DE102009051147A1 - Verfahren zur Herstellung von Metall-Flakes - Google Patents

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Henning Prof. Dr. Zoz
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Metall-Flakes durch nieder- oder hochkinetisches Mahlen, auch als mechanisches Legieren bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges bekanntes Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass es auch zur Herstellung von Metall-Flakes mit verbesserten Eigenschaften geeignet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zusätzlich zu einem metallischen Ausgangswerkstoff noch mindestens ein Legierungswerkstoff bereitgestellt wird und dass das Herstellen der metallischen Flakes durch kinetisches Mahlen des Ausgangswerkstoffes zusammen mit dem mindestens einen Legierungswerkstoff erfolgt, wobei der Ausgangswerkstoff und der mindestens eine Legierungswerkstoff miteinander mechanisch legiert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metall-Flakes mittels kinetischem Mahlen.
  • Derart hergestellte Metall-Flakes finden großtechnische Anwendung als Farbpigmente, Lotwerkstoffe, Schutzschichten, elektro-magnetische Abschirmungen, Anti-fouling-Schichten oder biokinetisch aktive Schichten etc.
  • Im Stand der Technik sind solche Verfahren grundsätzlich bekannt. Traditionell werden Metall-Flakes heute mittels nieder- oder hochkinetischer Mahlverfahren, auch bekannt als „mechanisches Legieren” oder „hochkinetisches Processing”, aus nur einem vorgegebenen Ausgangswerkstoff hergestellt. Bei dem Ausgangswerkstoff handelt es sich um üblicherweise um ein Metall in Form von wasser- oder gasverdüstem Pulver.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Metall-Flakes dahingehend weiterzubilden, dass es auch zur Herstellung von Metall-Flakes mit verbesserten Eigenschaften geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem metallischen Ausgangswerkstoff noch mindestens ein Legierungswerkstoff bereitgestellt wird und dass das Herstellen der metallischen Flakes durch kinetisches Mahlen des Ausgangswerkstoffes zusammen mit dem mindestens einen Legierungswerkstoff erfolgt, wobei der Ausgangswerkstoff dann mit dem mindestens einen Legierungswerkstoff mechanisch legiert wird.
  • Der Kern der Erfindung besteht demnach darin, dass dem hochkinetischen Mahlprozess nicht nur ein, sondern mindestens zwei Werkstoffe, nämlich der besagte Ausgangswerkstoff und ein Legierungswerkstoff, zugeführt werden, die dann durch den Mahlprozess mechanisch miteinander zu legierten Metall-Flakes legiert werden. Auf diese Weise ermöglicht der hochkinetische Mahlprozess die Erzeugung von neuartigen Werkstoffen, insbesondere auch von solchen duktilen Verbindungen, die sich auf herkömmlichem schmelzmetallurgischem Wege nicht herstellen lassen. Dies sind insbesondere gesättigte und übersättigte Mischkristallbildungen (Superlegierungen), gesättigte, metastabile oder quasikristallinie intermetallische Phasenwerkstoffe sowie amorph bzw. teilamorphe Werkstoffe. Gegenüber bekannten Werkstoffen, weisen die erfindungsgemäß hergestellten neuartigen Flake-Werkstoffe verbesserte optische, elektrische, chemische, elektro-magnetische, elektrochemische, mechanische, biokinetische oder verbesserte hydraulische Eigenschaften auf. Die erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffe finden Anwendung z. B. als Farbpigmente, Lotwerkstoffe, Schutzschichten, elektro-magnetische Abschirmungen, Anti-fouling-Schichten oder als biokinetisch aktive Schichten etc.
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Ausgangswerkstoff ein metallisches Element, z. B. Aluminium, Nickel, Kupfer, Palladium, Silber, Gold, Blei, jeweils mit kubisch-flächenzentrierter Kfz-Gitterstruktur, oder Titan, Ei sen, Kobalt, Zink oder Molybdän verwendet, wobei letztere Elemente eine kubisch-raumzentrierte KRZ-Gitterstruktur haben.
  • Alternativ kann als Ausgangswerkstoff auch eine Metalllegierung verwendet werden.
  • Bei dem erfindungsgemäß zusätzlich verwendeten Legierungswerkstoff handelt es sich vorzugsweise ebenfalls um ein metallisches Element, weiter vorzugsweise um eines der oben genannten metallischen Elemente, oder um ein Oxid, ein Carbid oder ein Nitrid.
  • Bei dem erfindungsgemäß zusätzlich verwendeten Legierungswerkstoff kann es sich jedoch auch um Carbon Nano Tubes CNT und/oder um fasrige Werkstoffe (Fasern/Fibres), z. B. Glasfasern oder Kevlar-Fasern, und/oder um Polymere, z. B. Polyfluorethylen PTFE, handeln. Die fasrigen Werkstoffe haben eine geometrische Funktion; d. h. sie werden durch das mechanische Legieren nach Möglichkeit als Ganzes in die Metallstruktur des Ausgangswerkstoffes eingebracht. Dazu ist eine entsprechend geeignete Temperierung des Legierungsprozesses erforderlich. Außerdem ist bei der Verwendung von insbesondere den fasrigen Werkstoffen eine entsprechend duktile Matrix erforderlich.
  • Alle genannten Legierungswerkstoffe können jeweils einzel oder in beliebiger Kombination miteinander mechanisch legiert werden.
  • Bei dem kinetischen Mahlprozess handelt es sich entweder um einen hoch- oder niederkinetischen Mahlprozess.
  • Vorteilhafterweise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung eines neuen Werkstoffs durch mechanisches Legieren eines Metalls (Ausgangs werkstoff) mit einem Legierungswerkstoff in Form von mindestens einem weiteren Metall oder einem Nichtmetall.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen von Metall-Flakes, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines metallischen Ausgangswerkstoffes; und Herstellen der Metallischen Flakes durch kinetisches Mahlen des Ausgangswerkstoffes; dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem metallischen Ausgangswerkstoff noch mindestens ein Legierungswerkstoff bereitgestellt wird; und dass das Herstellen der metallischen Flakes durch kinetisches Mahlen des Ausgangswerkstoffes zusammen mit dem mindestens einen Legierungswerkstoff erfolgt, wobei der Ausgangswerkstoff und der mindestens eine Legierungswerkstoff miteinander mechanisch legiert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ausgangswerkstoff um ein metallisches Element handelt, wie z. B. Aluminium, Nickel, Kupfer, Palladium, Silber, Gold, Blei, Titan, Eisen, Kobalt, Zink oder Molybdän.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ausgangswerkstoff um eine Metalllegierung handelt.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff und/oder der Legierungswerkstoff dem kinetischen Mahlprozess in Form von wasser- oder gasverdüstem Pulver zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Legierungswerkstoff um ein metallisches Element, wie z. B. Aluminium, Nickel, Kupfer, Palladium, Silber, Gold, Blei, Titan, Eisen, Kobalt, Zink oder Molybdän, um ein Oxid, ein Carbid, ein Nitrid, um Carbon Nano Tubes CNT, um fasrige Werkstoffe, wie z. B. Glasfasern oder Kevlar-Fasern, oder um Polymere, wie z. B. Polyfluorethylen PTFE, oder um eine beliebige Kombination von zwei oder mehreren der genannten Stoffe handelt.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dass es sich bei dem kinetischen Mahlen und ein hoch- oder niederkinetisches Mahlen handelt.
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