DE102008000100B4 - A process for producing a lightweight green body, then manufactured lightweight green body and method for producing a lightweight molded article - Google Patents

A process for producing a lightweight green body, then manufactured lightweight green body and method for producing a lightweight molded article Download PDF

Info

Publication number
DE102008000100B4
DE102008000100B4 DE102008000100A DE102008000100A DE102008000100B4 DE 102008000100 B4 DE102008000100 B4 DE 102008000100B4 DE 102008000100 A DE102008000100 A DE 102008000100A DE 102008000100 A DE102008000100 A DE 102008000100A DE 102008000100 B4 DE102008000100 B4 DE 102008000100B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
suspension
suspending agent
ceramic
green body
solidification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102008000100A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008000100A1 (en
Inventor
Tassilo Moritz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102008000100A priority Critical patent/DE102008000100B4/en
Priority to PCT/EP2009/050300 priority patent/WO2009090159A1/en
Priority to EP09701504A priority patent/EP2321077A1/en
Publication of DE102008000100A1 publication Critical patent/DE102008000100A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008000100B4 publication Critical patent/DE102008000100B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/11Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1121Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
    • B22F3/1125Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers involving a foaming process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/02Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/04Clay; Kaolin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/185Mullite 3Al2O3-2SiO2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/195Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/581Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08Alloys with open or closed pores
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0081Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as catalysts or catalyst carriers

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines leichtgewichtigen Grünkörpers in Form einer Schaumstruktur mit dreidimensional miteinander verbundenen Stegen aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, bei dem eine Suspension aus mindestens einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, aus mindestens einem Bindemittel und aus mindestens einem Suspendiermittel hergestellt wird, wobei ein Suspendiermittel eingesetzt wird, welches unterhalb der Schmelztemperatur der keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien sublimiert, nachfolgend entweder die Suspension einem Unterdruck bis mindestens zur Verfestigung des Suspendiermittels ausgesetzt wird, oder die Suspension einer Temperaturerniedrigung bis zur vollständigen Verfestigung des Suspendiermittels ausgesetzt wird, danach die verfestigte Suspension einer Druckabsenkung auf einen Unterdruck unterworfen wird, wobei während der Druckabsenkung die Temperatur bis zum Schmelzpunkt des Suspendiermittels bei dem jeweiligen Druck erhöht wird, dann die Suspension dem Unterdruck bis mindestens zur Verfestigung des Suspendiermittels ausgesetzt wird, und danach das Suspendiermittel sublimiert und aus dem Grünkörper und dessen räumlichem Umfeld vollständig entfernt wird, wobei während der Sublimation die verfestigte Struktur der Suspension erhalten wird.Method for producing a lightweight green body in the form of a foam structure with three-dimensionally interconnected webs of a ceramic and / or powder metallurgical material, in which a suspension of at least one ceramic and / or powder metallurgical material, at least one binder and at least one suspending agent is produced, wherein a suspending agent is used, which sublimates below the melting temperature of the ceramic and / or powder metallurgical materials, subsequently either the suspension is subjected to a negative pressure until at least solidification of the suspending agent, or the suspension is subjected to a reduction in temperature until complete solidification of the suspending agent, then the solidified suspension is subjected to a reduction in pressure to a negative pressure, wherein during the pressure reduction, the temperature up to the melting point of the suspending agent in the jewei pressure is then increased, then the suspension is subjected to negative pressure until at least solidification of the suspending agent, and then the suspending agent is sublimated and completely removed from the green body and its surrounding space, during which sublimation the solidified structure of the suspension is obtained.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Pulvermetallurgie und Keramik und betrifft einen leichtgewichtigen Grünkörper aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, wie er beispielsweise im Fahrzeugbau, im Flugzeugbau oder im Maschinenbau als Filterkörper, Füllstoff, Leichtbauteil, Katalysatorträger, Porenbrenner, Dieselrußfilter oder Tiefenfilter für metallische Schmelzen, Geräusch- und Vibrationsdämpfer, Stauchelement oder Leichtbauteil zur Anwendung kommen kann, und ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie ein Herstellung eines leichtgewichtigen Formkörpers.The invention relates to the fields of powder metallurgy and ceramics and relates to a lightweight green body of a ceramic and / or powder metallurgical material, such as in vehicle construction, aircraft or mechanical engineering as a filter body, filler, lightweight component, catalyst support, pore burner, diesel particulate filter or depth filter for metallic melts, noise and vibration damper, compression element or lightweight component can be used, and a method for its preparation and a production of a lightweight molding.

Leichtbaukomponenten erlangen für vielfältige Konstruktionen im Fahrzeugbau, im Flugzeugbau oder im Maschinenbau zur Gewichtsreduzierung zunehmende Bedeutung. Zu den Leichtbaukomponenten werden aufgrund ihrer geringen Dichte Schaumstrukturen gerechnet. Durch den Einsatz von Schaumwerkstoffen, gegebenenfalls als Verbundbauteile mit dichten Außenteilen, kann durch die Gewichtsreduzierung im Fahrzeugbau eine beträchtliche Einsparung im Kraftstoffverbrauch erreicht werden.Lightweight components are gaining in importance for a variety of designs in vehicle construction, aircraft construction or mechanical engineering for weight reduction. Due to their low density, foam structures are expected to be the lightweight components. The use of foam materials, optionally as composite components with dense outer parts, can be achieved by the weight reduction in vehicle construction, a considerable saving in fuel consumption.

Metallschäume zeichnen sich durch eine geringe Masse in Kombination mit einer hohen Steifigkeit und einer nennenswerten mechanischen Festigkeit aus. Sie werden u. a. zur Wärmedämmung, zur Geräusch- und Vibrationsdämpfung oder als Stauchelemente, z. B. für „Crash”-Absorber eingesetzt.Metal foams are characterized by a low mass in combination with a high rigidity and a significant mechanical strength. You will u. a. for thermal insulation, for noise and vibration damping or as compression elements, eg. B. used for "crash" absorber.

Zur Herstellung von Metallschäumen sind unterschiedliche Verfahren bekannt, z. B. das direkte Aufschäumen von Schmelzen mittels Gasinjektion oder durch Zugabe von Schäummitteln oder das Aufschäumen fester Ausgangsstoffe.For the production of metal foams different methods are known, for. As the direct foaming of melts by gas injection or by the addition of foaming agents or foaming solid starting materials.

EP 1 288 320 A2 beschreibt ein schmelzmetallurgisches Verfahren, in welchem Gasblasen in eine Schmelze eingebracht werden. Die Größe der Blasen wird dabei durch die Einstellung der Einströmparameter des Gases gesteuert. EP 1 288 320 A2 describes a melt metallurgical process in which gas bubbles are introduced into a melt. The size of the bubbles is controlled by the adjustment of the Einströmparameter of the gas.

Eine Vorrichtung zum Einbringen von Gas in eine Schmelze aus schäumbarem Metall mittels eines Rohres zur Herstellung von Metallschaum, bei welchem die Größe der jeweiligen Einzelblasen und die Größe der Gasblasen durch eine geometrische Düsengestaltung und eine Einstellung der Einströmparameter des Gases in die Metallschmelze gesteuert werden, wird in AT 411 532 B beschrieben.An apparatus for introducing gas into a foamable metal melt by means of a metal foam producing tube in which the size of the respective individual bubbles and the size of the gas bubbles are controlled by geometrical nozzle design and adjustment of the gas inflow parameters into the molten metal in AT 411 532 B described.

AT 410 103 B benennt ein Verfahren zur Herstellung eines leichtgewichtigen Formkörpers, bei welchem aus einer Partikel aufweisenden Metallschmelze durch Einbringen von Gas oder Gasgemischen in diese ein Metallschaum gebildet, dieser zumindest teilweise in eine Kokille eingebracht und dessen flüssige Phase in dieser erstarren gelassen wird. AT 410 103 B Named a method for producing a lightweight molded body, wherein formed from a particle having molten metal by introducing gas or gas mixtures into this a metal foam, this at least partially introduced into a mold and its liquid phase is solidified in this.

Nach AT 408 078 B werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Körpern aus Metallschaum nach einem pulvermetallurgischen Verfahren beschrieben, bei welchem ein PM-Halbzeug in eine zumindest zweiteilige Kokille aus Metall, Keramik oder dergleichen eingelegt, und die geschlossene Kokille so weit aufgeheizt wird, bis das Halbzeug schmilzt, wobei das in das PM-Halbzeug eingebaute Treibmittel dissoziiert und Gas abspalten wird, so dass die Schmelze des Matrixmetalls aufschäumt und die Kokille ausfüllt, worauf die Kokille abgekühlt wird und die von Gasbläschen durchsetzte Schmelze zu einer porigen Struktur geringer spezifischer Dichte erstarrt.To AT 408 078 B a method and an apparatus for producing bodies of metal foam are described by a powder metallurgy process in which a PM semi-finished in an at least two-part mold of metal, ceramic or the like inserted, and the closed mold is heated until the semifinished product melts in which the blowing agent incorporated in the PM semifinished product dissociates and gas is split off, so that the melt of the matrix metal foams and fills the mold, whereupon the mold is cooled and the melt penetrated by gas bubbles solidifies to a porous structure of low specific gravity.

Ebenfalls ein pulvermetallurgischen Verfahren zur Herstellung poröser Metallkörper wird in DE 101 15 230 C2 vorgestellt, bei dem eine Mischung, die ein pulverförmiges metallisches Material, welches mindestens ein Metall und/oder eine Metalllegierung sowie ein gasabspaltendes treibmittelhaltiges Pulver enthält, zu einem Halbzeug kompaktiert wird. Dieses Halbzeug wird unter Temperatureinwirkung aufgeschäumt, wobei ein treibmittelhaltiges Pulver verwendet wird, bei dem die Temperatur der maximalen Zersetzung weniger als 120 K unter der Schmelztemperatur des Metalls oder der Solidustemperatur der Metalllegierung liegt.Also, a powder metallurgical process for producing porous metal body is disclosed in DE 101 15 230 C2 in which a mixture comprising a powdered metallic material containing at least one metal and / or one metal alloy and a gas-releasing propellant-containing powder is compacted into a semi-finished product. This semifinished product is foamed under the action of temperature, wherein a propellant-containing powder is used, in which the temperature of the maximum decomposition is less than 120 K below the melting temperature of the metal or the solidus temperature of the metal alloy.

In US 4,713,277 B wird ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumes mit einem spezifischen Gewicht von 0,2 bis 0,8 und gleichmäßig verteilten polygonalen Hohlräumen von durchschnittlich 2 bis 10 mm Größe beschrieben, bei dem zunächst die Ausgangsstoffe für die Metallschmelze (Al oder Legierungen hiervon) sowie Ca als Bindemittel gemischt und auf Schmelztemperatur erhitzt werden, anschließend ein Aufschäumer, Titanhydrid mit 1 bis 3 Gew.-% an Luft beigemischt wird.In US 4,713,277 B describes a process for the production of a metal foam with a specific gravity of 0.2 to 0.8 and evenly distributed polygonal cavities averaging 2 to 10 mm in size, in which initially the starting material for the molten metal (Al or alloys thereof) and Ca as Binder mixed and heated to melting temperature, then a frother, titanium hydride is mixed with 1 to 3 wt .-% of air.

Ebenfalls bekannt ist nach EP 1 338 661 B1 ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten/porösen Metalls durch Zugeben eines Schäumungsmittels zu einem Schmelzbad eines Metalls, das eine Matrix bildet, wobei ein Pulver einer mit einem Fluorid beschichteten Carbonatverbindung als das Schäumungsmittel verwendet wird, so dass das Fluorid einen Oxidfilm, der das Matrixmetall bedeckt, zerstören kann und dass Kohlendioxid, welches durch die Carbonatverbindung gebildet wird und Blasen bildet, außerhalb Schalen aus Metalloxid zwischen den Blasen und der Matrix bilden kann.Also known is after EP 1 338 661 B1 a method of producing a foamed / porous metal by adding a foaming agent to a molten pool of a metal forming a matrix, wherein a powder of a fluoride-coated carbonate compound is used as the foaming agent so that the fluoride covers an oxide film covering the matrix metal , and that carbon dioxide, which is formed by the carbonate compound and forms bubbles, can form outside metal oxide shells between the bubbles and the matrix.

Ein Verfahren zur Herstellung von Metallschaum aus einem aufschäumbaren metallhaltigen Rohmaterial und einem bei Erhitzen wirksam werdenden Treibmittel, insbesondere aus einem an sich bekannten kompaktierten Gemisch aus Metallpulver und Treibmittelpulver, unter Erhitzen auf mindestens die Schmelz oder Schaumbildungstemperatur des Rohmaterials und Treibmittels wird in DE 197 34 394 C2 vorgestellt.A process for the production of metal foam from a foamable metal-containing raw material and a blowing agent which becomes effective on heating, in particular from one per se known compacted mixture of metal powder and propellant powder, with heating to at least the melting or foaming temperature of the raw material and blowing agent is in DE 197 34 394 C2 presented.

Die Verwendung von gasabspaltenden Treibmitteln zur Herstellung von Schäumen oder Metallschaum-Verbundbauteilen ist ebenfalls Gegenstand der Patentschriften EP 0 804 982 A2 , EP 1 392 875 B1 , US 5,865,237 A , DE 11 64 102 A , DE 197 44 300 A1 , DE 101 27 716 A1 , DE 199 27 837 C1 , DE 100 45 494 C2 und DE 101 04 339 A1 .The use of gas-releasing blowing agents for the production of foams or metal foam composite components is also the subject of the patents EP 0 804 982 A2 . EP 1 392 875 B1 . US 5,865,237 A . DE 11 64 102 A . DE 197 44 300 A1 . DE 101 27 716 A1 . DE 199 27 837 C1 . DE 100 45 494 C2 and DE 101 04 339 A1 ,

In DE 101 31 041 C2 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur aus aufgeschäumtem Metall unter Verwendung eines Pulvervorrats von Metallpartikeln offengelegt, welches das Einleiten des Vorrats aus metallischen Pulverpartikeln zusammen mit Schaumbildnerpartikeln in ein Treibgas zur Bildung einer Gas/Teilchenmischung; das Aufschleudern der Mischung mit einer kritischen Teilchengeschwindigkeit auf ein metallisches Substrat; und ein gleichzeitiges oder nachfolgendes Aussetzen zumindest der Beschichtung auf dem Substrat einem thermischen Durchlauf, der bewirkt, dass eine Ausdehnung des Schaumbildners aktiviert wird, während die Metallpartikel unter dem Einfluss der sich ausdehnenden Gase zur plastischen Verformung weich gemacht werden, umfasst.In DE 101 31 041 C2 discloses a process for producing a foamed metal structure using a powder supply of metal particles which comprises introducing the stock of metallic powder particles together with foaming agent particles into a propellant gas to form a gas / particle mixture; spinning the mixture at a critical particle velocity onto a metallic substrate; and simultaneously or subsequently exposing at least the coating on the substrate to a thermal pass that causes expansion of the foaming agent to be activated while the metal particles are softened under the influence of the expanding plastic deformation gases.

Aus der EP 483 184 B ist ein Verfahren zum Herstellen eines partikelverstärkten Metallschaumes bekannt geworden, nach welchem zellbildendes Gas in eine Schmelze aus Metall mit fein verteilten Verstärkungsmitteln eingebracht, geschäumtes Metallverbundmaterial gebildet und von der Oberfläche des geschmolzenen Materials der angesammelte Schaum abgenommen und erstarren gelassen wird.From the EP 483 184 B For example, there has been known a method for producing a particle-reinforced metal foam, in which cell-forming gas is introduced into a melt of metal with finely divided reinforcing agents, foamed metal composite is formed, and from the surface of the molten material, the accumulated foam is removed and allowed to solidify.

In DE 10 2006 031 213 B3 wird ein Verfahren offenbart, bei welchem die stabilisierenden Teilchen bei der Herstellung des schaumbaren Ausgangsstoffes in einer in-situ-Reaktion von geschmolzenen reaktiven Flüssigkeiten und einer Metallschmelze erzeugt werden, wobei der Metallschmelze die Bestandteile der zu erzeugenden submikroskopischen Partikel oder Nanopartikel mindestens als Fluoridsalz hinzugegeben, anschließend gemischt und über die Schmelztemperatur der Mischungsbestandteile erhitzt wird.In DE 10 2006 031 213 B3 discloses a process in which the stabilizing particles are produced in the preparation of the foamable starting material in an in-situ reaction of molten reactive liquids and a molten metal, wherein the molten metal added the constituents of the submicroscopic particles or nanoparticles to be produced at least as fluoride salt, then mixed and heated above the melting temperature of the mixture components.

Bei einem anderen Verfahren wird die Metallschmelze mit festen, körnigen Partikeln vermischt, die nach Erstarrung der Schmelze mit Lösungsmitteln herausgelöst werden und dabei in der Schmelze Hohlräume zurücklassen. Dieser Stand der Technik ist z. B. in folgenden Druckschriften beschrieben: WO 91/03 578 A1 , WO 92/03 582 A1 und WO 92/21475 A1 .In another method, the molten metal is mixed with solid, granular particles, which are dissolved out after solidification of the melt with solvents and thereby leave behind in the melt cavities. This prior art is z. As described in the following publications: WO 91/03 578 A1 . WO 92/03 582 A1 and WO 92/21475 A1 ,

Alle genannten Verfahren der Metallschaumherstellung weisen den gemeinsamen Nachteil auf, dass die Schaumbildung bei erhöhter Temperatur oder sogar im schmelzflüssigen Zustand des Metalles erfolgt, wofür eine große Energiemenge erforderlich ist. Zusätzlich werden Treibgase freigesetzt, die unter Umständen explosiv oder umweltschädigend sein können.All these methods of metal foam production have the common disadvantage that the foaming takes place at elevated temperature or even in the molten state of the metal, for which a large amount of energy is required. In addition, propellants are released, which may be explosive or harmful to the environment.

Bei Raumtemperatur arbeitet das nachfolgende Verfahren DE 10 2006 031 213 B3 . Zur Herstellung von Stahlschaum aus Stahlpulver, Wasser und einem Stabilisator wird bei Raumtemperatur ein Schlicker hergestellt. Dieser Mischung wird Phosphorsäure als Binde- und Treibmittel zugegeben. Im Schlicker finden dann zwei Reaktionen statt, die zur Bildung einer stabilen Schaumstruktur führen. Zum einen entstehen bei der Reaktion zwischen Stahlpulver und Säure Wasserstoffgasbläschen, die ein Aufschäumen bewirken. Zum anderen bildet sich ein Metallphosphat, das durch seine Klebewirkung die Porenstruktur verfestigt. Der so hergestellte Schaum wird getrocknet und anschließend schadstofffrei zum metallischen Verbund gesintert. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass nicht alle metallischen oder keramischen Pulver mit Phosphorsäure aufgeschäumt werden können, und Phosphorsäure nicht ökologisch unbedenklich ist. Eine mögliche unkontrollierte Freisetzung von Wasserstoff infolge der Reaktion zwischen Säure und Metallpulver setzt diesem Verfahren weitere Grenzen.At room temperature, the following procedure works DE 10 2006 031 213 B3 , To produce steel foam from steel powder, water and a stabilizer, a slip is made at room temperature. Phosphoric acid is added to this mixture as a binding and blowing agent. Two reactions then take place in the slurry, leading to the formation of a stable foam structure. On the one hand, in the reaction between steel powder and acid, hydrogen gas bubbles are produced which cause foaming. On the other hand, a metal phosphate is formed, which solidifies the pore structure by its adhesive effect. The foam thus produced is dried and then sintered free of harmful substances to the metallic composite. A disadvantage of this method is that not all metallic or ceramic powder can be foamed with phosphoric acid, and phosphoric acid is not ecologically harmless. A possible uncontrolled release of hydrogen as a result of the reaction between acid and metal powder places further limits on this process.

Ein von den vorher genannten Methoden abweichendes Verfahren wird in DE 102 38 384 B4 beschrieben. Zur Herstellung der schaumförmigen Metallstruktur wird auf ein Galvanisierverfahren zurückgegriffen. Dies bedeutet, dass, bevor der Schritt des Galvanisierens vorgenommen werden kann, die Oberfläche eines nicht leitenden Substrates mit geschäumter, d. h. Poren aufweisender Struktur, mit einer leitfähigen Oberfläche versehen worden sein muss.A method deviating from the aforementioned methods is described in DE 102 38 384 B4 described. To produce the foam-like metal structure, use is made of a galvanizing method. This means that, before the electroplating step can be carried out, the surface of a non-conductive substrate with a foamed, ie pore-containing, structure must have been provided with a conductive surface.

In EP 0 558 142 B1 wird eine Methode zur Herstellung metallischer Schäume beschrieben, bei welcher ein Schaummaterial über eine Behandlung in einem elektrolytischen Nickelbad metallisiert wird.In EP 0 558 142 B1 For example, a method for producing metallic foams is described in which a foam material is metallized via a treatment in an electrolytic nickel bath.

Die beschriebenen Methoden der Metallisierung von Schaumstrukturen beinhalten jedoch in nachteiliger Weise stets das Vorlegen einer bereits erzeugten Schaumstruktur aus einen bestimmten Material, welches nachträglich mit Metall beschichtet wird.However, the described methods of metallization of foam structures disadvantageously always include the presentation of an already created foam structure of a particular material, which is subsequently coated with metal.

Bei keramischen Schäumen sind vor allem die Durchströmbarkeit der Poren und die thermischen Eigenschaften in Kombination mit den mechanischen Eigenschaften von größter Bedeutung für die Anwendung. Derartige Schaumstrukturen finden Einsatz als Porenbrenner, Dieselrußfilter, Tiefenfilter für metallische Schmelzen oder Katalysatorträgerkörper.In the case of ceramic foams, it is above all the permeability of the pores and the thermal flow Properties in combination with the mechanical properties of utmost importance for the application. Such foam structures are used as pore burners, diesel soot filters, depth filters for metallic melts or catalyst carrier body.

Bekannt sind Verfahren zur Herstellung von keramischen Schäumen über Infiltration eines Polymerschaumes mit einer Suspension, bestehend aus dispergierten Keramikpartikeln in einer Flüssigkeit, wie z. B. Wasser DE 196 21 638 C2 . Der Polymerschaum wird während des Sinterns ausgebrannt. Die Keramikpartikeln formen ein exaktes Abbild des Polymerschaumes. Keramische Schäume werden auch über CVD-Verfahren über Abscheidung auf netzförmigen Kohlenstoffschäumen erhalten.Are known methods for the production of ceramic foams via infiltration of a polymer foam with a suspension consisting of dispersed ceramic particles in a liquid such. B. water DE 196 21 638 C2 , The polymer foam is burned out during sintering. The ceramic particles form an exact image of the polymer foam. Ceramic foams are also obtained via CVD processes by deposition on reticulated carbon foams.

In EP 1 117 626 B1 wird ein Verfahren zur Erzeugung von synthetischem Knochenmaterial beschrieben, welches aus einer großporigen Schaumkeramik besteht, deren offene Schaumstruktur Poren mit einem modalen Durchmesser von ≥ 100 μm aufweist. Das Verfahren umfasst:

  • 1. das Bilden eines keramischen Schlickers, der ein im Wesentlichen homogenes Gemisch aus einem aus Partikeln bestehenden keramischen Stoff, einem organischen Bindemittel in einem flüssigen Trägermaterial und wahlweise einem oder mehreren grenzflächenaktiven Stoffen enthält, wobei mindestens einer der grenzflächenaktiven Stoffe vorhanden ist, falls das organische Bindemittel nicht als grenzflächenaktiver Stoff fungiert;
  • 2. Aufschäumen des keramischen Schlickers mit Hilfe einer Kugelmühle; und
  • 3. Erwärmen des aufgeschäumten keramischen Schlickers auf eine Temperatur, die ausreicht, um das organische Bindemittel im Wesentlichen auszubrennen.
In EP 1 117 626 B1 describes a process for the production of synthetic bone material, which consists of a large-pore foam ceramic whose open foam structure has pores with a modal diameter of ≥ 100 microns. The method comprises:
  • 1. forming a ceramic slurry containing a substantially homogeneous mixture of a particulate ceramic, an organic binder in a liquid carrier material and optionally one or more surfactants, wherein at least one of the surfactants is present, if the organic Binder does not function as a surfactant;
  • 2. foaming the ceramic slurry using a ball mill; and
  • 3. heating the foamed ceramic slurry to a temperature sufficient to substantially burn out the organic binder.

Ein anderes Verfahren gemäß WO 03/008357 A2 arbeitet mit einem anorganischen Material, einem Metallpulver oder einer Metallpaste, wobei in einer wässrigen keramischen Masse eine direkte Reaktion mit Gasbildung zwischen den Mineralen (z. B. Kaolinite) und dem Metallpulver (z. B. Aluminium) abläuft. Der Porenbildungsprozess findet bei Raumtemperatur oder bei höheren Temperaturen in etwa 2 bis 60 Minuten ab. Der entstandene poröse Grünling wird in der Form oder unter Einsatz von Mikrowellen getrocknet.Another method according to WO 03/008357 A2 works with an inorganic material, a metal powder or a metal paste, wherein in an aqueous ceramic mass a direct reaction with gas formation takes place between the minerals (eg kaolinites) and the metal powder (eg aluminum). The pore formation process takes place at room temperature or at higher temperatures in about 2 to 60 minutes. The resulting porous green compact is dried in the mold or using microwaves.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung einer offenzelligen Schaumkeramik ist die Direktschäumung durch ein Treibmittel (Produktblatt Schäumungsmittel W 53 FL., Fa. Zschimmer & Schwarz GmbH & Co., Lahnstein). Dafür wird zunächst eine Suspension aus keramischen Partikeln und Wasser oder einem Lösungsmittel hergestellt. Zu dieser Suspension werden ein Treibmittel und Polymerkomponenten zugegeben. anschließend wird diese Suspension in eine Form gegossen und die Reaktion des Treibmittels gestartet. Durch diese Reaktion kommt es zur Entwicklung von Gasblasen, die zu einem Aufschäumen der Suspension führen. Anschließend werden die Polymerkomponenten vernetzt, wodurch der Schaum erstarrt. Die Polymerkomponenten werden danach ausgebrannt und der verbliebene Schaum wird gesintert. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Schäumung schwierig zu steuern ist.Another known method for producing an open-cell foam ceramic is the direct foaming by a blowing agent (product sheet foaming agent W 53 FL., Zschimmer & Schwarz GmbH & Co., Lahnstein). For this purpose, first a suspension of ceramic particles and water or a solvent is prepared. To this suspension, a blowing agent and polymer components are added. Subsequently, this suspension is poured into a mold and started the reaction of the blowing agent. This reaction leads to the development of gas bubbles, which lead to foaming of the suspension. Subsequently, the polymer components are crosslinked, whereby the foam solidifies. The polymer components are then burned out and the remaining foam is sintered. The disadvantage of this method is that the foaming is difficult to control.

Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkeramik durch Direktschäumung mittels Luft WO 97/45381 A1 . Dabei wird in eine Suspension aus keramischen Partikeln und Wasser oder einem Lösungsmittel eine Polymerkomponente zugegeben. Anschließend werden Luftblasen in die Suspension durch einen schnell laufenden Spezialrührer eingebracht. Die schaumige Suspension wird dann in eine Form eingebracht und durch Vernetzung der Polymerkomponente erstarrt der Schaum. Anschließend wird die Polymerkomponente ausgebrannt und der Schaum gesintert. Mittels dieses Verfahrens sind nur sehr feine Schäume herstellbar, die eine geringe Offenzelligkeit aufweisen. Die Festigkeit dieser Schäume ist begrenzt, da keine hohe Konzentration an Partikeln möglich ist, und beim Schwinden während des Sinterns ebenfalls Spannungen und Risse auftreten, die die Festigkeit der Schaumkeramik begrenzen. Außerdem ist die Durchströmbarkeit des Schaumes beeinträchtigt, da die Poren häufig geschlossene Zellen darstellen.Also known is a process for producing foam ceramic by direct foaming by means of air WO 97/45381 A1 , In this case, a polymer component is added to a suspension of ceramic particles and water or a solvent. Subsequently, air bubbles are introduced into the suspension by a high-speed special stirrer. The foamy suspension is then introduced into a mold, and by crosslinking the polymer component, the foam solidifies. Subsequently, the polymer component is burned out and the foam is sintered. By means of this method, only very fine foams can be produced, which have a low open-celledness. The strength of these foams is limited, since no high concentration of particles is possible, and when shrinkage during sintering also tensions and cracks occur, which limit the strength of the ceramic foam. In addition, the flowability of the foam is impaired because the pores are often closed cells.

Weiterhin sind aus der DE 103 24 828 A1 keramische und/oder pulvermetallurgische Formkörper bekannt, die aus mindestens einem Teilvolumen Eis und aus einem Teilvolumen gefrorener keramischen und/oder pulvermetallurgischer Suspension bestehen und hergestellt werden, indem ein Formkörper aus Eis mit einer Suspension beschichtet, die Suspension getrocknet und anschließend eine Sublimationstrocknung oder Gefriertrocknung durchgeführt wird.Furthermore, from the DE 103 24 828 A1 Ceramic and / or powder metallurgical molded articles are known which consist of at least a partial volume of ice and a partial volume of frozen ceramic and / or powder metallurgical suspension and are prepared by a shaped body of ice coated with a suspension, dried the suspension and then carried out a sublimation drying or freeze drying becomes.

Ebenfalls sind aus der DE 10 2007 000 053 A1 ein Verfahren und ein Gerät zur Herstellung von keramischem Rohmaterial bekannt, bei dem in einem Schlickertank eine Schlickermischung enthalten ist, die aus einer keramische Teilchen dispergierenden Flüssigkeit und einer Harzkomponenten dispergierenden Flüssigkeit zusammengesetzt ist. Die Schlickermischung wird so versprüht, dass ein gefrorenes Schlickermaterial durch Sublimation hergestellt wird. Das gefrorene Schlickermaterial wird durch eine Vakuumtrockeneinheit unter einem verringerten Druck getrocknet.Also are from the DE 10 2007 000 053 A1 discloses a method and apparatus for producing a ceramic raw material comprising, in a slurry tank, a slip mixture composed of a ceramic particle dispersing liquid and a resin component dispersing liquid. The slip mixture is sprayed so that a frozen slip material is produced by sublimation. The frozen slurry material is dried by a vacuum dryer under a reduced pressure.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines leichtgewichtigen Grünkörpers aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, welches hohe mechanische Festigkeiten und eine einstellbare Zellstruktur aufweist und weiterhin in der Angabe eines Verfahrens zu seiner Herstellung, mit dem die leichtgewichtigen Grün- bzw. daraus hergestellte Formkörper preiswert und ökologisch vorteilhaft in einfacher Weise herstellbar sind.The object of the present invention is to specify a lightweight Green body made of a ceramic and / or powder metallurgical material, which has high mechanical strength and an adjustable cell structure and further in specifying a method for its production, with which the lightweight green or molded therefrom moldings are inexpensive and ecologically advantageous in a simple manner ,

Die Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The objects are achieved by the invention specified in the claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines leichtgewichtigen Grünkörpers in Form einer Schaumstruktur mit dreidimensional miteinander verbundenen Stegen aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, bei dem eine Suspension aus mindestens einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, aus mindestens einem Bindemittel und aus mindestens einem Suspendiermittel hergestellt wird, wobei ein Suspendiermittel eingesetzt wird, welches unterhalb der Schmelztemperatur der keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien sublimiert, nachfolgend entweder die Suspension einem Unterdruck bis mindestens zur Verfestigung des Suspendiermittels ausgesetzt wird, oder die Suspension einer Temperaturerniedrigung bis zur vollständigen Verfestigung des Suspendiermittels ausgesetzt wird, danach die verfestigte Suspension einer Druckabsenkung auf einen Unterdruck unterworfen wird, wobei während der Druckabsenkung die Temperatur bis zum Schmelzpunkt des Suspendiermittels bei dem jeweiligen Druck erhöht wird, dann die Suspension dem Unterdruck bis mindestens zur Verfestigung des Suspendiermittels ausgesetzt wird, und danach das Suspendiermittel sublimiert und aus dem Grünkörper und dessen räumlichem Umfeld vollständig entfernt wird, wobei während der Sublimation die verfestigte Struktur der Suspension erhalten wird.In the inventive method for producing a lightweight green body in the form of a foam structure with three-dimensionally interconnected webs of a ceramic and / or powder metallurgical material, wherein a suspension of at least one ceramic and / or powder metallurgical material, at least one binder and at least one suspending agent wherein a suspending agent is used which sublimates below the melting temperature of the ceramic and / or powder metallurgical materials, subsequently either the suspension is subjected to a negative pressure until at least solidification of the suspending agent, or the suspension is subjected to a temperature reduction until complete solidification of the suspending agent , Thereafter, the solidified suspension is subjected to a reduction in pressure to a negative pressure, wherein during the pressure reduction, the temperature up to the melting point of the Sus pendissmittels is increased at the respective pressure, then the suspension is exposed to the negative pressure until at least solidification of the suspending agent, and then the suspending agent is sublimated and completely removed from the green body and its spatial environment, wherein during the sublimation, the solidified structure of the suspension is obtained ,

Vorteilhafterweise werden als Suspendiermittel, Wasser oder Lösungsmittel eingesetzt.Advantageously, be used as a suspending agent, water or solvent.

Ebenfalls vorteilhafterweise werden als Suspendiermittel Cyclohexan, Cyclohexanol oder tert. Butanol eingesetzt.Also advantageously be as suspending cyclohexane, cyclohexanol or tert. Butanol used.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Verfestigung durch Erstarren oder Einfrieren des Suspendiermittels durchgeführt wird.It is also advantageous if the solidification is carried out by solidification or freezing of the suspending agent.

Weiterhin vorteilhafterweise werden als keramische Materialien Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Mischoxide, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid, Porzellan, Mullit, Steatit, Cordierit oder anderen silikatischen Materialien eingesetzt.Further advantageously used as ceramic materials alumina, zirconia, mixed oxides, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, magnesium oxide, silica, porcelain, mullite, steatite, cordierite or other silicate materials.

Und auch vorteilhafterweise werden als pulvermetallurgische Materialien Stähle, Titanium, Aluminium oder Eisen eingesetzt.And also advantageously used as powder metallurgy materials steels, titanium, aluminum or iron.

Vorteilhaft ist es auch, wenn als Bindemittel organische, temporäre Bindemittel eingesetzt werden.It is also advantageous if organic, temporary binders are used as binders.

Und auch vorteilhaft ist es, wenn als organische, temporäre Bindemittel Stärke, Polysaccharide, Cellulosen und Cellulosederivate, Acrylate, Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol, Polyethylenglycol oder Zuckerarten eingesetzt werden.And it is also advantageous if starch, polysaccharides, celluloses and cellulose derivatives, acrylates, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol or sugars are used as organic, temporary binders.

Von Vorteil ist es auch, wenn als bekannte Hilfs- und Zusatzstoffe Glaspulver, Oxide oder Oxidgemische, Kohlenstoff liefernde organische Verbindungen eingesetzt werden.It is also advantageous if glass powders, oxides or oxide mixtures, carbon-supplying organic compounds are used as known auxiliaries and additives.

Weiterhin von Vorteil ist es, wenn als Unterduck ein Druck von 4 bis 600 Pa angelegt wird.It is also advantageous if a pressure of 4 to 600 Pa is applied as underpressure.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Suspension in eine Vakuumkammer oder einen Gefriertrockner eingebracht wird.It is also advantageous if the suspension is introduced into a vacuum chamber or a freeze dryer.

Und auch von Vorteil ist es, wenn die Suspension gleichzeitig einem Unterdruck und Temperaturen unterhalb des Verfestigungsdruckes und der Verfestigungstemperatur des Suspendiermittels ausgesetzt wird.And it is also advantageous if the suspension is simultaneously exposed to a negative pressure and temperatures below the solidification pressure and the solidification temperature of the suspending agent.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die verfestigte Suspension auf die Sublimationstemperatur des Suspendiermittels oder geringfügig darüber erwärmt wird.It is also advantageous if the solidified suspension is heated to the sublimation temperature of the suspending agent or slightly above it.

Weiterhin vorteilhafterweise wird die Suspension in eine Form gegossen und in dieser Form dem Unterdruck ausgesetzt und nachfolgend das Suspendiermittel aus der verfestigten Suspension in der Form sublimiert und entfernt.Further advantageously, the suspension is poured into a mold and exposed to the negative pressure in this form, and subsequently the suspending agent is sublimated from the solidified suspension in the mold and removed.

Und auch vorteilhaft ist es, wenn während der Suspensionsherstellung Luft und/oder andere Gase in die Suspension, noch vorteilhafterweise mittels Rühren, eingebracht werden.And it is also advantageous if, during suspension production, air and / or other gases are introduced into the suspension, more advantageously by means of stirring.

Von Vorteil ist es auch, wenn der Unterdruck bis zur Verfestigung des Suspendiermittels innerhalb von 1 s bis 1 min eingestellt wird.It is also advantageous if the negative pressure is set to solidification of the suspending agent within 1 s to 1 min.

Und auch von Vorteil ist es, wenn über die Viskosität der Suspension die Größe und Verteilung der Zellen zwischen den Stegen gesteuert wird, wobei eine höherviskose Suspension eine geringere Größe und Verteilung der Zellen zwischen den Stegen zur Folge hat.It is also advantageous if the viscosity of the suspension controls the size and distribution of the cells between the webs, with a higher-viscosity suspension resulting in a smaller size and distribution of the cells between the webs.

Der erfindungsgemäße leichtgewichtige Grünkörper in Form einer Schaumstruktur mit dreidimensional miteinander verbundenen Stegen besteht aus

  • – einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material sowie aus Bindemittelpartikeln
  • – oder aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material sowie Bindemittelpartikeln und Hilfs- und Zusatzstoffen für die Sinterung von keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien,
wobei keinerlei Materialien zur Erzeugung der Zellen zwischen den Stegen der Schaumstruktur vorhanden sind, und wobei die Stege die Erstarrungsstrukturen eines sublimierten Suspendiermittels aufweisen. The lightweight green body according to the invention in the form of a foam structure with three-dimensionally interconnected webs consists of
  • - A ceramic and / or powder metallurgical material and binder particles
  • Or of a ceramic and / or powder metallurgical material as well as binder particles and auxiliaries and additives for the sintering of ceramic and / or powder metallurgical materials,
wherein there are no materials for generating the cells between the ridges of the foam structure, and wherein the ridges have the solidification structures of a sublimed suspending agent.

Ebenfalls vorteilhafterweise sind als keramische Materialien Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Mischoxide, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid, Porzellan, Mullit, Steatit, Cordierit oder andere silikatische Materialien vorhanden.Also advantageously present as ceramic materials are alumina, zirconia, mixed oxides, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, magnesia, silica, porcelain, mullite, steatite, cordierite or other silicate materials.

Weiterhin vorteilhafterweise sind als pulvermetallurgische Materialien Stähle, Titanium, Aluminium oder Eisen vorhanden.Further advantageously, as powder metallurgical materials steels, titanium, aluminum or iron are present.

Vorteilhafterweise bestehen die Stege neben Keramikpartikeln und/oder Metallpartikeln und Bindemittelpartikeln aus Hilfs- und Zusatzstoffen für die Sinterung von keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien.Advantageously, the webs in addition to ceramic particles and / or metal particles and binder particles from auxiliaries and additives for the sintering of ceramic and / or powder metallurgy materials.

Auch vorteilhafterweise sind als Bindemittel organische, temporäre Bindemittel vorhanden, die noch vorteilhafterweise Stärke, Polysaccharide, Cellulosen und Cellulosederivate, Acrylate, Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol, Polyethylenglycol oder Zuckerarten sind.Also advantageously as binders organic, temporary binders are present, which are still advantageously starch, polysaccharides, celluloses and cellulose derivatives, acrylates, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol or sugars.

Und ebenfalls vorteilhafterweise sind als bekannte Hilfs- und Zusatzstoffe Glaspulver, Oxide oder Oxidgemische, Kohlenstoff liefernde organische Verbindungen vorhanden.And likewise advantageously, glass powders, oxides or oxide mixtures, carbon-supplying organic compounds are present as known auxiliaries and additives.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines leichtgewichtigen Formkörpers aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, bei dem ein Grünkörper bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien gesintert wird.In the method according to the invention for producing a lightweight molding of a ceramic and / or powder metallurgical material, in which a green body is sintered at temperatures below the melting temperature of the ceramic and / or powder metallurgical materials.

Die erfindungsgemäßen leichtgewichtigen Grün- und Formkörper weisen eine Struktur aus offenen und geschlossenen Zellen auf, die von den Stegen gebildet werden. Die Stege bestehen aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, wobei beim Grünkörper noch Bindemittel und/oder Hilfs- und Zusatzstoffe für die Sinterung der Materialien vorhanden sein können.The lightweight green and shaped bodies according to the invention have a structure of open and closed cells, which are formed by the webs. The webs are made of a ceramic and / or powder metallurgical material, wherein the green body still binder and / or auxiliaries and additives for the sintering of the materials may be present.

Die erfindungsgemäßen leichtgewichtigen Grünkörper bestehen aus einem geschäumten oder porösen Körper mit einer spezifischen Masse von 10 bis 90% des reinen Materials mit einer Vielzahl von geschlossenen, isolierten oder offenen, teilweise miteinander verbundenen, im allgemeinen sphärischen Zellen oder einer Kombination aus beiden Zellarten mit Zellgrößen im Bereich von 10 μm bis 10 mm, wobei alle diese Zellen von den Stegen gebildet werden. Diese Zellen sind nicht die Poren, die sich im Stegmaterial befinden.The lightweight green bodies of the invention consist of a foamed or porous body having a specific mass of 10 to 90% of the pure material with a plurality of closed, isolated or open, partially interconnected, generally spherical cells or a combination of both cell types with cell sizes Range of 10 microns to 10 mm, all of these cells are formed by the webs. These cells are not the pores that are in the web material.

Gegenüber metallischen Schäumen, die über Schmelze-Verfahren erzeugt wurden, unterscheiden sich die erfindungsgemäßen leichtgewichtigen Formkörper dadurch, dass sie über eine Sinterung ihre Endfestigkeit erhalten. Während die metallischen Schäume ein Erstarrungsgefüge aufweisen, zeigen die erfindungsgemäßen Strukturen der Formkörper ein materialtypisches Sintergefüge.Compared with metallic foams which have been produced by melt processes, the lightweight moldings according to the invention differ in that they obtain their final strength via sintering. While the metallic foams have a solidification structure, the structures according to the invention of the shaped bodies show a material-typical sintered structure.

Gegenüber den mit Phosphorsäure als Triebmittel hergestellten metallischen Schäumen weisen die erfindungsgemäßen Strukturen der Grün- und Formkörper keine Phosphatbindephasen im Gefüge auf.Compared with the metallic foams prepared with phosphoric acid as a propellant, the structures according to the invention of the green and shaped bodies have no phosphate binder phases in the microstructure.

Gegenüber keramischen und metallischen Schaumstrukturen, die über Beschichten polymerer Schaumskelettstrukturen mit Pulversuspensionen erzeugt werden, zeichnen sich die erfindungsgemäßen Strukturen der Grün- und Formkörper dadurch aus, dass sie keine Hohlstege aufweisen, welche Replikate der ausgebrannten Polymerstrukturen darstellen.Compared with ceramic and metallic foam structures which are produced by coating polymeric foam skeleton structures with powder suspensions, the structures according to the invention of the green and shaped bodies are characterized by the fact that they have no hollow webs, which represent replicas of the burned-off polymer structures.

Die Strukturen der erfindungsgemäßen Grünkörper lassen sich von allen anderen keramischen und metallischen Schaumstrukturen dadurch unterscheiden, dass die Stege der Grünkörper Oberflächenmerkmale und Poren aufweisen, die von der Erstarrung des Suspendiermittels und dem häufig damit verbundenen Kristallwachstum herrühren. Im Falle von Wasser als Suspendiermittel weisen die Stege des Grünkörpers die Strukturen der sublimierten Eiskristalle auf. Diese charakteristischen Erstrarrungsstrukturen lassen sich beispielsweise im Rasterelektronenmikroskop nachweisen und geben eine Hinweis auf die Entstehungsgeschichte der jeweiligen geschäumten, porösen Struktur (Bilder 1–5)The structures of the green bodies according to the invention can be distinguished from all other ceramic and metallic foam structures in that the webs of the green bodies have surface features and pores resulting from the solidification of the suspending agent and the often associated crystal growth. In the case of water as a suspending agent, the webs of the green body have the structures of the sublimated ice crystals. These characteristic structures of erosion can, for example, be detected in the scanning electron microscope and give an indication of the genesis of the particular foamed, porous structure (Figs. 1-5).

Bild 1: Steg einer ungesinterten Aluminiumoxidschaumstruktur mit Poren von EiskristallenFigure 1: Bar of an unsintered alumina foam structure with pores of ice crystals

Bild 2: Steg einer ungesinterten Aluminiumoxidschaumstruktur mit Poren von EiskristallenFigure 2: Bar of an unsintered alumina foam structure with pores of ice crystals

Bild 3: Steg einer ungesinterten Aluminiumoxidschaumstruktur mit Poren von Eiskristallen Figure 3: Bar of an unsintered alumina foam structure with pores of ice crystals

Bild 4: Steg einer ungesinterten Stahlschaumstruktur mit Poren von EiskristallenFigure 4: Bar of a unsintered steel foam structure with pores of ice crystals

Bild 5: Steg einer ungesinterten Stahlschaumstruktur mit Poren von EiskristallenFigure 5: Bar of a unsintered steel foam structure with pores of ice crystals

Aus keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien wird mit einem Suspendiermittel und Bindemitteln und gegebenenfalls Hilfs- oder Zusatzstoffen für die Sinterung der Materialien eine Suspension mit Feststoffgehalten von > 1 bis 98 Vol.-% hergestellt. Eine derartige erfindungsgemäß eingesetzte Suspension kann aufgrund der Feststoffgehalte eine Viskosität von leicht flüssig bis pastös aufweisen.From ceramic and / or powder metallurgical materials, a suspension with solids contents of> 1 to 98% by volume is produced with a suspending agent and binders and optionally auxiliaries or additives for the sintering of the materials. Such a suspension used according to the invention may have a viscosity of slightly liquid to pasty due to the solids contents.

Die Suspension kann vorteilhafterweise gerührt werden. Über die Menge an eingebrachter Luft oder anderen Gasen in die Suspension und die Viskosität der Suspension kann die Anzahl und Größe der Zellen, die durch die Stege gebildet werden, gesteuert werden.The suspension can be stirred advantageously. The amount of introduced air or other gases in the suspension and the viscosity of the suspension can control the number and size of cells formed by the webs.

Die Suspension wird in Formen, hohle Bauteilstrukturen oder Gefäße gefüllt und in eine Vorrichtung überführt, in der die Suspension einem Unterdruck ausgesetzt werden kann. Dies ist vorteilhafterweise ein Vakuumgefäß oder ein Gefriertrockner.The suspension is filled into molds, hollow component structures or vessels and transferred to a device in which the suspension can be exposed to a negative pressure. This is advantageously a vacuum vessel or a freeze dryer.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die hergestellte Suspension, während sie einem Unterdruck bis mindestens zur Verfestigung/Erstarrung/Einfrieren des Suspendiermittels ausgesetzt wird, aufgeschäumt. Durch das Anlegen des Unterdruckes wird die in der Suspension zwangsläufig vorhandene Luft oder andere Gase aus der Suspension entfernt/herausgesaugt. Dadurch und durch den aufgrund des verringerten Umgebungsdruckes abgesenkten Siedepunkt des Suspendiermittels schäumt die Suspension auf und es entsteht eine leichtgewichtige hochporöse Struktur bis zu einer Schaumstruktur. Das Aufschäumen der Suspension kann auch erreicht werden, indem die Suspension vorteilhafterweise in einer Form, einer hohlen Bauteilstruktur oder einem Gefäß verfestigt/erstarrt/eingefroren wird. Diese verfestigte/erstarrte/eingefrorene Suspension wird nun einem Unterdruck ausgesetzt, wobei dabei die verfestigte/erstarrte/eingefrorene Suspension bis über die Schmelztemperatur des Suspendiermittels erwärmt wird. Durch die mindestens teilweise Verflüssigung des Suspendiermittels kann die Suspension wieder aufschäumen. Durch die weitere Druckabsenkung wird dann wieder ein Gleichgewicht zwischen Druck und Temperatur erreicht, so dass die aufgeschäumte Suspension dann erneut verfestigt/erstarrt/eingefroren wird.By the method according to the invention, the suspension produced, while it is subjected to a negative pressure until at least solidification / solidification / freezing of the suspending agent, foamed. By applying the negative pressure, the air or other gases inevitably present in the suspension is removed / sucked out of the suspension. As a result of this and due to the lowered boiling point of the suspending agent due to the reduced ambient pressure, the suspension foams up and results in a lightweight highly porous structure up to a foam structure. The foaming of the suspension can also be achieved by advantageously solidifying / solidifying / freezing the suspension in a mold, a hollow component structure or a vessel. This solidified / solidified / frozen suspension is then subjected to a reduced pressure, whereby the solidified / solidified / frozen suspension is heated above the melting temperature of the suspending agent. By at least partial liquefaction of the suspending agent, the suspension can foam again. As a result of the further pressure reduction, a balance between pressure and temperature is again achieved, so that the foamed suspension is then solidified / solidified / frozen again.

Im Anschluss an die Herstellung der Schaumstruktur wird die Sublimation des Suspendiermittels durchgeführt und der Grünkörper hergestellt.Subsequent to the preparation of the foam structure, the sublimation of the suspending agent is carried out and the green body is produced.

Weiterhin kann erfindungsgemäß die Suspension aus den keramischen und/oder metallischen Pulvern mit einer Gel bildenden Substanz, wie z. B. kolloidalen oder polymeren Solen, Agar oder Gelatine, versetzt werden. Nach Anlegen eines Unterdruckes auf die Suspension setzt während der Evakuierung des Gefäßes die Blasenbildung in der Suspension ein, die zur erfindungsgemäßen leichtgewichtigen porösen bis geschäumten Struktur führt. Wenn Gele zu Suspendiermitteln eingesetzt werden, weisen vorteilhafterweise die Stege des Grünkörpers die Strukturen der Gelstruktur auf. Durch weiteres Absenken des Umgebungsdruckes, beispielsweise auf Drücke < 600 Pa werden die Gleichgewichtsbedingungen erreicht, die ein Verfestigen/Erstarren/Einfrieren der Struktur bewirkt. Gleichzeitig bewirkt die Gelbildung eine zusätzliche Verfestigung der Struktur.Furthermore, according to the invention, the suspension of the ceramic and / or metallic powders with a gel-forming substance such. As colloidal or polymeric sols, agar or gelatin are added. After applying a negative pressure to the suspension during the evacuation of the vessel, the formation of bubbles in the suspension, which leads to the inventive lightweight porous to foamed structure. When gels are used as suspending agents, advantageously the webs of the green body have the structures of the gel structure. By further lowering the ambient pressure, for example to pressures <600 Pa, the equilibrium conditions are achieved, which causes solidification / solidification / freezing of the structure. At the same time, the gel formation causes an additional solidification of the structure.

Der verfestigte/erstarrte/gefrorene Schaum wird dann den Sublimationsbedingungen ausgesetzt und das Suspendiermittel entfernt, so dass der Grünkörper entsteht.The solidified / solidified / frozen foam is then subjected to sublimation conditions and the suspending agent is removed to form the green body.

Im speziellen Fall des Einsatzes von Gel bildenden Substanzen kann die erfindungsgemäße Schaumstruktur aber auch nach ihrem Verfestigen/Erstarren/Einfrieren unter Umgebungsdruck dem Vakuumgefäß entnommen und auf Raumtemperatur erwärmt werden. Obwohl die geschäumte oder poröse Struktur zu diesem Zeitpunkt noch nicht getrocknet ist, und der Porenraum zwischen den Stegen mit dem Suspendiermittel, vorzugsweise Wasser oder Lösungsmittel, gefüllt ist, verleiht das entstandene Gel dem Formkörper Festkörpereigenschaften. Die Restfeuchte kann nun der Struktur über konventionelle Trocknungsverfahren, wie Verdunstungs- oder Verdampfungstrocknung entfernt werden, wodurch der erfindungsgemäße Grünkörper entsteht.In the special case of the use of gel-forming substances, however, the foam structure according to the invention can also be removed from the vacuum vessel after solidification / solidification / freezing under ambient pressure and warmed to room temperature. Although the foamed or porous structure is not yet dried at this time, and the pore space between the lands is filled with the suspending agent, preferably water or solvent, the resulting gel imparts solid properties to the molding. The residual moisture can now be removed from the structure by conventional drying methods, such as evaporation or evaporation drying, whereby the green body according to the invention is formed.

Der erfindungsgemäße Grünkörper wird im Anschluss einem Sinterprozess unterzogen, der zur Verfestigung der keramischen oder metallischen Pulverteilchen führt und der Schaumstruktur seine endgültigen Festkörpereigenschaften verleiht.The green body according to the invention is subsequently subjected to a sintering process which leads to the solidification of the ceramic or metallic powder particles and gives the foam structure its final solid-state properties.

Vorteilhafterweise kann die Suspension gleich in eine Form gefüllt und diese evakuiert werden, so dass der entstehende Grünkörper auch ein geformter Grünkörper ist.Advantageously, the suspension can be immediately filled in a mold and these are evacuated, so that the resulting green body is also a molded green body.

Ebenfalls vorteilhafterweise wird ein Suspendiermittel auf wässriger Basis verwendet.Also advantageously, an aqueous based suspending agent is used.

Es ist aber auch möglich, anstelle von Wasser als Suspendiermittel für die Suspension organische Lösungsmittel, z. B. tertiären Butylalkohol, Cyclohexan oder Cyclohexanol einzusetzen. Gemäß den Zustandsdiagrammen dieser Lösungsmittel im Vergleich zu dem des Wassers, ändern sich dann die Eigenschaften Dampfdruck, Schmelzpunkt und Siedepunkt, die bei der Prozessführung beachtet werden müssen. Die verwendeten Lösungsmittel müssen die Bedingung erfüllen, dass der Druck in einer bekannten Vorrichtung bis unterhalb des Gleichgewichtsdruckes der Schmelztemperatur des Lösungsmittels abgesenkt werden kann. Nur dann kann der Phasenübergang zum Festkörper vollzogen werden. Existiert keine derartige Vorrichtung so kann das Lösungsmittel als Suspendiermittel nicht eingesetzt werden.But it is also possible, instead of water as suspending agent for the suspension of organic solvents, for. B. tertiary butyl alcohol, Use cyclohexane or cyclohexanol. According to the state diagrams of these solvents compared to that of the water, the properties of vapor pressure, melting point and boiling point then change, which must be taken into account during the process. The solvents used must meet the condition that the pressure in a known device can be lowered below the equilibrium pressure of the melting temperature of the solvent. Only then can the phase transition to the solid be completed. If there is no such device, the solvent can not be used as the suspending agent.

Weiterhin vorteilhafterweise wird die Evakuierung in einem Vakuumgefäß oder einem Gefriertrockner durchgeführt.Further advantageously, the evacuation is carried out in a vacuum vessel or a freeze dryer.

Aufgrund der weiteren Absenkung des Drucks bis zur Verfestigung/Erstarrung/Einfrieren des Suspendiermittels, verfestigt/erstarrt/gefriert dieses schlagartig und die leichtgewichtige hochporöse Struktur bis Schaumstruktur der Suspension bleibt erhalten. Die Verfestigung/Erstarrung/Einfrieren des Suspendiermittels erfolgt durch die Erreichung eines Gleichgewichtsdruckes, der der Temperatur beim Gefrierpunkt des Suspendiermittels entspricht. Die Verfestigung/Erstarrung/Einfrieren des Suspendiermittels ist quasi die Verfestigung oder das Einfrieren des Suspendiermittels.Due to the further lowering of the pressure until solidification / solidification / freezing of the suspending agent, this solidifies / freezes / freezes and the lightweight, highly porous structure until foam structure of the suspension is maintained. The solidification / solidification / freezing of the suspending agent is achieved by the achievement of an equilibrium pressure which corresponds to the temperature at the freezing point of the suspending agent. The solidification / solidification / freezing of the suspending agent is, as it were, the solidification or the freezing of the suspending agent.

Die verfestigte oder erstarrte oder gefrorene geschäumte Suspension als Grünkörper kann nun auch mittels physikalischer oder chemischer Verfahren, vorteilhafterweise mittels mechanischer Verfahren bearbeitet werden, wobei bei dieser Bearbeitung beachtet werden muss, dass das Suspendiermittel nicht schmilzt, also den erstarrten Zustand verliert.The solidified or solidified or frozen foamed suspension as a green body can now also be processed by means of physical or chemical processes, advantageously by means of mechanical processes, whereby care must be taken during this processing that the suspending agent does not melt, ie loses the solidified state.

Nachfolgend wird das verfestigte/erstarrte/gefrorene Suspendiermittel der erfindungsgemäßen Grünkörper sublimiert. Dabei werden Druck und Temperatur so eingestellt, dass in jedem Fall keine Verflüssigung des Suspendiermittels erfolgen kann und gleichzeitig das Suspendiermittel möglichst vollständig sublimiert.Subsequently, the solidified / solidified / frozen suspending agent of the green bodies according to the invention is sublimated. In this case, the pressure and temperature are adjusted so that in any case no liquefaction of the suspending agent can take place and, at the same time, the suspending agent is sublimated as completely as possible.

Das sublimierte Suspendiermittel wird aus dem Grundkörper und aus seiner räumlichen Umgebung entfernt. Dies kann vorteilhafterweise in einem Gefriertrockner erfolgen, aus dem das gasförmige Suspendiermittel abgesaugt wird.The sublimed suspending agent is removed from the body and from its spatial environment. This can advantageously be done in a freeze dryer, from which the gaseous suspending agent is removed by suction.

Danach kann der erfindungsgemäße Grünkörper den Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden.Thereafter, the green body according to the invention can be exposed to the ambient conditions.

Die Sublimation kann ebenso wie die Schäumung und die Verfestigung/Erstarrung/Einfrieren des Suspendiermittels durch Druck und Temperatur gesteuert werden.The sublimation, as well as the foaming and the solidification / solidification / freezing of the suspending agent, can be controlled by pressure and temperature.

Die Gleichgewichtsbedingungen für die Schäumung, die Verfestigung/Erstarrung/Einfrieren des Suspendiermittels und die Sublimation sind für die erfindungsgemäß einsetzbaren Suspendiermittel bekannt.The equilibrium conditions for the foaming, the solidification / solidification / freezing of the suspending agent and the sublimation are known for the suspending agents which can be used according to the invention.

Im Falle der Verwendung von Wasser als Suspendiermittel wird der Druck bei Raumtemperatur auf ≤ 600 Pa abgesenkt, was dem Tripelpunkt des Wassers entspricht. Dadurch wird ein Aufschäumen der wässrigen Suspension erreicht und gleichzeitig friert das Wasser bei Erreichen dieses Druckes ein. Der Grünkörper mit der eingefrorenen Schaumstruktur wird dann einem Druck von 4 bis 250 Pa ausgesetzt. Innerhalb dieses Druckbereiches sublimiert das Wasser bei einer Stellflächentemperatur von 20–25°C. Die Sublimationsgeschwindigkeit kann erhöht werden, wenn die Temperatur bis auf 40–60°C erhöht wird. Dies kann beispielsweise über eine zusätzliche Wärmequelle, z. B. durch einen Wärmestrahler, durch Induktionsbeheizung, durch Mikrowellenenergie oder durch eine Heizplatte unterstützt werden.In the case of using water as a suspending agent, the pressure at room temperature is lowered to ≦ 600 Pa, which corresponds to the triple point of the water. As a result, foaming of the aqueous suspension is achieved and, at the same time, the water freezes upon reaching this pressure. The green body with the frozen foam structure is then exposed to a pressure of 4 to 250 Pa. Within this pressure range, the water sublimes at a shelf temperature of 20-25 ° C. The sublimation rate can be increased when the temperature is raised to 40-60 ° C. This can be done for example via an additional heat source, eg. B. be supported by a heat radiator, by induction heating, by microwave energy or by a hot plate.

Zur Erhöhung der Festigkeit der infolge der Sublimation getrockneten Schaumstruktur können der Suspension übliche temporäre Bindemittel zugesetzt werden. Der erfindungsgemäße Grünkörper in Form eines getrockneten Schaumes, der während der Sublimationstrocknung keiner Trocknungsschwindung unterliegt, wird am Anschluss einem Sinterprozess unterzogen, der zur Verfestigung der keramischen oder metallischen Pulverteilchen führt und der Schaumstruktur seine endgültigen Festkorpereigenschaften verleiht. Dabei ist zu beachten, dass die Sinterbedingungen kein Aufschmelzen einer der Komponenten ermöglicht, da sonst die geschäumte Struktur verloren gehen würde.To increase the strength of the foam structure dried as a result of the sublimation, customary temporary binders can be added to the suspension. The green body according to the invention in the form of a dried foam, which does not undergo any drying shrinkage during the sublimation drying, is subjected to a sintering process at the connection, which leads to the solidification of the ceramic or metallic powder particles and gives the foam structure its final solid-state properties. It should be noted that the sintering conditions does not allow melting of any of the components, otherwise the foamed structure would be lost.

Den Suspensionen können vorteilhafterweise Gefrierpunkt-erniedrigende Substanzen zugesetzt werden, wie z. B. Glycerin, Ethanol, Aceton, Isopropanol. Auf diese Weise kann ein Schäumen der Suspensionen auch bei niedrigeren Umgebungsdrücken als < 600 Pa erzielt werden.The suspensions may advantageously be added freezing point-lowering substances, such as. As glycerol, ethanol, acetone, isopropanol. In this way, a foaming of the suspensions can be achieved even at lower ambient pressures than <600 Pa.

Der erfindungsgemäß hergestellte leichtgewichtige Formkörper aus einem mindestens hochporösen keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material besteht aus einer mindestens hochporösen Struktur aus dreidimensional miteinander verbundenen Stegen, die vollständig aus einem versinterten keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material bestehen und im Wesentlichen keine Poren und/oder Hohlräume aufweisen, wobei keine Risse, Hohlräume und Poren von entfernten Materialien zur Erzeugung der mindestens Hochporosität vorhanden sind.The lightweight molded body produced according to the invention from an at least highly porous ceramic and / or powder metallurgical material consists of an at least highly porous structure of three-dimensionally interconnected webs which consist entirely of a sintered ceramic and / or powder metallurgical material and have substantially no pores and / or cavities, wherein there are no cracks, voids and pores of removed materials to produce the at least high porosity.

Dabei können die dreidimensional miteinander verbundenen Stege aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Mischoxide, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid, Porzellan, Mullit, Steatit, Cordierit oder anderen silikatischen Materialien bestehen, vorteilhafterweise aus Stählen, Titanium, Aluminium oder Eisen. In this case, the three-dimensionally interconnected webs of alumina, zirconia, mixed oxides, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, magnesium oxide, silica, porcelain, mullite, steatite, cordierite or other silicate materials, advantageously of steels, titanium, aluminum or iron.

Weiterhin vorteilhafterweise beträgt die Dichte des dreidimensional miteinander verbundenen versinterten Stegmaterials ≥ 80 % der theoretischen Dichte.Further advantageously, the density of the three-dimensional interconnected sintered web material ≥ 80% of the theoretical density.

Als Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren der Metallschaumherstellung werden die erfindungsgemäßen Grün- und Formkörper in höchstem Maß umweltfreundlich herstellbar, da keine Treibmittel zur Gasbildung verwendet werden müssen. Weiterhin arbeitet das beschriebene Verfahren sehr energiesparend, da die Erzeugung der hochporösen bis Schaumstruktur nicht in der Schmelze oder durch thermische Zersetzung des Treibmittels erfolgt, sondern bei Temperaturen um den Gefrierpunkt des Suspendiermittels.As an advantage over the known methods of metal foam production, the green and shaped bodies according to the invention are produced in the highest degree environmentally friendly, since no propellants must be used for gas formation. Furthermore, the method described works very energy-saving, since the production of highly porous to foam structure is not carried out in the melt or by thermal decomposition of the blowing agent, but at temperatures around the freezing point of the suspending agent.

Als weiterer Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren ist anzuführen, dass die Größe und Verteilung der Zellen, die durch die Stege gebildet werden, über eine Regelung von Druck und Temperatur auf die Suspension genau eingestellt werden kann.As a further advantage over the known methods, it should be mentioned that the size and distribution of the cells formed by the webs can be adjusted precisely by regulating the pressure and temperature of the suspension.

Das Zellenvolumen kann über die Suspensionsherstellung, die Viskosität der Suspension, den Feststoffgehalt der Suspensionen und ebenfalls über die Prozessführung von Druck und Temperatur gesteuert werden. Die Bildung der Zellen kann über die Drucksteuerung abrupt durch Verfestigung/Erstarrung/Einfrieren der Suspension unterbrochen werden.The cell volume can be controlled via the preparation of the suspension, the viscosity of the suspension, the solids content of the suspensions and likewise via the process control of pressure and temperature. The formation of the cells can be abruptly interrupted by the pressure control by solidification / solidification / freezing of the suspension.

Als Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren der Schaumkeramikherstellung sind zu nennen, dass die Schaumstrukturen kein Ausbrennen eines Polymers für die Zellenstruktur oder eines organischen Platzhalters erfordern, als Zellenbildner vorteilhafterweise Wasserdampf fungiert und keramische Vollstege erzielt werden können. Eine thermische Behandlung des Materials zur Schaumbildung infolge Treibmittelzersetzung ist nicht erforderlich.As advantages over the known methods of foam ceramic manufacture, it should be mentioned that the foam structures do not require burning out of a polymer for the cell structure or an organic spacer, as cell formers advantageously steam and ceramic full webs can be achieved. A thermal treatment of the material for foaming due to blowing agent decomposition is not required.

Weiterhin ist von Vorteil, dass die Formkörper bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperaturen der Komponenten gesintert werden. Damit entsteht keine Schmelzphase, wodurch die hochporöse bis Schaumstruktur erhalten bleibt und andererseits keine Umwandlungsvorgänge der Materialien erfolgen können.Furthermore, it is advantageous that the shaped bodies are sintered at temperatures below the melting temperatures of the components. This results in no melting phase, whereby the highly porous to foam structure is maintained and on the other hand, no conversion processes of the materials can take place.

Nachfolgend wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to several exemplary embodiments.

Beispiel 1:Example 1:

428 g Aluminiumoxidpulver (A-16, ALCOA) mit einer Teilchengröße von d50 = 0,4 μm werden in 75 g Wasser unter Zugabe von 5 ml eines Verflüssigers (Dolapix CE64 Zschimmer & Schwarz) unter Rühren im Ultraschallbad dispergiert. Als temporärer Binder werden der Suspension 10 ml 15 %iger Moviol-Lösung zugegeben. 10 ml der Suspension mit einem Feststoffgehalt von 85 Ma.-% werden nach 1 h Rühren bei Raumtemperatur in eine zylindrische Silikonkautschukform (∅ 25 mm) eingefüllt und auf der Stellfläche eines Gefriertrockners (Gamma 20, Fa. Martin Christ) positioniert. Anschließend wird der Druck in der Vakuumkammer des Gefriertrockners auf einen Druck von 125 Pa abgesenkt, was einer Gleichgewichtstemperatur des Eises von –18°C entspricht. Während der Druckabsenkung wird die Suspension aufgeschäumt. Bei Erreichen des Gefrierpunktes der Suspension friert der so entstandene Schaum schlagartig ein. Nach Erreichen des Vakuumdruckes von 125 Pa wird die Stellflächenheizung auf 30°C eingestellt und die Gefriertrocknung gestartet. Nach 48 h wird der Gefriertrocknungsprozess beendet und die getrocknete Schaumprobe als Grünkörper entnommen. Die Entfernung des temporären Bindemittels erfolgt bei 500°C. Nachfolgend wird die Sinterung an Luft mit einer Aufheizrate von 3 K/min bei 1700°C über 1 h Haltezeit durchgeführt. Die auf diese Weise erhaltene geschäumte Struktur weist eine Dichte von 56% der Dichte von Aluminiumoxid (3,99 g/cm3) auf. Der Anteil an offener Porosität zwischen den Stegen beträgt 35%.428 g of alumina powder (A-16, ALCOA) with a particle size of d 50 = 0.4 microns are dispersed in 75 g of water with the addition of 5 ml of a condenser (Dolapix CE64 Zschimmer & Schwarz) with stirring in an ultrasonic bath. As a temporary binder, 10 ml of 15% Moviol solution are added to the suspension. After stirring for 1 hour at room temperature, 10 ml of the suspension having a solids content of 85% by mass are introduced into a cylindrical silicone rubber mold (∅ 25 mm) at room temperature and are positioned on the support surface of a freeze dryer (Gamma 20, Martin Christ). Subsequently, the pressure in the vacuum chamber of the freeze dryer is lowered to a pressure of 125 Pa, which corresponds to an equilibrium temperature of the ice of -18 ° C. During the pressure reduction, the suspension is foamed. Upon reaching the freezing point of the suspension of the resulting foam freezes abruptly. After reaching the vacuum pressure of 125 Pa, the surface heating is set to 30 ° C and freeze-drying is started. After 48 hours, the lyophilization process is stopped and the dried foam sample removed as a green body. The temporary binder is removed at 500 ° C. Subsequently, the sintering is carried out in air at a heating rate of 3 K / min at 1700 ° C for 1 h hold time. The foamed structure thus obtained has a density of 56% of the density of alumina (3.99 g / cm 3 ). The proportion of open porosity between the webs is 35%.

Beispiel 2:Example 2:

415 g Aluminiumoxidpulver (A-16, ALCOA) mit einer Teilchengröße von d50 = 0,4 μm werden in 80 g Wasser unter Zugabe von 5 ml eines Verfüssigers (Dolapix CE64 (Zschimmer & Schwarz) unter Rühren im Ultraschallbad dispergiert. Als temporärer Binder werden der Suspension 10 ml 15%iger Moviol-Lösung zugegeben. 10 ml der Suspension mit einem Feststoffgehalt von 83,86 Ma.-% werden nach 1 h Rühren bei Raumtemperatur in eine zylindrische Silikonkautschukform (∅ 25 mm) eingefüllt und auf der Stellfläche eines Gefriertrockners (Gamma 20, Fa. Martin Christ) positioniert. Anschließend wird der Druck in der Vakuumkammer des Gefriertrockners auf einen Druck von 125 Pa abgesenkt, was einer Gleichgewichtstemperatur des Eises von –18°C entspricht. Während der Druckabsenkung wird die Suspension aufgeschäumt. Bei Erreichen des Gefrierpunktes der Suspension friert der so entstandene Schaum schlagartig ein. Nach Erreichen des Vakuumdruckes wird die Stellflächenheizung auf 30°C eingestellt und die Gefriertrocknung gestartet. Nach 48 h wird der Gefriertrocknungsprozess beendet und die getrocknete Schaumprobe entnommen. Die Entfernung des temporären Bindemittels erfolgt bei 500°C. Nachfolgend wird die Sinterung an Luft mit einer Aufheizrate von 3 K/min bei 1700°C über 1 h Haltezeit durchgeführt.415 g of aluminum oxide powder (A-16, ALCOA) with a particle size of d 50 = 0.4 μm are dispersed in 80 g of water with the addition of 5 ml of a disposable cleaner (Dolapix CE64 (Zschimmer & Schwarz) with stirring in an ultrasonic bath.) As a temporary binder 10 ml of 15% Moviol solution are added to the suspension, and 10 ml of 83.86% by weight of the suspension are poured into a cylindrical silicone rubber mold (∅ 25 mm) at room temperature for 1 h and placed on a footwell Then the pressure in the vacuum chamber of the freeze dryer is lowered to a pressure of 125 Pa, which corresponds to an equilibrium temperature of the ice of -18 ° C. During the pressure reduction, the suspension is foamed After reaching the freezing point of the suspension, the resulting foam freezes abruptly After reaching the vacuum pressure, the surface heating is set to 30 ° C lt and the freeze-drying started. After 48 hours, the lyophilization process is stopped and the dried foam sample removed. The temporary binder is removed at 500 ° C. Subsequently, the sintering is carried out in air at a heating rate of 3 K / min at 1700 ° C for 1 h hold time.

Die erhaltene geschäumte Struktur weist eine Dichte von 45% der Dichte von Aluminiumoxid (3,99 g/cm3) auf. Der Anteil an offener Porosität zwischen den Stegen beträgt 48%.The resulting foamed structure has a density of 45% of the density of alumina (3.99 g / cm 3 ). The proportion of open porosity between the lands is 48%.

Beispiel 3:Example 3:

460 g Stahlpulver (Micro Melt 17-4 PH, Carpenter) mit einer Teilchengröße von d90 < 22 μm werden in 33,5 g Wasser durch Rühren im Ultraschallbad dispergiert. 15 ml eines Dispergierhilfsmittels (Dolapix CE64, Fa. Zschimmer & Schwarz) eingesetzt. Zusätzlich werden der Suspension 2,5 ml Glycerin zur Herabsetzung des Gefrierpunktes zugesetzt. Der Feststoffgehalt der Suspension beträgt 92,9 Ma.-%. Die Suspension wird anschließend in Silikonkautschukformen eingefüllt und durch Kontakt mit einer in Flüssigstickstoff gekühlten Metallplatte (–196°C) eingefroren. Bis zur Überführung in den Gefriertrockner werden die gefrorenen Suspensionen 24 h in einem Tiefkühlschrank bei – 21°C gelagert. Die gefrorenen zylinderförmigen Proben (∅ 25 mm, h = 6 mm) werden anschließend entformt und in Metallschalen auf den Stellflächen des Gefriertrockners bei Raumtemperatur positioniert. Der Druck in der Vakuumkammer des Gefriertrockners wird unmittelbar im Anschluss daran auf 125 Pa abgesenkt. Während der Druckabsenkung werden die gefrorenen Proben durch den Kontakt mit den wärmeren Stellflächen bis zum Schmelzpunkt des Wassers erwärmt, wodurch ein Aufschäumen der Suspension bewirkt wird. Nach einem Absinken des Druckes in der Vakuumkammer auf den Gleichgewichtsdruck des Wassers, der einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Suspension entspricht, erfolgt ein sofortiges Einfrieren des Wassers und damit der entstandenen Schaumstrukturen. Nach Erreichen des voreingestellten Vakuumdruckes wird die Stellflächenheizung auf 30°C eingestellt und die Gefriertrocknung gestartet. Nach 48 h wird der Gefriertrocknungsprozess beendet und die getrocknete Schaumprobe entnommen. Die Entfernung des temporären Bindemittels erfolgte bei 700°C unter Ar-Atmosphäre mit 5% H2. Die Sinterung wird unter Wasserstoff mit einer Aufheizrate von 3 K/min bei 1380°C über 1 h Haltezeit durchgeführt. Die Dichte der gesinterten Schaumstruktur beträgt 2,87 g/cm3, was 36,8% der theoretischen Dichte der Stahlsorte 17-4 mit 7,8 g/cm3 entspricht. Der Anteil an offener Porosität zwischen den Stegen beträgt 60%.460 g of steel powder (Micro Melt 17-4 PH, Carpenter) with a particle size of d 90 <22 microns are dispersed in 33.5 g of water by stirring in an ultrasonic bath. 15 ml of a dispersing aid (Dolapix CE64, Zschimmer & Schwarz) used. In addition, 2.5 ml of glycerol are added to the suspension to lower the freezing point. The solids content of the suspension is 92.9% by mass. The suspension is then filled into silicone rubber molds and frozen by contact with a metal plate (-196 ° C) cooled in liquid nitrogen. Until the transfer to the freeze dryer, the frozen suspensions are stored for 24 h in a freezer at - 21 ° C. The frozen cylindrical samples (∅ 25 mm, h = 6 mm) are then demolded and positioned in metal dishes on the freeze-dryer shelves at room temperature. The pressure in the vacuum chamber of the freeze dryer is lowered immediately thereafter to 125 Pa. During the pressure reduction, the frozen samples are heated by contact with the warmer shelves to the melting point of the water, causing the suspension to foam. After a decrease in the pressure in the vacuum chamber to the equilibrium pressure of the water, which corresponds to a temperature below the melting point of the suspension, there is an immediate freezing of the water and thus the resulting foam structures. After reaching the pre-set vacuum pressure, the shelf heating is set to 30 ° C and freeze-drying is started. After 48 hours, the lyophilization process is stopped and the dried foam sample removed. The removal of the temporary binder was carried out at 700 ° C under Ar atmosphere with 5% H 2 . The sintering is carried out under hydrogen at a heating rate of 3 K / min at 1380 ° C for 1 h hold time. The density of the sintered foam structure is 2.87 g / cm 3 , which corresponds to 36.8% of the theoretical density of steel grade 17-4 at 7.8 g / cm 3 . The proportion of open porosity between the webs is 60%.

Claims (26)

Verfahren zur Herstellung eines leichtgewichtigen Grünkörpers in Form einer Schaumstruktur mit dreidimensional miteinander verbundenen Stegen aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, bei dem eine Suspension aus mindestens einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, aus mindestens einem Bindemittel und aus mindestens einem Suspendiermittel hergestellt wird, wobei ein Suspendiermittel eingesetzt wird, welches unterhalb der Schmelztemperatur der keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien sublimiert, nachfolgend entweder die Suspension einem Unterdruck bis mindestens zur Verfestigung des Suspendiermittels ausgesetzt wird, oder die Suspension einer Temperaturerniedrigung bis zur vollständigen Verfestigung des Suspendiermittels ausgesetzt wird, danach die verfestigte Suspension einer Druckabsenkung auf einen Unterdruck unterworfen wird, wobei während der Druckabsenkung die Temperatur bis zum Schmelzpunkt des Suspendiermittels bei dem jeweiligen Druck erhöht wird, dann die Suspension dem Unterdruck bis mindestens zur Verfestigung des Suspendiermittels ausgesetzt wird, und danach das Suspendiermittel sublimiert und aus dem Grünkörper und dessen räumlichem Umfeld vollständig entfernt wird, wobei während der Sublimation die verfestigte Struktur der Suspension erhalten wird.Method for producing a lightweight green body in the form of a foam structure with three-dimensionally interconnected webs of a ceramic and / or powder metallurgical material, in which a suspension of at least one ceramic and / or powder metallurgical material, at least one binder and at least one suspending agent is produced, wherein a suspending agent is used, which sublimates below the melting temperature of the ceramic and / or powder metallurgical materials, subsequently either the suspension is subjected to a negative pressure until at least solidification of the suspending agent, or the suspension is subjected to a reduction in temperature until complete solidification of the suspending agent, then the solidified suspension is subjected to a reduction in pressure to a negative pressure, wherein during the pressure reduction, the temperature up to the melting point of the suspending agent in the jewei pressure is then increased, then the suspension is subjected to negative pressure until at least solidification of the suspending agent, and then the suspending agent is sublimated and completely removed from the green body and its surrounding space, during which sublimation the solidified structure of the suspension is obtained. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Suspendiermittel, Wasser oder Lösungsmittel eingesetzt werden.Process according to Claim 1, in which the suspending agent, water or solvent is used. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem als Suspendiermittel Cyclohexan, Cyclohexanol oder tert. Butanol eingesetzt werden.A method according to claim 2, wherein the suspending agent is cyclohexane, cyclohexanol or tert. Butanol be used. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verfestigung durch Erstarren oder Einfrieren des Suspendiermittels durchgeführt wird.Process according to claim 1, wherein the solidification is carried out by solidification or freezing of the suspending agent. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als keramische Materialien Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Mischoxide, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid, Porzellan, Mullit, Steatit, Cordierit oder anderen silikatischen Materialien eingesetzt werden.The method of claim 1, wherein as the ceramic materials alumina, zirconia, mixed oxides, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, magnesium oxide, silica, porcelain, mullite, steatite, cordierite or other silicate materials are used. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als pulvermetallurgische Materialien Stähle, Titanium, Aluminium oder Eisen eingesetzt werden.Process according to claim 1, in which steels, titanium, aluminum or iron are used as powder metallurgical materials. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Bindemittel organische, temporäre Bindemittel eingesetzt werden.Process according to Claim 1, in which organic, temporary binders are used as binders. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem als organische, temporäre Bindemittel Stärke, Polysaccharide, Cellulosen und Cellulosederivate, Acrylate, Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol, Polyethylenglycol oder Zuckerarten eingesetzt werden.Process according to claim 7, in which, as organic, temporary binders starch, Polysaccharides, celluloses and cellulose derivatives, acrylates, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol or sugars are used. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Hilfs- und Zusatzstoffe eingesetzt werden, die vorteilhafterweise Glaspulver, Oxide oder Oxidgemische, Kohlenstoff liefernde organische Verbindungen sind.Process according to Claim 1, in which auxiliaries and additives which are advantageously glass powders, oxides or oxide mixtures, carbon-yielding organic compounds are used. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Unterdruck ein Druck von 4 bis 600 Pa angelegt wird.A method according to claim 1, wherein a pressure of 4 to 600 Pa is applied as negative pressure. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Suspension in eine Vakuumkammer oder einen Gefriertrockner eingebracht wird.The method of claim 1, wherein the suspension is introduced into a vacuum chamber or a freeze dryer. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Suspension gleichzeitig einem Unterdruck und Temperaturen unterhalb des Verfestigungsdruckes und der Verfestigungstemperatur des Suspendiermittels ausgesetzt wird.A process according to claim 1, wherein the suspension is simultaneously exposed to a negative pressure and temperatures below the solidification pressure and the solidification temperature of the suspending agent. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die verfestigte Suspension auf die Sublimationstemperatur des Suspendiermittels oder geringfügig darüber erwärmt wird.The process of claim 1 wherein the solidified suspension is heated to the sublimation temperature of the suspending agent or slightly above. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Suspension in eine Form gegossen und in dieser Form dem Unterdruck ausgesetzt und nachfolgend das Suspendiermittel aus der verfestigten Suspension in der Form sublimiert und entfernt wird.A process according to claim 1, wherein the suspension is poured into a mold and subjected to negative pressure in this form, followed by sublimation and removal of the suspending agent from the solidified suspension in the mold. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem während der Suspensionsherstellung Luft und/oder andere Gase in die Suspension eingebracht werden.A method according to claim 1, wherein air and / or other gases are introduced into the suspension during suspension production. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Suspension während der Herstellung gerührt wird.Process according to claim 15, wherein the suspension is stirred during production. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Unterdruck bis zur Verfestigung des Suspendiermittels innerhalb von 1 s bis 1 min eingestellt wird.The method of claim 1, wherein the negative pressure is set to solidify the suspending agent within 1 second to 1 minute. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem über die Viskosität der Suspension die Größe und Verteilung der Zellen zwischen den Stegen gesteuert wird, wobei eine höherviskose Suspension eine geringere Größe und Verteilung der Zellen zwischen den Stegen zur Folge hat.The method of claim 1, wherein the viscosity of the suspension controls the size and distribution of the cells between the ridges, with a higher viscosity suspension resulting in a reduced size and distribution of cells between the ridges. Leichtgewichtiger Grünkörper in Form einer Schaumstruktur mit dreidimensional miteinander verbundenen Stegen, bestehend aus – einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material sowie aus Bindemittelpartikeln – oder aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material sowie Bindemittelpartikeln und Hilfs- und Zusatzstoffen für die Sinterung von keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien, hergestellt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei keinerlei Materialien zur Erzeugung der Zellen zwischen den Stegen der Schaumstruktur vorhanden sind, und wobei die Stege die Erstarrungsstrukturen eines sublimierten Suspendiermittels aufweisen.Lightweight green body in the form of a foam structure with three-dimensionally interconnected webs, consisting of - A ceramic and / or powder metallurgical material and binder particles Or of a ceramic and / or powder metallurgical material as well as binder particles and auxiliaries and additives for the sintering of ceramic and / or powder metallurgical materials, prepared according to at least one of claims 1 to 18, wherein no materials for producing the cells are present between the webs of the foam structure, and wherein the webs have the solidification structures of a sublimated suspending agent. Grünkörper nach Anspruch 19, bei dem als keramische Materialien Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Mischoxide, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid, Porzellan, Mullit, Steatit, Cordierit oder andere silikatische Materialien vorhanden sind.A green body according to claim 19, wherein there are present as ceramic materials alumina, zirconia, mixed oxides, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, magnesia, silica, porcelain, mullite, steatite, cordierite or other siliceous materials. Grünkörper nach Anspruch 19, bei dem als pulvermetallurgische Materialien Stähle, Titanium, Aluminium oder Eisen vorhanden sind.Green body according to claim 19, in which there are present as powder metallurgy materials steels, titanium, aluminum or iron. Grünkörper nach Anspruch 19, bei dem die Stege neben Keramikpartikeln und/oder Metallpartikeln und Bindemittelpartikeln aus Hilfs- und Zusatzstoffen für die Sinterung von keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien bestehen.Green body according to claim 19, in which the webs in addition to ceramic particles and / or metal particles and binder particles from auxiliaries and additives for the sintering of ceramic and / or powder metallurgical materials. Grünkörper nach Anspruch 19, bei dem als Bindemittel organische, temporäre Bindemittel vorhanden sind.Green body according to claim 19, in which organic, temporary binders are present as binders. Grünkörper nach Anspruch 23, bei dem als organische, temporäre Bindemittel Stärke, Polysaccharide, Cellulosen und Cellulosederivate, Acrylate, Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol, Polyethylenglycol oder Zuckerarten vorhanden sind.Green body according to claim 23, in which starch, polysaccharides, celluloses and cellulose derivatives, acrylates, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol or sugars are present as organic, temporary binders. Grünkörper nach Anspruch 19, bei dem als bekannte Hilfs- und Zusatzstoffe Glaspulver, Oxide oder Oxidgemische, Kohlenstoff liefernde organische Verbindungen vorhanden sind.Green body according to claim 19, in which glass powders, oxides or oxide mixtures, carbon-supplying organic compounds are present as known auxiliaries and additives. Verfahren zur Herstellung eines leichtgewichtigen Formkörpers aus einem keramischen und/oder pulvermetallurgischen Material, bei dem ein Grünkörper nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 25 bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der keramischen und/oder pulvermetallurgischen Materialien gesintert wird.A process for producing a lightweight molding of a ceramic and / or powder metallurgical material, wherein a green body is sintered according to at least one of claims 19 to 25 at temperatures below the melting temperature of the ceramic and / or powder metallurgical materials.
DE102008000100A 2008-01-18 2008-01-18 A process for producing a lightweight green body, then manufactured lightweight green body and method for producing a lightweight molded article Active DE102008000100B4 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008000100A DE102008000100B4 (en) 2008-01-18 2008-01-18 A process for producing a lightweight green body, then manufactured lightweight green body and method for producing a lightweight molded article
PCT/EP2009/050300 WO2009090159A1 (en) 2008-01-18 2009-01-13 Light-weight green compact and molded article made of a ceramic and/or powder-metallurgical material, and method for the production thereof
EP09701504A EP2321077A1 (en) 2008-01-18 2009-01-13 Light-weight green compact and molded article made of a ceramic and/or powder-metallurgical material, and method for the production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008000100A DE102008000100B4 (en) 2008-01-18 2008-01-18 A process for producing a lightweight green body, then manufactured lightweight green body and method for producing a lightweight molded article

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008000100A1 DE102008000100A1 (en) 2009-07-23
DE102008000100B4 true DE102008000100B4 (en) 2013-10-17

Family

ID=40595704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008000100A Active DE102008000100B4 (en) 2008-01-18 2008-01-18 A process for producing a lightweight green body, then manufactured lightweight green body and method for producing a lightweight molded article

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2321077A1 (en)
DE (1) DE102008000100B4 (en)
WO (1) WO2009090159A1 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011115145A1 (en) * 2010-03-16 2011-09-22 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for manufacturing porous material using antifreeze protein
ITMI20120583A1 (en) * 2012-04-11 2013-10-12 Consiglio Nazionale Ricerche CERAMIC MATERIAL FOR ULTRA HIGH TEMPERATURES (UHTC) A HIERARCHICAL POROSITY, AND PROCESS FOR ITS PREPARATION
DE102012211390B4 (en) 2012-07-01 2014-09-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. SYNTHETIC BONE REPLACEMENT MATERIAL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
CN104726734B (en) * 2013-12-20 2016-09-07 中国科学院上海硅酸盐研究所 The preparation method of Aluminum Matrix Composites Strengthened by SiC
DE102014009371A1 (en) 2014-06-23 2015-12-24 Technische Universität Dresden Process for the production of metal nanofoams
DE102015208632A1 (en) 2015-05-08 2016-11-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Shaped bodies, process for their preparation and use
WO2017064177A1 (en) * 2015-10-13 2017-04-20 Ceramtec Gmbh Production of ceramics without piezo-electric properties in an aqueous environment
DE102017109025A1 (en) * 2017-04-27 2018-10-31 Technische Universität Hamburg-Harburg Porous material for use in a catalytic process
CN108558437B (en) * 2017-12-20 2020-11-27 北京交通大学 Cordierite foamed ceramic material, preparation method thereof and filter
DE102018106260B4 (en) * 2018-03-16 2019-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Process for producing a ceramic absorber, ceramic absorber and use of the same
CN109773183B (en) * 2019-04-08 2021-08-27 长沙集智创新工业设计有限公司 Medical metal ceramic material and preparation method thereof
CN112745801A (en) * 2021-01-08 2021-05-04 江西省千陶新型材料有限公司 Special suspending agent for preparing dry particles of ceramic large plate by wet method
CN113149696A (en) * 2021-04-22 2021-07-23 上海交通大学 Micron-sized yttrium oxide stabilized zirconia ceramic foam material with layered pore structure and preparation method thereof
CN114736023B (en) * 2022-03-30 2022-12-06 厦门理工学院 Aluminum nitride composite board and preparation method thereof
CN115894071A (en) * 2022-12-22 2023-04-04 中国科学技术大学 Light high-strength ceramic matrix composite with anisotropic heat conduction and preparation method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10324828A1 (en) * 2003-05-26 2004-12-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Production of ceramic or powder metallurgical molding, e.g. compact or porous molding for microreactor, membrane, catalyst support, bone substitute, complex tool or machine part, uses ice mold, powder suspension and freeze drying
DE102007000053A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-02 Denso Corp., Kariya Production of a ceramic raw material used in the manufacture of ceramic capacitors comprises dispersing ceramic particles and resin components, mixing to form slip mixture and further processing

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1164102B (en) 1956-03-19 1964-02-27 Lor Corp Process for the production of metal foam bodies
DE3665739D1 (en) 1985-07-19 1989-10-26 Agency Ind Science Techn Foamed metal and method of producing same
NO172697C (en) 1989-07-17 1993-08-25 Norsk Hydro As PROCEDURE FOR THE MANUFACTURING OF PARTICULAR REINFORCED METAL FOAM AND RESULTING PRODUCT
US5112697A (en) 1989-09-06 1992-05-12 Alcan International Limited Stabilized metal foam body
DE69121242T2 (en) 1990-08-27 1997-01-23 Alcan Int Ltd LIGHTWEIGHT METAL WITH INSULATED PORES AND ITS PRODUCTION
GB9111719D0 (en) 1991-05-31 1991-07-24 Hurco Holdings Ltd Electric spark discharge machine
NL9200350A (en) 1992-02-26 1993-09-16 Stork Screens Bv METHOD FOR MANUFACTURING A METAL FOAM AND OBTAINED METAL FOAM.
AT406027B (en) 1996-04-19 2000-01-25 Leichtmetallguss Kokillenbau W METHOD FOR PRODUCING MOLDED PARTS FROM METAL FOAM
US6171373B1 (en) * 1996-04-23 2001-01-09 Applied Ceramics, Inc. Adsorptive monolith including activated carbon, method for making said monolith, and method for adsorbing chemical agents from fluid streams
DE19621638C2 (en) 1996-05-30 2002-06-27 Fraunhofer Ges Forschung Open cell foam ceramic with high strength and process for its production
DE19734394C2 (en) 1996-08-13 2003-06-18 Friedrich Wilhelm Bessel Inst Method and device for producing metal foam
AT408076B (en) 1996-10-07 2001-08-27 Mepura Metallpulver METHOD FOR THE PRODUCTION OF FOAM METAL OR FOAM / METAL COMPOSITE MOLDED BODIES, SYSTEM FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF
DE19741065C2 (en) * 1997-09-18 2002-05-08 Zirbus App Und Maschb Gmbh Method and device for fixing the shape of a workpiece from plastic materials
GB9821663D0 (en) 1998-10-05 1998-11-25 Abonetics Ltd Foamed ceramics
AT408078B (en) 1998-12-01 2001-08-27 Cag Alu Foam Produktions Gmbh Method for manufacturing a metal foam body involves supplying greater thermal energy to one mold half containing a semi-finished powder metallurgical product than to the other half of a closed split mold
DE19927837C1 (en) 1999-06-18 2001-01-25 Schwaebische Werkzeugmaschinen Method for producing a metal component from metal foam for a machine tool
US6368525B1 (en) * 2000-02-07 2002-04-09 General Electric Company Method for removing volatile components from a ceramic article, and related processes
DE10115230C2 (en) 2000-03-28 2002-11-28 Fraunhofer Ges Forschung Process for producing porous metal bodies and use thereof
US6464933B1 (en) 2000-06-29 2002-10-15 Ford Global Technologies, Inc. Forming metal foam structures
DE10045494C2 (en) 2000-09-13 2002-07-18 Neue Materialien Fuerth Gmbh Process for producing a shaped body from metal foam
DE10104339A1 (en) 2001-02-01 2002-08-08 Goldschmidt Ag Th Process for the production of metal foam and metal body produced thereafter
JP2002284584A (en) * 2001-03-28 2002-10-03 Asahi Glass Co Ltd Method for manufacturing silicate porous body
DE10127716A1 (en) 2001-06-07 2002-12-12 Goldschmidt Ag Th Production of metal/metal foam composite components comprises inserting a flat or molded metal part into the hollow chamber of a casting mold, inserting a mixture of molten metal
JP2003112253A (en) 2001-06-15 2003-04-15 Huette Klein-Reichenbach Gmbh Apparatus and method of manufacturing foamy metal
AT410103B (en) 2001-06-15 2003-02-25 Huette Klein Reichenbach Gmbh METHOD FOR PRODUCING A LIGHTWEIGHT MOLDED BODY AND MOLDED BODY FROM METAL FOAM
AT411532B (en) 2002-04-22 2004-02-25 Huette Klein Reichenbach Gmbh Lightweight molded part production method for e.g. energy absorbers in automotive technology involves at least partially introducing metal foam into casting die to be compressed and allowed to solidify
DE10134524A1 (en) 2001-07-16 2003-02-06 Sueddeutsche Benda Verwaltungs Foam ceramic with a directed open pore structure
JP3805694B2 (en) 2002-02-15 2006-08-02 本田技研工業株式会社 Method for producing foam / porous metal
JP3837555B2 (en) * 2003-07-09 2006-10-25 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing foam sintered body containing metal or ceramics
DE102006031213B3 (en) 2006-07-03 2007-09-06 Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh Process to produce metal foam by introduction of sub-microscopic or nanoparticles into molten metal mix

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10324828A1 (en) * 2003-05-26 2004-12-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Production of ceramic or powder metallurgical molding, e.g. compact or porous molding for microreactor, membrane, catalyst support, bone substitute, complex tool or machine part, uses ice mold, powder suspension and freeze drying
DE102007000053A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-02 Denso Corp., Kariya Production of a ceramic raw material used in the manufacture of ceramic capacitors comprises dispersing ceramic particles and resin components, mixing to form slip mixture and further processing

Also Published As

Publication number Publication date
EP2321077A1 (en) 2011-05-18
DE102008000100A1 (en) 2009-07-23
WO2009090159A1 (en) 2009-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008000100B4 (en) A process for producing a lightweight green body, then manufactured lightweight green body and method for producing a lightweight molded article
EP0300543B1 (en) Process for the production of hollow metallic or ceramic spheres
US3859421A (en) Methods of producing carbonaceous bodies and the products thereof
US4756898A (en) Low density microcellular carbon or catalytically impregnated carbon foams and process for their prepartion
DE10044656B4 (en) Open cell silicon carbide foam ceramic and process for its preparation
DE19621638A1 (en) Open cell foam ceramic with high strength and process for its production
EP1915226A1 (en) Process for the powder metallurgy production of metal foam and of parts made from metal foam
EP2044230B1 (en) Method for the production of metal foams
DE3816892A1 (en) BURN TOOLS TO BURN CERAMICS
DE60016093T2 (en) ceramic membrane
WO2018138210A1 (en) Method for producing high temperature-resistant objects with improved thermomechanical properties
US5427721A (en) Method of making microcellular ceramic bodies
EP1587772B1 (en) Method for producing porous sintered bodies
DE3736660C2 (en)
DE3211083C2 (en)
DE2326937A1 (en) POROESE CARBON BODY AND METHOD OF ITS MANUFACTURING
EP0151472A2 (en) Process for compacting porous ceramic parts for hot isostatic pressing
EP1597004B1 (en) Method for foaming powder-molded bodies comprising a cellular structure
AT504168B1 (en) METHOD FOR PRODUCING AN IN PARTICULAR POROUS CERAMIC FORM BODY AND FORM BODY MANUFACTURED THEREWITH
DE10324828A1 (en) Production of ceramic or powder metallurgical molding, e.g. compact or porous molding for microreactor, membrane, catalyst support, bone substitute, complex tool or machine part, uses ice mold, powder suspension and freeze drying
DE4102430A1 (en) Porous ceramic or metallic bodies of high, controlled pore content - mfd. by sedimentation of a solid-liquid dispersion, followed by calcination
DE102015208632A1 (en) Shaped bodies, process for their preparation and use
DE102018116642A1 (en) Open cell ceramic network and process for its manufacture
EP1924374A2 (en) Inorganic foam producing method and a foam produced according said method
DE102005059461B4 (en) Process for producing an open-celled foam of a sinterable material

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R082 Change of representative
R020 Patent grant now final

Effective date: 20140118