to provide of powders with functional additives, that of PZD powder formed molded articles can give characteristic properties, such as additives that the impact resistance or increase abrasion resistance, like superhard powders, or additives, the processing of greenlings facilitate, or additives, which act as a template for controlling the pore structure.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung von hoch legierten Pulvern für das gesamte Spektrum pulvermetallurgischer Formgebungsverfahren, so dass auch Anwendungen in Gebieten möglich sind, die mit herkömmlichen Metall-, Legierungs- oder Verbundpulvern nicht zugänglich sind.A Another object of the present invention is to provide of highly alloyed powders for the entire spectrum of powder metallurgical molding processes, so that even applications are possible in areas that are conventional Metal, alloy or composite powders are not accessible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch metallische Pulvermischungen enthaltend eine Komponente I, ein Metall-, Legierungs- und Verbundpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser D50 von höchstens 25 μm, bestimmt mittels des Partikelmessgeräts Microtrac® X100 gemäß ASTM C 1070-01, erhältlich nach einem Verfahren, wobei die Partikel eines Ausgangspulvers mit größerem mittleren Partikeldurchmesser in einem Deformationsschritt zu plättchenförmigen Partikeln verarbeitet werden, deren Verhältnis von Partikeldurchmesser zu Partikeldicke zwischen 10 : 1 und 10000 : 1 beträgt und diese plättchenförmigen Partikel in einem weiteren Verfahrensschritt einer Zerkleinerungsmahlung in Gegenwart eines Mahlhilfsmittels unterworfen werden, eine Komponente II, welche ein herkömmliches Metallpulver (MLV) für pulvermetallurgische Anwendungen ist, und/oder eine Komponente III, welche ein funktioneller Zusatz ist.This object is achieved by metallic powder mixtures containing a component I, a Metal, alloy and composite powder microns with a mean particle diameter D50 of at most 25 as determined by the particle measuring instrument Microtrac ® X100 in accordance with ASTM C 1070-01, obtainable by a process, wherein the particles to platy a starting powder having a larger average particle diameter in a deformation step Particles are particles whose particle diameter to particle thickness ratio between 10: 1 and 10000: 1 and these platelet-shaped particles are subjected to a crushing in the presence of a grinding aid in a further process step, a component II, which is a conventional metal powder (MLV) for powder metallurgy applications is, and / or a component III, which is a functional additive.
Diese Aufgabe wird außerdem gelöst durch metallische Pulvermischungen enthaltend eine Komponente I, einem Metall-, Legierungs- und Verbundpulver, deren Schwindung, bestimmt mittels Dilatometer gemäß DIN 51045-1, bis zum Erreichen der Temperatur des ersten Schwindungsmaximums mindestens das 1,05-fache der Schwindung eines mittels Verdpüsen hergestellten Metall-, Legierungs- oder Verbundpulvers gleicher chemischer Zusammensetzung und gleichen mittleren Partikeldurchmessers D50 beträgt, wobei das zu untersuchende Pulver vor der Messung der Schwindung auf eine Pressdichte von 50% der theoretischen Dichte verdichtet wird, eine Komponente II, welche ein herkömmliches Metallpulver (MLV) für pulvermetallurgische Anwendungen ist und/oder eine Komponente III, welche ein funktioneller Zusatz ist.These Task will as well solved by metallic powder mixtures containing a component I, a metal, alloy and composite powder whose shrinkage, determined by means of dilatometer according to DIN 51045-1, until reaching the temperature of the first shrinkage maximum at least 1.05 times the shrinkage of one produced by atomization Metal, alloy or composite powder of the same chemical composition and the same average particle diameter D50, wherein the test powder before measuring the shrinkage on a Press density of 50% of the theoretical density is compressed, a Component II, which is a conventional Metal powder (MLV) for powder metallurgical applications and / or a component III, which is a functional addition.
Die Verwendung der Komponente I erlaubt außerdem die Herstellung von metallischen Pulvermischungen, bei denen die Gehalte an Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Bor, Silizium gezielt eingestellt werden. Im Falle des Eintrags von Sauerstoff oder Stickstoff kann es durch den hohen Energieeintrag bei der Herstellung der Komponente I zu Bildung von Oxid- und/oder Nitrid-Phasen kommen. Solche Phasen können für bestimmte Anwendungen gewünscht sein, da sie zu einer Materialverstärkung führen können. Dieser Effekt ist als „Oxide-Dispersion-Strengthening"-Effekt (kurz: ODS) bekannt. Oftmals ist das Einbringen solcher Phasen jedoch mit einer Verschlechterung der Verarbeitungseigenschaften (beispielsweise Verpressbarkeit, Sinteraktivität) verbunden. Bedingt durch die in der Regel inerten Eigenschaften der Dispersoide gegenüber der Legierungskomponente können letztere daher sinterhemmend wirken.The Use of component I also allows the production of metallic powder mixtures in which the contents of oxygen, Nitrogen, carbon, boron, silicon can be targeted. in the Trap of oxygen or nitrogen can pass through it the high energy input in the production of the component I too Formation of oxide and / or nitride phases come. Such phases may be for certain Applications desired be, as they can lead to a material reinforcement. This effect is called "oxide dispersion strengthening effect" (ODS for short) known. Often, however, the introduction of such phases with a Deterioration of processing properties (for example Compressibility, sintering activity) connected. Due to the usually inert properties the dispersoids opposite of the alloy component the latter therefore have a sintering inhibiting effect.
Durch die Zerkleinerungsmahlung werden die genannten Phasen im hergestellten Pulver sofort fein verteilt. Daher liegen in der Komponente I die gebildeten Phasen (z.B. Oxide, Nitride, Carbide, Boride) erheblich feiner und homogener verteilt vor, als bei herkömmlich hergestellten Pulvern. Dies führt wiederum zu einer erhöhten Sinteraktivität, verglichen mit diskret eingebrachten gleichartigen Phasen. Hierdurch wird auch die Sinterfähigkeit der metallischen Pulvermischung gemäß der Erfindung verbessert. Solche Pulver mit feindispers verteilten Einlagerungen sind insbesondere bei gezielter Zuführung von Sauerstoff während des Mahlprozesses zugänglich und führen zur Ausbildung von feinstverteilten Oxiden. Darüber hinaus können gezielt Mahlhilfmittel verwendet werden, die sich als ODS-Partikel eignen und während des Mahlprozesses eine mechanische Homogenisierung und Dispergierung erfahren.By the crushing milling are the phases in the produced Powder dispersed immediately. Therefore lie in the component I the formed phases (e.g., oxides, nitrides, carbides, borides) significantly finer and more homogeneous distributed than conventional powders. this leads to turn to an increased Sintering activity, compared with discreetly incorporated similar phases. hereby also becomes the sinterability the metallic powder mixture according to the invention improved. Such powders with finely dispersed deposits are in particular with targeted delivery of oxygen during accessible to the grinding process and lead for the formation of very finely divided oxides. In addition, you can target Mahlhilfungsmittel be used, which are suitable as ODS particles and while the grinding process, a mechanical homogenization and dispersion Experienced.
Die metallische Pulvermischung gemäß der vorliegenden Erfindung ist für die Anwendung in allen pulvermetallurgischen Formgebungsverfahren geeignet. Pulvermetallurgische Formgebungsverfahren im Sinne der Erfindung sind Pressen, Sintern, Schlickerguß, Foliengießen, Nasspulverspritzen, Pulverwalzen (sowohl Kalt- Heiß oder Warmpulverwalzen), Heißpressen und Heißes Isostatisches Pressen (Hot Isostatic Pressing, kurz HIP), Sinter-HIP, Sintern von Pulverschüttungen, Kaltes isostatisches Pressen (CIP), insbesondere mit Grünbearbeitung, Thermisches Spritzen und Auftragsschweißen.The metallic powder mixture according to the present invention Invention is for the application in all powder metallurgical molding processes suitable. Powder Metallurgical Forming Processes in the sense of Invention are pressing, sintering, slip casting, film casting, wet powder spraying, Pulse rolls (both cold hot or hot powder rolls), hot pressing and hot Isostatic pressing (Hot Isostatic Pressing, HIP for short), sintering HIP, Sintering powder beds, Cold isostatic pressing (CIP), especially with green processing, Thermal spraying and build-up welding.
Die Verwendung der metallischen Pulvermischungen in pulvermetallurgischen Formgebungsverfahren führt zu signifikanten Unterschieden in der Verarbeitung, den physikalischen und werkstofftechnischen Eigenschaften und ermöglicht die Herstellung von geformten Gegenständen, die verbesserte Eigenschaften aufweisen, obwohl die chemische Zusammensetzung mit herkömmlichen Metallpulvern vergleichbar oder identisch ist. Die Anwesenheit der Komponente III ermöglicht ein gezieltes „Tuning" von Bauteileigenschaften wie der Hochtemperaturfestigkeit, Festigkeit, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit oder Porosität.The Use of metallic powder mixtures in powder metallurgy Forming process leads to significant differences in the processing, the physical and material properties and allows the production of shaped objects, which have improved properties, although the chemical composition with conventional Metal powders is comparable or identical. The presence of the Component III allows a targeted "tuning" of component properties such as high temperature strength, strength, toughness, wear resistance, oxidation resistance or porosity.
Reine Thermische Spritzpulver können außerdem als Reparaturlösung für Bauteile verwendet werden. Die Verwendung von reinen agglomeriert / gesinterten Pulvern gemäß der noch nicht offen gelegten Patentanmeldung PCT/EP/2004/00736 als thermisches Spritzpulver erlaubt die arteigene Beschichtung von Bauteilen mit einer Oberflächenschicht, die ein besseres Abbrasions- und Korrosionsverhalten zeigt als der Grundwerkstoff. Diese Eigenschaften resultieren aus feinstverteilten keramischen Einlagerungen (Oxide der sauerstoffaffinsten Elemente) in der Legierungsmatrix in Folge der mechanischen Beanspruchung bei der Herstellung der Pulver gemäß PCT/EP/2004/00736.Pure Thermal spray powders can Furthermore as a repair solution for components be used. The use of pure agglomerated / sintered Powders according to the still unpublished patent application PCT / EP / 2004/00736 as thermal Spray powder allows the inherent coating of components with a surface layer, which shows a better Abbrasions- and corrosion behavior than the Base metal. These properties result from finely divided ceramic inclusions (oxides of the most oxygen-sensitive elements) in the alloy matrix due to mechanical stress in the preparation of the powders according to PCT / EP / 2004/00736.
Komponente I ist ein Metall-, Legierungs- und Verbundpulver, welches durch ein zweistufiges Verfahren erhältlich ist, wobei zunächst ein Ausgangspulver zu plättchenförmigen Partikeln umgeformt und diese dann in Gegenwart von Mahlhilfsmitteln zerkleinert werden. Insbesondere ist die Komponente I ein Metall-, Legierungs- und Verbundpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser D50 von höchstens 25 μm, bestimmt mittels des Partikelmessgeräts Microtrac® X100 gemäß ASTM C 1070-01, erhältlich nach einem Verfahren in dem aus einem Ausgangspulver mit größerem mittleren Partikeldurchmesser erhältlich sind, wobei die Partikel des Ausgangspulvers in einem Deformationsschritt zu plättchenförmigen Partikeln verarbeitet werden, deren Verhältnis von Partikeldurchmesser zu Partikeldicke zwischen 10 : 1 und 10000 : 1 beträgt und diese plättchenförmigen Partikel in einem weiteren Verfahrensschritt einer Zerkleinerungsmahlung in Gegenwart eines Mahlhilfsmittels unterworfen werden.Component I is a metal, alloy and composite powder which is obtainable by a two-stage process, in which first a starting powder is shaped into platelet-shaped particles and then these are comminuted in the presence of grinding aids. In particular, the component is I micron, a metal, alloy and composite powder having an average particle diameter D50 of at most 25 as determined by the particle measuring instrument Microtrac ® X100 in accordance with ASTM C 1070-01, obtainable by a process in the middle of a raw powder having a larger particle diameter are available, wherein the particles of the starting powder are processed in a deformation step to platelet-shaped particles whose particle diameter to particle thickness ratio between 10: 1 and 10000: 1 and these platelet-shaped particles are subjected in a further process step of a crushing mill in the presence of a grinding aid.
Das Partikelmessgeräts Microtrac® X100 ist von der Firma Honeywell, USA kommerziell erhältlich.The particle measuring instrument Microtrac ® X100 is commercially available from Honeywell, USA.
Zur Bestimmung des Verhältnisses von Partikeldurchmesser zu Partikeldicke werden der Partikeldurchmesser und die Partikeldicke mittels lichtoptischer Mikroskopie bestimmt. Dazu werden die plättchenförmigen Pulverpartikel zuerst mit einem zähflüssigen, durchsichtigen Epoxydharz im Verhältnis 2 Volumenanteile Harz und 1 Volumenanteil Plättchen gemischt. Danach werden durch Evakuieren dieser Mischung die beim Mischen eingebrachten Luftblasen ausgetrieben. Die dann blasenfreie Mischung wird auf einer ebenen Unterlage ausgegossen und anschließend mit einer Walze breit ausgewalzt. Auf diese Weise richten sich die plättchenförmigen Partikel im Strömungsfeld zwischen Walze und Unterlage bevorzugt aus. Die Vorzugslage drückt sich darin aus, dass sich die Flächennormalen der Plättchen im Mittel parallel zur Flächennormalen der ebenen Unterlage ausrichten, also die Plättchen im Mittel flach auf der Unterlage schichtweise angeordnet sind. Nach dem Aushärten werden aus der auf der Unterlage befindlichen Epoxydharzplatte Proben geeigneter Abmessungen herausgearbeitet. Diese Proben werden senkrecht und parallel zur Unterlage mikroskopisch untersucht. Unter Verwendung eines Mikroskops mit einer kalibrierten Optik und unter Berücksichtigung der hinreichenden Partikelorientierung werden mindestens 50 Partikel vermessen und aus den Messwerten ein Mittelwert gebildet. Dieser Mittelwert repräsentiert den Partikeldurchmesser der plättchenförmigen Partikel. Nach einem senkrechten Schnitt durch die Unterlage und die zu untersuchende Probe erfolgt die Bestimmung der Partikeldicken unter Verwendung des Mikroskops mit einer kalibrierten Optik, das auch zur Bestimmung des Partikeldurchmessers eingesetzt wurde. Es ist darauf zu achten, dass nur möglichst parallel zur Unterlage gelegene Partikel ausgemessen werden. Da die Partikel von dem durchsichtigen Harz allseitig umhüllt sind, bereitet es keine Schwierigkeiten, geeignet orientierte Partikel auszuwählen und die Begrenzungen der auszuwertenden Partikel sicher zuzuordnen. Es werden wiederum mindestens 50 Partikel vermessen und aus den Messwerten ein Mittelwert gebildet. Dieser Mittelwert repräsentiert die Partikeldicke der plättchenförmigen Partikel. Das Verhältnis von Partikeldurchmesser zu Partikeldicke ergibt sich rechnerisch aus den zuvor ermittelten Größen.to Determination of the ratio from particle diameter to particle thickness become the particle diameter and the particle thickness determined by means of optical microscopy. These are the platelet-shaped powder particles first with a viscous, transparent epoxy resin in the ratio 2 volume percent resin and 1 volume of platelets mixed. Thereafter, by evacuating this mixture while mixing expelled introduced air bubbles. The bubble-free mixture is poured on a flat surface and then with a roll rolled wide. In this way, the platelet-shaped particles are directed in the flow field between roller and pad preferably made. The preferred situation is expressed in that the surface normals the slide on average parallel to the surface normal align the flat surface, so the platelets on average flat the pad are arranged in layers. After curing, be from the epoxy resin plate on the base samples of suitable dimensions worked out. These samples become perpendicular and parallel to the Underlay examined microscopically. Using a microscope with a calibrated optics and taking into account the sufficient Particle orientation will measure at least 50 particles and an average value is formed from the measured values. This average represents the particle diameter of the platelet-shaped particles. To a vertical section through the pad and to be examined Sample is used to determine the particle thicknesses using the microscope with a calibrated optics, which is also used to determine the Particle diameter was used. It is important to ensure, that only possible be measured parallel to the substrate particles. There the particles are coated on all sides by the transparent resin it is not difficult to select suitably oriented particles and safely assign the boundaries of the particles to be evaluated. In turn, at least 50 particles are measured and taken from the measured values an average is formed. This mean value represents the particle thickness the platelet-shaped particles. The relationship from particle diameter to particle thickness results arithmetically from the previously determined sizes.
Mit diesem Verfahren lassen sich insbesondere feine, duktile Metall-, Legierungs- oder Verbundpulver herstellen. Unter duktilen Metall-, Legierungs- oder Verbundpulvern werden dabei solche Pulver verstanden, die bei mechanischer Beanspruchung bis zum Erreichen der Streckgrenze eine plastische Dehnung bzw. Verformung erfahren, bevor eine signifikante Materialschädigung (Materialversprödung, Materialbruch) eintritt. Derartige plastische Werkstoffveränderungen sind werkstoffabhängig und liegen bei 0,1 Prozent bis zu mehreren 100 Prozent, bezogen auf die Ausgangslänge.With In particular, fine, ductile metal, Alloy or Produce composite powder. Under ductile metal, alloy or Composite powders are understood to mean those powders which are mechanical Stress until reaching the yield point of a plastic Experience stretching or deformation before significant material damage (material embrittlement, material breakage) entry. Such plastic material changes are material-dependent and are at 0.1 percent up to several 100 percent, based on the initial length.
Den Grad der Duktilität, d.h. die Fähigkeit von Werkstoffen sich, unter der Wirkung einer mechanischen Spannung plastisch, d.h. bleibend zu verformen, kann man mittels mechanischer Zug- und/oder Druckprüfung bestimmen bzw. beschreiben.The Degree of ductility, i.e. the ability of materials themselves, under the action of a mechanical stress plastic, i. permanent to deform, one can by means of mechanical Tensile and / or pressure test determine or describe.
Zur Bestimmung des Grades der Duktilität mittels mechanischer Zugprüfung stellt man aus dem zu bewertenden Material eine sogenannte Zugprobe her. Dabei kann es sich z.B. um eine zylindrische Probe handeln, die im mittleren Bereich der Länge eine Reduzierung des Durchmessers um ca. 30–50% auf einer Länge von ca. 30-50% der gesamten Probenlänge aufweist. Die Zugprobe wird in eine Spannvorrichtung einer elektro-mechanischen oder elektro-hydraulischen Zug-Prüfmaschine eingespannt. Vor der eigentlichen mechanischen Prüfung werden in der Mitte der Probe Längen-Mess-Fühler auf einer Messlänge, die ca. 10% der Gesamt probenlänge beträgt, installiert. Diese Messfühler gestatten es, während des Anlegens einer mechanischen Zug-Spannung die Vergrößerung der Länge in der gewählten Messlänge zu verfolgen. Man erhöht die Spannung so lange, bis es zum Bruch der Probe kommt, und wertet den plastischen Anteil der Längenänderung anhand der Dehnungs-Spannungs-Aufzeichnung aus. Materialien, die in einer derartigen Anordnung eine plastische Längenänderung von mindestens 0,1% erreichen, werden im Sinne dieser Schrift als duktil bezeichnet.to Determination of the degree of ductility by means of mechanical tensile test from the material to be evaluated, a so-called tensile test ago. This may be e.g. to act a cylindrical sample, the in the middle region of the length a reduction of the diameter by about 30-50% over a length of about 30-50% of the total sample length having. The tensile test is in a tensioning device of an electro-mechanical or electro-hydraulic tensile testing machine clamped. In front the actual mechanical test be in the middle of the sample length measuring probe on a measuring length, which is about 10% of the total sample length is, Installed. These probes allow it while the application of a mechanical tension tension the enlargement of the Length in the chosen one measuring length to pursue. You raise the voltage until it comes to the break of the sample, and evaluates the plastic part of the change in length based on the strain-voltage recording. Materials that in such an arrangement, a plastic change in length of at least 0.1% reach, are referred to in the sense of this document as ductile.
In analoger Weise ist es auch möglich, eine zylindrische Material-Probe, die ein Verhältnis des Durchmessers zur Dicke von ca. 3 : 1 aufweist, einer mechanische Druckbeanspruchung in einer handelsüblichen Druck-Prüfmaschine zu unterwerfen. Dabei kommt es nach dem Anlegen einer hinreichenden mechanischen Druck-Spannung ebenfalls zu einer bleibenden Verformung der zylindrischen Probe. Nach der Druckentlastung und Entnahme der Probe stellt man eine Vergrößerung des Verhältnisses des Durchmesser zur Dicke der Probe fest. Materialien, die in einem derartigen Versuch eine plastische Änderung von mindestens 0,1% erreichen, werden im Sinne dieser Schrift ebenfalls als duktil bezeichnet.In analogously, it is also possible a cylindrical material sample showing a ratio of diameter to Thickness of about 3: 1, a mechanical compressive stress in a commercial pressure testing machine to subjugate. It comes after the creation of a sufficient mechanical pressure-voltage also to a permanent deformation of the cylindrical sample. After the pressure relief and removal of the sample you put one Magnification of the ratio of the diameter to the thickness of the sample. Materials in one such attempt a plastic change of at least 0.1% are also referred to as ductile in the sense of this document.
Vorzugsweise werden nach dem Verfahren feine duktile Legierungspulver hergestellt, die einen Duktilitätsgrad von mindestens 5% aufweisen.Preferably Are produced by the method fine ductile alloy powder, the one degree of ductility of at least 5%.
Die Zerkleinerbarkeit von an sich nicht weiter zerkleinerbaren Legierungs- oder Metallpulvern wird durch den Einsatz mechanisch, mechanochemisch und/oder chemisch wirkender Mahlhilfsmittel, die gezielt zugegeben oder im Mahlprozess erzeugt werden, verbessert. Ein wesentlicher Aspekt dieses Herangehens ist es, die chemische „Soll-Zusammensetzung" des so erzeugten Pulvers in Summe nicht zu verändern oder sogar so zu beeinflussen, dass die Verarbeitungseigenschaften, wie z.B. Sinterverhalten oder Fließfähigkeit, verbessert werden.The Crushability of alloy granules which can not be further comminuted or metal powders is by the use of mechanical, mechanochemical and / or chemically acting grinding aids added in a targeted manner or produced in the milling process, improved. An essential Aspect of this approach is the chemical "target composition" of the so produced Powder in total not to change or even to influence it so that the processing properties, such as. Sintering behavior or flowability can be improved.
Das Verfahren eignet sich zur Herstellung unterschiedlichster feiner Metall-, Legierungs- oder Verbundpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser D50 von höchstens 25 μm.The Method is suitable for the production of a variety of finer Metal, alloy or composite powder with an average particle diameter D50 of at most 25 μm.
Die hergestellten Metall-, Legierungs- oder Verbundpulver zeichnen sich durch einen kleinen mittleren Partikeldurchmesser D50 aus. Vorzugsweise beträgt der mittlere Partikeldurchmesser D50 höchstens 15 μm, bestimmt nach ASTM C 1070-01 (Messgerät: Microtrac® X 100). Im Sinne einer Verbesserung von Produkteigenschaften, bei denen feine Legierungspulver eher ungünstig (poröse Strukturen, bei denen im gesinterten Zustand eine bestimmte Materialdicke besser der Oxidation / Korrosion widerstehen kann) sind, ist es auch möglich, deutlich höhere D50-Werte (25 bis 300 μm) unter Beibehaltung der verbesserten Verarbeitungseigenschaften (Pressen, Sintern) einzustellen, als zumeist angestrebt.The produced metal, alloy or composite powders are characterized by a small mean particle diameter D50. Preferably, the average particle diameter D50 is not more than 15 microns, as determined by ASTM C 1070-01 (measuring device: Microtrac ® X 100). In the sense of improving product properties in which fine alloy powders are rather unfavorable (porous structures in which a certain material thickness can better resist oxidation / corrosion in the sintered state), it is also possible to obtain significantly higher D50 values (25 to 300 μm ) while maintaining the improved processing properties (pressing, sintering) set as mostly sought.
Als Ausgangspulver können beispielsweise Pulver eingesetzt werden, die bereits die Zusammensetzung des gewünschten Metall-, Legierungs- oder Verbundpulvers aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, im Verfahren eine Mischung mehrerer Ausgangspulver einzusetzen, die erst durch geeignete Wahl des Mischungsverhältnisses die gewünschte Zusammensetzung ergeben. Die Zusammensetzung des hergestellten Metall-, Legierungs- oder Verbundpulvers kann darüber hinaus auch durch die Wahl des Mahlhilfsmittels beeinflusst werden, sofern dieses im Produkt verbleibt.When Starting powder can For example, powders are used which already have the composition of the desired Have metal, alloy or composite powder. However, it is also possible, to use a mixture of several starting powders in the process, the first by suitable choice of the mixing ratio of the desired composition result. The composition of the manufactured metal, alloy or composite powder can about it also be influenced by the choice of grinding aid, if this remains in the product.
Vorzugsweise werden als Ausgangspulver Pulver mit sphärisch oder spratzig geformten Partikeln und einem mittleren Partikeldurchmesser D50, bestimmt nach ASTM C 1070-01 von größer 25 μm, vorzugsweise von 30 bis 2000 μm, insbesondere bevorzugt von 30 bis 1000 μm eingesetzt.Preferably are used as starting powder powders with spherical or spiky shaped Particles and a mean particle diameter D50, determined according to ASTM C 1070-01 of greater than 25 microns, preferably from 30 to 2000 μm, particularly preferably used from 30 to 1000 microns.
Die benötigten Ausgangspulver können beispielsweise durch Verdüsung von Metallschmelzen und, falls erforderlich, anschließendes Sichten oder Sieben erhalten werden.The required Starting powder can for example, by atomization of molten metals and, if necessary, subsequent sighting or sieves are obtained.
Das Ausgangspulver wird zunächst einem Deformationsschritt unterworfen. Der Deformationsschritt kann in bekannten Vorrichtungen, beispielsweise in einem Walzwerk, einer Hametag-Mühle, einer Hochenergiemühle oder einem Attritor bzw. einer Rührwerkskugelmühle durchgeführt werden. Durch geeignete Wahl der verfahrenstechnischen Parameter, insbesondere durch die Wirkung von mechanischen Spannungen, die ausreichen, eine plastische Verformung des Werkstoffes bzw. der Pulverpartikel zu erreichen, werden die einzelnen Partikel umgeformt, so dass sie letztlich Plättchenform aufweisen, wobei die Dicke der Plättchen vorzugsweise 1 bis 20 μm beträgt. Dies kann beispielsweise durch einmalige Belastungen in einer Walze oder einem Hammerwerk, durch mehrfache Beanspruchung in „kleinen" Verformungsschritten, beispielsweise durch schlagendes Mahlen in einer Hametag-Mühle oder einem Simoloyer®, oder durch die Kombination von schlagendem und reibendem Mahlen, beispielsweise in einem Attritor oder einer Kugelmühle erfolgen. Die hohe Materialbelastung bei dieser Umformung führt zu Gefügeschädigungen und/oder Materialversprödungen, die in den Folgeschritten zur Zerkleinerung des Materials genutzt werden können.The starting powder is first subjected to a deformation step. The deformation step can be carried out in known devices, for example in a rolling mill, a Hametag mill, a high-energy mill or an attritor or a stirred ball mill. By suitable choice of the procedural parameters, in particular by the effect of mechanical stresses sufficient to achieve a plastic deformation of the material or powder particles, the individual particles are reshaped so that they ultimately have platelet shape, the thickness of the platelets preferably 1 is up to 20 microns. This can, for example, by one-time charges in a roller or a hammer mill, by multiple stressing in "small" deformation steps, for example by impact milling in a Hametag mill or Simoloyer ®, or by a combination of impact and frictional grinding, for example in an attritor The high material load during this forming leads to structural damage and / or material embrittlement, which can be used in the following steps for comminuting the material.
Ebenso können bekannte schmelzmetallurgische Rasch-Erstarrungsverfahren für die Herstellung von Bändern oder „Flakes" genutzt werden. Diese sind dann wie die mechanisch erzeugten Plättchen für die nachfolgend beschriebene Zerkleinerungsmahlung geeignet.As well can known melt metallurgical Rasch solidification process for the production of ribbons or "flakes" are used. These are then like the mechanically generated platelets for the following Crushing grinding suitable.
Die Vorrichtung, in der der Deformationsschritt durchgeführt wird, die Mahlmedien und die sonstigen Mahlbedingungen werden vorzugsweise so gewählt, dass die Verunreinigungen durch Abrieb und/oder Reaktionen mit Sauerstoff oder Stickstoff möglichst gering sind und unterhalb der für die Anwendung des Produkts kritischen Größe bzw. innerhalb der für den Werkstoff zutreffenden Spezifikation liegen.The Device in which the deformation step is performed the milling media and the other grinding conditions are preferred chosen so that the impurities are due to attrition and / or reactions with oxygen or nitrogen if possible are low and below the for the application of the product critical size or within the for the material applicable specification.
Dies ist beispielsweise durch geeignete Wahl der Mahlbehälter- und Mahlmedienwerkstoffe, und/oder den Einsatz von die Oxidation und Nitridierung behindernden Gase und/oder die Zugabe von schützenden Lösemittel während des Deformationsschrittes möglich.This is for example by a suitable choice of Mahlbehälter- and Mahlmedienwerkstoffe, and / or the use of the oxidation and Nitriding obstructing gases and / or the addition of protective solvent while the deformation step possible.
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens werden die plättchenförmigen Partikel in einem Rascherstarrungsschritt, z.B. durch sogenanntes „melt spinning" direkt aus der Schmelze durch Abkühlung auf oder zwischen ein oder mehrere, vorzugsweise gekühlte Walzen erzeugt, so dass direkt Plättchen (Flakes) entstehen.In a particular embodiment of the process become the platelet-shaped particles in a rapid solidification step, e.g. by so-called "melt spinning" directly from the melt by cooling on or between one or more, preferably cooled rolls generated, so that directly platelets (Flakes) arise.
Die im Deformationsschritt erhaltenen plättchenförmigen Partikel werden einer Zerkleinerungsmahlung unterworfen. Dabei ändert sich zum einen das Verhältnis von Partikeldurchmesser zu Partikeldicke, wobei in der Regel Primärpartikel mit einem Verhältnis von Partikeldurchmesser zu Partikeldicke von 1 : 1 bis 10 : 1 erhalten werden. Zum anderen wird der gewünschte mittlere Partikeldurchmesser von höchstens 25 μm eingestellt, ohne dass erneut schwer zerkleinerbare Partikelagglomerate auftreten.The in the deformation step obtained platelet-shaped particles become a Subjected to comminution grinding. On the one hand, the ratio of Particle diameter to particle thickness, which is usually primary particles with a relationship from particle diameter to particle thickness of 1: 1 to 10: 1 become. On the other hand, the desired average particle diameter of at most 25 microns set without again difficult to break up particle agglomerates occur.
Die Zerkleinerungsmahlung kann beispielsweise in einer Mühle, etwa einer Excenterschwingmühle, aber auch in Gutbett-Walzen, Strangpressen oder ähnlichen Vorrichtungen durchgeführt werden, die eine Materialzerrüttung aufgrund unterschiedlicher Bewegungs- und Beanspruchungsgeschwindigkeiten im Plättchen bewirken.The Crushing can, for example, in a mill, about an Excenterschwingmühle, but also be carried out in high-bed rolls, extruders or similar devices, the one material disruption due to different movement and strain rates effect in the platelet.
Die Zerkleinerungsmahlung wird in Gegenwart eines Mahlhilfsmittels durchgeführt. Als Mahlhilfsmittel können beispielsweise flüssige Mahlhilfsmittel, Wachse und/oder spröde Pulver zugesetzt werden. Dabei können die Mahlhilfsmittel mechanisch, chemisch oder mechanochemisch wirken.The Crushing is carried out in the presence of a grinding aid. When Grinding aids can for example liquid Mahlhilfsmittel, waxes and / or brittle powder are added. It can the grinding aids act mechanically, chemically or mechanochemically.
Beispielsweise kann es sich bei dem Mahlhilfsmittel um Paraffin-Öl, Paraffin-Wachs, Metallpulver, Legierungspulver, Metall-Sulfide, Metallsalze, Salze organischer Säuren und/oder Hartstoffpulver handeln.For example the grinding aid may be paraffin oil, paraffin wax, metal powder, Alloy powder, metal sulfides, metal salts, salts organic acids and / or hard powder.
Spröde Pulver oder Phasen wirken als mechanische Mahlhilfsmittel und können beispielsweise in Form von Legierungs-, Element-, Hartstoff-, Karbid-, Silizid-, Oxid-, Borid-, Nitrid- oder Salz-Pulver zum Einsatz kommen. Beispielsweise werden vorzerkleinerte Element- und/oder Legierungspulver verwendet, die zusammen mit dem eingesetzten, schwer zu zerkleinernden Ausgangspulver die gewünschte Zusammensetzung des Produktpulvers ergeben.Brittle powder or phases act as mechanical grinding aids and can, for example in the form of alloy, element, hard material, carbide, silicide, Oxide, boride, nitride or salt powder are used. For example Pre-shredded element and / or alloy powders are used, together with the used, difficult to crush starting powder the desired Composition of the product powder yield.
Als spröde Pulver werden vorzugsweise solche eingesetzt, die aus binären, ternären und/oder höheren Zusammensetzungen der in der verwendeten Ausgangslegierung vorkommenden Elemente A, B, C, und/oder D bestehen, wobei A, B, C und D die weiter unten angegebenen Bedeutungen haben.When brittle Powders are preferably used those made of binary, ternary and / or higher Compositions of occurring in the starting alloy used Elements A, B, C, and / or D exist, where A, B, C and D further have meanings given below.
Es können auch flüssige und/oder leicht verformbare Mahlhilfsmittel, beispielsweise Wachse eingesetzt werden. Beispielsweise seien Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Alkohole, Amine oder wässrige Medien genannt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Verbindungen, die für die folgenden Schritte der Weiterverarbeitung benötigt und/oder die nach der Zerkleinerungsmahlung leicht entfernt werden können.It can also liquid and / or easily deformable grinding aids, for example waxes be used. For example, be hydrocarbons, such as Hexane, alcohols, amines or aqueous Called media. These are preferably compounds, the for the following steps of further processing are needed and / or which can be easily removed after comminution grinding.
Es ist auch möglich, spezielle organische Verbindungen einzusetzen, die aus der Pigmentherstellung bekannt sind, und dort Verwendung finden, um nicht agglomerierende Einzelplättchen in einer flüssigen Umgebung zu stabilisieren.It is possible, too, to use special organic compounds known from pigment production are there, and there find use to non-agglomerating single platelets in a liquid Stabilize environment.
In einer besonderen Ausführungsform werden Mahlhilfsmittel eingesetzt, die eine gezielte chemische Reaktion mit dem Ausgangspulver zur Erreichung des Mahlfortschrittes und/oder zur Einstellung einer bestimmten chemischen Zusammensetzung des Produkts eingehen. Dabei kann es sich beispielsweise um zersetzbare chemische Verbindungen handeln, von denen nur eine oder mehrere Bestandteile zur Einstellung einer gewünschten Zusammensetzung benötigt werden, wobei zumindest eine Komponente bzw. ein Bestandteil durch einen thermischen Prozess weitgehend entfernt werden kann.In a particular embodiment grinding aids are used, which are a targeted chemical reaction with the starting powder to achieve the Mahl progress and / or to adjust a particular chemical composition of the Enter product. This can be, for example, decomposable chemical compounds, of which only one or more Ingredients needed to adjust a desired composition, wherein at least one component or a component by a thermal process can be largely removed.
Beispielhaft seien reduzier- und/oder zersetzbare Verbindungen, wie Hydride, Oxide, Sulfide, Salze, Zucker genannt, die in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt und/oder der pulvermetallurgischen Verarbeitung des Produktpulvers zumindest partiell aus dem Mahlgut entfernt werden und mit dem verbleibenden Rest die Pulverzusammensetzung in der gewünschten Weise chemisch ergänzen.Examples which may be reduced and / or decomposable compounds, such as hydrides, oxides, sulfides, salts, sugars, which in a subsequent processing step and / or the powder metallurgy Verar Processing of the product powder are at least partially removed from the millbase and supplement the powder composition in the desired manner chemically with the remainder.
Es ist auch möglich, dass das Mahlhilfsmittel nicht separat zugegeben, sondern während der Zerkleinerungsmahlung in-situ erzeugt wird. Dabei kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass die Erzeugung des Mahlhilfsmittels durch Zugabe eines Reaktionsgases erfolgt, das unter den Bedingungen der Zerkleinerungsmahlung mit dem Ausgangspulver unter Bildung einer spröden Phase reagiert. Als Reaktionsgas wird vorzugsweise Wasserstoff eingesetzt.It is possible, too, that the grinding aid is not added separately, but during the Crushing grinding is generated in situ. It can, for example be proceeded so that the production of the grinding aid by Addition of a reaction gas is carried out under the conditions of Crushing with the starting powder to form a brittle Phase reacts. The reaction gas used is preferably hydrogen.
Die bei der Behandlung mit dem Reaktionsgas, beispielsweise durch Bildung von Hydriden und/oder Oxiden, entstehenden spröden Phasen lassen sich in der Regel durch entsprechende Verfahrensschritte nach erfolgter Zerkleinerungsmahlung oder während der Verarbeitung des erhaltenen feinen Metall-, Legierungs- oder Verbundpulvers wieder entfernen.The in the treatment with the reaction gas, for example by education of hydrides and / or oxides, resulting brittle phases can be in the Usually by appropriate process steps after crushing grinding or while the processing of the resulting fine metal, alloy or Remove compound powder again.
Werden Mahlhilfsmittel eingesetzt, die nicht oder nur teilweise aus dem hergestellten Metall-, Legierungs- oder Verbundpulver entfernt werden, werden diese vorzugsweise so gewählt, dass die verbleibenden Bestandteile eine Eigenschaft des Werkstoffs in gewünschter Weise beeinflussen, wie beispielsweise die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, die Reduzierung der Korrosionsanfälligkeit, die Erhöhung der Härte und Verbesserung des Abrasionsverhaltens bzw. der Reib- und Gleiteigenschaften. Beispielsweise sei hier der Einsatz eines Hartstoffs genannt, der in einem Folgeschritt in seinem Anteil soweit erhöht wird, dass der Hartstoff zusammen mit der Legierungskomponente zu einem Hartmetall bzw. einem Hartstoff-Legierungs-Verbundwerkstoff weiterverarbeitet werden kann.Become Mahlhilfsmittel used, not or only partially from the removed metal, alloy or composite powder, these are preferably chosen that the remaining constituents are a property of the material in the desired Influence how, for example, the improvement of mechanical Characteristics, reducing the susceptibility to corrosion, increasing the hardness and Improvement of the abrasion behavior or the friction and sliding properties. For example, here is the use of a hard material called, the increased in proportion in a subsequent step, that the hard material together with the alloy component to a Further processed carbide or a hard material-alloy composite can be.
Nach dem Deformationsschritt und der Zerkleinerungsmahlung weisen die Primärpartikel der hergestellten Metall-, Legierungs- oder Verbundpulver einen mittleren Partikeldurchmesser D50, bestimmt nach ASTM C 1070-01 (Microtrac® X 100) von höchstens 25 μm auf.After the deformation step and the comminution grinding the primary particles of the metal, alloy or composite powder have a mean particle diameter D50, determined according to ASTM C 1070-01 (Microtrac ® X 100) of at most 25 microns.
Aufgrund der bekannten Wechselwirkungen zwischen Feinstpartikeln kann es trotz des Einsatzes von Mahlhilfsmitteln neben der gewünschten Bildung von feinen Primärteilchen zur Bildung von gröberen Sekundärpartikeln (Agglomeraten) kommen, deren Partikeldurchmesser deutlich über dem gewünschten mittleren Partikeldurchmesser von höchstens 25 μm liegen.by virtue of the known interactions between fines can it despite the use of grinding aids in addition to the desired Formation of fine primary particles for the formation of coarser ones secondary particles (Agglomerates) come whose particle diameter well above the desired mean particle diameter of at most 25 microns.
Daher schließt sich der Zerkleinerungsmahlung vorzugsweise ein Deagglomerationsschritt an – sofern das zu erzeugende Produkt kein (grobes) Agglomerat zulässt oder erfordert – bei dem die Agglomerate aufgebrochen und die Primärpartikel freigesetzt werden. Die Deagglomeration kann beispielsweise durch Aufbringung von Scherkräften in Form von mechanischen und/oder thermischen Spannungen und/oder durch Entfernen von zuvor im Prozess zwischen Primärpartikeln eingebrachten Trennschichten erfolgen. Die im speziellen anzuwendende Deagglomerationsmethode richtet sich nach dem Grad der Agglomeration, der vorgesehenen Verwendung und der Oxidationsanfälligkeit der Feinstpulver, und den zulässigen Verunreinigungen im Fertigprodukt.Therefore includes Preferably, the comminution grinding is a deagglomeration step if that product to be produced does not permit (coarse) agglomeration or requires - at the agglomerates are broken up and the primary particles are released. The deagglomeration can be achieved, for example, by applying shear forces in Form of mechanical and / or thermal stresses and / or by Removing separation layers previously introduced in the process between primary particles respectively. The special deagglomeration method to be used depends on the degree of agglomeration, the intended use and the susceptibility to oxidation the finest powder, and the permissible Impurities in the finished product.
Die Deagglomeration kann beispielsweise durch mechanische Methoden erfolgen, etwa durch Behandlung in einer Gas-Gegenstrahl-Mühle, Sieben, Sichten oder Behandlung in einem Attritor, einem Kneter oder einem Rotor-Stator-Dispergator. Möglich ist auch der Einsatz eines Spannungsfeldes, wie es bei einer Ultraschallbehandlung erzeugt wird, eine thermische Behandlung, beispielsweise Auflösen bzw. Umwandlung einer zuvor eingebrachten Trennschicht zwischen den Primärteilchen durch Kryo- oder Hochtemperaturbehandlungen, oder eine chemische Umwandlung eingebrachter oder gezielt erzeugter Phasen.The Deagglomeration can for example be done by mechanical methods, for example, by treatment in a gas counter jet mill, screening, sifting or treatment in an attritor, a kneader or a rotor-stator-disperser. Possible is also the use of a field of tension, as with an ultrasonic treatment is generated, a thermal treatment, such as dissolution or Conversion of a previously introduced separation layer between the primary particles by cryogenic or high temperature treatments, or a chemical Conversion of introduced or specifically generated phases.
Vorzugsweise wird die Deagglomeration in Gegenwart einer oder mehrerer Flüssigkeiten, Dispergierhilfsmittel und/oder Binder durchgeführt. Auf diese Weise kann ein Schlicker, eine Paste, eine Knetmasse, oder eine Suspension mit einem Feststoffgehalt zwischen 1 und 95 Gew.-% erhalten werden. Im Falle von Feststoffgehalten zwischen 30 und 95 Gew.-% können diese durch bekannte pulvertechnologische Verfahren, wie beispielsweise Spritzgießen, Foliengießen, Beschichten, Heißgießen direkt verarbeitet werden, um dann in geeigneten Schritten des Trocknens, Entbinderns und Sinterns zu einem Endprodukt umgesetzt zu werden.Preferably is the deagglomeration in the presence of one or more liquids, Dispersing aids and / or binders performed. This way you can Slip, a paste, a plasticine, or a suspension with a solids content between 1 and 95 wt .-% can be obtained. In the case of solids contents between 30 and 95 wt .-%, these can by known powder technology methods, such as injection molding, Film casting, Coating, hot-casting directly be processed, then in appropriate steps of drying, Debinding and sintering to be converted to a final product.
Zur Deagglomeration besonders sauerstoffempfindlicher Pulver wird vorzugsweise eine Gas-Gegenstrahl-Mühle eingesetzt, die unter Inertgasen, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff betrieben wird.to Deagglomeration of particularly oxygen-sensitive powder is preferred a gas counter-jet mill used under inert gases, such as argon or Nitrogen is operated.
Die hergestellten Metall-, Legierungs- oder Verbundpulver zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Pulvern mit gleichem mittleren Partikeldurchmesser und gleicher chemischer Zusammensetzung, die beispielsweise durch Verdüsung hergestellt werden, durch eine Reihe von besonderen Eigenschaften aus.The produced metal, alloy or composite powders are distinguished from conventional powders with the same average particle diameter and the same chemical composition, which For example, be prepared by atomization, by a number of special properties.
Die Metallpulver der Komponente I zeigen beispielsweise ein ausgezeichnetes Sinterverhalten. Bei niedrigerer Sintertemperatur lassen sich die gleichen Sinterdichten erreichen, wie bei durch Verdüsung hergestellten Pulvern. Bei gleicher Sintertemperatur lassen sich ausgehend von Pulverpresslingen einer definierten Pressdichte höhere Sinterdichten erreichen. Diese erhöhte Sinteraktivität zeigt sich beispielsweise auch darin, dass bis zum Erreichen des Schwindungsmaximums die Schwindung während des Sinterprozesses höher ist, als bei herkömmlich hergestellten Pulvern und/oder dass die (normierte) Temperatur, bei der das Schwindungsmaximum auftritt, im Falle des PZD- Pulvers niedriger liegt..The For example, metal powders of component I exhibit excellent properties Sintering behavior. At lower sintering temperature, the achieve the same sintering densities as produced by atomization Powders. At the same sintering temperature, starting from Powder compacts of a defined compact density higher sintering densities to reach. This increased sintering activity shows, for example, that until reaching the Shrinkage maximum, the shrinkage during the sintering process is higher than at conventional produced powders and / or that the (normalized) temperature, in which the Schwindungsmaximum occurs, in the case of PZD powder lower is ..
Bei den Metallpulvern der Komponente I handelt es sich um Metallpulver, deren Schwindung, bestimmt mittels Dilatometer gemäß DIN 51045-1, bis zum Erreichen der Temperatur des ersten Schwindungsmaximums mindestens das 1,05-fache der Schwindung eines mittels Verdüsen hergestellten Metall-, Legierungs- oder Verbundpulvers gleicher chemischer Zusammensetzung und gleichen mittleren Partikeldurchmessers D50 beträgt, wobei das zu untersuchende Pulver vor der Messung der Schwindung auf eine Pressdichte von 50% der theoretischen Dichte verdichtet wird.at the metal powders of component I are metal powders, their shrinkage, determined by means of dilatometer according to DIN 51045-1, until reaching the temperature of the first shrinkage maximum at least 1.05 times the shrinkage of a product produced by atomization Metal, alloy or composite powder of the same chemical composition and the same average particle diameter D50, wherein the test powder before measuring the shrinkage on a Press density of 50% of the theoretical density is compressed.
Die Metallpulver der Komponente I zeichnen sich aufgrund einer besonderen Partikelmorphologie mit rauer Partikeloberfläche darüber hinaus durch vergleichsweise besseres Pressverhalten und aufgrund einer vergleichsweise breiten Partikelgrößenverteilung durch hohe Pressdichte aus. Dies äußert sich darin, dass Presslinge aus verdüstem Pulver bei sonst gleichen Herstellungsbedingungen eine geringere Biegebruchfestigkeit (sogenannte Grünfestigkeit) aufweisen als die Presslinge aus PZD-Pulvern gleicher chemischer Zusammensetzung und gleicher mittlerer Partikelgröße D50.The Metal powders of component I are characterized by a special Particle morphology with rough particle surface in addition by comparatively better pressing behavior and due to a comparatively broad Particle size distribution by high press density. This manifests itself in that compacts from dull Powder under otherwise identical conditions of production a smaller Flexural strength (so-called green strength) have as the compacts of PZD powders of the same chemical composition and the same mean particle size D50.
Das Sinterverhalten von Pulvern der Komponente I lässt sich zudem gezielt durch die Wahl des Mahlhilfsmittels beeinflussen. So kann als Mahlhilfsmittel eine oder mehrere Legierungen verwendet werden, die aufgrund ihres niedrigen Schmelzpunktes im Vergleich zur Ausgangslegierung während des Aufheizens bereits flüssige Phasen bilden, die die Partikelumlagerung, sowie die Materialdiffusion und damit das Sinterverhalten bzw. das Schwindungsverhalten verbessern und somit höhere Sinterdichten bei gleicher Sintertemperatur oder bei niedrigerer Sintertemperatur die gleiche Sinterdichte, wie die Vergleichspulver erreichen lassen. Es können auch chemisch zersetzbare Verbindungen verwendet werden, deren Zersetzungsprodukte mit dem Grundwerkstoff flüssige Phasen oder Phasen mit erhöhtem Diffusionskoeffizienten erzeugen, die die Verdichtung begünstigen.The Sintering behavior of powders of component I can also be targeted by influence the choice of grinding aid. So can as a grinding aid one or more alloys are used due to their low melting point compared to the starting alloy during the Heating up already liquid Form phases that affect the particle rearrangement, as well as the material diffusion and thus improve the sintering behavior or the shrinkage behavior and thus higher Sintered densities at the same sintering temperature or at lower Sintering temperature the same sintered density as the comparison powder achieve. It can also be used chemically decomposable compounds whose decomposition products with the base material liquid Phases or phases with elevated Generate diffusion coefficients that favor densification.
Herkömmliche
Metallpulver (MLV) für
pulvermetallurgische Anwendungen sind Pulver einer im Wesentlichen
sphärischen
Form der Teilchen, wie zum Beispiel in
Sofern die Zerteilung der Schmelze über eine Verdüsung erfolgt, bilden sich die Pulverpartikel direkt aus den erzeugten Schmelzetröpfchen durch Erstarrung. Je nach Art der Abkühlung (Behandlung mit Luft, Inertgas, Wasser), den verwendeten verfahrenstechnischen Parametern, etwa der Düsengeometrie, Gasgeschwindigkeit, Gastemperatur oder des Düsenwerkstoffs, sowie den werkstofflichen Parametern der Schmelze, wie Schmelz- und Erstarrungspunkt, Erstarrungsverhalten, Viskosität, chemische Zusammensetzung und Reaktivität mit den Prozessmedien, ergeben sich eine Vielzahl von Möglichkeiten, aber auch Einschränkungen des Verfahrens (W. Schatt, K.-P. Wieters in „Powder Metallurgy – Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 10-23).Provided the breakdown of the melt over an atomization takes place, the powder particles form directly from the produced melt droplets by solidification. Depending on the type of cooling (treatment with air, Inert gas, water), the process parameters used, about the nozzle geometry, Gas velocity, gas temperature or the nozzle material, as well as the material Parameters of the melt, such as melting and solidification point, solidification behavior, Viscosity, chemical composition and reactivity with the process media a variety of ways but also limitations of Method (W. Schatt, K.-P. Wieters in "Powder Metallurgy - Processing and Materials ", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 10-23).
Da die Pulverherstellung mittels Verdüsung von besonderer technischer und wirtschaftlicher Bedeutung ist, haben sich verschiedene Verdüsungskonzepte etabliert. Je nach geforderten Pulvereigenschaften, wie Teilchengröße, Teilchengrößenverteilung, Teilchenmorphologie, Verunreinigungen, und Eigenschaften der zu verdüsenden Schmelzen, wie Schmelzpunkt oder Reaktivität, sowie den tolerierbaren Kosten, werden bestimmte Verfahren ausgewählt. Dennoch ergeben sich in wirtschaftlicher und technischer Hinsicht oftmals Grenzen, ein bestimmtes Eigenschaftsprofil der Pulver (Teilchengrößenverteilungen, Verunreinigungsgehalte, Ausbeute an „Zielkorn", Morphologie, Sinteraktivität u.a.) zu vertretbaren Kosten zu erreichen (W. Schatt, K.-P. Wieters in „Powder Metallurgy – Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 10-23).Since powder production by means of atomization is of particular technical and economic importance, various atomization concepts have become established. Depending on the required powder properties, such as particle size, particle size distribution, particle morphology, impurities, and properties of the melts to be atomized, such as melting point or reactivity, as well as the tolerable costs, certain processes are selected. Nevertheless, there are often limits in economic and technical terms, a certain property profile of the powders (particle size distributions, impurity contents, Yield of "target grain", morphology, sintering activity, etc.) at reasonable cost (W. Schatt, K.-P. Wieters in "Powder Metallurgy - Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 10-23).
Die Herstellung von herkömmlichen Metallpulvern für pulvermetallurgische Anwendungen mittels Verdüsen hat vor allem den Nachteil, dass große Mengen an Energie und Verdüsungsgas eingesetzt werden müssen, was dieses Vorgehen sehr kostspielig macht. Insbesondere die Herstellung feiner Pulver aus hochschmelzenden Legierungen mit einem Schmelzpunkt > 1400°C ist wenig wirtschaftlich, weil einerseits der hohe Schmelzpunkt einen sehr hohen Energieeintrag zur Herstellung der Schmelze bedingt, und andererseits der Gasverbrauch mit abnehmender gewünschter Partikelgröße stark ansteigt. Zudem ergeben sich oft Schwierigkeiten, wenn wenigstens ein Legierungselement eine hohe Sauerstoffaffinität besitzt. Durch den Einsatz speziell entwickelter Düsen können Kostenvorteile bei der Herstellung besonders feiner Legierungspulver erreicht werden.The Production of conventional Metal powders for powder metallurgical applications by means of atomizing has the disadvantage that big Amounts of energy and atomizing gas have to be used which makes this procedure very expensive. In particular, the production fine powder of refractory alloys with a melting point> 1400 ° C is little economically, because on the one hand the high melting point a very high energy input for the production of the melt conditionally, and on the other hand the Gas consumption with decreasing desired Particle size strong increases. In addition, difficulties often arise, if at least an alloying element has a high oxygen affinity. Through the use of specially developed nozzles cost advantages in the Production of particularly fine alloy powder can be achieved.
Neben der Herstellung von herkömmlichen Metallpulvern für pulvermetallurgische Anwendungen durch Verdüsung werden häufig auch andere einstufige schmelzmetallurgische Verfahren genutzt, wie das sogenannte „melt-spinning", d.h. das Abgießen einer Schmelze auf eine gekühlte Walze, wodurch ein dünnes, in der Regel leicht zerkleinerbares Band entsteht oder die sogenannte „Tiegel-Schmelz-Extraktion", d.h. das Eintauchen einer gekühlten, profilierten schnell drehenden Walze in eine Metallschmelze, wobei Partikel oder Fasern gewonnen werden.Next the production of conventional Metal powders for Powder metallurgical applications by atomization are common too other single-stage fusion metallurgical processes used, such as so-called "melt spinning", i.e. the pouring of a Melt on a chilled Roller, creating a thin, usually easily comminuted tape or so-called "crucible-melt-extraction", i.e. immersion a chilled, profiled rapidly rotating roller into a molten metal, taking Particles or fibers are recovered.
Eine weitere wichtige Variante der Herstellung von herkömmlichen Metallpulvern für pulvermetallurgische Anwendungen ist der chemische Weg über Reduktion von Metalloxiden oder Metallsalzen. Die Gewinnung von Legierungspulvern ist auf diesem Wege jedoch nicht möglich (W. Schatt, K.-P. Wieters in „Powder Metallurgy – Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 23-30).A Another important variant of the production of conventional Metal powders for Powder metallurgical applications is the chemical route via reduction of metal oxides or metal salts. The extraction of alloy powders However, this is not possible in this way (W. Schatt, K.-P. Wieters in "Powder Metallurgy - Processing and Materials ", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 23-30).
Extrem feine Partikel, die Partikelgrößen unterhalb eines Mikrometers aufweisen, können auch durch die Kombination von Verdampfungs- und Kondensationsprozessen von Metallen und Legierungen, sowie über Gasphasenreaktionen erzeugt werden (W. Schatt, K.-P. Wieters in „Powder Metallurgy – Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 39-41). Diese Verfahren sind jedoch technisch sehr aufwendig.Extreme fine particles, particle sizes below of a micrometer can also by the combination of evaporation and condensation processes of metals and alloys, as well as generated by gas-phase reactions (W. Schatt, K.-P. Wieters in "Powder Metallurgy - Processing and Materials ", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 39-41). These However, processes are technically very complicated.
Erfolgt die Abkühlung der Schmelze in einem größeren Volumen/Block, werden mechanische Verfahrensschritte der Grob-, Fein- und Feinstzerkleinerung erforderlich, um pulvermetallurgisch verarbeitbares Metall- oder Legierungspulver herzustellen. Eine Übersicht zur mechanischen Pulvererzeugung geben W. Schatt, K.-P. Wieters in „Powder Metallurgy – Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 5-47.He follows the cooling off the melt in a larger volume / block, become mechanical process steps of coarse, fine and Feinstzerkleinerung required to powder metallurgically processable metal or Produce alloy powder. An overview of mechanical powder production W. Schatt, K.-P. Wieters in "Powder Metallurgy - Processing and Materials ", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 5-47.
Die mechanische Zerkleinerung, insbesondere in Mühlen, als die älteste Methode der Partikelgrößeneinstellung, ist aus technischer Sicht sehr vorteilhaft, weil sie wenig aufwendig und auf eine Vielzahl von Materialien anwendbar ist. Sie stellt jedoch bestimmte Forderungen an das Aufgabegut, beispielsweise hinsichtlich Größe der Stücke und Sprödigkeit des Materials. Zudem lässt sich die Zerkleinerung nicht beliebig fortsetzen. Vielmehr bildet sich ein Mahlgleichgewicht aus, das sich auch einstellt, wenn man den Mahlvorgang mit feineren Pulvern beginnt. Die konventionellen Mahlprozesse werden dann modifiziert, wenn die physikalischen Grenzen der Zerkleinerbarkeit für das jeweilige Mahlgut erreicht sind, und bestimmte Phänomene, wie beispielsweise Versprödung bei tiefen Temperaturen oder die Wirkung von Mahlhilfsmitteln das Mahlverhalten bzw. die Zerkleinerbarkeit verbessern. Nach diesen vorgenannten Verfahren sind die herkömmlichen Metallpulvern für pulvermetallurgische Anwendungen erhältlich.The mechanical comminution, especially in mills, as the oldest method the particle size adjustment, is very advantageous from a technical point of view because it is inexpensive and applicable to a variety of materials. She poses However, certain demands on the input material, for example in terms Size of pieces and brittleness of the material. In addition, leaves the crushing does not continue indefinitely. Rather forms a balance of malt, which also sets when you begins the grinding process with finer powders. The conventional Grinding processes are then modified when the physical limits the comminution for the respective regrind are reached, and certain phenomena, such as embrittlement at low temperatures or the effect of grinding aids that Improve grinding behavior or the shredding. After these The above-mentioned methods are the conventional metal powders for powder metallurgy Applications available.
Die Komponenten I und II können unabhängig voneinander chemisch gleich oder verschieden sein und können Elementpulver, Legierungspulver oder deren Mischungen sein.The Components I and II can independently be chemically identical or different from each other and can elemental powder, Alloy powder or mixtures thereof.
Die
Metallpulver der Komponenten I und II können eine Zusammensetzung der
Formel I
A für
eines oder mehrere der Elemente Fe, Co, Ni,
B für eines
oder mehrere der Elemente V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Ti, Si,
Ge, Be, Au, Ag, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt,
C für eines oder mehrere der Elemente
Mg, Al, Sn, Cu, Zn, und
D für
eines oder mehrere der Elemente Zr, Hf, Mg, Ca Seltenerdmetall (Sc,
Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) steht,
und
h, i, j und k die Gewichtsanteile angeben, wobei
h, i, j und
k jeweils unabhängig
voneinander 0 bis 100 Gew.-% bedeutet,
mit der Maßgabe, dass
die Summe aus h, i, j und k 100 Gew.-% beträgt.The metal powders of components I and II can be a composition of the formula I
A for one or more of the elements Fe, Co, Ni,
B for one or more of the elements V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Ti, Si, Ge, Be, Au, Ag, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt,
C for one or more of the elements Mg, Al, Sn, Cu, Zn, and
D for one or more of the elements Zr, Hf, Mg, Ca rare earth metal (Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) stands,
and h, i, j, and k indicate the parts by weight, where
h, i, j and k are each independently 0 to 100% by weight,
with the proviso that the sum of h, i, j and k is 100% by weight.
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stehen in der Formel
I
A für
eines oder mehrere der Elemente Fe, Co, Ni,
B für eines
oder mehrere der Elemente V, Cr, Mo, W, Ti,
C für eines
oder mehrere der Elemente Mg, Al und
D für eines oder mehrere der Elemente
Zr, Hf Y, La.In a further embodiment of the invention are in the formula I.
A for one or more of the elements Fe, Co, Ni,
B for one or more of the elements V, Cr, Mo, W, Ti,
C for one or more of the elements Mg, Al and
D for one or more of the elements Zr, Hf Y, La.
h steht für 50 bis 80 Gew.-%, oder für 60 bis 80 Gew.-%. i bedeutet 15 bis 40 Gew.-%, oder 18 bis 40 Gew.-%. j bedeutet 0 bis 15 Gew.-%, oder 5 bis 10 Gew.-%. k bedeutet 0 bis 5 Gew.-%, oder 0 bis 2 Gew.-%.H stands for 50 to 80 wt .-%, or for 60 to 80 wt .-%. i means 15 to 40 wt .-%, or 18 to 40 wt .-%. j means 0 to 15 wt .-%, or 5 to 10 wt .-%. k is 0 to 5% by weight, or 0 to 2% by weight.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei den Komponenten I oder II um Elementpulver oder binäre Legierungspulver, so dass ein geformter Gegenstand, der aus einer metallischen Pulvermischung gemäß der Erfindung erhältlich ist, eine entsprechende komplexere Zusammensetzung besitzt. Beispielsweise kann in dieser Ausgestaltung der Erfindung durch Verwendung von binären Legierungen für die Komponenten I und II ein geformter Gegenstand erhalten werden, der aus einer quaternären Legierung besteht.In Another embodiment of the invention is in the Components I or II to element powder or binary alloy powder, so that a molded article made from a metallic powder mixture according to the invention available is, has a corresponding more complex composition. For example can in this embodiment of the invention by using binary Alloys for the components I and II are obtained a molded article, the one from a quaternary Alloy exists.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei den Komponenten I oder II um höhere Legierungspulver wie binäre oder quaternäre Legierungspulver, so dass ein geformter Gegenstand, der aus einer metallischen Pulvermischung gemäß der Erfindung erhältlich ist, eine entsprechende komplexere Zusammensetzung besitzt. So können die Komponenten I und II unabhängig von einander auch aus Legierungen enthaltend zwei, drei vier oder auch fünf verschiedene Metalle bestehen, so dass komplexere Legierungen möglich sind. Beispielsweise kann in dieser Ausgestaltung der Erfindung durch Verwendung einer binären Legierungen für die Komponente I und einer quaternären Legierung für die Komponente II ein geformter Gegenstand erhalten werden, der aus einer sechs Metalle enthaltenden Legierung besteht.In Another embodiment of the invention is in the Components I or II to higher Alloy powder like binary or quaternary Alloy powder, leaving a shaped object, which consists of a metallic powder mixture according to the invention available is, has a corresponding more complex composition. So can the Components I and II independent from each other also alloys containing two, three four or also five different metals exist, so that more complex alloys are possible. For example, in this embodiment of the invention by Using a binary Alloys for Component I and a quaternary alloy for the component II, a molded article obtained from a six Metals containing alloy.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Zusammensetzungen der Komponenten I und II der metallischen Pulvermischung sowie eines daraus erhaltenen geformten Gegenstandes jeweils voneinander verschieden.In Another embodiment of the invention are the compositions the components I and II of the metallic powder mixture and a molded article obtained therefrom each different from each other.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat ein geformter Gegenstand, der dadurch erhalten wird, dass eine metallische Pulvermischung gemäß der Erfindung einem pulvermetallurgischen Formgebungsverfahren unterworfen wird, eine Zusammensetzung der Formel I.In a further embodiment of the invention has a molded article, which is obtained by using a metallic powder mixture according to the invention subjected to a powder metallurgical molding process, a composition of formula I.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der geformte Gegenstand, die Komponente I und/oder die Komponente II im Wesentlichen aus einer Legierung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fe20Cr10A10,3Y, Fe22Cr7V0,3Y FeCrVY, Ni57Mo17Cr16FeWMn, Ni17Mo15Cr6Fe5W1Co, Ni20Cr16Co2,5Til,5Al und Ni53Cr20Co18Ti2,5Al1,5Fe1,5.In a further embodiment of the invention consists of the molded Subject matter, component I and / or component II in essence selected from an alloy from the group consisting of Fe20Cr10A10.3Y, Fe22Cr7V0.3Y FeCrVY, Ni57Mo17Cr16FeWMn, Ni17Mo15Cr6Fe5W1Co, Ni20Cr16Co2.5Til, 5Al and Ni53Cr20Co18Ti2,5Al1,5Fe1,5.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Komponente I und/oder II selbst eine Pulvermischung aus unterschiedlichen Elementpulvern oder Legierungspulvern sein. Beispielsweise kann ein geformter Gegenstand enthaltend sechs Metalle als Legierungsbestandteile in diesem Fall dadurch erhalten werden, dass eine Komonente I, die eine binäre Legierung ist, mit einer Komponente IIa und einer Komponente IIb, die jeweils binäre Legierungen sind, gemischt und einem Verfahren der pulvermetallurgischen Formgebung unterworfen wird.In In a further embodiment of the invention, the component I and / or II itself a powder mixture of different element powders or alloy powders. For example, a molded article containing six metals as alloying ingredients in this case be obtained by that a component I, which is a binary alloy is, with a component IIa and a component IIb, respectively binary Alloys are mixed and a process of powder metallurgy Shaping is subjected.
Die Menge der Komponente II in der metallischen Pulvermischung hängt von Art und Umfang des beabsichtigten zu erzielenden Effektes sowie der angestrebten chemischen Zusammensetzung des geformten Gegenstandes ab, der erhalten wird, wenn man die metallische Pulvermischung einem pulvermetallurgischen Formgebungsverfahren unterwirft. Sind die Komponenten I und II identisch, so ist die chemische Zusammensetzung des geformten Gegenstandes bereits festgelegt. Weisen jedoch die Komponenten I und II eine unterschiedliche Zusammensetzung auf, so hängt die Zusammensetzung des resultierenden geformten Gegenstandes von der Art, Zusammensetzung und Gehalt der Komponenten I und II ab und diese müssen entsprechend angepasst werden. Dabei ist gemäß der Erfindung die Herstellung von geformten Gegenständen aus hoch legierten metallischen Werkstoffen nach Verfahren möglich, die bisher nicht zu deren Herstellung geeignet waren. Der Fachmann ist im Prinzip mit den auftretenden Effekten vertraut ist, so dass durch eine geringe Anzahl an Versuchen die optimalen Mischungen für den jeweiligen Einsatzzweck eingestellt werden können. Im Allgemeinen wird das herkömmliche Metallpulver in Verhältnissen von Komponente I: Komponente II im Verhältnis von 1 : 100 bis 100 : 1 oder von 1 : 10 bis 10 : 1 oder von 1 : 2 bis 2 : 1 oder von 1 : 1 eingesetzt.The amount of the component II in the metallic powder mixture depends on the nature and extent of the intended effect to be achieved and the desired chemical composition of the molded article obtained by subjecting the metallic powder mixture to a powder metallurgy molding process. If components I and II are identical, the chemical composition of the molded article is already established. However, if components I and II have a different composition, the composition of the resulting shaped article will depend on the nature, composition and content of components I and II, and these must be adjusted accordingly. In this case, according to the invention, the production of molded articles highly alloyed metallic materials by processes that were previously not suitable for their production. The person skilled in the art is in principle familiar with the effects that occur, so that the optimum mixtures for the particular application can be set by a small number of experiments. In general, the conventional metal powder is used in ratios of component I: component II in the ratio of 1: 100 to 100: 1 or of 1:10 to 10: 1 or of 1: 2 to 2: 1 or of 1: 1.
Die
vorliegende Erfindung kann zur Herstellung hoch legierter Werkstoffe
eingesetzt werden. Mögliche Vorgehensweisen
werden hier näher
ausgeführt.
Die Herstellung komplexer Legierungsbestandteile für die metallische
Pulvermischung kann in allgemeiner Form wie folgt beschrieben werden,
wobei sich die Summe der Faktoren a, b und c zu 100 Gewichtsprozent
ergänzt
und die Symbole aBMP – bLEM – cDOT – dMHM – eFUZ,
wie folgt verwendet werden:
Die Indizes d und e geben die Menge an Mahlhilfsmittel oder funktionellem Zusatzstoff an, der zusätzlich enthalten sein kann.The Indices d and e indicate the amount of grinding aid or functional Additive, in addition may be included.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Legierungszusammensetzung beibehalten. Die metallische Pulvermischung setzt sich wie folgt zusammen: In one embodiment of the invention, the alloy composition is retained. The metallic powder mixture is composed as follows:
In
diesem Fall setzt sich die Legierung, aus welcher der geformte Gegenstand
besteht, der aus der metallischen Pulvermischung erhalten wird,
wie folgt zusammen:
(a1 + a2)BMP – (b1 + b2)LEM – (c1 + c2)DOT (ohne
Mahlhilfsmittel)In this case, the alloy constituting the molded article obtained from the metallic powder mixture is composed as follows:
(a 1 + a 2 ) BMP - (b 1 + b 2 ) LEM - (c 1 + c 2 ) DOT (without grinding aid)
In diesem Fall sind a1 = a2 und b1 = b2 und c1 = c2, das heißt, es handelt sich um eine Mischung aus gleichen Legierungen, bei denen die Komponente I ein PZD-Pulver ist.In this case, a 1 = a 2 and b 1 = b 2 and c 1 = c 2 , that is, it is a mixture of the same alloys, in which component I is a PZD powder.
Das (organische) Mahlhilfsmittel (MHM) wird nicht erwähnt, da es im Zuge der Verarbeitung vollständig entfernt wird und die Legierung nicht verändert. Die Mengenanteile der Komponenten I und II können je nach Anforderung an die Verarbeitung oder funktionellen Eigenschaften zwischen 100% Komp. I bzw. 0% Komp. II und 1% Komp. I bzw. 99% Komp. II variieren.The (organic) grinding aids (MHM) is not mentioned because it is completely removed in the course of processing and the Alloy not changed. The proportions of components I and II may vary depending on the requirement the processing or functional properties between 100% Comp. I and 0% comp. II and 1% comp. I and 99% comp. II, respectively, vary.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ändert sich die Legierungszusammensetzung entsprechend den Anteilen der Komponenten I und II Die metallische Pulvermischung setzt sich wie folgt zusammen: In a further embodiment of the invention, the alloy composition changes according to the proportions of components I and II. The metallic powder mixture is composed as follows:
In
diesem Fall setzt sich die Legierung, aus welcher der geformte Gegenstand
besteht, der aus der metallischen Pulvermischung erhalten wird,
wie folgt zusammen:
(a1 + a2)BMP – (b1)LEM – (c2)DOT (ohne Mahlhilfsmittel)In this case, the alloy constituting the molded article obtained from the metallic powder mixture is composed as follows:
(a 1 + a 2 ) BMP - (b 1 ) LEM - (c 2 ) DOT (without grinding aid)
In diesem Fall sind a1 ≠ a2 und b1 ≠ b2 und c1 ≠ c2, das heißt, es handelt sich um zwei Legierungen. Die Komponente I besteht nur aus Basismetallpulver (BMP) und Legierungselementen (LEM), die Komponente II enthält die Dotierung in konzentrierter Form als zuzusetzende Verbindung, vorteilhaft mit besonderen metallurgischen (z.B. niedriger Schmelzpunkt) und/oder mechanischen (z.B. spröde, leicht zerkleinerbar) Eigenschaften. Auf diese Weise kann man pulvertechnologische Vorteile (Sintern mit flüssiger Phase) nutzen, um die gewünschte Endlegierung darzustellen. Die Dotierung wird hier in Form eines Masterbatches eingebracht, was je nach Art und Zusammensetzung der Legierungen vorteilhaft sein kann. Das (organische) Mahlhilfmittel wird nicht erwähnt, da es im Zuge der Verarbeitung vollständig entfernt wird und die Legierung nicht verändert. Die Mengenanteile der Komponenten I und II wählt der Fachmann nach Zielzusammensetzung aus.In this case, a 1 ≠ a 2 and b 1 ≠ b 2 and c 1 ≠ c 2 , that is, they are two alloys. The component I consists only of base metal powder (BMP) and alloying elements (LEM), the component II contains the doping in concentrated form as a compound to be added, advantageously with special metallurgical (eg low melting point) and / or mechanical (eg brittle, easily comminuted) property companies. In this way one can use powder technology advantages (liquid phase sintering) to represent the desired final alloy. The doping is introduced here in the form of a masterbatch, which may be advantageous depending on the type and composition of the alloys. The (organic) grinding aid is not mentioned because it is completely removed during processing and does not alter the alloy. The proportions of components I and II are selected by the person skilled in the art according to the target composition.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ändert sich die Legierungszusammensetzung entsprechend den Anteilen der Komponenten I, IIa und IIb. Die metallische Pulvermischung setzt sich wie folgt zusammen: In a further embodiment of the invention, the alloy composition changes according to the proportions of components I, IIa and IIb. The metallic powder mixture is composed as follows:
In
diesem Fall setzt sich die Legierung, aus welcher der geformte Gegenstand
besteht, der aus der metallischen Pulvermischung erhalten wird,
wie folgt zusammen:
(a1 + a2 + a3)BMP – (b1)LEM – (c2)DOT (ohne Mahlhilfsmittel)In this case, the alloy constituting the molded article obtained from the metallic powder mixture is composed as follows:
(a 1 + a 2 + a 3 ) BMP - (b 1 ) LEM - (c 2 ) DOT (without grinding aid)
In diesem Fall sind a1 ≠ a2 ≠ a3 und b1 ≠ b2 und c1 ≠ c2, das heißt, es handelt sich bei den Komponenten um zwei Legierungen und ein Basismetallpulver. Die Komponente I besteht nur aus Basismetallpulver (BMP) und Legierungselementen, die Komponente II enthält als Mischung die Dotierung in „konzentrierter" Form gemeinsam mit Basismetall und/oder Legierungselementen um vorteilhaft besondere metallurgische und mechanischen Eigenschaften zu nutzen. Komponente IIb enthält kostengünstig und einfach herzustellendes Basismetall, das in Summe mit den Komponenten I, II und IIb die Gesamtlegierung bildet. Auf diese Weise kann man neben den pulvertechnologischen Vorteilen der unmittelbar zuvor beschriebenen Ausführungsform technische und wirtschaftliche Vorteile nutzen. Das (organische) Mahlhilfmittel wird nicht erwähnt, da es im Zuge der Verarbeitung vollständig entfernt wird und die Legierung nicht verändert.In this case, a 1 ≠ a 2 ≠ a 3 and b 1 ≠ b 2 and c 1 ≠ c 2 , that is, the components are two alloys and a base metal powder. The component I consists only of base metal powder (BMP) and alloying elements, the component II contains as mixture the doping in "concentrated" form together with base metal and / or alloying elements in order to advantageously use special metallurgical and mechanical properties In this way, in addition to the powder technology advantages of the embodiment described immediately above, technical and economic advantages can be utilized the processing is completely removed and the alloy is not changed.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ändert sich die Legierungszusammensetzung entsprechend den Anteilen der Komponenten I und II. Als Mahlhilfsmittel wird vorteilhaft eine spröde Legierung verwendet. Die metallische Pulvermischung setzt sich wie folgt zusammen: In a further embodiment of the invention, the alloy composition changes according to the proportions of components I and II. As a grinding aid, a brittle alloy is advantageously used. The metallic powder mixture is composed as follows:
In
diesem Fall setzt sich die Legierung, aus welcher der geformte Gegenstand
besteht, der aus der metallischen Pulvermischung erhalten wird,
wie folgt zusammen:
(a1 + a2 + a3)BMP – (b1)LEM – (c2)DOT (ohne Mahlhilfsmittel)In this case, the alloy constituting the molded article obtained from the metallic powder mixture is composed as follows:
(a 1 + a 2 + a 3 ) BMP - (b 1 ) LEM - (c 2 ) DOT (without grinding aid)
In diesem Fall sind a1 ≠ a2 ≠ a3 das heißt, es handelt sich um eine Legierung und ein Basismetall. Die Komponente I besteht nur aus Basismetallpulver (BMP) und Legierungselementen (LEM). Als Mahlhilfsmittel wird eine besonders spröde Zusammensetzung bestehend aus BMP und DOT verwendet. Als Komponente III wird pulverförmiges Paraffin untergemischt. Mit Komponente II, in diesem Fall einem Basismetallpulver, können Korrekturen der Zusammensetzung vorgenommen werden. Auf diese Weise kann man die pulvertechnologischen Vorteile der Legierung (a2BMP-c2DOT) nutzen. Das Mahlhilfsmittel wird nicht gesondert aufgeführt, da es in der Legierung, aus welchem der geformte Gegenstand besteht, aufgeht.In this case, a 1 ≠ a 2 ≠ a 3 that is, it is an alloy and a base metal. Component I consists only of base metal powder (BMP) and alloying elements (LEM). The grinding aid used is a particularly brittle composition consisting of BMP and DOT. As component III powdered paraffin is mixed in. With component II, in this case a base metal powder, corrections of the composition can be made. In this way, one can use the powder technology advantages of the alloy (a 2 BMP-c 2 DOT). The grinding aid is not listed separately because it is absorbed in the alloy constituting the molded article.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ändert sich die Zusammensetzung gemäß den Anteilen der Komponenten I und II. Als Mahlhilfsmittel wird eine spröde Legierung a2BMP-c2DOT verwendet, als funktioneller Zusatz (FUZ) werden organische Bestandteile und Keramikpartikel eingesetzt. Die metallische Pulvermischung setzt sich wie folgt zusammen: In a further embodiment of the invention, the composition changes according to the proportions of components I and II. The grinding aid used is a brittle alloy a 2 BMP-c 2 DOT, and organic components and ceramic particles are used as the functional additive (FUZ). The metallic powder mixture is composed as follows:
In
diesem Fall setzt sich die Legierung, aus welcher der geformte Gegenstand
besteht, der aus der metallischen Pulvermischung erhalten wird,
wie folgt zusammen:
(a1 + a2 + a3)BMP – (b1)LEM – (c2)DOT (ohne Mahlhilfsmittel)In this case, the alloy constituting the molded article is composed of metallic powder mixture is obtained as follows:
(a 1 + a 2 + a 3 ) BMP - (b 1 ) LEM - (c 2 ) DOT (without grinding aid)
In diesem Fall sind a1 ≠ a2 ≠ a3, das heißt, es handelt sich um eine Legierung und ein Basismetallpulver. Die Komponente I besteht aus Basismetallpulver und Legierungselementen. Als Mahlhilfsmittel wird eine spröde Zusammensetzung – bestehend aus Basismetall und Dotierung verwendet. Mit dem Basismetallpulver können Korrekturen der Zusammensetzung vorgenommen werden. Komponente III enthält PVA (Polyvinylalkohol) und Kermamikpartikel, die vorteilhaft für die weitere Verarbeitung -zum Beispiel durch Sprühtrocknen sind. Diese Mischung lässt sich beispielsweise zu einem thermischen Spritzpulver verarbeiten werden kann. Auf diese Weise kann man die pulvertechnologischen Vorteile der Legierung (a2BMP – c2DOT) sowie die Wirkung funktioneller Zusätze (Härte, Verschleißbeständigkeit) nutzen, wenn man das Pulver entsprechend, beispielsweise durch thermisches Spritzen, als Verschleißschutzschicht verarbeitet.In this case, a 1 ≠ a 2 ≠ a 3 , that is, it is an alloy and a base metal powder. Component I consists of base metal powder and alloying elements. The grinding aid used is a brittle composition consisting of base metal and doping. With the base metal powder corrections of the composition can be made. Component III contains PVA (polyvinyl alcohol) and Kermamikpartikel, which are advantageous for further processing, for example by spray drying. This mixture can be processed, for example, to a thermal spray powder. In this way, one can use the powder technology advantages of the alloy (a 2 BMP - c 2 DOT) and the effect of functional additives (hardness, wear resistance), if the powder accordingly, for example by thermal spraying, processed as a wear protection layer.
Als Komponente III kann die metallische Pulvermischung funktionelle Zusätze enthalten. Funktionelle Zusätzen können aus PZD-Pulver hergestellten geformten Gegenständen charakteristische Eigenschaften verleihen, wie zum Beispiel Zusätze, die die Schlagzähigkeit oder Abriebfestigkeit erhöhen, wie superharte Pulver, oder Zusätze, die die Bearbeitung der Grünlinge erleichtern, indem sie die Sprödigkeit des Grünlings herabsetzen und/oder die Grünfestigkeit erhöhen, oder Zusätze, die als Template zur Steuerung der Porenstruktur oder Oberflächeneigenschaften fungieren.When Component III, the metallic powder mixture functional additions contain. Functional additives can impart characteristic properties to molded articles made of PZD powder, such as additives that the impact resistance or increase abrasion resistance, like superhard powders, or additives, the processing of greenlings facilitate by the brittleness of the green compact and / or the green strength increase, or additives, as a template for controlling the pore structure or surface properties act.
Unter funktionellen Zusätzen werden homogen einzubringende Zusätze verstanden, die entweder weitgehend oder vollständig im fertigen Produkt, einem geformten Gegenstand, enthalten bleiben oder die weitgehend oder vollständig aus dem Produkt entfernt werden.Under functional additives are understood to be homogeneously introduced additives that either largely or completely remain in the finished product, a molded object or the largely or completely be removed from the product.
Im ersten Falle handelt es sich um funktionelle Zusätze, die die mechanischen Eigenschaften wie beispielsweise Härte, Festigkeit, Dämpfung, oder Schlagzähigkeit, oder die chemischen Eigenschaften wie Oxidations-/Korrosionsverhalten oder funktionelle Eigenschaften wie Tribologie, Haptik, elektrische und magnetische Leitfähigkeit, Elastizitätsmodul, elektrisches Abbrandverhalten, magnetostriktives Verhalten, elektrostriktives Verhalten durch ihre Anteile und primären Eigenschaften kontrollieren.in the first case are functional additives that have the mechanical properties such as hardness, Strength, damping, or impact resistance, or the chemical properties such as oxidation / corrosion behavior or functional properties such as tribology, haptics, electrical and magnetic conductivity, Modulus of elasticity, electrical burning behavior, magnetostrictive behavior, electrostrictive Control behavior by their proportions and primary properties.
Die komplexen mechanischen, chemischen und funktionellen Eigenschaften können bewirkt werden durch das Einbringen verschiedener Phasen/Bestandteile wie Keramikpartikel oder Hartstoffe, beispielsweise Carbide, Boride, Nitride, Oxide, Silizide, Hydride, Diamanten, insbesondere Carbide, Boride und Nitride der Elemente der Gruppen 4, 5 und 6 des Periodensystems, Oxide der Elemente der Gruppen 4, 5 und 6 des Periodensystems sowie Oxide von Aluminium und Seltenerdmetallen, Silizide von Aluminium, Bor, Cobalt, Nickel, Eisen, Molybdän, Wolfram, Mangan, Zirkon, Hydride von Tantal, Niob, Titan, Magnesium und Wolfram; Gleitmittel mit schmierenden Eigenschaften wie Grafit, Sulfide, Oxide, insbesondere Molybdänsulfid, Zinksulfid, Zinnsulfide (SnS, SnS2), Kupfersulfid oder auch intermetallische Verbindungen mit besonderen magnetischen oder elektrischen Eigenschaften auf Seltenerden-Cobalt- oder Selteerden-Eisen-Basis.The complex mechanical, chemical and functional properties can be brought about by introducing various phases / constituents such as ceramic particles or hard materials, for example carbides, borides, nitrides, oxides, silicides, hydrides, diamonds, in particular carbides, borides and nitrides of the elements of groups 4, 5 and 6 of the Periodic Table, oxides of elements of Groups 4, 5 and 6 of the Periodic Table and oxides of aluminum and rare earth metals, silicides of aluminum, boron, cobalt, nickel, iron, molybdenum, tungsten, manganese, zirconium, tantalum hydrides, niobium , Titanium, magnesium and tungsten; Lubricants with lubricating properties such as graphite, sulfides, oxides, in particular molybdenum sulfide, zinc sulfide, tin sulfides (SnS, SnS 2 ), copper sulfide or even intermetallic compounds with special magnetic or electrical properties based on rare earth cobalt or rare earth iron.
Auf diese Weise lässt sich mit einer metallischen Pulvermischung auch die Beschichtung von superharten Pulvern mit PZD-Pulvern erreichen. Dies wird vorteilhaft durch Wirbelschichtgranulation erreicht.On that way with a metallic powder mixture also the coating of superhard powders with PZD powders. This will be beneficial achieved by fluidized bed granulation.
Als Einsatzmaterial bei der Wirbelschichtgranulation lassen sich grobe (50–100 μm) Hartstoffpartikel aus beispielsweise BN und TiB2 verwenden und diese mit einer korrosionsbeständigen Umhüllung versehen. So gelingt es neuartige Anwendungen im Bereich des Verschleißes unter hohen korrosiven und mechanischen Belastungen zu bedienen. Nach der Umhüllung werden die Agglomerate entbindert, in inerter Atmosphäre gesintert und durch thermisches Spritzen aufgetragen.Coarse (50-100 μm) hard material particles of, for example, BN and TiB 2 can be used as feedstock in fluidized-bed granulation and provided with a corrosion-resistant coating. This makes it possible to operate novel applications in the field of wear under high corrosive and mechanical loads. After coating, the agglomerates are debinded, sintered in an inert atmosphere and applied by thermal spraying.
Im zweiten Falle, also bei funktionellen Zusätzen, die weitgehend oder vollständig aus dem Produkt entfernt werden, handelt es sich um Zusätze, sogenannte Platzhalter, die durch geeignete chemische oder thermische Verfahren entfernt werden und so als Template fungieren. Dabei kann es sich um Kohlenwasserstoffe, oder Kunststoffe handeln. Geeignete Kohlenwasserstoffe sind langkettige Kohlenwasserstoffe wie niedermolekulare, wachsartige Polyolefine, wie niedermolekulares Polyethylen oder Polypropylen, aber auch gesättigte, ganz oder teilweise ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit 10 bis 50 Kohlenstoffatomen, oder mit 20 bis 40 Kohlenstoffatomen, Wachse und Paraffine. Geeignete Kunststoffe sind insbesondere solche mit einer niedrigen Ceiling-Temperatur, insbesondere mit einer Ceiling-Temperatur von kleiner als 400°C, oder niedriger als 300°C oder niedriger als 200°C. Oberhalb der Ceiling-Temperatur sind Kunststoffe thermodynamisch nicht stabil und neigen zum Zerfallen in Monomere (Depolymerisation). Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Polyurethane, Polyacetal, Polyacrylate, insbesondere Polymethylmethacrylat, oder Polystyrol. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Kunststoff in Form vorzugsweise geschäumter Partikel eingesetzt, wie beispielsweise geschäumte Polystyrol-Kügelchen, wie sie als Vorstoff oder Zwischenstufe bei der Herstellung von Verpackungs- oder thermische Isolationsmaterialien zum Einsatz kommen. Ebenfalls können zur Sublimation neigende anorganische Verbindungen als Platzhalter fungieren, wie beispielsweise einige Oxide der Refraktärmetalle, insbesondere Oxide des Rheniums und Molybdäns, wie auch teilweise oder vollständig zersetzbare Verbindungen, wie Hydride (Ti-Hydrid, Mg-Hydrid, Ta-Hydrid), organische (Metall-Stearate) oder anorganische SalzeIn the second case, ie functional additives, which are largely or completely removed from the product, are additives, so-called placeholders, which are removed by suitable chemical or thermal methods and thus act as a template. These may be hydrocarbons or plastics. Suitable hydrocarbons are long-chain hydrocarbons such as low molecular weight, waxy polyolefins, such as low molecular weight polyethylene or polypropylene, but also saturated, fully or partially unsaturated hydrocarbons having 10 to 50 carbon atoms, or having 20 to 40 carbon atoms, waxes and paraffins. Suitable plastics are in particular those with a low ceiling temperature, in particular with a ceiling temperature of less than 400 ° C., or lower than 300 ° C. or lower than 200 ° C. Above the ceiling temperature, plastics are not thermodynamically stable and tend to break down into monomers (depolymerization). Suitable plastics are, for example, polyurethanes, polyacetal, polyacrylates, in particular polymethyl methacrylate, or polystyrene. In another Embodiment of the invention, the plastic in the form of preferably foamed particles is used, such as foamed polystyrene beads, such as are used as a precursor or intermediate in the production of packaging or thermal insulation materials used. Also, sublimation-prone inorganic compounds may function as wildcards, such as some oxides of refractory metals, particularly oxides of rhenium and molybdenum, as well as partially or fully decomposable compounds such as hydrides (Ti hydride, Mg hydride, Ta hydride), organic (Metal stearates) or inorganic salts
Durch Zugabe dieser funktionellen Zusätze lassen sich weitgehend dichte Bauteile (90 bis 100% der theoretischen Dichte), gering poröse (70 bis 90% der theoretischen Dichte) und hoch poröse (5 bis 70% der theoretischen Dichte) Bauteile aus herstellen, indem eine metallische Pulvermischung gemäß der Erfindung, die einen solchen funktionellen Zusatz als Platzhalter enthält, einem pulvermetallurgischen Formgebungsverfahren unterworfen wird.By Addition of these functional additives can be largely dense components (90 to 100% of the theoretical Density), slightly porous (70 to 90% of the theoretical density) and highly porous (5 to 70% of the theoretical density) components by making a metallic powder mixture according to the invention, the contains such a functional addition as a placeholder, a subjected to powder metallurgical molding process.
Die Menge der funktionellen Zusätze hängt von Art und Umfang des beabsichtigten zu erzielenden Effektes ab, mit denen der Fachmann im Prinzip vertraut ist, so dass durch eine geringe Anzahl an Versuchen die optimalen Mischungen eingestellt werden können. Bei der Verwendung dieser Verbindungen ist sicherzustellen, dass die als Platzhalter/Template verwendeten Verbindungen in einer für ihren Zweck geeigneten Struktur in der metallischen Pulvermischung vorliegen, also in Form von Partikeln, als Granulat, Pulver, sphärische Partikel oder dergleichen..The Amount of functional additives depends on Type and extent of the intended effect to be achieved, with which the person skilled in the art is familiar in principle, so that by a small Number of attempts to set the optimal mixes can. When using these compounds, make sure that the links used as wildcard / template in one of their Suitable structure in the metallic powder mixture, so in the form of particles, as granules, powder, spherical particles or similar..
Im Allgemeinen werden die funktionellen Zusätze, in Verhältnissen von Komponente I: Komponente III im Verhältnis von 1 : 100 bis 100 : 1 oder von 1 : 10 bis 10 : 1 oder von 1 : 2 bis 2 : 1 oder von 1 : 1 eingesetzt. Handelt es sich bei den funktionellen Zusätzen um Hartstoffe, beispielsweise Wolframcarbid, Bornitrid oder Titannitrid, so werden diese vorteilhaft in Mengen von 3 : 1 bis 1 : 100 oder von 1 : 1 bis 1 : 10 oder von 1 : 2 bis 1 : 7 oder von 1 : 3 bis 1 : 6,3 eingesetzt.in the Generally, the functional additives are in proportions of Component I: Component III in the ratio of 1: 100 to 100: 1 or from 1:10 to 10: 1 or from 1: 2 to 2: 1 or from 1 : 1 inserted. Is it the functional additives to Hard materials, for example tungsten carbide, boron nitride or titanium nitride, so these are advantageous in amounts of 3: 1 to 1: 100 or from 1: 1 to 1:10, or from 1: 2 to 1: 7 or from 1: 3 to 1: 6.3 used.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die funktionellen Zusätze vorteilhaft in Mengen von 3 : 1 bis 1 : 100 oder von 1 : 1 bis 1 : 10 oder von 1 : 2 bis 1 : 7 oder von 1 : 3 bis 1 : 6,3 eingesetzt.In In another embodiment of the invention, the functional additions advantageously in amounts of from 3: 1 to 1: 100 or from 1: 1 to 1 : 10 or from 1: 2 to 1: 7 or from 1: 3 to 1: 6.3.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die metallische Pulvermischung eine Mischung der Komponente I mit Komponente II und/oder Komponente III unter der Maßgabe, dass das Verhältnis der Komponente I zu Komponente III bei 3 : 1 bis 1 : 100, oder von 1 : 1 bis 1 : 10, oder von 1 : 2 bis 1 : 7, oder von 1 : 3 bis 1 : 6,3 liegt In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die metallische Pulvermischung eine Mischung der Komponente I mit Komponente II und/oder Komponente III unter der Maßgabe, dass bei Anwesenheit eines Hartstoffes in der Komponente III das Verhältnis der Komponente I zu Komponente III bei 3 : 1 bis 1 : 100, oder von 1 : 1 bis 1 : 10, oder von 1 : 2 bis 1 : 7, oder von 1 : 3 bis 1 : 6,3 liegt.In Another embodiment of the invention is the metallic powder mixture a mixture of component I with component II and / or component III with the proviso that the ratio of component I to component III at 3: 1 to 1: 100, or of 1: 1 to 1:10, or from 1: 2 to 1: 7, or from 1: 3 to 1 : 6.3 is In a further embodiment of the invention is the metallic powder mixture a mixture of component I with component II and / or component III with the proviso that in the presence of a hard material in the component III, the ratio of component I to component III at 3: 1 to 1: 100, or from 1: 1 to 1:10, or from 1 : 2 to 1: 7, or from 1: 3 to 1: 6.3.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die metallische Pulvermischung eine Mischung der Komponente I mit Komponente II und/oder Komponente III unter der Maßgabe, dass bei Anwesenheit von Wolframcarbid in der Komponente III das Verhältnis der Komponente I zu Komponente III bei 3 : 1 bis 1 : 100, oder von 1 : 1 bis 1 : 10, oder von 1 : 2 bis 1 : 7, oder von 1 : 3 bis 1 : 6,3 liegt.In Another embodiment of the invention is the metallic powder mixture a mixture of component I with component II and / or component III with the proviso in the presence of tungsten carbide in component III, the relationship of component I to component III at 3: 1 to 1: 100, or of 1: 1 to 1:10, or from 1: 2 to 1: 7, or from 1: 3 to 1 : 6.3 lies.
Weitere Zusatzstoffe sollen insbesondere die Verarbeitungseigenschaften wie das Pressverhalten, Festigkeit der Agglomerate oder Redispergierbarkeit verbessern. Dabei kann es sich um Wachse, wie Polyethylenwachse oder oxidierte Polyethylenwachse, Esterwachse wie Montansäureester, Ölsäureester, Ester der Linolsäure oder Linolensäure oder Mischungen hieraus, Paraffine, Kunststoffe, Harze wie beispielsweise Kolophonium, Salze langkettiger organischer Säuren, wie Metallsalze der Montansäure, Ölsäure, Linolsäure oder Linolensäure, Metall-Stearate und Metall-Palmitate, zum Beispiel Zinkstearat, insbesondere der Alkali- und Erdalkalimetalle, beispielsweise Magnesiumstearat, Natriumpalmitat, Calciumstearat, oder Gleitmittel handeln. Dabei handelt es sich um Stoffe, die in der Pulververarbeitung (Pressen, MIM, Foliengießen, Schlickerguß) übliche und dem Fachmann bekannt sind. Die Verdichtung des zu untersuchenden Pulvers kann dabei unter Zusatz üblicher pressunterstützender Mittel, wie beispielsweise Paraffinwachs oder anderen Wachsen oder Salzen organischer Säuren, z.B. Zinkstearat, erfolgen. Geeignete Zusatzstoffe sind weiter beschrieben in W. Schatt, K.-P. Wieters in „Powder Metallurgy – Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 49-51„ worauf Bezug genommen wird.Further Additives should in particular the processing properties such as the pressing behavior, strength of the agglomerates or redispersibility improve. These can be waxes, such as polyethylene waxes or oxidized polyethylene waxes, ester waxes such as montan acid esters, oleic esters, Esters of linoleic acid or linolenic acid or mixtures thereof, paraffins, plastics, resins such as Rosin, salts of long-chain organic acids, such as metal salts of montanic acid, oleic acid, linoleic acid or linolenic acid, metal stearates and metal palmitates, for example zinc stearate, in particular the Alkali and alkaline earth metals, for example magnesium stearate, sodium palmitate, Calcium stearate, or lubricants. It is about to substances that are common in powder processing (pressing, MIM, foil casting, slip casting) and are known in the art. The compression of the to be examined Powder can be customary with the addition press supportive Agents such as paraffin wax or other waxes or Salts of organic acids, e.g. Zinc stearate, done. Suitable additives are further described in W. Schatt, K.-P. Wieters in "Powder Metallurgy - Processing and Materials ", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 49-51 "What Reference is made.
Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung, wobei die Beispiele das Verständnis der Erfindung erleichtern sollen und nicht als Einschränkung desselben zu verstehen sind.The The following examples serve the closer explanation of the invention, the examples facilitating the understanding of the invention should and not as a restriction are to be understood.
Die in den Beispielen angegebenen mittleren Partikeldurchmesser D50 wurden mittels eines Microtrac® X 100 der Firma Honeywell/US gemäß ASTM C 1070-01 bestimmt.The given in the Examples mean particle diameter D50 were determined using a Microtrac ® X 100 from Honeywell / US in accordance with ASTM C 1070-01.
Beispiel 1example 1
Als Ausgangspulver wurde eine mittels Argon verdüste Legierungsschmelze des Typs Nimonic® 90 mit der Zusammensetzung Ni20Cr16Co2,5Ti1,5Al eingesetzt. Das erhaltene Legierungspulver wurde zwischen 53 und 25 μm abgesiebt. Die Dichte betrug ca. 8,2 g/cm3. Das Ausgangspulver wies weitgehend sphärische Partikel auf.As a starting powder atomised by means of argon alloy melt of the type Nimonic ® 90 was used with the composition Ni20Cr16Co2,5Ti1,5Al. The resulting alloy powder was screened between 53 and 25 microns. The density was about 8.2 g / cm 3 . The starting powder had largely spherical particles.
Das
Ausgangspulver wurde in einer vertikalen Rührwerkskugelmühle (Fa.
Netzsch Feinmahltechnik; Typ: PR 1S) einer Deformations-Mahlung
unterworfen, so dass die ursprünglich
sphärischen
Partikel Plättchenform
annahmen. Im Einzelnen wurden folgende Parameter verwendet:
Anschließend wurde
eine Zerkleinerungsmahlung durchgeführt. Dabei wurde eine sogenannte
Exzenterschwingmühle
(Fa. Siebtechnik GmbH, ESM 324) mit folgenden verfahrenstechnischen
Parametern verwendet:
Nach einer Mahldauer von 2 Stunden wurden Feinstteilchen-Agglomerate erhalten. Bei einer REM-Aufnahme bei 1000-facher Vergrößerung des erhaltenen Produkts ist die blumenkohlartige Struktur des Agglomerats (Sekundärteilchens) erkennbar, wobei die Primärteilchen Partikeldurchmesser von weit unter 25 μm aufweisen.To a grinding time of 2 hours became very fine particle agglomerates receive. In a SEM image at 1000-fold magnification of the The product obtained is the cauliflower-like structure of the agglomerate (Offspring) recognizable, wherein the primary particles Have particle diameter of well below 25 microns.
Eine Probe der Primärteilchen bzw. Feinstteilchen-Agglomerate wurde in einem 3. Verfahrensschritt einer Deagglomeration durch eine 10 Minuten dauernde Ultraschallbehandlung in Isopropanol in einem Ultraschallgerät TG 400 (Fa. Sonic Ultraschallanlagenbau GmbH) bei 50% der maximalen Leistung unterzogen um separierte Primärteilchen zu erhalten.A Sample of primary particles or Feinstteilchen agglomerates was in a 3rd step of a Deagglomeration by a 10-minute ultrasound treatment in isopropanol in an ultrasonic device TG 400 (Sonic Ultraschallanlagenbau GmbH) at 50% of the maximum power to separated primary particles to obtain.
Die Partikelgrößenverteilung der deagglomerierten Probe wurde mittels Microtrac® X100 (Hersteller: Honeywell/US) nach ASTM C 1070-01 bestimmt. Der D50-Wert des Ausgangspulvers betrug 40 μm und hat sich durch die Behandlung auf ca. 15 μm verringert.The particle size distribution of the sample was deagglomerated ® X100 (manufactured by Honeywell / US) by Microtrac determined according to ASTM C 1070-01. The D50 value of the starting powder was 40 μm and has been reduced by the treatment to about 15 μm.
Die restliche Menge der Primärteilchen aus der Zerkleinerungsmahlung wurden in einem alternativen 3. Verfahrensschritt einer Deagglomeration durch Behandlung in einer Gasgegenstrahlmühle und anschließender Ultraschallbehandlung in Isopropanol in einem Ultraschallgerät TG 400 (Fa. Sonic Ultraschallanlagenbau GmbH) bei 50% der maximalen Leistung unterzogen. Es erfolgte wiederum eine Partikelgrößenbestimmung mittels Microtrac X100. Der D50-Wert betrug nunmehr nur noch 8,4 μm.The remaining amount of primary particles from the crushing milling were in an alternative 3rd step a deagglomeration by treatment in a counter gas jet mill and followed by Ultrasonic treatment in isopropanol in a TG 400 ultrasonic device (Sonic Ultraschallanlagenbau GmbH) at 50% of the maximum power subjected. Again a particle size determination by Microtrac was carried out X100. The D50 value was now only 8.4 microns.
Das eingebrachte Mahlhilfsmittel Paraffin kann während der pulvermetallurgischen Weiterverarbeitung des Legierungspulvers durch thermische Zersetzung und/oder Verdampfen entfernt werden, bzw. kann als Presshilfsmittel dienen.The introduced grinding aid paraffin can during powder metallurgy Further processing of the alloy powder by thermal decomposition and / or evaporation can be removed, or can be used as a pressing aid serve.
Eine metallische Pulvermischung gemäß der Erfindung wurde aus dem wie oben beschrieben erhaltenen PZD-Pulver wie folgt hergestellt.A metallic powder mixture according to the invention was made from the PZD powder obtained as described above as follows produced.
5 kg Nimonic®90 – PZD-Pulver (d50: 10 μm und d90: 20 μm), hergestellt wie oben beschrieben, und 5 kg sphärisches (gasverdüstes) Nimonic® 90 – Pulver (d50: 10 μm und d90: 20 μm) werden gemeinsam mit 233 g eines pulverförmigen Presshilfsmittels (Licowax C) in einen Eirichmischer gegeben. Während einer Dauer von 20 min erfolgt eine intensive Vermischung der 3 Bestandteile. Dieses Pulver wird als VSP-711 bezeichnet.(20 microns: 10 .mu.m and d90 d50) 5 kg Nimonic ® 90 - - PZD powder (d50: 10 .mu.m and d90 20 microns) powder, prepared as described above, and 5 kg of spherical (gasverdüstes) Nimonic ® 90 together with 233 g of a powdery pressing aid (Licowax C) placed in an Eirichmischer. During a period of 20 minutes, an intensive mixing of the 3 components takes place. This powder is called VSP-711.
Analog hierzu werden 10 kg rein verdüsten (konventionellen) Pulvers (Nimonic® 90 Pulver (d50: 10 μm und d90: 20 μm)) in analoger Weise verarbeitet, wobei jedoch 300 g Licowax zugesetzt werden. Dieses Pulver wird als KON-711 bezeichnet.Analogous to this, 10 kg of pure atomized (conventional) powder (Nimonic ® 90 powder (d50: 10 .mu.m and d90: 20 microns)) are processed in a similar manner, but using 300 g of Licowax be added. This powder is called KON-711.
Beide Pulver wurden durch einachsiges Pressen bei einem Druck von 500 MPa zu Zylindern einer Höhe von 10 mm und einem Durchmesser von 30 mm verarbeitet. Die Preßdichte von KON-711 betrug 75% der theoretischen Dichte, der Probekörper besaß jedoch nur eine geringe Grünfestigkeit. Der aus VSP-711 erhaltene Körper wies trotz geringerer der theoretischen Dichte (70%) einer deutlich verbesserte Festigkeit auf.Both Powders were prepared by uniaxial pressing at a pressure of 500 MPa to cylinders of a height of 10 mm and a diameter of 30 mm. The compact density of KON-711 was 75% of the theoretical density, but the test piece had only a low green strength. The body obtained from VSP-711 Despite a lower theoretical density (70%), it showed a clear improved strength.
Für die exakte
Bestimmung der Grünfestigkeit
werden quaderförmige
Presskörper
bei einem Pressdruck von 500 MPa erzeugt.
- nmb: nicht messbar, Proben zerfällt bereits bei der Handhabung
- nmb: not measurable, samples disintegrate during handling
Beide Pulver (VSP-711 und KON-711) werden auf einer Metallpulverpresse zu einem weiteren Prüfkörper, einem PM-Zugstab in Anlehnung an DIN ISO 3927 mit einer Fläche von 6,35 cm2 (parallel zur Pressrichtung) und Länge von ca. 5 mm verpresst. Der Druck wird von 300 bis 800 MPa variiert. Die Dichte der Bauteile nimmt mit steigendem Pressdruck zu. Tabelle 2 beschreibt diese Abhängigkeit des Einflusses des Pressdruckes auf die Gründichte von aus Pulvern direkt gepressten Zug-Prüfproben (mit A (Fläche in Pressrichtung): 6,35 cm2; L (Länge der Probe in Pressrichtung): 4-5 mm) Zu berücksichtigen ist dabei, dass die angegebenen Dichtewerte sich auf die Mischung aus Metallpulver und Presshilfsmittel (3% Licowax) beziehen.Both powders (VSP-711 and KON-711) are tested on a metal powder press to form another test specimen, a PM tensile test rod in accordance with DIN ISO 3927 with an area of 6.35 cm 2 (parallel to the pressing direction) and a length of approx mm pressed. The pressure is varied from 300 to 800 MPa. The density of the components increases with increasing pressing pressure. Table 2 describes this dependence of the influence of the pressing pressure on the green density of tensile test specimens directly pressed from powders (with A (area in pressing direction): 6.35 cm 2 ; L (length of the specimen in pressing direction): 4-5 mm) It should be noted that the density values given refer to the mixture of metal powder and pressing aid (3% Licowax).
Tabelle 2-Preßdichte Table 2 press density
Die
PM-Zugstäbe
werden im Gasstrom unter Wasserstoff bei einer Aufheizrate von 2
K/min vonRaumtemperatur bis 600°C
entbindert und anschließend
im Hochvakuum bei ca. 10–3 mbar bei einer Temperatur
von 1290°C
für 2 h
gesintert. Die Probe des Pulvertyps KON-711 zeigt nach dem Entbindern
und Sintern Schäden (Risse,
Zerstörungen),
die im Presszustand nicht sichtbar waren. Im Gegensatz dazu zeigen
die Zugproben aus VSP-711 keinerlei Schäden und besitzen darüber hinaus
eine gleichmäßigere Probenoberfläche mit
geringer Rauhigkeit. Die Körper
sind in
Presskörper wurden bei 500 MPa verpresst und in einem Ofen bei 1300 und 1330°C für zwei Stunden in einer Argon-Wasserstoffatmosphäre (6,5 Vol.-% H2) gesintert, nachdem der organische Preßhilfmittelanteil bis 600°C unter Wasserstoff entfernt worden war. In Tabelle 2b werden die Ergebnisse dargestellt.Press compacts were pressed at 500 MPa and sintered in an oven at 1300 and 1330 ° C for two hours in an argon-hydrogen atmosphere (6.5 vol .-% H 2 ), after the organic Preßhilfmittelanteil was removed to 600 ° C under hydrogen , Table 2b shows the results.
Tabelle 2b: Table 2b:
Eine
weitere Besonderheit besteht in der Porenstruktur der aus KON-711
und VSP-711 hergestellten Proben,
die in
Beispiel 2Example 2
Herstellung eines gut verpreßbaren, fließfähigen und gut sinterfähigen Granulates in folgender Weise:Making a good one compressible, flowable and good sinterable Granulates in the following way:
5 kg Nimonic®90 – PZD-Pulver (d50: 10 μm und d90: 20 μm), hergestellt wie unter Beispiel 1, und 5 kg sphärisches (gasverdüstes) Nimonic® 90 – Pulver (d50: 10 μm und d90: 20 μm) werden gemeinsam mit einem organischen Binder (Polyvinylalkohol, PVA, 3 Gew.-%) und einem oberflächenaktiven Stabilisator in 2-3 l Wasser gegeben. Diese Mischung wird solange dispergiert, bis eine stabile Suspension entstanden ist. Diese Suspension wird durch Sprühtrocknung zu einem Agglomerat aus weitgehend sphärischen Einzelpartikeln mit einem Durchmesser von 1 bis 150 μm verarbeitet. Als Arbeitsgas zum Trocknen der Suspension wird erwärmter Stickstoff (Gastemperatur: 30 bis 80°C) im Gegenstrom verwendet. Das bei der Trocknung entstehende Gasgemisch wird am Ausgang des Sprühtrockners über einen Filter an die Umgebung abgegeben.5 kg Nimonic ® 90 - PZD powder (d50: 10 .mu.m and d90: 20 .mu.m), prepared as in Example 1, and 5 kg of spherical (gasverdüstes) Nimonic ® 90 - powder (d50: microns 20: 10 .mu.m and d90) are added together with an organic binder (polyvinyl alcohol, PVA, 3 wt .-%) and a surface-active stabilizer in 2-3 liters of water. This mixture is dispersed until a stable suspension has formed. This suspension is processed by spray drying to form an agglomerate of largely spherical individual particles with a diameter of 1 to 150 μm. As the working gas for drying the suspension, heated nitrogen (gas temperature: 30 to 80 ° C) is used in countercurrent. The gas mixture produced during drying is released to the environment via a filter at the outlet of the spray dryer.
Zur Verbesserung der weiteren Verarbeitbarkeit und wegen der Einhaltung gesundheitstechnischer Kriterien wird der „staubende" Feinanteil (< 10 μm) und der Anteil von zu groben Granalien von > 150 μm durch Sieben abgetrennt. Ein derartiges Granulat (–150 μm +10 μm besitzt ein ausgezeichnetes Fließverhalten. Das so erhaltene Granulat wird als VSP-712 bezeichnet.to Improvement of further processability and compliance health-related criteria, the "dusty" fines (<10 μm) and the proportion of coarse granules of> 150 microns separated by sieving. Such granules (-150 microns +10 microns possesses an excellent flow behavior. The granules thus obtained are referred to as VSP-712.
Parallel zur Herstellung dieses Granulates wird ein verdüstes (konventionelles) Pulver (10 kg) (Nimonic® 90 – Pulver (d50: 10 μm und d90: 20 μm)) in analoger Weise zu einem Granulat (–150 μm +10 μm) verarbeitet. Dieses Pulver wird als KON-712 bezeichnet.Parallel to the production of this granulate, an atomized (conventional) powder (10 kg) (Nimonic ® 90 powder (d50: 10 μm and d90: 20 μm)) is processed analogously to a granulate (-150 μm +10 μm). This powder is called KON-712.
Beide Pulver (VSP-712 und KON-712) werden in analoger Weise – wie im Beispiel 1 beschrieben – hinsichtlich der Presseigenschaften, der Grünlingsfestigkeit, dem Sinterverhalten und der Oberflächengüte (Rauhigkeit) der gesinterten Teile bewertet. Dabei ergibt sich eine Übereinstimmung zu den im oben dargestellten Beispiel ermittelten Daten und Eigenschaften.Both Powders (VSP-712 and KON-712) are prepared in an analogous manner as in Example 1 described - in terms the press properties, green strength, the sintering behavior and the surface quality (roughness) of the sintered Parts rated. This results in a match to those in the above illustrated example, data and properties.
Beispiel 3Example 3
Herstellung eines dicht schüttenden GranulatesMaking a tight bulk forming granulate
Es wurde jeweils ein Presskörper durch kaltes isostatisches Pressen (CIP) durch Verwendung der in Beispiel 1 erzeugten Pulvermischungen VSP-711 und KON-711 hergestellt. Dazu wird das Granulat in eine Gummiform eingefüllt, gasdicht verschlossen und anschließend mit einem hydrostatischen Pressdruck von 2000 bar verdichtet. Am Presskörper aus KON-711 wird eine Verdichtung von 70%TD gemessen, VSP-711 erreicht dagegen eine Pressdichte von ca. 65% TD. Anschließend werden die CIP-Presskörper nacheinander durch spanende Bearbeitung (Einspannen in eine Drehmaschine und Herstellen grober „Späne" durch abdrehen) zerteilt. Im Falle des VSP-711 gelingt es, einen großen Anteil (> 50% mit einer Teilchengröße von d50: > 100 μm) zu groben Körnern zu verarbeiten. Für den Presskörper aus KON-711 wird vor allem ein staubiges Produkt (Partikeln > 100 μm (< 5%)) erhalten.It each became a compact by cold isostatic pressing (CIP) by using the example given in FIG 1 produced powder blends VSP-711 and KON-711. To the granules are filled in a rubber mold, sealed gas-tight and subsequently compacted with a hydrostatic pressure of 2000 bar. At the compacts From KON-711 a compression of 70% TD is measured, VSP-711 achieved By contrast, a compact density of about 65% TD. Then be the CIP compacts successively by machining (clamping in a lathe and making rough "chips" by turning them off) divided. In the case of the VSP-711 succeeds, a large proportion (> 50% with a particle size of d50:> 100 microns) too coarse grains to process. For the compact KON-711 mainly produces a dusty product (particles> 100 μm (<5%)).
Diese Vorgranulate werden dann mittels eines Siebgranuliertellers weiterverarbeitet. Dabei werden die Kanten der „Pulverspäne" abgerundet und es entsteht ein besser fließfähiges Granulat. Nach dem Absieben kann eine Fraktion –65μm +25 μm, also eine Fraktion mit einer Teilchengröße von kleiner als 65 μm und größer als 25 μm, erhalten werden. Dieses Granulat kann durch pulvermetallurgische Formgebungsverfahren weiterverarbeitet werden. Die Fraktionen werden als VSP-721 bzw. KON-721 bezeichnet. Die Gesamtausbeuten bei der Herstellung des hochdichten und fließfähigen Granulates werden im Falle von VSP-721 20 bis 50% und im Falle KON-721 < 20% betragen. Die nicht innerhalb des gewünschten Kornbandes liegenden Granulat-Anteil können jeweils erneut in den Herstellungsprozeß für den CIP-Körper eingesetzt werden.These Pre-granules are then further processed by means of a sieve granulating plate. The edges of the "powder chips" are rounded off and it creates a better flowable granules. After screening, a fraction -65μm +25 microns, so a fraction with a Particle size of smaller than 65 μm and bigger than 25 μm, obtained become. This granules can be prepared by powder metallurgy molding be further processed. The fractions are named VSP-721 and KON-721, respectively designated. The overall yields in the production of high-density and flowable granules will be 20 to 50% in the case of VSP-721 and <20% in the case of KON-721. The not within the desired Kornbandes lying granulate portion can each again in the Manufacturing process used for the CIP body become.
Die Untersuchung der Verarbeitungseigenschaften der metallischen Pulvermischungen VSP-721 und KON-721 aus Beispiel 2 (Grünfestigkeit, Sintereigenschaften) führt zu vergleichbaren Ergebnissen. VSP-721 zeigt eine höhere Grünfestigkeit und höhere Sinterdichte im Vergleich zu KON-721 bei vorgegebener Sintertemperatur, wenn gleiche Ausgangsdichten verwendet werden.The Investigation of the processing properties of the metallic powder mixtures VSP-721 and KON-721 from example 2 (green strength, sintering properties) leads to comparable results. VSP-721 shows higher green strength and higher sintering density compared to KON-721 at given sintering temperature, when same initial densities are used.
Beispiel 4Example 4
Herstellung eines porösen Körpers aus VSP-721, KON-721 und verdüstem Pulver VER-6525 (Fraktion: –65 +25 μm) gleicher ZusammensetzungProduction of a porous body VSP-721, KON-721 and Atomized Powder VER-6525 (fraction: -65 +25 μm) same composition
Die
zuvor erzeugten Granulate VSP-721 und KON-721 sowie ein über Schutzgasverdüsung hergestelltes
Pulver gleicher Zusammensetzung VER-6525 und gleicher Teilchengröße wie das
verwendete Granulat (–65/+
25 μm) werden
in folgender Weise zu porösen
Form-Körpern
verarbeitet:
Zuerst erfolgt das jeweilige Einfüllen der
3 Körnungen
in jeweils 3 gleiche Sinterschalen (Grundfläche: 6 cm × 2 cm; Schütthöhe: 3 cm). Diese werden in
einem Ofen zum Entbindern mit einer Aufheizrate von 2 K/min unter Wasserstoff
auf eine Temperatur von 600°C
gebracht. Danach erfolgt das Aufheizen auf 1250°C mit einer Aufheizrate von
10K/min. Die Temperatur von 1250°C
wird 2 h gehalten, danach wird der Ofen mit den Sinterkörpern mit
einer Geschwindigkeit von 10 K/min auf Raumtemperatur gebracht.The previously produced granules VSP-721 and KON-721 and a powder produced by inert gas atomization same composition VER-6525 and the same particle size as the granules used (-65 / + 25 microns) are processed in the following manner to form porous bodies:
First, the respective filling of the 3 grains in each 3 equal sintered shells (base: 6 cm × 2 cm, Schütthöhe: 3 cm). These are brought to a temperature of 600 ° C. under hydrogen in a debindering oven at a heating rate of 2 K / min. Thereafter, the heating takes place at 1250 ° C with a heating rate of 10K / min. The temperature of 1250 ° C is maintained for 2 hours, after which the furnace with the sintered bodies is brought to room temperature at a rate of 10 K / min.
Die entstandenen (geschwundenen) Formkörper werden entnommen und im Dreipunkt-Biegetest bewertet. Dabei zeigt sich, dass die Formkörper nachfolgende sehr unterschiedliche Biegebruch-Festigkeiten erreichen: VSP-721: 40- ca. 20 MPa, KON-721: ca. 20-5 MPa und VER-6525: < 5 MPa. Die vergleichsweise höhere Sinteraktivität der Variante VSP-721 erlaubt demnach die Herstellung hinreichend fester Formkörper, wie sie zum Beispiel für den Einsatz in Filterelementen gewünscht werden. Eine Optimierung der Sinterbedingungen erlaubt für VSP-721 die Festigkeit auf über 50 MPa zu steigern.The formed (lost) moldings are removed and in Three-point bending test rated. It turns out that the moldings subsequent achieve very different bending fracture strengths: VSP-721: 40- about 20 MPa, KON-721: about 20-5 MPa and VER-6525: <5 MPa. The comparatively higher sintering activity the variant VSP-721 thus allows the production sufficiently solid shaped body, as for example the use in filter elements are desired. An optimization the sintering conditions allowed for VSP-721's strength over To increase 50 MPa.
Beispiel 5Example 5
Poröses RohrPorous pipe
Herstellung eines porösen Körpers in Form eines Rohrs durch Sinterung einer Pulverschüttung aus Granulaten (VSP-721, KON-721) hoher Dichte und einem über Verdüsung hergestellten Pulvers (VER-6525) gleicher chemischer Zusammensetzung und Teilchengröße wie das Granulat. Dazu wird jeweils ein entsprechend hergestelltes Granulat bzw. das grobe verdüste Pulver in eine keramische Form mit einem ausbrennbaren Kern gegeben. Der Kern ist als dünnwandiges Kunststoffrohr ausgebildet, welches hinreichend stabil ist, dem Druck des Pulvers auf seinen Umfang nach dem Einfüllen zu widerstehen. Eingefüllt wird nur eine enge Granulat- bzw. Pulverfraktion (–65 +25 μm), die durch Sieben hergestellt wurde.manufacturing a porous one body in the form of a tube by sintering a powder bed of granules (VSP-721, KON-721) of high density and a powder prepared by atomization (VER-6525) of the same chemical composition and particle size as the Granules. For this purpose, in each case a correspondingly produced granules or the gross annoyance Powder is placed in a ceramic mold with a burn-out core. The core is called thin-walled Plastic tube formed, which is sufficiently stable, the Pressure of the powder on its circumference after filling to resist. charged If only a narrow granule or Powder fraction (-65 +25 μm), which was made by sieving.
In einem nächsten Schritt werden die organischen Bestandteile sowie das eingefügte Rohr durch thermisch Zersetzung bzw. Austreiben in einem Ofen entfernt und gleichzeitig bei einer höheren Temperatur (1000°C) ein Vorsintern eingeleitet. Der Vorsinterkörper wird dann – ebenfalls stehend – in einen anderen Ofen eingebracht, der bei hoher Gasreinheit (Vakuum, Druck von 10–2 mbar) eine Temperatur von 1300 °C erreicht. Nach dem Sintern wird ein Formkörper aus dem VSP-721 – Granulat erhalten, der eine hinreichende Schwindung und auch eine hinreichende Festigkeit erhält. Dagegen zeigt der Formkörper aus KON-721 eine geringere Festigkeit. Der Formkörper aus dem groben Pulver (VER_6525) erreicht unter den verwendeten Bedingungen nur eine Festigkeit von ca. 5 MPa, was eine technische Nutzung aufgrund der ungenügenden Festigkeit unmöglich macht.In a next step, the organic components and the inserted tube are removed by thermal decomposition or expulsion in an oven and at the same time at a higher temperature (1000 ° C) initiated a pre-sintering. The pre-sintered body is then - also standing - placed in another furnace, which reaches a high temperature of gas purity (vacuum, pressure of 10 -2 mbar) a temperature of 1300 ° C. After sintering, a molded article is obtained from the VSP-721 granules, which obtains sufficient shrinkage and also adequate strength. In contrast, the molded body of KON-721 shows a lower strength. The molded body of coarse powder (VER_6525) achieves only a strength of about 5 MPa under the conditions used, which makes a technical use due to the insufficient strength impossible.
Beispiel 6Example 6
Pulverpresskörper aus Granulaten hoher FestigkeitMade of powder compact Granules of high strength
Die
oben beschriebenen Granulate VSP-721 und KON-721 werden in die Kavität eines
Pulverpresswerkzeuges einer einachsigen Presse eingefüllt. Unter
einachsigen Pressdruck von 700 MPa werden Formkörper hergestellt, die folgende
Dichten erreichen: VSP-721: 5,3 g/cm3 (65% der theoretischen Dichte)
bzw. und KON-721 ca. 6 g/cm3 (73% der theoretischen Dichte). Die
Grünfestigkeiten
liegen bei 10 bis 15 MPa für Formkörper aus
VSP-721 und bei 2 bis 5 MPa für
Formkörper
aus KON-721. Nach der Sinterung entsprechend des in Beispiel 4 beschriebenen
Temperatur-Zeit-Programms erreichen die aus VSP-721 gesinterten
Formkörper
Dichten von 7,8 g/cm3 (95% der theoretischen Dichte), die aus KON-721
gesinterten Formkörper
erreichen Dichten von 7,7 g/cm3 (94% der theoretischen Dichte).
Ein typisches Gefüge
ist als
Beispiel 7Example 7
Wirbelschichtgranulation zur Herstellung gut fließ- und pressfertiger Pulverfluidized bed granulation for producing good flow and ready to use powder
Die Verarbeitung von PZD-Pulver (NIMONIC® 90 gem. Beispiel 1) mittels Wirbelschichtgranulation (Verwendung der Maschine ProCell der Fa. Glatt) erlaubt die Herstellung von Agglomeraten mit Partikeldurchmessern von 10 bis ca. 300 μm. Es wird eine wässrige Suspension hergestellt, die in eine Wirbelschichtkammer eingesprüht wird. Durch die Trocknung des eingedüsten Materials bilden sich zuerst aus den Tröpfchen winzige Agglomerate, die aus mehreren primären Partikeln aufgebaut sind. Diese dienen als Keime für die Wirbelschichtgranulation. Durch weitere Abscheidung von Tröpfchen und deren Trocknung entstehen Agglomerate mit wachsendem Durchmesser. Diese Aufwachsprozess wird von Stößen zwischen den wachsenden Partikeln begleitet, wodurch eine oberflächliche Verdichtung erreicht wird. Durch den in der Suspension enthaltenen Binder werden die primären Partikel auf der Oberfläche der Keime und wachsenden Agglomerate angeklebt. Durch die geeignete Einstellung der Strömungsbedingungen und Luftmengen können die Teilchengröße und die Agglomerateigenschaften beeinflusst werden. Auf diese Weise hergestellte Agglomerate zeigen eine besonders gute Homogenität der Bestandteile im Einzelagglomeratkorn.The processing of PZD powder (NIMONIC ® 90 according to Example 1) by fluidized bed granulation (using the machine ProCell Fa. Glatt) allows the production of agglomerates with particle diameters of 10 to about 300 microns. An aqueous suspension is produced, which is sprayed into a fluidized-bed chamber. By drying the injected material, the droplets first form tiny agglomerates that are composed of several primary particles. These serve as nuclei for fluidized bed granulation. Further deposition of droplets and their drying produces agglomerates of increasing diameter. This growth process is accompanied by shocks between the growing particles, resulting in superficial compaction. The binder contained in the suspension bonds the primary particles to the surface of the seeds and growing agglomerates. By suitably adjusting the flow conditions and air volumes, the particle size and the agglomerate properties can be influenced. Agglomerates produced in this way show a particularly good homogeneity of the constituents in the single agglomerate grain.
Beispiel 8Example 8
Herstellung von grobem Pulver durch Agglomeration in einer MühleProduction of coarse Powder by agglomeration in a mill
Durch die Verwendung von reinem Nimonic®90 – PZD-Pulver mit einem d50 von 10 μm und d90 von 20 μm, hergestellt in Analogie zu Beispiel 1 ist es möglich, eine Agglomeration vorzunehmen, bei der die primären Eigenschaften der Feinstpulver (insbesondere Sinter- und Pressverhalten) weitgehend erhalten bleibt.By using pure Nimonic ® 90 - PZD powder having a d50 of 10 microns and d90 of 20, prepared in analogy to Example 1, it is possible to pre-agglomeration, in which the primary properties of the fine powder (in particular, sintering and Press behavior) is largely retained.
Im einzelnen werden dazu 600 g des PZD-Pulvers in einen Mahlbehälter einer Exzenterschwingmühle gegeben. Es werden Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 15 mm aus dem Werkstoff 1000r6 (DIN 1.3505) eingesetzt. Nach einer Mahldauer von 1 h bei einer Drehzahl von 1500 U/min in Argon 4.8 als Medium, einem Kugelfüllgrad von 80% und einem Mahlbehältervolumen von 51 kann man der Mühle ein deutlich „vergröbertes" Pulver entnehmen. Die Teilchengröße d50 beträgt ca. 40 μm.in the For this purpose, 600 g of the PZD powder into a grinding container Given eccentric vibrating mill. There are steel balls with a diameter of 15 mm from the material 1000r6 (DIN 1.3505) used. After a grinding time of 1 h at a speed of 1500 rev / min in argon 4.8 as a medium, a Kugelfüllgrad of 80% and a grinding container volume from 51 you can visit the mill remove a clearly "coarsened" powder. The particle size d50 is about 40 microns.
Beispiel 9Example 9
Metallische Pulvermischung mit funktionellen Komponenten durch Sprühtrocknung Herstellung eines gut fließfähigen Granulates zur Anwendung als Pulver für das thermische Spritzen in folgender Weise:Metallic powder mixture with functional components by spray drying producing a easily flowable granules for use as a powder for the thermal spraying in the following way:
Eine sphärisch verdüste Ni17Mo15Cr6Fe5W1Co-Legierung mit einem mittleren Partikeldurchmesser D50 von 40 μm, die unter der Bezeichnung Hastelloy® C kommerziell erhältlich ist, wurde wie in Beispiel 1 beschrieben einem Deformationsschritt unterzogen.A spherical atomized Ni17Mo15Cr6Fe5W1Co alloy having an average particle diameter D50 of 40 microns, which is commercially available under the name Hastelloy ® C, as described in Example 1 subjected to a deformation step.
Die
Zerkleinerungsmahlung der erhaltenen plättchenfürmigen Partikel erfolgte in
Gegenwart von Wolframcarbid als Mahlhilfsmittel unter folgenden
Bedingungen in einer Excenterschwingmühle:
Im Ergebnis der Zerkleinerungsmahlung entstand ein Legierungs-Hartstoff-Verbundpulver, bei dem die Legierungskomponente auf einen mittleren Partikeldurchmesser D50 von ca. 5 μm und die Hartstoffkomponente auf einen mittleren Partikeldurchmesser D50 von ca. 1 μm zerkleinert wurde. Die Hartstoffpartikel waren weitgehend homogen im Volumen des Legierungspulvers verteilt.in the As a result of comminution grinding, an alloy-hard material composite powder was produced, in which the alloying component is based on an average particle diameter D50 of approx. 5 μm and the hard material component to an average particle diameter D50 of approx. 1 μm was crushed. The hard material particles were largely homogeneous distributed in the volume of the alloy powder.
1,5
kg des so erhaltenen Hastelloy C® -PZD-Pulvers
mit d50 von 5 μm
und d90 von 10 μm
und 9,5 kg Wolframcarbid (d50: 1 μm,
d90: 2 μm)
werden gemeinsam, wie in Beispiel 2 bei der Herstellung von VSP-712 beschrieben,
durch Sprühgranulation
zu einem Granulat verarbeitet. Die Parameter wurden bei der Sprühgranulation
so eingestellt, dass ein minimaler Feinanteil entstehen konnte.
Um die für
die spätere
Weiterverarbeitung (Thermische Spritzen) ungeeigneten Anteile zu
entfernen, wurden die Partikel mit einem größeren Durchmesser als 65 μm abgesiebt
und der Grobanteil wieder der sprühfertigen Suspension zugeführt (eingemischt). Die
Fraktion mit einem Durchmesser von weniger als 65 μm wird in
ein Sinterschiffchen Grundfläche
15 cm × 15
cm auf eine Höhe
von 3 cm eingefüllt
und anschließend
unter Wasserstoff entbindert (Erhitzen mit einer Aufheizrate von
2 k/min auf 600°C)
und bei einer Temperatur von 1150°C
gesintert. Der Sinterkuchen wird nach der Abkühlung entnommen und durch leichtes
Zerdrücken
in einem Mörser
weiterverarbeitet. Der dabei entstehende Feinanteil wird mit einem
50 μm- Sieb „oben" und einem 25 μm Sieb „unten" klassiert. Die auf
diese Weise entstandene Fraktion mit einer Teilchengröße von kleiner
50 μm bis
25 μm wird
durch thermisches Spritzen (Hochgeschwindigkeitsflammspritzen) als
verschleiß-
und korrosionsbeständige
Schicht auf einen wenige verschleißfesten Hastelloy C Werkstoff
aufgetragen. In
Beispiel 10Example 10
Herstellung eines leicht redispergierbaren Sprühgranulates (LRDG).Making a light redispersible spray granules (LRDG).
Die Herstellung erfolgt in in Anlehnung an Beispiel 2. Allerdings wird als Lösemittel eine Mischung aus Benzol ( ca. 10 Vol-%) und Ethylalkohol (ca. 90 Vol-%) und als Kunststoff Polymethylmethacrylat (PMMA) verwendet. Nach der Sprühtrocknung unter Berücksichtigung der Bedingungen für den Umgang mit leicht brennbaren Lösemitteln liegt ein Granulat vor, bei dem eine weitgehend feste Verbindung der Einzelpartikel (Hastelloy C und Wolframcarbid) vorliegt. Die Parameter zum Sprühgranulieren werden so eingestellt, dass grobes Granulat mit einem geringen Feinanteil entsteht, welches eine gute Fließfähigkeit aufweist (d50: 100 μm, d90: 150 μm). Es ist durch Untersuchen einzelner engerer Fraktionen mittels Röntgenfluoreszenzanalyse quantitativ nachweisbar, dass in den verschiedenen Fraktionen die gleiche chemische Zusammensetzung und mithin das gleiche Verhältnis der eingesetzten Pulverbestandteile vorliegt. Damit kann auf eine homogene Verteilung des erzeugten Granulates geschlossen werden, aber auch deshalb, weil keine Entmischungen in chemischer Hinsicht zu erwarten ist, selbst wenn eine Entmischung einzelner Fraktionsbestandteile vorkommen sollte. Auch nach längerem Bewegen – zum Beispiel bei der Bestimmung der Kopfdichte nach DIN EN ISO 787-11 oder ASTM B 527 – treten nur marginale Veränderungen der Teilchgrößenverteilung auf, was darauf schließen lässt, dass in dem Granulat eine feste Bindung der eingesetzten Pulverbestandteile erreicht wurde.The Production is carried out in accordance with Example 2. However as a solvent a mixture of benzene (about 10% by volume) and ethyl alcohol (about 90%) Vol%) and used as plastic polymethyl methacrylate (PMMA). After spray drying considering the conditions for The handling of highly flammable solvents is a granulate before, in which a largely solid connection of the individual particles (Hastelloy C and tungsten carbide) is present. The parameters for spray granulation are adjusted so that coarse granules with a low fines content arises, which has a good flowability (d50: 100 microns, d90: 150 microns). It is by examining individual narrower fractions by X-ray fluorescence analysis quantitatively verifiable that in the different fractions the Same chemical composition and therefore the same ratio of used powder constituents is present. This can be on a homogeneous Distribution of the produced granules are closed, as well therefore, because no demixing in chemical terms expected is, even if a segregation of individual faction components should occur. Even after a long time Move - to Example when determining the head density according to DIN EN ISO 787-11 or ASTM B 527 - step only marginal changes the particle size distribution on, which suggests that in the granules a firm bond of the powder constituents used was achieved.
Beispiel 11Example 11
Herstellung eines pulverhaltigen Feedstocks aus leicht redispergierbaren Granulaten (LRDG) zur Weiterverarbeitung über MetallpulverspritzgußProduction of a powdery Feedstocks made of easily redispersible granules (LRDG) for further processing via metal powder injection molding
Durch Einrühren des in Beispiel 10 erzeugten Granulates in Alkohol gelingt es, die einzelnen Partikel (Hastelloy C und Wolframcarbid) freizulegen. Durch Zugabe von Wachsen, Polypropylen und Stabilisatoren bei gleichzeitiger Einwirkung von hohen Scherkräften auf einer Scherwalze bei hinreichend hoher Prozesstemperatur wird eine homogene Verteilung der pulverförmigen Funktionsstoffe in der organischen Umgebung erreicht. Die blasenfreie Masse wird über ein Granuliersystem zu einem leicht förderfähigen und homogen aufschmelzenden kalten Granulat verarbeitet. Dieses kann dann in das Aufgabesystem einer Metallpulver-Spritzgussmaschine eingebracht, erwärmt und mit zu bestimmenden Prozessparametern (Temperatur, Druck, Druckänderung, Nachdruck, Abkühldauer im Spritzwerkzeug etc.) „verspritzt" werden. Aus diesem gespritzten Teil werden durch Lösemittelextraktion 80 bis 95% der organischen Bestandteile herausgelöst. Im Anschluß daran erfolgt die thermische Restentbinderung durch langsames Aufheizen der Probekörper unter Wasserstoff (Aufheizrate von 1 K/min von Raumtemperatur bis 600°C). Im selben Ofen erfolgt die Vorsinterung der Teile bei zu einer Temperatur von 1000°C unter Wasserstoff. Diese Proben werden dann in einem Vakuumofen bei einem Druck von ca. 10–2 bis 10–3 mbar fertig gesintert (Aufheizen mit 5 K/min von Raumtemperatur bis 1250°C, 2h Haltezeit bei 1250°C und Abkühlen mit 10 K/min bis Raumtemperatur).By stirring the granules produced in Example 10 in alcohol, it is possible to expose the individual particles (Hastelloy C and tungsten carbide). By adding waxes, polypropylene and stabilizers with the simultaneous action of high shear forces on a shear roller at a sufficiently high process temperature, a homogeneous distribution of the powdered functional substances in the organic environment is achieved. The bubble-free mass is processed via a granulation system to an easily eligible and homogeneously melting cold granules. This can then be introduced into the feed system of a metal powder injection molding machine, heated and "sprayed" with process parameters to be determined (temperature, pressure, pressure change, holding pressure, cooling time in the injection mold, etc.) Thereafter, the residual thermal debinding is carried out by slow heating of the specimens under hydrogen (heating rate of 1 K / min from room temperature to 600 ° C.) In the same furnace, the presintering of the parts takes place at to a temperature of 1000 ° C. These samples are then sintered in a vacuum oven at a pressure of about 10 -2 to 10 -3 mbar (heating at 5 K / min from room temperature to 1250 ° C, 2h hold at 1250 ° C and cooling with 10 K) / min to room temperature).
Beispiel 12Example 12
Herstellung eines Bauteils durch Kalt-PulverwalzenProduction of a component by cold powder rolling
Die im Beispiel 2 erzeugten Granulate VSP-712 und KON-712 werden nacheinander in den Spalt einer vertikalen Pulverwalzmaschine gegeben und verpresst. Im Ergebnis dieser Pressung entsteht im Falle von VSP-712 ein gut handhabbares Blech mit einer Grünfestigkeit von 2 bis 10 MPa. Für das Granulat KON-712 gelingt es nicht, Probestücke zu entnehmen, an denen man zuverlässig die Grünfestigkeit bestimmen könnte.The Granules VSP-712 and KON-712 produced in Example 2 are successively placed in the nip of a vertical powder rolling machine and pressed. As a result of this pressure arises in the case of VSP-712 a good manageable sheet with a green strength from 2 to 10 MPa. For the granulate KON-712 fails to remove specimens on which reliable the green strength could determine.
Durch eine thermische Nachbehandlung, Entbindern und Sintern wie unter Beispiel 11 beschrieben gelingt es, ein Blech aus VSP-712 zu erzeugen, das – abhängig von der gewählten Sintertemperatur – dicht (93 bis 98% der theoretischen Dichte) oder porös sein kann (60 bis ca. 90% der theoretischen Dichte). Trotz der geringen Dichte der porösen Struktur besitzen diese Bleche noch eine Festigkeit von mindestens 50-100 MPa.By a thermal aftertreatment, debinding and sintering as under Example 11, it is possible to produce a sheet of VSP-712, that - depending on the chosen one Sintering temperature - tight (93 up to 98% of the theoretical density) or porous (60 to approx. 90% the theoretical density). Despite the low density of the porous structure these sheets still have a strength of at least 50-100 MPa.
Beispiel 13Example 13
Bauteil durch Pulverwalzen – BlechherstellungComponent through powder rolling - sheet metal production
Die in Beispiel 2 hergestellten Granulate VSP-712 und KON-712 werden als lose Pulverschüttung entbindert und zur Stabilisierung (Verfestigung) der Granulate vorgesintert. Dies erfolgt unter den in Beispiel 5 beschriebenen Bedingungen zum Entbindern/Vorsintern bis 1000°C. Nach einer Defragmentierung, einschließlich Klassierung auf –50 +25 μm wie in Beispiel 9 beschrieben wurde, wird das so entstandene Granulat jeweils durch Pulverwalzen zu einem Grünband verarbeitet. Die Festigkeit des Grünbandes genügt im Falle des Granulates VSP-712 für eine Weiterverarbeitung durch Sintern. Die Bruchstücke aus KON-712 sind für die angestrebte Weiterverarbeitung zu einem Blech ungeeignet. Erfolgt das Sintern von Grünband VSP-712 bei einer Temperatur von 1300°C, wie im Beispiel 5 beschrieben, kann eine Dichte von über 92% der theoretischen Dichte erreicht werden.The in Example 2 prepared granules VSP-712 and KON-712 as a loose powder bed debinded and pre-sintered for stabilization (solidification) of the granules. This is done under the conditions described in Example 5 for Debinding / presintering up to 1000 ° C. After defragmentation, including classification to -50 +25 μm as in Example 9 was described, the resulting granules each by Pulse rolls to a green ribbon processed. The strength of the green tape is sufficient in the case of granules VSP-712 for a further processing by sintering. The fragments out KON-712 are for the desired further processing to a sheet unsuitable. He follows the sintering of green tape VSP-712 at a temperature of 1300 ° C, as described in Example 5, can have a density of over 92% of the theoretical density can be achieved.
Beispiel 14Example 14
Bauteil durch warmes Nachverdichten durch WalzenComponent through warm re-compaction by rolling
Das in Beispiel 13 beschriebene Grünband ist nicht zwingend durch Sintern zu verdichten. Eine einfache Möglichkeit der Verdichtung besteht darin, das Grünband vor dem Einlaufen in einen Walzspalt induktiv unter inerter Schutzgasatmosphäre (Argon) auf 1100°C zu erwärmen und es bei dieser Temperatur einer intensiven Druckbelastung auszusetzen. Aus diesem Wege entsteht ein blechförmiges Bauteil in einer sehr einfachen Weise, bei der durch Variation des Walzspaltes eine vollständige Verdichtung (> 98% der theoretischen Dichte) oder eine gewollte Restporosität (50 bis 90% der theoretischen Dichte) eingestellt werden kann. Auch hier zeigt die Variante KON-712 eine geringere Grünfestigkeit, um einen gesintertes Bauteil zu erhalten.The Green ribbon described in Example 13 is not necessarily compacted by sintering. An easy way The compaction consists in the green tape before entering in a rolling gap inductively under an inert protective gas atmosphere (argon) at 1100 ° C to warm up and subject it to intense pressure at this temperature. From this way, a sheet-metal component is created in a very simple way in which by varying the nip a complete compaction (> 98% of the theoretical density) or a desired residual porosity (50 to 90% of the theoretical density) can be adjusted. Here too shows the variant KON-712 a lower green strength to a sintered Get component.
Beispiel 15Example 15
Bauteil durch Foliengießen, entbindern und SinternRemove part by tape casting and sintering
Ausgehend und in Anlehnung an den in Beispiel 10 beschriebenen Weg, eine leicht redispergierbare Pulvermischung zu erzeugen, wird ein Granulat hergestellt, das nur aus Hastelloy C – Pulver besteht. Auf den Wolframcarbid-Anteil wird verzichtet, um ein nur aus einer Legierung bestehendes Blech fertigen zu können.outgoing and based on the route described in Example 10, an easy to produce redispersible powder mixture, a granulate is produced, that only from Hastelloy C powder consists. The tungsten carbide content is waived to only one To manufacture made of an alloy sheet metal.
Analog und in Anlehnung zu der in Beispiel 11 beschriebenen Verarbeitung wird durch intensives Vermahlen eine foliengießfähige, porenfreie Masse erzeugt.Analogous and based on the processing described in Example 11 Intensive grinding produces a film-pourable, non-porous mass.
Diese Masse wird durch Rakelgießen kontinuierlich auf einer glatten Unterlage aufgetragen. Nach einer Trocknung liegt eine mit Metallpulver gefüllte Folie mit organischen Bestandteilen als Grünling vor, die eine gummiähnliche Beschaffenheit aufweist. Dieser Grünling wird nun einer Entbinderung unterzogen, indem er mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 0,1 K/min von Raumtemperatur auf 600°C erwärmt wird. Anschließend wird das Teil einer Sinterung unter den in Beispiel 5 beschriebenen Bedingungen unterzogen, um eine Festigkeitssteigerung zu erreichen. Bei diesem Schritt tritt typischer Weise eine lineare Schwindung auf. Diese kann – je nach Sintertemperatur und Dauer –10 bis 25% betragen.These Mass is by squeegee applied continuously on a smooth surface. After a Drying is a filled with metal powder foil with organic Ingredients as green in front, which is a rubber-like Texture. This green is now a debinder subjected by heating at a rate of 0.1 K / min from room temperature to 600 ° C heated becomes. Subsequently, will the part of a sintering under the conditions described in Example 5 subjected to an increase in strength. In this Step typically occurs a linear shrinkage. These can - ever to sintering temperature and duration -10 to 25%.
Beispiel 16Example 16
Bauteil mit „normal" gerichteter PorositätComponent with "normal" porosity
Ein analog zu Beispiel 15 erzeugter Grünling wird mit einem Stanzwerkzeug in Form eines Nadeldruckers (Stempel als Nadeln mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm ausgebildet) so behandelt, dass röhrenförmige Störungen – senkrecht zur Flächennormalen – zurückbleiben.One green compact produced analogously to Example 15 is produced with a punching tool in the form of a dot matrix printer (punches as needles with a diameter formed from 0.1 to 0.5 mm) treated so that tubular disturbances - perpendicular to the surface normal - remain behind.
Nach der Entbinderung und dem Sintern unter den in Beispiel 5 beschriebenen Bedingungen entsteht ein Blech, welches aus dichten Werkstoffbereichen und normal zur Fläche liegenden Porenkanälen besteht. Durch die Anzahl und den Durchmesser dieser Kanäle kann man auf einfache Weise den Strömungswiderstand einstellen, ohne das die Partikelgröße der Pulverteilchen direkt eine Rolle spielt, was für die Einstellung etwaiger Korrosions- und Oxidationseigenschaften von Bedeutung sein kann, wenn sehr feine Pulverpartikel zum Einsatz kommen.To debindering and sintering under those described in Example 5 Conditions arise a sheet, which consists of dense material areas and normal to the surface lying pore channels consists. By the number and the diameter of these channels can in a simple way, the flow resistance adjust without the particle size of the powder particles directly plays a role, what for the setting of any corrosion and oxidation properties may be significant if very fine powder particles are used come.
Beispiel 17Example 17
Mischung von VSP und organischen Platzhaltern zur Herstellung feinzelliger poröser StrukturenMixture of VSP and organic Placeholders for the production of fine-celled porous structures
Aus 3,7 kg PZD-Pulver (VSP-711), 148 g pulverförmigem (< 30 ... 50 μm) Polymethylmethacrylat (PMMA) und einer hinreichenden Menge einer Mischung aus Benzol (ca. 10 Vol-%) und Ethylalkohol (ca. 90 Vol-%) stellt man in einem Kneter einen blasenfreien Feedstock mit „honigähnlicher" Viskosität her. Danach mischt man zu diesem Feedstock im Kneter 0,67 1 Kügelchen (∅ 1 bis 1,5 mm) aus geschäumtem Polystyrol. Diese Masse (Volumen ca. 0,9 ... 1,1 1) wird in eine flache Keramikform (ca. 30 × 30 × 1,5 cm3) gegeben und getrocknet. Der so entstandene Grünkörper wird durch langsames Aufheizen auf ca. 400°C (0,5 K/min) unter Wasserstoff von den organischen Bestandteilen (Polystyrolplatzhalter, PMMA, Restlösemittel) befreit. Danach wird der Formkörper im selben Ofen mit 5 K/min von Raumtemperatur auf 1000°C aufgeheizt. Das Fertig-Sintern erfolgt in einem Vakuumofen (10–2–10–3 mbar), indem die vorgesinterten Proben von Raumtemperatur mit 10 k/min auf 1300°C gebracht und dort für 2 h gehalten werden. Im Vergleich zum Ausgangsvolumen (ca. 1 1) hat sich das Volumen des fertiggesinterten Körpers auf ca. 0,4 1 verringert. Dies entspricht einer linearen Schwindung von ca. 26%. Die Poren (bedingt durch die Platzhalter) haben sich von ursprünglich 1 bis 1,5 mm im Grünzustand entsprechen auf 0,74 bis 1,1 mm verringert, im metallischen Bereich wird eine Werkstoffdichte von ca. 7,4 g/cm3 erreicht.From 3.7 kg of PZD powder (VSP-711), 148 g of powdered (<30 ... 50 μm) polymethyl methacrylate (PMMA) and a sufficient amount of a mixture of benzene (about 10% by volume) and ethyl alcohol (approx 90% by volume), in a kneader, a bubble-free feedstock having a "honey-like" viscosity is prepared, followed by 0.67 1 bead (∅ 1 to 1.5 mm) of foamed polystyrene mixed into this kneader in the kneader. Volume 0.9 ... 1.1 1) is placed in a flat ceramic mold (about 30 × 30 × 1.5 cm 3 ) and dried.The resulting green body is heated to about 400 ° C by slow heating (0.5 K / min) under hydrogen from the organic constituents (polystyrene placeholder, PMMA, residual solvent) .Then the molding is heated in the same furnace with 5 K / min from room temperature to 1000 ° C. The finish-sintering takes place in a Vacuum oven (10 -2 -10 -3 mbar) by the pre-sintered samples from room temperature at 10 k / min brought to 1300 ° C and d place to be kept for 2 h. Compared to the initial volume (about 1 1), the volume of the finished sintered body has decreased to about 0.4 1. This corresponds to a linear shrinkage of approx. 26%. The pores (due to the placeholders) have been reduced from originally 1 to 1.5 mm in the green state to 0.74 to 1.1 mm, in the metallic range a material density of about 7.4 g / cm 3 is achieved.
Beispiel 18Example 18
Mechanische Eigenschaften einer heißgepressten Fe22Cr7V0,3Y-LegierungMechanical properties a hot pressed Fe22Cr7V0,3Y alloy
Die Herstellung des PZD-Pulvers erfolgt in analog zu Beispiel 1, wobei abweichend von Besipiel 1 als Edukt (statt Nimonic® 90-Pulvers) eine verdüste Fe22Cr7V0,3Y-Legierung eingesetzt wurde.The preparation of the PZD powder is carried out in analogy to Example 1, wherein deviating from Besipiel 1 as educt (instead of Nimonic ® 90 powder) an atomized Fe22Cr7V0,3Y alloy was used.
Aus dem entsprechend hergestellten PZD-Pulver und konventionellen (sphärischen) Pulvern (–25 μm, –53 μm/+25 μm) wurden die in Tabelle 3 zusammengefassten verarbeitungsfähigen Pulvermischungen in einem Eirichmischer erzeugt.Out the correspondingly prepared PZD powder and conventional (spherical) Powders (-25 microns, -53 microns / + 25 microns) were the processable powder mixtures summarized in Table 3 produced in an Eirich mixer.
Tabelle 3: Fe22Cr7V0,3Y-Pulver mit unterschiedlichen Gehalten an PZD-Pulvern Table 3: Fe22Cr7V0.3Y powder with different contents of PZD powders
Vor der Verarbeitung durch Heißpressen werden Teilmengen aus 18.2, 18.3 und 18.4 einer Entbinderung mit einer Aufheizrate von 2 K/min von Raumtemperatur auf 600°C unter Wasserstoff unterzogen. Das Heißpressen erfolgt unter folgenden Bedingungen: 1150°C/2h/35 MPal Argon 4.8 in einem Graphitwerkzeug. Nach der Heißpressung wird die Temperatur mit ca. 5 bis 15 K/min erniedrigt, bis Raumtemperatur erreicht ist. Die so entstandenen Scheiben besitzen einen Durchmesser von ca. 100 mm. Aus Ihnen werden durch Wasserstrahlschneiden Zugprüf-Proben in Analogie zu Beispiel 1 hergestellt und auf die gleiche Dicke (ca. 3,4 mm) geschliffen. Alle Proben zeigen fast gleiche Werkstoffdichten zwischen 7,55 und 7,50 g/cm3. Die Ergebnisse der mechanischen Zug-Prüfung bei Raumtemperatur sind in Tabelle 4 zusammengefasst.In front processing by hot pressing Submissions from 18.2, 18.3 and 18.4 are accompanied by a childbirth a heating rate of 2 K / min from room temperature to 600 ° C under hydrogen subjected. The hot pressing takes place under the following conditions: 1150 ° C / 2h / 35 MPal Argon 4.8 in one Graphite tool. After the hot pressing The temperature is lowered at about 5 to 15 K / min, to room temperature is reached. The resulting discs have a diameter of about 100 mm. From you by water jet cutting tensile test samples prepared in analogy to Example 1 and to the same thickness (about 3.4 mm) ground. All samples show almost identical material densities between 7.55 and 7.50 g / cm3. The results of the mechanical tensile test at Room temperature are summarized in Table 4.
Der Tabelle 4 ist zu entnehmen, dass die Festigkeitswerte Rp0,2 und Rm für alle PZD-Pulver enthaltenden Varianten besser sind (Rp0,2: +5–70%/Rm: +20–50 %). Hinsichtlich der Dehnung (At-Fmax: elastischer und plastischer Anteil) besitzt 18.1 die besten Werte, die PZD-enthaltenden Varianten erreichen At-Fmax – Werte zwischen 95 und 45%. Berücksichtigt man darüber hinaus die Tatsache, dass nur die Varianten 18.2, 18.3 und 18.4 überhaupt mittels Press- und Sintertechnik verarbeitbar sind, ergeben sich die grundsätzlichen Vorteile der metallischen Pulvermischungen gemäß der Erfindung.Of the Table 4 shows that the strength values Rp0,2 and Rm for all variants containing PZD powder are better (Rp0.2: + 5-70% / Rm: + 20-50 %). With regard to elongation (At-Fmax: elastic and plastic Proportion) has 18.1 the best values, the PZD-containing variants achieve At-Fmax values between 95 and 45%. Considered you about it addition, the fact that only the variants 18.2, 18.3 and 18.4 at all can be processed by pressing and sintering, arise the basic advantages the metallic powder mixtures according to the invention.
Tabelle 4: Ergebnisse der mechanischen Prüfung (Rp0,2, Rm und At-Fmax) für heißgepreßte FeCrVY-Proben Table 4: Mechanical test results (Rp0,2, Rm and At-Fmax) for hot-pressed FeCrVY samples
Beispiel 19Example 19
Mechanische Eigenschaften von „frei gesinterten" Fe22Cr7V0,3Y-Pulverpreßlingen Indem man die in Tabelle 3 aufgeführten Pulvermischungen 18.1, 18.2 18.3 und 18.4 mit Licowax als Presshilfsmittel vermischt erhält man die Pulvermischungen 19.1, 19.2 19.3 und 19.4. Mit diesen gelingt es, durch einachsiges Pressen Formkörper in Form von Zugstäben (A (Fläche in Pressrichtung): 6,35 cm2, l (Länge in Pressrichtung): 4–5 mm, p: 700 MPa) zu gewinnen. Die Menge an Licowax wird jeweils so gewählt, dass insgesamt 4 wt-% organische Bestandteile im Preßling enthalten sind. Dieser hohe Gehalt ist nur für die PZD-freie Variante (18.1 bzw. 19.1) notwendig, damit es überhaupt gelingt, daraus Preßlinge mit hinreichender Grünfestigkeit zu erhalten. Der besseren Vergleichbarkeit wegen wurden die übrigen Pulver mit der gleichen Menge an Presshilfsmittel versehen.mechanical Properties of "free sintered Fe22Cr7V0.3Y powder compacts By mixing the powder mixtures 18.1, 18.2 18.3 and 18.4 mixed with Licowax as a pressing aid gives the Powder mixtures 19.1, 19.2 19.3 and 19.4. With these it is possible by uniaxial pressing molding in the form of tension rods (A (area in pressing direction): 6.35 cm 2, 1 (length in pressing direction): 4-5 mm, p: 700 MPa). The amount of Licowax is chosen in each case so that a total of 4 wt% of organic components are contained in the compact. This high salary is only for the PZD-free variant (18.1 or 19.1) necessary for it at all succeeds, from it compacts with sufficient green strength to obtain. For better comparability, the remaining powders provided with the same amount of pressing aids.
Nach der Herstellung wurden die Formkörper einer Entbinderung (2 K/min von Raumtemperatur auf 600°C) unter Wasserstoff unterzogen. In einem Kaltwandofen mit Mo-Heizer (Fa. Thermal Technologie) erfolgten dann Sinterungen bei 4 verschiedenen Temperaturen (1290, 1310, 1340 und 1350°C) unter Argon 4.8. Die Aufheizung erfolgt mit 10 K/min, die Maximaltemperatur wurde 2 h gehalten. Nach der Sinterung wurden die Proben bei einer Abkühlrate 10 bis 15 K/min bis auf Raumtemperatur abgekühlt.To The moldings were manufactured a debindering (2 K / min from room temperature to 600 ° C) under Subjected to hydrogen. In a cold wall oven with Mo heater (Fa. Thermal Technology) then sintered at 4 different Temperatures (1290, 1310, 1340 and 1350 ° C) under argon 4.8. The heating up takes place at 10 K / min, the maximum temperature was maintained for 2 h. After sintering, the samples became 10 at a cooling rate cooled to room temperature up to 15 K / min.
Die Ergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen zusammengefasst. Trotz größter Sorgfalt gelang es im Falle von 19.1 für 1310 und 1340°C nicht, prüfbare Proben zu erzeugen. Dies liegt nicht an der Sintertemperatur, sondern an den nach dem Pressen entstandenen Fehlern, die nicht ohne weiteres sichtbar sind, jedoch häufig bereits nach dem Entbindern zur Zerstörung führen. Derartige Probleme traten bei 19.2 bis 19.4 nicht auf.The Results are summarized in the following tables. In spite of greatest care succeeded in the case of 19.1 for 1310 and 1340 ° C not, testable To produce samples. This is not due to the sintering temperature, but on the errors that occurred after pressing, which are not easy are visible, but often already lead to destruction after debindering. Such problems occurred at 19.2 to 19.4 not on.
Es ist festzustellen, dass (sofern bestimmbar) alle Eigenschaften der Proben gemäß der Erfindung (19.2, 19.3 und 19.4) gleich oder besser waren, als die des konventionellen Pulvers 19.1. Bei optimalen Temperaturen wurde eine Verbesserung von Rm um +40–130% (Tabelle 5.1), von Rp0,2 um 5–45% (Tabelle 5.2), von At-Fmax um +0–270% (Tabelle 5.3) und der Dichte von 0–2% (Tabelle 5.4) erreicht. Es ist allerdings zu erwähnen, dass bisher keinerlei Optimierung der Sinterprozesse erfolgt ist. Nach dieser ist vor allem eine Verbesserung der Eigenschaften von 19.2 bis 19.4 zu erwarten, da diese aufgrund ihrer deutlich geringeren Neigung zu „Pressfehlern" deutliche Vorteile in der Reproduzierung der Eigenschaften erwarten lassen.It It should be noted that (if determinable) all the properties of the Samples according to the invention (19.2, 19.3 and 19.4) were equal to or better than those of the conventional one Powder 19.1. At optimal temperatures became an improvement from Rm + 40-130% (Table 5.1), from Rp0.2 by 5-45% (Table 5.2), from At-Fmax + 0-270% (Table 5.3) and the density of 0-2% (Table 5.4). It is important to mention that so far no optimization of the sintering processes has taken place. After this is above all an improvement of the characteristics of 19.2 to 19.4, as these are due to their much lower Inclination to "pressing errors" distinct advantages to expect in the reproduction of the properties.
Tabelle 5.1 „Einfluss der Sintertemperatur auf die Bruchspannung von frei gesinterten Fe22Cr7V0,3Y-Proben" Table 5.1 "Influence of sintering temperature on the fracture stress of freely sintered Fe22Cr7V0.3Y samples"
Tabelle 5.2 „Einfluss der Sintertemperatur auf Rp0,2 von frei gesinterten Fe22Cr7V0,3Y-Proben" Table 5.2 "Influence of sintering temperature on Rp0.2 of freely sintered Fe22Cr7V0.3Y samples"
Tabelle 5.3 „Einfluss der Sintertemperatur auf die Dehnung (At-Fmax) von frei gesinterten Fe22Cr7V0,3Y-Proben" Table 5.3 "Influence of sintering temperature on the elongation (At-Fmax) of free sintered Fe22Cr7V0.3Y samples"
Tabelle 5.4 „Einfluss der Sintertemperatur auf die Dichte von frei gesinterten Fe22Cr7V0,3Y-Proben" Table 5.4 "Influence of sintering temperature on the density of freely sintered Fe22Cr7V0,3Y samples"
Beispiel 20Example 20
Sinterverhalten von Fe20C10A10,3Y-LegierungenSintering behavior of Fe20C10A10.3Y alloys
Die Herstellung des PZD-Pulvers erfolgt analog zu Beispiel 1. Statt Nimonic® 90-Pulver wird eine verdüste Fe20Cr10A10,3Y-Legierung als Edukt eingesetzt. Das hergestellte PZD-Pulver wird als 20.1 (PZD-720), das Vergleichspulver als 20.2 (KON-720) bezeichnet. Tabelle 6 enthält Informationen zu den verarbeiteten Pulvermischungen. Als Preßhilfsmittel wurde Licowax verwendet.The preparation of the PZD powder is carried out analogously to Example 1. Instead of Nimonic ® 90 powder, an atomized Fe20Cr10A10.3Y alloy is used as starting material. The produced PZD powder is designated as 20.1 (PZD-720), the comparison powder as 20.2 (KON-720). Table 6 contains information on the processed powder blends. The pressing aid used was Licowax.
Tabelle 6 „FeCrAlY-Pulver mit 4% Presshilfsmittel" Table 6 "FeCrAlY Powder with 4% Pressing Aid"
Die
in Tabelle 6 enthaltenen Pulver wurden zu Zugstäben (A: 6,35 cm2, 1: 4...5
mm; p: 700 MPa) verarbeitet. Durch Trennschleifen (senkrecht zur
Pressrichtung) wurden Prüfproben
für Dilatometermessungen erzeugt,
welche dann senkrecht zur Pressrichtung gemessen wurden. Die Messung
beinhaltete neben einer langsamen Erwärmung bei einer Aufheizrate
von 2 K/min von Raumtemperatur auf 500°C zum Entbindern das Aufheizen
auf 1320°C
mit 10 K/min (Haltezeit: 10 min) und das Abheizen mit einer Abkühlrate von
10 K/min von 1320°C
auf Raumtemperatur. Das Ergebnis ist in
Dieses entspricht dem in Patentanmeldung PCT/EP/2004/00736 beschriebenen Verhalten von konventionell über Verdüsung und den dort hergestellten PZD-Pulvern. Bemerkenswert ist auch, dass trotz geringerer Ausgangsdichte von 4,78 g/cm3 (ohne organische Bestandteile) von 20.1 nach dem Sintern eine Dichte von ca. 7,5 g/cm3 erreicht wird. Dagegen erreicht die konventionelle Probe 20.2 nur eine Dichte von ca. 5,7 g/cm3 bei einer Ausgangsdichte von 5 g/cm3. Damit wird verdeutlicht, welche Vorteile – abgesehen von der Herstellbarkeit von Pulverpresslingen – beim Sintern von PZD-Pulvern erreicht werden.This corresponds to the behavior described in patent application PCT / EP / 2004/00736 of conventionally via atomization and the PZD powders produced there. It is also noteworthy that despite a lower starting density of 4.78 g / cm 3 (without organic constituents) of 20.1 after sintering, a density of about 7.5 g / cm 3 is achieved. In contrast, the conventional sample 20.2 reaches only a density of about 5.7 g / cm 3 at an initial density of 5 g / cm 3 . This clarifies which advantages - apart from the manufacturability of powder compacts - are achieved in the sintering of PZD powders.
Tabelle 7 Table 7
Claims (18)
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