DE102011082484A1

DE102011082484A1 - Verfahren zum Herstellen eines Pulverspritzguss-Verbundbauteils

Info

Publication number: DE102011082484A1
Application number: DE102011082484A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schmid; Bernd Reinsch; Christoph Hage; Kai von Garnier; Wilfried Aichele; Jochen Rager; Josef Arnold
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-03-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Pulverspritzguss-Verbundbauteils (10). Um beispielsweise ein Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren zu ersetzen, umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen von wenigstens zwei zu einem Verbundbauteil zu verbindender Pulverspritzguss-Grünlinge, wobei jeder der Pulverspritzguss-Grünlinge wenigstens eine Fügestelle aufweist; b) Auftragen eines Klebstoffsystems auf zumindest eine der Fügestellen; c) Zusammenfügen der Fügestellen; d) Zumindest teilweises Entbindern der zusammengefügten Pulverspritzguss-Grünlinge; und e) Sintern der zumindest teilweise entbinderten Pulverspritzguss-Grünlinge. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung wenigstens eines Klebstoffsystems zum Zusammenfügen von wenigstens zwei Pulverspritzguss-Grünlingen im Rahmen eines Herstellungsverfahrens für ein Pulverspritzguss-Verbundbauteil (10) sowie ein Pulverspritzguss-Verbundbauteil (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Pulverspritzguss-Verbundbauteils aus Metall und/oder Keramik. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren umfassend das Zusammenfügen von wenigstens zwei nach dem Verfahren des Pulverspritzgusses hergestellten Spritzguss-Grünlingen mittels eines Klebstoffssystems zu einem Spritzguss-Verbundbauteil, welches nach einem Entbinderungs- und Sinterprozess in ein Verbundbauteil aus Metall und/oder Keramik mit defektfreier Grenzfläche übergeht.
Stand der Technik
Der Spritzguss, wie insbesondere der Pulverspritzguss (Powder Injection Molding, PIM), erlaubt ausgehend von Metall- oder Keramikpulver und geeigneten Bindersystemen die Formgebung von Metall- oder Keramikbauteilen durch Spritzgießen. Nach dem Formgebungsprozess, welcher ein zentraler Schritt der gesamten Prozesskette eines Pulverspritzgießverfahrens ist, werden die einzelnen Binderkomponenten entfernt. Dies kann beispielsweise in einem mehrstufigen Prozess geschehen. Beispielsweise können niedermolekulare Komponenten durch Extraktion mit Lösungsmitteln und thermoplastische Komponenten durch Pyrolyse oder katalysierte Depolymerisation aus dem Gefüge entfernt werden. Das verbleibende Gerüst kann dann zu einem kompakten Metall- oder Keramikbauteil gesintert werden. Die mit dem Sintern einhergehende Dichteerhöhung führt zu einer entsprechenden Sinterschwindung. Das bedeutet, dass das gesinterte Bauteil im Vergleich zu dem Spritzling der Sinterschwindung entsprechend kleinere Abmessungen aufweist.
Eine Erhöhung der Integration und damit der Wirtschaftlichkeit erreicht man durch Pulverspritzguss-Verbundbauteile, die in unterschiedlichen Segmenten aus verschiedenen Werkstoffen bestehen. Dabei kann es sich um reine keramische Bauteile, beispielsweise aus elektrisch isolierender und elektrisch leitfähiger Keramik, um reine metallische Bauteile, beispielsweise weichmagnetische Bauteile mit unmagnetischen Brücken zur magnetischen Trennung, oder um Metall-Keramik-Verbundbauteile handeln.
Derartige Spritzguss-Verbundbauteile lassen sich prinzipiell durch Mehrkomponentenspritzguss, das sogenannte Spritzschweißen, herstellen. Dabei können jedoch je nach verwendetem Bindersystem eine Reihe von Einschränkungen existieren, so dass bei keramischem Spritzguss und vor allem bei metallischem Spritzguss sich ein Mehrkomponentenspritzguss schwieriger gestalten kann, als beispielsweise der Zwei-Komponenten-Spritzguss von Thermoplasten.
Die Druckschrift DE 10 2006 060 338 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines haftfesten Metall-Keramik-Verbundes, wie er beispielsweise für Umformwerkzeuge oder Schneidwerkzeuge zur Anwendung kommen kann. Ein derartiger Metall-Keramik-Verbund kann dabei insbesondere eine feste und dauerhafte Bindung zwischen Keramik und Metall aufweisen. Der Metall-Keramik-Verbund gemäß dieser Druckschrift besteht aus einer Metall- und einer Keramikkomponente, die stoffschlüssig oder stoff- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dazu werden die Komponenten als Grünkörper etwa durch Anwendung des Mehrkomponentenspritzgießverfahrens zu einem Verbund verarbeitet und gemeinsam gesintert.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Pulverspritzguss-Verbundbauteils, umfassend die Verfahrensschritte:

a) Bereitstellen von wenigstens zwei zu einem Verbundbauteil zu verbindender Pulverspritzguss-Grünlinge, wobei jeder der Pulverspritzguss-Grünlinge wenigstens eine Fügestelle aufweist;
b) Auftragen eines Klebstoffsystems auf zumindest eine der Fügestellen;
c) Zusammenfügen der Fügestellen;
d) Zumindest teilweises Entbindern der zusammengefügten Pulverspritzguss-Grünlinge; und
e) Sintern der zumindest teilweise entbinderten Pulverspritzguss-Grünlinge.

Ein Pulverspritzguss-Bauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein Bauteil sein, welches durch einen Pulverspritzgießprozess erzeugt wurde oder erzeugbar ist. Dabei kann im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Spritzgießprozess insbesondere ein Prozess sein, bei dem ein mit einem Binder versehenes Metall- oder Keramikmaterial verarbeitet wird. Bei der bevorzugten Verwendung eines Pulvers als Metall beziehungsweise Keramik, kann im Sinne der vorliegenden Erfindung von einem Pulverspritzgießverfahren gesprochen werden (PIM: Powder Injection Molding). Im Weiteren ist im Sinne der vorliegenden Erfindung bei der Verwendung des Begriffs Spritzguss der Pulverspritzguss umfasst. Ein auf einem Metall basierendes Verfahren wird dabei als MIM (Metal Injection Molding) bezeichnet, wohingegen ein auf Keramikmateriel basierendes Verfahren als CIM (Ceramic Injection Molding) bezeichnet wird.
Ein Pulverspritzgießprozess im Sinne der vorliegenden Erfindung kann im Wesentlichen insbesondere vier Verfahrensschritte aufweisen. Das Verfahren kann dann die Schritte der Materialaufbereitung, Formgebung, Entbinderung und des Sinterns umfassen. Im Rahmen der Materialaufbereitung wird bei einem Spritzgießprozess die das Endprodukt bildende Materialkomponente, wie insbesondere Metall oder Keramik, mit anderen Materialien, wie insbesondere Bindern, bevorzugt homogen vermischt, um ein auch als Feedstock bezeichnetes Ausgangsmaterial zu schaffen. Bei der eigentlichen Formgebung wird das Ausgangsmaterial beziehungsweise der Feedstock auf einer Spritzguss-Maschine in ein formgebendes Werkzeug eingespritzt und unter Druck geformt. Im Anschluss werden die geformten Elemente, die nunmehr als Grünlinge bezeichnet werden, aus der Spritzguss-Maschine entformt. In einem weiteren Schritt wird der Grünling entbindert. Das bedeutet, dass der Metall- oder Keramikpulver enthaltene Binder beispielsweise thermisch, katalytisch oder durch Lösungsmittelextraktion aus dem Gefüge zumindest teilweise entfernt wird. Das nach dem Entbindern vorliegende mikroporöse Formteil wird beispielsweise bei dem Vorliegen eines metallischen Bauteils als Braunling und bei einem keramischen Bauteil als Weißling bezeichnet. In einem letzten Schritt wird das zumindest teilweise entbinderte Bauteil gesintert, also einer thermischen Behandlung unterzogen, um etwa durch die ablaufende Verdichtung die Eigenschaften eines kompakten Metall- oder Keramik-Bauteils zu erzeugen.
Dabei kann es in Abhängigkeit der gewünschten Eigenschaften des zu erzeugenden Spritzguss-Bauteils erwünscht sein, ein solches durch das Zusammenfügen von wenigstens zwei Einzelkomponenten beziehungsweise Einzel-Pulverspritzguss-Bauteilen herzustellen, also im Wesentlichen einen Verbund aus mehreren spritzgegossenen Komponenten beziehungsweise Bauteilen herzustellen. Ein derartiger Verbund wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere als Pulverspritzguss-Verbundbauteil bezeichnet.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung können dazu in einem ersten Verfahrensschritt wenigstens zwei Pulverspritzguss-Grünlinge bereitgestellt werden. Ein Bereitstellen kann dabei beispielsweise erfolgen durch die vorgenannten Schritte der Materialaufbereitung und des Formens von Spritzgießmassen in einer Spritzguss-Vorrichtung. Die bereitgestellten Spritzguss-Grünlinge können im Sinne der vorliegenden Erfindung zu einem Spritzguss-Bauteil verarbeitet beziehungsweise verbunden werden. Jeder der zusammenzufügenden Grünlinge weist dabei wenigstens eine Fügestelle auf. Eine Fügestelle kann dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Stelle beziehungsweise ein Bereich sein, an welchem der entsprechende Grünling mit einem weiteren Grünling verbunden werden kann. Dabei kann jeder der Grünlinge unabhängig von dem wenigstens einen weiteren Grünling nur eine oder aber eine beliebige Mehrzahl an Fügestellen aufweisen. Darüber hinaus kann beispielsweise eine gesamte Oberfläche des Grünlings als Fügestelle dienen oder aber die Fügestelle beziehungsweise die Fügestellen räumlich begrenzt sein. Ferner können im Sinne der vorliegenden Erfindung zwei oder eine beliebige Mehrzahl an Grünlingen verbunden werden.
Um die wenigstens zwei Grünlinge zusammenzufügen beziehungsweise zu verbinden, wird auf zumindest eine Fügestelle ein Klebstoffsystem aufgetragen. Dabei kann das Klebstoffsystem nur auf die entsprechende Fügestelle eines Grünlings, oder auf beide jeweiligen Fügestellen aufgetragen werden. Bevorzugt wird das Klebstoffsystem jedoch auf beide jeweiligen Fügestellen aufgetragen.
Nach dem Auftragen des Klebstoffsystems können die entsprechenden Fügestellen zusammengefügt werden, so dass die entsprechenden Grünlinge miteinander verbunden werden. Bei einem Verkleben etwa mit Lösungsmitteln oder lösungsmittelhaltigen Klebstoffen kann es zweckmäßig sein, zwischen dem Auftragen und dem Fügen eine Zeitspanne zum teilweisen oder vollständigen Ablüften des oder der Lösungsmittel vorzusehen. Dabei kann insbesondere bei einer Mehrzahl von Fügestellen zwischen zwei Grünlingen oder bei einer Mehrzahl an Fügestellen zwischen einer Mehrzahl an Grünlingen das Zusammenfügen der Fügestellen zeitgleich oder in einer gewünschten Reihenfolge erfolgen.
In einem weiteren Schritt können die zusammengefügten Pulverspritzguss-Grünlinge zumindest teilweise entbindert werden. Folglich kann der in den entsprechenden Grünlingen enthaltene Binder zunächst zumindest teilweise entfernt werden, wodurch eine Struktur beispielsweise aus Metall und/oder Keramik entsteht, die durch das Klebstoffsystem miteinander verbunden ist. Die genauen Reaktionsbedingungen sind dabei insbesondere abhängig von den in den jeweiligen Grünlingen enthaltenen Bindermaterialien. Ein Teilentbindern beispielsweise kann etwa katalytisch, thermisch oder durch Extraktion mit Lösungsmitteln realisiert werden.
Dieses Formteil beziehungsweise die zumindest teilweise entbinderten Pulverspritzguss-Grünlinge können dann in einem weiteren Schritt, wie etwa für Spritzgießverfahren wie insbesondere Pulverspritzgießverfahren üblich, gesintert werden. In diesem Schritt werden während der Aufheizphase bis ungefähr 600 °C sowohl der Restbinder wie auch der Klebstoff, die beide identisch sein können, durch Pyrolyse entfernt und der Formling bei wesentlich höheren Sintertemperaturen drucklos oder durch Unterstützung von äußerem Druck kompaktiert.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Verfahren zum Herstellen eines Pulverspritzguss-Verbundbauteils bereitgestellt, das einen Schritt des Zusammenfügens beziehungsweise Verklebens wenigstens zweier Pulverspritzguss-Grünlinge aufweist. Dabei kann die Klebeverbindung in dem nachfolgenden Teilentbinderungsschritt stabil bleiben und nicht zerstört beziehungsweise getrennt werden. Weiterhin ist das Verfahren kostengünstig durchführbar.
Ferner kann erfindungsgemäß erreicht werden, dass die beiden zu verbindenden Fügeflächen einen ausreichend geringen Abstand aufweisen, dass auch nach der Vollentbinderung, bei der der Restbinder und das Klebstoffsystem insbesondere pyrrolisiert werden, ein geringer Abstand vorliegt. Dadurch können beide Bauteile bei einem Sintervorgang zu einem Bauteil zusammensintern. Ferner weist auch das teilentbinderte Formteil eine hohe Stabilität der Fügeverbindung zwischen den einzelnen Komponenten auf. Darüber hinaus können Gefügefehler, wie beispielsweise Lunker, reduziert oder vollständig vermieden werden. Denn Gefügefehler, wie beispielsweise Lunker, an den Fügestellen können insbesondere dann reduziert oder verhindert werden, wenn gewährleistet ist, dass die Abstände der Pulverteilchen beider Komponenten an den Fügeflächen hinreichend gering sind, um gegenseitig miteinander zu versintern. Dabei kann ferner eine vollständige Versinterung beziehungsweise eine fehlerfreie flächige Verbindung erzeugt werden, die das erzeugte Pulverspritzguss-Verbundbauteil bei einer definierten Struktur besonders stabil macht.
Weiterhin kann dadurch, dass ein Verkleben der einzelnen Komponenten vor dem Sinterschritt durchgeführt wird, das für das Kleben verwendete Klebstoffsystem während der Aufheizphase des Sintervorgangs durch Pyrolyse ebenso wie der Restbinder rückstandslos entfernt werden. Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren einfach und kostengünstig durchführbar und somit auch für großtechnische Produktionen problemlos geeignet.
Bezüglich des verwendeten Klebstoffsystems kann dieses in besonders vorteilhafter Ausgestaltung an den in den oder in zumindest einem Grünling enthaltenen Binder angepasst sein. Folglich ist die exakte Wahl des Klebstoffsystems beziehungsweise dessen Zusammensetzung vorteilhafterweise insbesondere zu wählen in Abhängigkeit des in den jeweiligen Grünlingen vorhandenen Binders. Die im Folgenden beschriebenen Klebstoffsysteme können sich insbesondere auf in der Offenlegungsschrift DE 10 2008 054 615 A1 beschriebene Bindersysteme beziehen, wobei der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift hiermit explizit eingeführt wird. Derartige Binder sind bereits für das Herstellen von metallischen Spritzguss-Bauteilen bekannt.
Ein derartiger Binder umfasst insbesondere Ester der Hydroxybenzoesäure und Fettalkoholen als Wachskomponente sowie Block- oder Copolyamide als polymere Binderkomponente. Ein derartiges Bindersystem für ein Pulverspritzgießverfahren kann 80 bis 98 Gew.-% eines Metallpulvers und/oder eines Keramikpulvers und 1 bis 19 Gew.-% einer polymeren Binderkomponente umfassen. Dabei können weiterhin 1 bis 19 Gew.-% mindestens eines Esters, hergestellt aus Hydroxybenzoesäure und Fettalkohol, vorhanden sein.
Bei der Hydroxybenzoesäure, aus der der Ester hergestellt wird, kann es sich insbesondere um o-Hydroxybenzoesäure, m-Hydroxybenzoesäure oder p-Hydroxybenzoesäure oder einer Mischung daraus handeln.
Als polymere Binderkomponente im Bindersystem kann im Allgemeinen ein Polyamid eingesetzt werden. Geeignete Polyamide umfassen beispielsweise Copolyamid 612, welches aus Caprolactam und Laurinlactam durch Copolymerisation herstellbar ist, Mischungen von Polyamid 11 und Polyamid 12 oder Polyether-Blockamide (PEBA).
Ein derartiges Bindersystem mit dem durch das in DE 10 2008 054 615 A1 beschriebenen Verfahren hergestellten Ester aus der Hydroxybenzoesäure und einem Fettalkohol als Co-Binder bildet mit einem Polyamid als polymere Binderkomponente eine flüssige Phase mit gemeinsamem Schmelzpunkt. Die polymere Binderkomponente und der Co-Binder bilden auch nach dem Erstarren eine gemeinsame, glasartige Phase, welche eine hohe Dehnfähigkeit aufweist. Ein weiterer Vorteil dieses auch erfindungsgemäß vorteilhaft einsetzbaren Bindersystems ist es, dass der Co-Binder mit einem geeigneten Lösungsmittel, zum Beispiel Aceton, aus der erstarrten gemeinsamen Schmelze extrahierbar ist, ohne dass die verbleibende polymere Binderkomponente, beispielsweise das Polyamid, wesentlich quillt oder rissig wird.
Die Verwendung von Estern aus Hydroxybenzoesäure und Fettalkoholen hat weiterhin den Vorteil, dass diese Ester selbst Dispergatoren darstellen und dadurch Metallpulverteilchen bzw. Keramikpulverteilchen in der Schmelze aus polymerer Binderkomponente und Co-Binder in Dispersion gehalten werden und somit ein Zusatz von weiteren Dispergiermitteln, beispielsweise von Fettsäuren, nicht zwingend erforderlich ist. Die gemeinsame Phase aus polymerer Binderkomponente und Co-Binder kann weiterhin erreichen, dass die Bruchdehnung des Compounds ausreichend hoch ist, so dass ein Anguss im Spritzgusswerkzeug beispielsweise als Tunnelanguss ausgeführt werden kann. Auch weist der Co-Binder neben seiner Tensideigenschaft einen wachsartigen Charakter auf und wirkt dadurch wie ein Formtrennmittel, wodurch ein Anhaften der spritzgegossenen Bauteile und Angüsse am Werkzeug vermieden werden kann.
Dabei ist dem Fachmann jedoch verständlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf eine Verwendung in Verbindung mit dem vorbeschriebenen Bindersystem beschränkt ist. Das beschriebene Bindersystem dient rein der Illustrierung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Rahmen einer Ausgestaltung kann das Klebstoffsystem ausgewählt werden aus einem Lösungsmittelklebestoffsystem, einem Reaktivklebstoffsystem und einem Klebstoffsystem mit einem gelösten Schmelzklebstoff.
Bezüglich eines Lösungsmittelklebstoffsystems kann dieses insbesondere ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch aufweisen, welches den Binder gut löst. Eine gute Löslichkeit kann hier insbesondere bedeuten, dass rein beispielhaft in einer in einem Binder vorliegenden thermoplastischen Polymerkomponente, wie etwa dem Polyamid in dem vorbeschriebenen Bindersystem, die gelösten Polymermoleküle weitgehend gestreckt vorliegen und dadurch die intermolekulare Wechselwirkung der Ketten groß ist. In derartigen guten Lösungsmitteln wirkt die Lösung etwa des thermoplastischen Polymers klebrig. Im Gegensatz dazu liegen die gelösten Polymerketten in schlechten Lösungsmitteln beziehungsweise in Lösungsmitteln mit einer begrenzten Löslichkeit dagegen insbesondere als statistische Knäuel vor. Derartige Lösungen sind niedrigviskos und wirken nicht oder nur begrenzt klebrig. Grundsätzlich kann ein Klebstoffsystem umfassend Lösungsmittel insbesondere dann geeignet sein, wenn die Löslichkeitsparameter nach Hückel oder Hansen der Polymere ähnlich denen der Lösungsmittel sind.
Um die Klebewirkung zu entfalten, kann das Klebstoffsystem beispielsweise wenigstens eine Komponente aufweisen, durch die wenigstens eine in den Spritzguss-Grünlingen enthaltene Binderkomponente lösbar ist. Diese, die Binderkomponente lösende Komponente kann beispielsweise ein insbesondere leichtflüchtiges oder ein anderes Lösungsmittel sein. Eine grundsätzlich mögliche Wirkungsweise von Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen als Klebstoffsysteme ist dann wie folgt.
Das Lösungsmittel beziehungsweise das Lösungsmittelgemisch wird auf die Fügestelle des Grünlings aufgetragen. Nach dem Benetzen der zu verbindenden Grünlinge wird der Binder durch das Lösungsmittel an der benetzten Fläche in einer dünnen Schicht angelöst beziehungsweise stark angequollen. Gleichzeitig verdunstet ein Teil des Lösungsmittels und die Fügeoberfläche wird klebrig. Nach dem Fügen wird die Festigkeit der Klebeverbindung dadurch erhöht, dass ein weiterer Teil der Lösungsmittel durch die Oberfläche der Fügepartner verdunstet. Folglich ist die Wahl des Lösungsmittelsystems in weiten Grenzen möglich, kann jedoch vorteilhaft in Abhängigkeit des verwendeten Bindersystems erfolgen.
Erfindungsgemäß wird somit ein Klebstoffsystem verwendet, um wenigstens zwei Pulverspritzguss-Grünlinge im Rahmen eines Herstellungsverfahrens eines Pulverspritzguss-Verbundbauteils zu verbinden beziehungsweise zu verkleben.
Rein beispielhaft eignen sich daher insbesondere aber nicht beschränkend für das vorbeschriebene Bindersystem, welches Copolyamid 612 als thermoplastische Binderkomponente aufweist, im Rahmen von Lösungsmittelverklebungen Ameisensäure, Schwefelsäure, dipolar-aprotische Lösungsmittel, Phenolderivate wie Kresole oder auch Hexafluorisopropanol (HFIP) als Lösungsmittelkomponente. Ferner sind geeignete Mischungen von diesen Lösungsmitteln mit den vorgenannten oder mit weiteren Lösungsmitteln möglich. Sämtliche vorgenannten Lösungsmittel ergeben, etwa wenn sie auf polyamidhaltigen Formkörper aufgebracht werden, klebrige Oberflächen. Sie sind deshalb auch für ein Lösungsmittel-Verkleben von Grünkörpern insbesondere mit polyamidhaltigen Bindersystemen geeignet, da sie den vorbeschriebenen Klebemechanismus durchführen können.
Insbesondere die Verwendung von Hexafluorisopropanol kann hier günstig sein, da dieses Lösungsmittel besonders rasch in Polymere eindiffundiert und leichtflüchtig ist. Entsprechende Klebeverbindungen, die mit einem dieses Lösungsmittel enthaltenden Klebstoffsystemen erzeugt werden, können bereits nach wenigen Minuten eine große Stabilität aufweisen. Ameisensäure ist ebenfalls als Lösungsmittel für das vorbeschriebene Bindersystem geeignet. Jedoch ist dieses Lösungsmittel schwerflüchtig. Deshalb kann bei der Verwendung von Ameisensäure als Lösungsmittel statt der reinen Ameisensäure ein Gemisch aus Ameisensäure und einem leichflüchtigen Lösungsmittel eingesetzt werden. Beispielhaft kann eine Mischung aus 50 Gew.-% Ameisensäure und 50 Gew.-% eines leichtflüchtigen Lösungsmittels eingesetzt werden. Als leichtflüchtiges Lösungsmittel kann hier Ethanol Verwendung finden. Entsprechendes kann für eine Vielzahl von nicht leichtflüchtigen Lösungsmitteln wie etwa den dipolar-aprotischen Lösungsmitteln, zutreffen. Auch bei einer Verwendung derartiger Lösungsmitteln kann eine Verwendung mit einem leichtflüchtigen Co-Lösungsmittel, beispielsweise auch mit Ethanol in ebenfalls gleichen Anteilen, von Vorteil sein. Grundsätzlich kann es von Vorteil sein, ein leichtflüchtiges Co-Lösungsmittel zuzusetzen, wenn der Siedepunkt des eigentlichen Lösungsmittels bei Atmosphärendruck über 120°C liegt. Schwefelsäure ist aufgrund seiner oxidativen Wirkung dabei insbesondere für Bauteile mit keramischen Komponenten (CIM) geeignet, ist jedoch auch bei metallischen Komponenten (MIM) grundsätzlich nicht ausgeschlossen.
Bezüglich eines Reaktivklebstoffsystems kann dieses beispielsweise wenigstens einen Epoxy-Zweikomponentenkleber oder wenigstens ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat umfassen.
Ein Reaktivklebstoffsystem, wie etwa ein Epoxy-Zweikomponentenklebstoff, kann dabei beispielsweise mit oder ohne Lösungsmittel eingesetzt werden. Beispielhaft sei hier das unter dem Handelsnamen Optitec Part A beziehungsweise Part B der Firma Intertronics vertriebene Zweikomponentensystem genannt. Wird dieses Klebstoffsystem, das insbesondere eine höherviskose Mischung ausbilden kann, ohne zusätzliche Lösungsmittel eingesetzt, so kann nach der Härtung ohne ausreichenden Fügedruck eine metallpulverfreie Zone in einem Bereich von > 3 µm ausgebildet sein. Dadurch kann unter Umständen, eine lunkerfreie, stabile und feste Fügeverbindung nach dem Sinterprozess nicht mehr vollständig gewährleistet sein. Der Klebemechanismus kann hier beispielsweise durch eine chemische Reaktion des Klebstoffsystems oder einer Komponente daraus, etwa mit dem Binder realisiert werden. Ein zusätzliches Anlösen des Binders ist nicht ausgeschlossen, jedoch nicht notwendig.
Als weiteres Beispiel seien als Bestandteile für ein Reaktivklebstoffsystem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate genannt. Beispielsweise kann ein Formaldehyd-Harnstoff-Vorkondensat mit Methylolgruppen verwendet werden. Derartige wasserhaltige Kleber sind beispielsweise als wasserlöslicher Holzleim, beispielsweise der unter der Handelsmarke vertriebene Kleber Ponal der Firma Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf, erhältlich. Für Polyamide als Binderkomponente beispielsweise wirkt Harnstoff als Weichmacher und bei erhöhter Temperatur als Lösungsmittel. Beim Aushärten des Klebstoffsystems reagieren die Methylolgruppen sowohl untereinander und mit freien Harnstoffmolekülen, aber ferner auch mit der Carbonamidgruppe von Polyamiden. Dadurch lassen sich auf polyamidhaltigen Bindersystemen basierende Spritzguss-Grünlinge mit Harnstoff-Formaldehyd-Leimen verkleben. Die Verklebung übersteht die Teilentbinderung, also beispielsweise die Extraktion des Wachses mit Aceton, problemlos und bei gleichbleibender Stabilität. Hier kann der Klebeprozess beispielsweise durch ein Vernetzen des Harnstoff-Derivats in Verbindung mit einem Verdunsten des Lösungsmittels beziehungsweise von Wasser realisiert werden.
Ist ein entsprechendes Klebstoffsystem nicht ausreichend niedrigviskos, so lässt sich die Viskosität durch die Zugabe eines für das Klebstoffsystem geeigneten Lösungsmittels noch verringern. Dadurch lässt sich die Schichtdicke der Verklebung in einem sehr dünnen Bereich von ungefähr ≥ 1 µm bis ≤ 3 µm ausbilden, so dass sich die zu verbindenden Grünlinge nach dem Entbindern, wie etwa einem thermischen Entbindern, besonders einfach zu einem einzigen Bauteil versintern lassen. Derartige Schichtdicken gelten dabei bevorzugt und unabhängig von dem verwendeten Klebstoffsystem.
Bezüglich des Klebstoffsystems mit einem gelösten Schmelzklebstoff beziehungsweise thermoplastischen Klebstoff können diese in einem Lösungsmittel wie auch in einem Lösungsmittelgemisch gelöst sein. Dadurch kann auch bei derartigen Polymersystemen eine geeignete Viskosität eingestellt werden wodurch sie in geeigneter Weise auch in geringen Dicken auf den Grünling auftragbar sind. Dabei werden insbesondere Lösungsmittel gewählt, durch welche ebenfalls eine in dem Bindersystem enthaltene Komponente gelöst oder zumindest angequollen wird. Schmelzklebstoffe sind häufig gut in Lösungsmitteln beziehungsweise Lösungsmittelgemischen löslich, welche die thermoplastische Binderkomponente weder lösen noch wesentlich anquellen lassen. In diesen Fällen ist es für die Haftfestigkeit vorteilhaft, wenn ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch für den Schmelzklebstoff eingesetzt wird, welches zumindest ein Lösungsmittel für die beispielsweise thermoplastische Binderkomponente enthält. Dadurch ist es möglich, die Schmelzklebstoffe aus Lösung auf die zu fügenden Flächen aufzubringen, die Lösungsmittel teilweise abzulüften und beide Grünlinge zu fügen. Der Schmelzklebstoff, der beispielsweise ein thermoplastisches Klebstoffsystem umfassen kann, kann dabei insbesondere derart ausgewählt werden, dass es sich in dem bei einem Teilentbindern eingesetzten Lösungsmittel, wie etwa Aceton, nicht löst. Als nicht beschreibendes Beispiel seien hier Polymaid-basierte Schmelzklebstoffsysteme genannt wie etwa solche, die unter dem Handelsnamen Makromelt von der Firma Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf, erhältlich sind.
Das Aufbringen der Schmelzkleber aus Lösung und anschließendes Fügen führt zu derart dünnen Fügezonen, dass beide Bauteile nach dem Entbindern, beispielsweise einem thermischen Entbindern, also einer Pyrolyse des Copolyamids, des Binders und des insbesondere thermoplastischen Klebstoffsystems, flächig miteinander versintern und ein gemeinsames Bauteil ausbilden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann ein Klebstoffsystem verwendet werden, das eine in wenigstens einem Grünling enthaltene Keramikkomponente und/oder Metallkomponente aufweist. Der Volumenanteil der Metall- oder Keramikkomponente im Klebstoffsystem kann dabei insbesondere dem Volumenanteil im Grünling entsprechen. In dieser Ausgestaltung kann besonders sicher realisiert werden, dass nach der Pyrolyse von insbesondere dicken Klebstoffschichten beide Fügepartner flächig zusammensintern, und das Sintern nicht als Versinterungen an wenigen Berührungspunkten abläuft. Im Gegenteil dazu kann insbesondere in dieser Ausgestaltung ein im Wesentlichen flächiges Versintern realisiert werden. Dadurch können insbesondere in dieser Ausgestaltung besonders stabile Fügeverbindungen erzeugt werden. Durch das Verwenden eines Klebstoffsystems mit Metallpulver beispielsweise entsteht eine metallpulverhaltige Klebezone, welche beispielsweise zwei metallpulverhaltige Grünlinge verbindet. Nach dem thermischen Entbindern und dem Sintern unterscheidet sich eine derartige Fügezone nicht mehr von den beiden verklebten Körpern beziehungsweise von dem metallhaltigen Grünling. Für den Fall, dass ein metallhaltiger und ein keramischer Grünling zusammengefügt werden, können beispielsweise metallisches und keramisches Material in dem Klebstoffsystem enthalten sein, oder nur eine der entsprechenden Komponenten. Diese Ausführungsform ist dabei grundsätzlich insbesondere geeignet für das Auftragen von Klebstoffsystemen, welche nach dem Zusammenfügen beispielsweise eine Dicke von ≥ 3µm aufweisen können. Dabei ist dem Fachmann ersichtlich, dass insbesondere die in dem Grünling enthaltene Metall- oder Keramikkomponente in dem Klebstoffsystem enthalten sein kann.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann ein Klebstoffsystem verwendet werden, das eine in wenigstens einem Grünling enthaltene Binderkomponente aufweist. Mit Bezug auf die vorgenannten Binderkomponenten kann das Klebstoffsystem beispielsweise eine Polymerkomponente, wie etwa ein Polyamid, beispielsweise Polymaid 612, aufweisen. In diesem Fall ist somit zumindest eine Komponente des Klebstoffsystems mit einer Komponente des Bindersystems identisch, so dass ein Verkleben besonders effektiv durchgeführt werden kann. Dadurch können besonders stabile Fügeverbindungen erhalten werden, da beispielsweise bei der Verwendung eines Lösungsmittels die gelösten Stoffe in das Innere des Grünlings diffundieren und somit einen großen Fügebereich ausbilden können. Diese Ausgestaltung ist ferner insbesondere bei gelösten thermoplastischen Klebstoffsystemen beziehungsweise Schmelzklebstoffsystemen von Vorteil, da diese ohnehin ein Polymer aufweisen, welches oftmals problemlos gegen ein in dem Bindersystem enthaltenes Polymer ausgetauscht werden kann. Darüber hinaus kann insbesondere vorteilhaft gegenüber reinen Lösungsmittelverklebungen verhindert werden, dass sich etwa die Binderkomponente zu rasch auflöst. Dadurch könnte eine niedrigviskose Schicht auf den Fügeflächen entstehen, wodurch bei einem Fügevorgang zu viel Pulver mit gelöstem Binder verdrängt werden könnte, was sich unter Umständen nachteilig auf die Toleranzen der Verbundbauteile auswirken kann. Die Binderkomponente kann dabei in einem Anteil in einem Bereich von ≥ 5% bis ≤ 40%, insbesondere ≥ 15% bis ≤ 25%, beispielsweise 20% in dem lösungsmittelhaltigen Klebstoffsystem enthalten sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung können in Verfahrensschritt a) wenigstens zwei zu einem Pulverspritzguss-Verbundbauteil zu verbindende Pulverspritzguss-Grünlinge bereitgestellt werden, die aus demselben oder einem unterschiedlichen Material geformt sind. In dieser Ausgestaltung können durch das erfindungsgemäße Verfahren somit insbesondere Pulverspritzguss-Verbundbauteile auf eine besonders einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden. Dabei kann beispielsweise einer der Spritzguss-Grünlinge einen metallischen Charakter aufweisen, wohingegen wenigstens ein weiterer Spritzguss-Grünling einen keramischen Charakter aufweisen kann. Durch ein Zusammenfügen dieser Bauteile beziehungsweise Grünlinge kann somit ein Pulverspritzguss-Verbundbauteil beispielsweise umfassend eine Metall- und eine Keramikkomponente erzeugt werden.
Der Begriff Pulverspritzguss-Verbundbauteil ist jedoch im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht auf das Umfassen einer keramischen Komponente in Verbindung mit einer metallischen Komponente begrenzt. Vielmehr sind beispielsweise ebenfalls Spritzguss-Verbundbauteile von der vorliegenden Erfindung umfasst, welche wenigstens zwei keramische oder wenigstens zwei metallische Komponenten aufweisen, wobei die jeweiligen keramischen beziehungsweise metallischen Komponenten gleiche oder unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Es kann beispielsweise wirtschaftlich sinnvoll sein, eine Mehrzahl an Pulverspritzguss-Grünteilen aus demselben Feedstock herzustellen und diese erfindungsgemäß zu verkleben, als etwa ein Mehrkomponenten-Pulverspritzguss-Grünteil spritzzugießen. Beispielsweise kann eine metallische Komponente magnetisch sein, wohingegen die weitere metallische Komponente nicht magnetisch sein kann. Darüber hinaus können die keramischen Komponenten unterschiedliche Leitfähigkeiten aufweisen. Im Weiteren sind Spritzguss-Verbundbauteile von der vorliegenden Erfindung umfasst, welche wenigstens eine oder auch zwei miteinander verbundene Mischkomponenten aufweisen, die etwa metallische und keramische Bestandteile aufweisen.
Folglich kann das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Ausgestaltung insbesondere ein Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren für den Pulverspritzguss ersetzen, welches im Stand der Technik für das Zusammenfügen mehrerer unterschiedlicher Spritzguss-Einzelteile zur Herstellung eines Verbund-Grünteils angewendet wird.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann zumindest eine Fügestelle vor dem Auftragen des Klebstoffsystems und/oder nach dem Zusammenfügen der Fügestellen erwärmt werden. Ein Erwärmen zumindest einer Fügestelle vor dem Auftragen des Klebstoffsystems, also ein Vorwärmen, kann von Vorteil sein, um den Klebeprozess schneller und sicherer durchführen zu können. Im Detail kann beispielsweise das Verdunsten einer oder mehrerer Komponenten des Klebstoffs, wie etwa eines Lösungsmittels, durch das Vorwärmen verbessert beziehungsweise erleichtert werden, was die Klebrigkeit verbessert beziehungsweise den klebenden Effekt schneller eintreten lässt. Ein Erwärmen zumindest einer Fügestelle nach dem Zusammenfügen der Fügestellen kann etwa das vollständige Verdunsten einer oder mehrerer Komponenten beschleunigen und/oder erleichtern, was eine Festigkeit und Stabilität der zu fügenden Verbindung erhöht. Dabei können beispielsweise sämtliche zu fügenden Fügestellen erwärmt werden, oder nur eine der zu verbindenden Fügestellen. Darüber hinaus ist es möglich, lediglich die Fügestelle zu erwärmen, was energieeffizient sein kann, oder aber den gesamten Grünling, was verfahrenstechnisch einfacher durchführbar sein kann. Darüber hinaus kann ein Erwärmen der Fügestellen beziehungsweise wenigstens einer Fügestelle beispielsweise auch für Reaktivklebstoffe von Vorteil sein. So kann die Viskosität des Klebstoffs verringert beziehungsweise die Härtezeit verkürzt werden.
Insgesamt wird es in der vorbeschriebenen Ausgestaltung beispielsweise möglich, dass ein Teil etwa eines in dem Klebstoffsystem enthaltenen Lösungsmittels, oder aber angelöste Binderkomponente, stärker ineinander diffundieren, oder bei Reaktivklebern zunächst die Viskosität verringert und dann die Aushärtung beschleunigt wird.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Erwärmen insbesondere nach dem Zusammenfügen der Fügestellen für einen Zeitraum von ≥ 1 min bis ≤ 5 h durchgeführt werden. Ein derartig bemessener Zeitraum ist meist ausreichend, um einen stabilen Haftverbund zu erzeugen. Dabei kann etwa bei der Verwendung eines Lösungsmittels in dem Klebstoffsystem sicher angenommen werden, dass alles oder zumindest ein Teil des Lösungsmittels verdunstet ist. Das Verdunsten lässt sich dabei durch das Anlegen eines Vakuums beschleunigen. Darüber hinaus ist ein derartiger Zeitraum ausreichend, um auch bei großtechnischen Produktionen einsetzbar zu sein, was auch eine Großserienfertigung von Spritzguss-Verbundbauteilen erlaubt.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann ein Erwärmen auf eine Temperatur in einem Bereich von ≥ 30 °C bis ≤ 90 °C, insbesondere auf eine Temperatur von etwa 60°C durchgeführt werden. Diese Temperatur kann insbesondere für leichtflüchtige Komponenten des Klebstoffsystems ausreichend sein, um diese zu verdunsten. Dabei können jedoch insbesondere die polymeren Binderkomponenten der Grünlinge nicht zersetzt werden oder anderweitig nachteilig beeinflusst werden. Derartige Temperaturen sind ferner für eine Vielzahl an Bindersystemen beziehungsweise Klebstoffsystemen geeignet, so dass insbesondere herkömmliche und gebräuchliche Bindersysteme einsetzbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf diese Weise besonders einfach in bestehende Verfahren beziehungsweise für gewünschte Pulverspritzguss-Verbundbauteile implementierbar, was die Anwendungsvielfalt besonders groß gestaltet. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Ausgestaltung energieeffizient und damit kostengünstig möglich.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Klebstoffsystem in dem Verfahrensschritt b) in einer Dicke in einem Bereich von ≤ 5 µm, insbesondere ≤ 3 µm, aufgetragen werden oder kann das Klebstoffsystem bei dem Verfahrensschritt c) derart verdrängt werden, dass es nach dem Fügen in einer Dicke in einem Bereich von ≤ 5 µm, insbesondere ≤ 3 µm vorliegt. Derartige Dicken sind besonders geeignet, um auch mit nicht zusätzlich mit Metall- oder Keramikpulvern gefüllten Klebern nach dem Sintern eine stabile Fügeverbindung zu erzeugen. Im Detail liegen durch eine Dicke gemäß der vorliegenden Ausgestaltung die Pulverpartikel beider Fügepartner ausreichend eng beieinander, um eine sichere und stabile Fügeverbindung zu erzeugen. Darüber hinaus kann der Klebstoff beziehungsweise vorzugsweise sämtliche Komponenten des Klebstoffsystems bei einem Sintervorgang während der Aufheizphase durch Pyrolyse entfernt werden, so dass das erzeugte Spritzguss-Verbundbauteil eine definierte Fügestelle aufweist. Darüber hinaus kann durch derart dünne Fügestellen erreicht werden, dass die beiden entbinderten Formteile flächig und ohne Gefügefehler aneinander sintern, so dass sich nach dem Sinterprozess ein zusammenhängendes und porenfreies Bauteil ergibt. Dabei kann sich, wie oben ausgeführt, die Dicke des Klebstoffsystems insbesondere auf eine Dicke nach dem Zusammenfügen der Fügestellen beziehen.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Zusammenfügen der Fügestellen unter Druck durchgeführt werden. Der Druck kann dabei vorteilhaft ausreichend sein, um Luft zu verdrängen und die Schichtdicke einzustellen. Ein Zusammenfügen der Fügestellen unter Druck kann zum einen eine besonders einfache Einstellung der gewünschten Dicke der Klebstoffschicht ermöglichen, da überschüssiges Material auf einfache Weise von der Fügestelle verdrängt werden kann. Auf diese Weise kann zum anderen in dieser Ausgestaltung eine besonders stabile Fügeverbindung erzeugt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner die Verwendung wenigstens eines Klebstoffsystems zum Zusammenfügen von wenigstens zwei Pulverspritzguss-Grünlingen im Rahmen eines Herstellungsverfahrens für ein Pulverspritzguss-Verbundbauteil. Durch die Verwendung eines Klebstoffsystems können, insbesondere in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, auf einfache Weise stabile Verbund-Grünteile hergestellt werden. Besonders vorteilhaft können durch die Verwendung eines Klebstoffsystems in vorteilhafter Weise Pulverspritzguss-Verbundbauteile hergestellt werden. Dabei wird das Verfahren durch die Verwendung eines Klebstoffsystems einfach und kostengünstig durchführbar. Insgesamt werden die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erzielten Vorteile möglich.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Pulverspritzguss-Verbundbauteil, hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren. Insbesondere ist Gegenstand der Erfindung ein Pulverspritzguss-Verbundbauteil, hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren aus wenigstens zwei spritzgegossenen Pulverspritzguss-Bauteilen. Dieses kann beispielsweise wenigstens eine keramische Komponente und/oder wenigstens eine metallische Komponente umfassen.
Beispiele für geeignete keramische Komponenten umfassen etwa Oxid-, Silikat- und Nitridkeramiken, wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirkondioxid (ZrO₂), Zirkonsilikat (ZrSiO4), Siliciumnitrid (Si₃N₄), Siliciumcarbid (SiC),
Beispiele für metallische Komponenten umfassen beispielsweise elementare Metalle oder Metalllegierungen. Beispiele für elementare Metalle umfassen etwa Eisen, Nickel, Edelmetalle. Beispiele für Metalllegierungen umfassen etwa rostfreie Stähle und Magnetwerkstoffe.
Beispiele für erfindungsgemäße Pulverspritzguss-Verbundbauteile umfassen Pumpen- oder Turbinenlaufräder, insbesondere mit Achsen, Magnetkreisteile insbesondere für Magnetventile, Bohrer, insbesondere mit Hartmetallkrone und zähem Schaftmaterial.
Zeichnungen und Beispiele
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
1 eine Darstellung eines erfindungsgemäß hergestellten Pulverspritzguss-Verbundbauteils; und
2 eine Darstellung verlaufend durch die Fügestelle des Pulverspritzguss-Verbundbauteils aus 1.

Im Folgenden sind verschiedene Klebstoffsysteme beschrieben, die zum Fügen mit anschließendem Cosintern zweier metallischer Spritzguss-Grünlinge untersucht wurden. Die Spritzguss-Grünlinge umfassten dabei 94 Gew.-% Metallpulver (X65Cr13) und 6 % des vorbeschriebenen und im Detail in DE 10 2008 054 615 A1 offenbarten Bindersystems aufweisend Ester der Hydroxybenzoesäure und Fettalkohol sowie Block- oder Copolyamide als polymere Binderkomponente.

Nr.	Klebstoffkomponente	Lösungsmittel
1	Intertronics Opti-tec Part A* (5,00 g)	-
	Intertronics Opti-tec Part B* (1,74 g)
	Zusätzlich: X65Cr13-Metallpulver (67 g)
2	Makromelt 2234* (2,5g)	Isopropanol (86 %),
		Cyclohexan (12 %),
		Wasser (2 %),
		Gesamt 22,5 g
3	Makromelt 6208* (2,5 g)	Isopropanol (86 %),
		Cyclohexan (12 %),
		Wasser (2 %),
		Gesamt 22,5 g
4	Makromelt 6238* (2,5 g)	Isopropanol (86 %),
		Cyclohexan (12 %),
		Wasser (2 %),
		Gesamt 22,5 g
5	Makromelt 2234* (2,5 g)	Methanol (11,25 g),
		Ethanol (11,25 g)
6	Makromelt 6238* (2,5 g)	Methanol (11,25 g),
		Ethanol (11,25 g)
7	Ultramid 1C* (2,5 g)	1-Propanol (18 g),
		Wasser (4,5 g)
8	Orgasol 3502* (2,0 g)	Hexafluorisopropanol (18 g)

Die mit * gekennzeichneten Substanzen sind jeweils unter ihrem genannten Handelsnamen erhältlich. Die Makromelt-Klebstoffe sind unter ihrem Handelsnamen von der Firma Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf, erhältlich und sind allesamt polyamidbasierte Schmelzklebstoffe. Ultramid 1C ist von der Firma BASF, Ludwigshafen als alkohollösliches Polyamid für abriebfeste, zähe Beschichtungen und Überzüge mit hoher Sauerstoffbarriere erhältlich. Orgasol 3502 ist als Copolyamid für Pulverbeschichtungen von der Firma Arkema, Inc., erhältlich. Intertronics Opti-tec Part A ist dabei ein Epoxid, wohingegen Intertronics Opti-tec Part B ein Aminhärter ist, die jeweils unter ihrem Handelsnamen bei der Firma Intertronics erhältlich sind.
Mit sämtlichen Klebstoffsystemen konnten sehr gute Fügeergebnisse erzielt werden. Dabei können die Klebstoffsysteme beispielsweise unter Vakuum entgast werden, bevor sie aufgetragen werden. Die Fügeergebnisse sind dabei rein beispielhaft in 1 gezeigt.
1 zeigt ein Pulverspritzguss-Verbundbauteil 10, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Im Detail ist eine verklebte Fügestelle zweier topfförmiger Spritzlinge 12, 14 nach dem Sintern von außen zu erkennen. 2 zeigt dabei einen Gefügeschliff durch die Fügeebene des Pulverspritzguss-Verbundbauteils 10 aus 1.
Es ist zu erkennen, dass eine stabile Fügeverbindung entstanden ist, wobei sich die Fügestelle nach dem Sintern nicht von den einzelnen Spritzlingen 12, 14 unterscheidet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006060338 A1 [0005]
DE 102008054615 A1 [0018, 0022, 0057]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Pulverspritzguss-Verbundbauteils (10), umfassend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen von wenigstens zwei zu einem Verbundbauteil zu verbindender Pulverspritzguss-Grünlinge, wobei jeder der Pulverspritzguss-Grünlinge wenigstens eine Fügestelle aufweist; b) Auftragen eines Klebstoffsystems auf zumindest eine der Fügestellen; c) Zusammenfügen der Fügestellen; d) Zumindest teilweises Entbindern der zusammengefügten Pulverspritzguss-Grünlinge; und e) Sintern der zumindest teilweise entbinderten Pulverspritzguss-Grünlinge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Klebstoffsystem ausgewählt wird aus einem Lösungsmittelklebestoffsystem, einem Reaktivklebstoffsystem und einem Klebstoffsystem mit einem gelösten Schmelzklebstoff.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Lösungsmittelklebstoffsystem, Ameisensäure, Schwefelsäure, dipolar aprotische Lösungsmittel, Phenolderivate, Hexafluorisopropanol oder Mischungen daraus als Lösungsmittelkomponente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Reaktivklebstoffsystem wenigstens einen Epoxy-Zweikomponentenkleber oder wenigstens ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schmelzklebstoff polyamidbasiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Klebstoffsystem verwendet wird, das eine in wenigstens einem Grünling enthaltene Keramikkomponente und/oder Metallkomponente aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Klebstoffsystem verwendet wird, das eine in wenigstens einem Grünling enthaltene Binderkomponente aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in Verfahrensschritt a) wenigstens zwei zu einem Pulverspritzguss-Verbundbauteil zu verbindende Pulverspritzguss-Grünlinge bereitgestellt werden, die aus demselben oder einem unterschiedlichen Material geformt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest eine Fügestelle vor dem Auftragen des Klebstoffsystems und/oder nach dem Zusammenfügen der Fügestellen erwärmt wird
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Erwärmen insbesondere nach dem Zusammenfügen der Fügestellen für einen Zeitraum von ≥ 1 min bis ≤ 5 h durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei das Erwärmen auf eine Temperatur in einem Bereich von ≥ 30 °C bis ≤ 90 °C, insbesondere auf eine Temperatur von 60°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Klebstoffsystem in dem Verfahrensschritt b) in einer Dicke in einem Bereich von ≤ 5 µm, insbesondere ≤ 3 µm, aufgetragen wird oder wobei das Klebstoffsystem bei dem Verfahrensschritt c) derart verdrängt wird, dass es nach dem Fügen in einer Dicke in einem Bereich von ≤ 5 µm, insbesondere ≤ 3 µm vorliegt.
Verwendung wenigstens eines Klebstoffsystems zum Zusammenfügen von wenigstens zwei Pulverspritzguss-Grünlingen im Rahmen eines Herstellungsverfahrens für ein Pulverspritzguss-Verbundbauteil (10).
Pulverspritzguss-Verbundbauteil, hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 13.