DE10203285C1 - Sinterable powder mixture for the production of sintered components - Google Patents
Sinterable powder mixture for the production of sintered componentsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine sinterfähige Pulvermischung zur Herstellung gesinterter Bauteile, insbesondere für den Auto mobilbau, auf Basis eines Al-Pulvers, sowie hieraus herge stellte gesinterte Bauteile sowie ein Verfahren zur Herstel lung derartiger Bauteile.The invention relates to a sinterable powder mixture for Manufacture of sintered components, especially for the car mobile construction, based on an Al powder, as well as herge produced sintered components as well as a manufacturing process development of such components.
Aluminium ist aufgrund seiner speziellen Eigenschaften ein bevorzugter Werkstoff insbesondere in der Raumfahrtindustrie und Automobilindustrie. Aus Aluminium bzw. Aluminium enthal tenden Werkstoffen hergestellte Bauteile sind im Vergleich mit üblichen, beispielsweise aus Gußeisen hergestellten Bau teilen, erheblich leichter. Durch die Verringerung des Ge wichts sind beispielsweise bei Automobilen eine Steigerung des Wirkungsgrads sowie eine Reduzierung des Kraftstoffver brauchs und eine Verbesserung der Abgaswerte zu erreichen.Aluminum is a because of its special properties preferred material especially in the space industry and automotive industry. Made of aluminum or aluminum Components made of materials tend to be compared with usual construction, for example made of cast iron share, much easier. By reducing the Ge weights are an increase in automobiles, for example efficiency and a reduction in fuel consumption need and to achieve an improvement in exhaust gas values.
Im Zuge der wünschenswerten Gewichtsreduzierung von Automobi len besteht ein steigender Bedarf an Anwendungen für Alumini um im Automobilbereich. Denn beispielsweise im Motor- und Ge triebebau werden die bisherigen Stahl- oder Gußteile Stück für Stück ersetzt durch solche aus Aluminium bzw. unter Ver wendung von Aluminium hergestellten. Da bei einer Kombination von Stahl- bzw. Gußteilen mit solchen aus Aluminium Probleme aufgrund des unterschiedlichen physikalischen Verhaltens der Werkstoffe auftreten, ist es wünschenswert, möglichst viele "klassische" Bauteile aus Stahl oder Guß durch solche unter Verwendung von Aluminium hergestellte zu ersetzen. Denn hier durch werden Probleme aufgrund von Unterschieden der einge setzten Materialien hinsichtlich der thermischen Ausdehnungs koeffizienten, der thermischen Leitfähigkeit, der elastischen Eigenschaften etc. vermieden. Durch die Verwendung von auf einander abgestimmten Bauteilen, welche unter Verwendung von Aluminium hergestellt sind, werden insbesondere auch höhere Wirkungsgrade erzielt. In the course of the desirable weight reduction from Automobi len there is an increasing need for applications for aluminum around in the automotive field. Because, for example, in the engine and Ge The existing steel or castings are now used as drive units for pieces replaced by those made of aluminum or under Ver application of aluminum. Because of a combination of steel or cast parts with problems of aluminum due to the different physical behavior of the Materials occur, it is desirable to have as many as possible "Classic" components made of steel or cast by such under Use of aluminum to replace. Because here through problems due to differences of the one put materials in terms of thermal expansion coefficients, thermal conductivity, elastic Properties etc. avoided. By using on coordinated components, which using Aluminum are made, especially higher ones Efficiency achieved.
EP 0 436 652 A1 offenbart ein Aluminiumlegierung-haltiges Me tallpulver zur Herstellung von gesinterten Aluminiumlegierun gen mit 0,1 bis 3,0 Gew.% Cu, wobei die weiteren Anteile aus Aluminium und unvermeidlichen Verunreinigungen bestehen. Be vorzugt ist eine Legierung mit 4 bis 20 Gew.% Mg und 12 bis 30 Gew.% Si, wobei die weiteren Anteile aus Aluminium und unver meidlichen Verunreinigungen bestehen. Hiermit sollen gesin terte Legierungen mit hohen Zugfestigkeiten und Dehnungskoef fizienten erhalten werden. EP 0 436 652 A1 discloses a Me containing aluminum alloy tall powder for the production of sintered aluminum alloy gene with 0.1 to 3.0 wt.% Cu, with the further proportions Aluminum and inevitable impurities exist. Be an alloy with 4 to 20 wt.% Mg and 12 to 30 wt.% is preferred Si, with the other parts made of aluminum and non avoidable impurities. This is meant to be tter alloys with high tensile strength and expansion coefficient efficient.
Da insbesondere viele Motor-, Kupplungs- und Getriebebauteile pulvermetallurgisch hergestellt werden, besteht ein großes Interesse daran, Pulvermischungen herzustellen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels welchen Aluminiumbauteile pulvermetallurgisch hergestellt werden können. Nachteilig an der pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen unter Verwendung von Aluminium ist insbesondere, daß Aluminium und seine Legierungen dazu neigen, sich bei Luftkontakt mit einem äußerst stabilen Metalloxid zu belegen. Hierdurch wird insbe sondere die spezifische Oberfläche erhöht. Durch die sich auf dem eingesetzten aluminiumhaltigen Material befindlichen Oxidhäute wird die für das Sintern notwendige Diffusion der Partikel des verwendeten Pulvermaterials behindert. Weiterhin weisen aus aluminiumhaltigen Materialien hergestellte Bautei le im Vergleich zu solchen aus Stahl oder Guß hergestellten verminderte Festigkeitswerte, insbesondere eine geringe Här te, auf. Zudem behindern die sich auf dem aluminiumhaltigen Ausgangsmaterial befindlichen Oxidhäute im üblichen Preßvor gang die Kaltverschweißung der Partikel untereinander.Because, in particular, many engine, clutch and transmission components are made by powder metallurgy, there is a big one Interested in making powder mixes and processes to provide, by means of which aluminum components can be produced by powder metallurgy. Disadvantageous the powder metallurgical production of components under Use of aluminum is in particular that aluminum and its alloys tend to come into contact with air extremely stable metal oxide. This will in particular special increases the specific surface. By on the aluminum-containing material used Oxide skins becomes the diffusion necessary for sintering Particles of the powder material used hindered. Farther exhibit components made of aluminum-containing materials le compared to those made of steel or cast iron reduced strength values, especially a low hardness te, on. In addition, they interfere with the aluminum-containing Starting material located oxide skins in the usual Prepressvor cold welding of the particles to one another.
Es besteht daher ein Bedarf an sinterfähigen Pulvermischun gen, welche pulvermetallurgisch gut verarbeitbar sind, und aus welchen Bauteile mit guten Festigkeitswerten und hoher Härte pulvermetallurgisch herstellbar sind. Des weiteren be steht ein Bedarf an pulvermetallurgischen Verfahren zur Ver arbeitung derartiger aluminiumhaltiger sinterfähiger Pulver mischungen.There is therefore a need for sinterable powder mix conditions which are easy to process by powder metallurgy, and from which components with good strength values and high Hardness can be produced by powder metallurgy. Furthermore be there is a need for powder metallurgical processes Processing of such aluminum-containing sinterable powders mixtures.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Pulver mischung und hieraus hergestellte Bauteile sowie entsprechen de Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche die vorgenann ten Nachteile nicht aufweisen.The object of the present invention is therefore a powder mixture and components made from it as well to provide procedures which the aforementioned ten disadvantages.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine sinter fähige Pulvermischung zur Herstellung gesinterter Bauteile, insbesondere für den Automobilbau, umfassend 60 bis 98,5 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge der Pulvermischung, bevor zugt 75 bis 92 Gew.%, eines Al-Basispulvers aus Metallen und/oder deren Legierungen, umfassend Al, 0,2 bis 30 Gew.% Mg, 0,2 bis 40 Gew.% Si, 0,2 bis 15 Gew.% Cu, 0,2 bis 15 Gew.% Zn, 0,2 bis 15 Gew.% Ti, 0,2 bis 10 Gew.% Sn, 0,2 bis 5 Gew.% Mn, 0,2 bis 10 Gew.% Ni und/oder weniger als 1 Gew.% an As, Sb, Co, Be, Pb und/oder B, wobei die Gewichtsprozentanteile jeweils bezogen sind auf die Gesamtmenge an Al-Basispulver, und 0,8 bis 40 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge der Pulvermischung, bevorzugt 8 bis 15 Gew.%, eines Metallpulvers, ausgewählt aus einer ersten Gruppe von Metallen und/oder deren Legierungen bestehend aus Mo und/oder W.According to the invention, this object is achieved by a sinter capable powder mixture for the production of sintered components, in particular for the automotive industry, comprising 60 to 98.5% by weight, based on the total amount of powder mixture before add 75 to 92% by weight of an aluminum base powder made of metals and / or their alloys, comprising Al, 0.2 to 30% by weight of Mg, 0.2 to 40% by weight Si, 0.2 to 15% by weight Cu, 0.2 to 15% by weight Zn, 0.2 to 15 wt.% Ti, 0.2 to 10 wt.% Sn, 0.2 to 5 wt.% Mn, 0.2 to 10% by weight of Ni and / or less than 1% by weight of As, Sb, Co, Be, Pb and / or B, the weight percentages in each case are based on the total amount of Al base powder, and 0.8 up to 40% by weight, based on the total amount of the powder mixture, preferably 8 to 15% by weight of a metal powder selected from a first group of metals and / or their alloys consisting of Mo and / or W.
Durch die Zugabe der ersten Gruppe von Metallen und/oder de ren Legierungen bestehend aus Mo und/oder W können mit dieser Pulvermischung pulvermetallurgisch Bauteile hergestellt wer den, welche eine sehr hohe Härte aufweisen. Die Werte für die Härte für Bauteile, hergestellt mit einem Pulver, ausgewählt aus der ersten Gruppe von Metallen und/oder deren Legierun gen, sind im Vergleich zu solchen ohne Zugabe dieser ersten Gruppe von Metallen und/oder deren Legierungen um 5 bis 35%, bevorzugt 10 bis 25%, erhöht. Durch den Zusatz der ersten Gruppe von Metallen und/oder deren Legierungen zu einem Al- Basispulver wird insbesondere die durch den Preßvorgang, ins besondere die Nachverdichtung, hervorgerufene Kaltverschwei ßung der Partikel untereinander verbessert. Hierdurch wird letztendlich auch die Diffusion der einzelnen Partikel wäh rend des einzelnen Sintervorgangs verbessert, wodurch Bautei le mit höheren Festigkeitswerten und höherer Härte erhalten werden.By adding the first group of metals and / or de Ren alloys consisting of Mo and / or W can with this Powder mixture made of powder metallurgy components those that have a very high hardness. The values for the Hardness for components made with a powder selected from the first group of metals and / or their alloy compared to those without the addition of these first Group of metals and / or their alloys by 5 to 35%, preferably 10 to 25%, increased. By adding the first Group of metals and / or their alloys to form an aluminum Base powder is particularly the by the pressing process, ins especially post-compression, cold welding ß the particles among each other improved. This will ultimately also the diffusion of the individual particles rend improved by the individual sintering process, thereby building obtained with higher strength values and higher hardness become.
Vorteilhafterweise umfaßt die sinterfähige Pulvermischung weiterhin eine zweite Gruppe von Metallen und/oder deren Le gierungen, bestehend aus Cu, Sn, Zn, Li und/oder Mg. Die Zu gabe der vorgenannten zweiten Gruppe von Metallen und/oder deren Legierungen bewirkt vermutlich, daß insbesondere noch während des Preßvorgangs, insbesondere während der Nachver dichtung, mit dem Al-Basispulver eine Legierung und/oder in termetallische Phase gebildet wird. Hierdurch wird die Aus bildung von Oxidhäuten auf der Oberfläche des eingesetzten Al-Basispulvers behindert. Zusätzlich geht zumindest teilwei se beim eigentlichen Sintervorgang die zweite Gruppe von Me tallen und/oder deren Legierungen in einen zumindest teilwei se flüssigen Zustand bei der Sintertemperatur über, wodurch die Anbindung insbesondere der ersten Gruppe von Metallen und/oder deren Legierungen an das Aluminium-Basispulver ver bessert wird.The sinterable powder mixture advantageously comprises further a second group of metals and / or their Le Alloys consisting of Cu, Sn, Zn, Li and / or Mg. Die Zu administration of the aforementioned second group of metals and / or their alloys presumably have the effect that in particular during the pressing process, especially during the post-processing seal, with the Al base powder an alloy and / or in term metallic phase is formed. This will make the end formation of oxide skins on the surface of the used Al base powder hindered. In addition, at least partially se the second group of Me during the actual sintering process tallen and / or their alloys in an at least partially se liquid state at the sintering temperature, whereby connecting in particular the first group of metals and / or their alloys to the aluminum base powder is improved.
Bevorzugt liegt das Verhältnis der Menge der ersten Gruppe von Metallen und/oder deren Legierungen zu derjenigen der zweiten Gruppe in der Pulvermischung in einem Bereich von 1 : 8 bis 15 : 1 Gewichtsanteilen. Vorzugsweise liegt das Verhältnis in einem Bereich von 2 : 1 bis 6 : 1 Gewichtsanteilen. Bei derar tigen Mischungsverhältnissen wird eine maximale Anbindung der Metalle und/oder Legierungen der ersten Gruppe an das Al- Basispulver erzielt. Hierdurch können mit der Pulvermischung Bauteile mit hoher Härte erhalten werden.The ratio of the amount of the first group is preferably of metals and / or their alloys to that of second group in the powder mixture in a range of 1: 8 up to 15: 1 parts by weight. The ratio is preferably in a range from 2: 1 to 6: 1 parts by weight. At derar mixture ratios, a maximum connection of the Metals and / or alloys of the first group to the aluminum Base powder achieved. This allows you to mix with the powder Components with high hardness can be obtained.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Al-Basispulver neben Al 0,2-15 Gew.% Mg, 0,2 bis 16 Gew.% Si, 0,2 bis 10 Gew.% Cu und/oder 0,2 bis 15 Gew.% Zn, bezogen jeweils auf die Gesamtmenge des Al-Basispulvers, auf. Weiterhin weist bevorzugt die zweite Gruppe von Metallen und/oder deren Legierungen Cu, Zn und/oder Sn auf.In a further advantageous embodiment of the invention the Al base powder has Al 0.2-15 wt.% Mg, 0.2 to 16% by weight Si, 0.2 to 10% by weight Cu and / or 0.2 to 15% by weight Zn, based on the total amount of the Al base powder. Furthermore, the second group of metals preferably has and / or their alloys Cu, Zn and / or Sn.
Vorzugsweise umfaßt die sinterfähige Pulvermischung Schmier mittel in einer Menge von 0,2 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Ge samtmenge der Pulvermischung. Als Schmiermittel können hier bei einerseits selbstschmierende Mittel vorgesehen sein wie beispielsweise MoS2, WS2, BN, MnS sowie Graphit und/oder an dere Kohlenstoffmodifikationen wie Koks, polarisierter Gra phit o. ä. Vorzugsweise werden 1 bis 3 Gew.% Schmiermittel der sinterfähigen Pulvermischung zugegeben. Durch Einsatz der vorgenannten Schmiermittel können den aus der sinterfähigen Pulvermischung hergestellten Bauteilen selbstschmierende Ei genschaften vermittelt werden. The sinterable powder mixture preferably comprises lubricants in an amount of 0.2 to 5% by weight, based on the total amount of the powder mixture. Self-lubricating agents such as MoS 2 , WS 2 , BN, MnS as well as graphite and / or other carbon modifications such as coke, polarized graphite or the like can be provided here as lubricants, on the one hand. Preferably 1 to 3 wt Powder mixture added. By using the aforementioned lubricants, the components made from the sinterable powder mixture can be imparted with self-lubricating properties.
Die sinterfähige Pulvermischung kann weiterhin Bindemittel und/oder Gleitmittel umfassen. Diese sind bevorzugt ausge wählt aus einer Gruppe umfassend Polyvinylacetate, Wachse, insbesondere Amidwachse wie Ethylenbisstearoylamid, Schel lack, Polyalkylenoxide und/oder Polyglykole. Polyalkylenoxide und/oder -glykole werden vorzugsweise als Polymere und/oder Copolymere mit mittleren Molekulargewichten in einem Bereich von 100 bis 500.000 g/mol, bevorzugt 1.000 bis 3.500 g/mol, weiter bevorzugt 3.000 bis 6.500 g/mol, verwendet. Die Mittel werden bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von etwa 0,01 bis 12 Gew.%, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 5 Gew.%, noch mehr bevorzugt 0,6 bis 1,8 Gew.%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Pulvermischung, eingesetzt. Die Bin de- und/oder Gleitmittel erleichtern auch das Entnehmen der aus der sinterfähigen Pulvermischung hergestellten Bauteile aus der Preßform.The sinterable powder mixture can also be a binder and / or include lubricants. These are preferred chooses from a group comprising polyvinyl acetates, waxes, in particular amide waxes such as ethylene bisstearoylamide, Schel paint, polyalkylene oxides and / or polyglycols. polyalkylene and / or glycols are preferably used as polymers and / or Copolymers with average molecular weights in one range from 100 to 500,000 g / mol, preferably 1,000 to 3,500 g / mol, more preferably 3,000 to 6,500 g / mol, used. The means are preferred in an amount in a range of about 0.01 to 12% by weight, preferably in a range from 0.5 to 5% by weight, even more preferably 0.6 to 1.8% by weight, each based on the total amount of the powder mixture. The bin De and / or lubricants also make it easier to remove the Components made from the sinterable powder mixture from the mold.
Die Pulvermischung kann durch Mischen der einzelnen Bestand teile mit üblichen Apparaturen wie Taumelmischern sowohl in der Wärme (Warmmischen) als auch bei Raumtemperatur (Kaltmi schen) hergestellt werden, wobei das Warmmischen bevorzugt ist.The powder mix can be made by mixing the individual stock parts with common equipment such as tumble mixers both in heat (warm mixing) as well as at room temperature (cold mix ) are produced, with warm mixing preferred is.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein gesintertes Bauteil, welches zumindest teilweise hergestellt ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Derartige erfindungsgemäße gesinterte Bauteile weisen Festigkeitswerte und Härten auf, welche deutlich über solchen liegen, welche mit üblichen Ver fahren hergestellt wurden. Bevorzugt weisen die erfindungsge mäßen gesinterten Bauteile eine Zugfestigkeit von mindestens 140 N/mm2, gemessen gemäß DIN EN 10002-1, auf. Weiter bevor zugt beträgt die Zugfestigkeit mehr als 200 N/mm2, noch wei ter bevorzugt mehr als 300 N/mm2. Vorteilhafterweise weisen die erfindungsgemäßen gesinterten Bauteile ein Elastizitäts modul von mindestens 70 kN/mm2, gemessen gemäß DIN EN 10002- 1, auf, welches weiter bevorzugt größer 80 kN/mm2 ist. Furthermore, the present invention relates to a sintered component which is at least partially manufactured according to the method according to the invention. Such sintered components according to the invention have strength values and hardnesses which are significantly higher than those which were produced using conventional methods. The sintered components according to the invention preferably have a tensile strength of at least 140 N / mm 2 , measured in accordance with DIN EN 10002-1. More preferably, the tensile strength is more than 200 N / mm 2 , more preferably more than 300 N / mm 2 . The sintered components according to the invention advantageously have a modulus of elasticity of at least 70 kN / mm 2 , measured in accordance with DIN EN 10002-1, which is more preferably greater than 80 kN / mm 2 .
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weisen die erfin dungsgemäßen gesinterten Bauteile eine Härte (HB 2,5/62,5 kg) von mindestens 100, gemessen gemäß DIN EN 24498-1, auf. Die Härte ist weiter bevorzugt größer als 110, noch weiter bevor zugt größer als 125.In a further preferred embodiment, the inventions sintered components according to the invention a hardness (HB 2.5 / 62.5 kg) of at least 100, measured according to DIN EN 24498-1. The Hardness is more preferably greater than 110, still further before moves greater than 125.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das gesinterte Bauteil ausgebildet als Zahnrad, Pumpenrad, insbesondere Öl- pumpenrad, und/oder Pleuel und/oder Rotorsatz.In a further advantageous embodiment, the sintered Component designed as a gear wheel, pump wheel, in particular oil pump wheel, and / or connecting rod and / or rotor set.
Unter gesinterten Bauteilen im Sinne der vorliegenden Erfin dung werden Bauteile verstanden, welche vollständig aus einem sinterfähigen Material hergestellt wurden, andererseits wer den hierunter auch Verbundteile verstanden, wobei der Grund körper eines derartigen Verbundteils beispielsweise aus einer aluminiumhaltigen Pulvermischung hergestellt sein kann und der mit dem Grundkörper weiter verbundene Körper aus einem weiteren Material, beispielsweise Eisen oder Gußstahl, gesin tert oder massiv, oder aus massivem Aluguß. Umgekehrt kann das Verbundteil auch beispielsweise lediglich auf den Stirn seiten oder seiner Oberfläche eine gesinterte Schicht aus ei ner aluminiumhaltigen Pulvermischung aufweisen, wohingegen der Grundkörper aus beispielsweise Stahl oder Gußeisen, ge sintert oder massiv, ist. Die gesinterten Bauteile können da bei kalibriert und/oder ausgehärtet in der Wärme sein.Under sintered components in the sense of the present invention Components are understood that are made up entirely of one sinterable material were produced, on the other hand who which also includes composite parts, the reason body of such a composite part, for example from a aluminum-containing powder mixture can be made and the body further connected to the basic body from one other material, such as iron or cast steel, gesin tert or solid, or made of solid cast aluminum. Conversely, can the composite part, for example, only on the forehead sides or its surface a sintered layer of egg have an aluminum-containing powder mixture, whereas the base body made of, for example, steel or cast iron, ge sintered or solid. The sintered components can there when calibrated and / or hardened in the warmth.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung von gesinterten Bauteilen, auch Verbundtei
len, aus einer erfindungsgemäßen Pulvermischung, wobei
Finally, the present invention relates to a method for producing sintered components, including composite parts, from a powder mixture according to the invention, wherein
- - in einem ersten Schritt die Pulvermischung in eine erste Form eingegeben wird;- In a first step, the powder mixture in a first Form is entered;
- - in einem zweiten Schritt die Pulvermischung zu einem Grün ling gepreßt wird;- in a second step, the powder mixture to a green ling is pressed;
- - in einem dritten Schritt der Grünling zumindest teilweise nachverdichtet wird; und - in a third step, the green compact at least partially is densified; and
- - in einem vierten Schritt der nachverdichtete Grünling ge sintert wird.- In a fourth step the green compacted ge is sintered.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den großen Vorteil auf, daß durch die bereits im dritten Schritt erzielte hohe Dichte vor dem eigentlichen Sintern Bauteile herstellbar sind, wel che einerseits hervorragende Festigkeitswerte, andererseits auch ausgesprochen hohe Dichten und Härten aufweisen. Insbe sondere können durch die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfah ren erfolgte Nachverdichtung die sich an den Sinterschritt anschließenden üblichen Nachbearbeitungsschritte wie das Ka librieren und/oder die Aushärtung durch Auslagerung in der Wärme erheblich verkürzt werden, oder aber gegebenenfalls die übliche Nachbrennung oder aber die Kalibrierung weggelassen werden. Durch diese Verkürzung des Gesamtprozesses wird eine Produktivitätserhöhung und damit ein wirtschaftlicher Vorteil erreicht.The method according to the invention has the great advantage that by the high density already achieved in the third step components can be produced before the actual sintering, wel excellent strength values on the one hand, on the other hand also have extremely high densities and hardness. in particular special can by the according to the inventive method Renewed densification followed the sintering step subsequent usual post-processing steps such as the Ka librate and / or harden by aging in the Heat can be significantly reduced, or if necessary, the usual afterburning or the calibration omitted become. By shortening the overall process, a Increased productivity and thus an economic advantage reached.
Durch das Nachverdichten im dritten Schritt des erfindungsge mäßen Verfahrens wird vorteilhafterweise erreicht, daß die sich auf der Oberfläche des eingesetzten Materials vorhande nen Oxidschichten mechanisch aufgebrochen werden, wodurch ei ne bessere Kaltverschweißung beim Preßvorgang zwischen den einzelnen Materialpartikeln erreicht wird. Des weiteren wird hierdurch auch die Diffusion während des eigentlichen Sinter prozesses der einzelnen Materialpartikel verbessert. Hier durch können Bauteile mit erhöhten Festigkeitswerten und ins besondere höherer Härte erhalten werden.By the densification in the third step of the fiction The method is advantageously achieved in that the exist on the surface of the material used NEN oxide layers are broken mechanically, whereby egg ne better cold welding during the pressing process between the individual material particles is reached. Furthermore, thereby also the diffusion during the actual sintering process of the individual material particles improved. here components with increased strength values and ins particularly higher hardness can be obtained.
Der im zweiten und dritten Schritt des erfindungsgemäßen Ver fahrens erfolgte Preßvorgang kann sowohl bei erhöhter Tempe ratur, insbesondere unter Zugabe der oben genannten Mittel, insbesondere Polyethylenglykole (Warmpressen), jedoch auch bei Raumtemperatur (Kaltpressen), als auch über Vibrations verdichten erfolgen. Unter Vibrationsverdichten wird hier ein Verfahren verstanden, bei welchem während des Preßvorgangs zumindest zeitweise eine Schwingung den Preßvorgang überla gert, wobei die Schwingung beispielsweise über wenigstens ei nen Preßstempel eingeleitet werden kann. Auch eine Kombinati on der vorgenannten Preßverfahren ist möglich. Sinterfähige Materialien sind insbesondere Pulver bzw. Pulvermischungen, insbesondere Metallpulver und/oder Keramikpulver, beispiels weise aus Stählen wie Chrom-Nickel-Stahl, Bronzen, Nickelba sislegierungen wie Hastalloy, Inconel, Metall-Oxiden, -Nitriden, -Siliziden oder dergleichen, und insbesondere alu miniumhaltige Pulver bzw. Pulvermischungen, wobei die Pulver mischungen auch hochschmelzende Bestandteile enthalten können wie beispielsweise Platin oder dergleichen. Das verwendete Pulver und seine Teilchengröße ist vom jeweiligen Einsatz zweck abhängig. Bevorzugte eisenhaltige Pulver sind die Le gierungen 316 L, 304 L, Inconel 600, Inconel 625, Monel und Hastalloy B, X und C. Weiterhin kann das sinterfähige Materi al ganz oder teilweise aus Kurzfasern bzw. Fasern sein, vor zugsweise Fasern mit Durchmessern zwischen etwa 0,1 und 250 µm und einer Länge von wenigen µm bis zu Millimetergröße, bis hin zu 50 mm wie z. B. Metallfaservlies.The Ver in the second and third step of the invention The pressing process can take place both at elevated temperatures temperature, in particular with the addition of the abovementioned agents, especially polyethylene glycols (hot pressing), however at room temperature (cold pressing), as well as vibrations condense. Vibration compression is used here Process understood, during which during the pressing process at least occasionally an oscillation leaves the pressing process gert, the vibration, for example, over at least ei NEN ram can be initiated. Also a Kombinati on the aforementioned pressing process is possible. sinterable Materials are in particular powders or powder mixtures, in particular metal powder and / or ceramic powder, for example wise from steels like chrome-nickel steel, bronzes, nickelba sis alloys such as Hastalloy, Inconel, metal oxides, Nitrides, silicides or the like, and in particular aluminum minium-containing powder or powder mixtures, the powder Mixtures can also contain high-melting components such as platinum or the like. The used Powder and its particle size depend on the application purpose dependent. Preferred iron-containing powders are Le Alloys 316 L, 304 L, Inconel 600, Inconel 625, Monel and Hastalloy B, X and C. Furthermore, the sinterable material al be wholly or partly of short fibers or fibers preferably fibers with diameters between about 0.1 and 250 µm and a length of a few µm up to millimeter size, up to towards 50 mm such as B. metal fiber fleece.
Ist es gewünscht, Verbundteile herzustellen, welche bei spielsweise auf der Stirnseite eines aus Stahl oder Gußeisen bestehenden Körpers eine gesinterte Schicht aus dem sinterfä higen Material aufweisen sollen, so wird im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens das sinterfähige Material beispielsweise über übliche Methoden auf den Grundkörper auf gebracht, es kann jedoch auch vorgesehen sein, beispielsweise das Material in Pulverform aufzusprühen (Wet Powder Spraying: WPS). Hierzu ist es notwendig, eine Suspension des sinterfä higen Materials herzustellen. Die hierfür notwendige Suspen sion umfaßt vorzugsweise Lösemittel, Bindemittel, Stabilisa toren und/oder Dispergiermittel. Besonders bevorzugte Löse mittel sind ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Wasser, Me thanol, Ethanol, Isopropanol, Terpene, C2-C5-Alkene, Toluol, Trichlorethylen, Diethylether und/oder C1-C6-Aldehyde und/oder Ketone. Bevorzugt sind hierbei Lösemittel, die bei Temperaturen unter 100°C verdampfbar sind. Die Menge der verwendeten Lösemittel liegt in einem Bereich von etwa 40 bis 70 Gew.%, bezogen auf die eingesetzte sinterfähige Pulvermi schung, bevorzugt in einem Bereich von etwa 50 bis 65 Gew.%.If it is desired to produce composite parts which, for example, should have a sintered layer made of the sinterable material on the end face of a body made of steel or cast iron, the sinterable material is applied to the base body in the first step of the method according to the invention, for example, using conventional methods brought, but it can also be provided, for example, to spray the material in powder form (Wet Powder Spraying: WPS). For this it is necessary to produce a suspension of the sinterable material. The suspension required for this preferably comprises solvents, binders, stabilizers and / or dispersants. Particularly preferred solvents are selected from a group comprising water, methanol, ethanol, isopropanol, terpenes, C 2 -C 5 -alkenes, toluene, trichlorethylene, diethyl ether and / or C 1 -C 6 -aldehydes and / or ketones. Solvents which can be evaporated at temperatures below 100 ° C. are preferred. The amount of solvent used is in a range from about 40 to 70% by weight, based on the sinterable powder mixture used, preferably in a range from about 50 to 65% by weight.
Die im dritten Schritt erfolgende Nachverdichtung (welche auch Zwischenverdichtung genannt werden kann) kann durch für die Pressung eines Grünlings übliche und bekannte Verfahren vorgenommen werden. So kann beispielsweise der im zweiten Schritt gepreßte Grünling erneut in eine übliche Matrizenform eingebracht und in dieser zumindest teilweise durch entspre chende Preßstempel nachverdichtet werden. Vorzugsweise können die Nachverdichtwerkzeuge ganz oder teilweise konisch ausge legt werden, so daß an bestimmten vorherbestimmten Stellen des Grünlings besonders hohe Verdichtungen erreicht werden können.The subsequent densification (which intermediate compression can also be called) by for the pressing of a green body is a customary and known method be made. For example, the second Step pressed green body again into a common die shape introduced and in this at least partially by correspond appropriate press rams are compressed. Preferably can the post-compacting tools are completely or partially conical be placed so that at certain predetermined places particularly high densities of the green compact can be achieved can.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem dritten Schritt in einem weiteren Schritt der Grünling entwachst. Das Entwachsen erfolgt vor zugsweise unter Stickstoff, Wasserstoff, Luft und/oder Mi schungen der genannten Gase, insbesondere auch mit gezielter Luftzuführung. Weiterhin kann die Entwachsung mit Endogas und/oder Exogas vorgenommen werden, jedoch auch im Vakuum. Die Entwachsung kann bevorzugt durch überlagerte Mikrowellen und/oder Ultraschall, oder aber nur über Mikrowellen zur Tem peraturführung erfolgen. Schließlich kann das Entwachsen auch über Lösemittel wie Alkohol o. ä. oder überkritischem Kohlen dioxid mit oder ohne Einwirkung von Temperatur, Mikrowellen oder Ultraschall oder Kombination der vorgenannten Verfahren vorgenommen werden.In a preferred embodiment of the invention Procedure will be followed by the third step in another Step of the green body waxed. The dewaxing takes place before preferably under nitrogen, hydrogen, air and / or Mi of the gases mentioned, especially with targeted ones Air supply. Dewaxing can also be done with endogas and / or exogas, but also in a vacuum. The dewaxing can preferably be done by superimposed microwaves and / or ultrasound, or only using microwaves for the tem temperature control. After all, dewaxing can too about solvents such as alcohol or similar or supercritical carbon dioxide with or without exposure to temperature, microwaves or ultrasound or combination of the aforementioned methods be made.
Vorteilhafterweise wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der im dritten Schritt vorgenommenen Nachverdichtung eine Dichte erzielt, welche etwa 2 bis etwa 40% über derjenigen vor dem Nachverdichten liegt, bevorzugt 5 bis 30%, weiter be vorzugt 15 bis 25%.The method according to the invention is advantageous with the post-compaction carried out in the third step Density achieved which is about 2 to about 40% above that before further compaction, preferably 5 to 30%, is further preferably 15 to 25%.
Vorzugsweise werden im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens Grünlinge mit einer Ausgangsdichte in einem Be reich von 2,1 bis 2,5 g/cm3, bevorzugt 2,2 bis 2,4 g/cm3, weiter bevorzugt 2,25 bis 2,38 g/cm3, gemessen gemäß DIN ISO 2738, gepreßt.In the second step of the method according to the invention, green compacts with an initial density in a range from 2.1 to 2.5 g / cm 3 , preferably 2.2 to 2.4 g / cm 3 , more preferably 2.25 to 2, 38 g / cm 3 , measured according to DIN ISO 2738, pressed.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens wird vorteilhafterweise eine Form, in welche der ge gebenenfalls entwachste Grünling eingebracht wird, vor Ein bringung des Grünlings mit einem Gleitmittel besprüht. Es kann auch der entwachste Grünling in Gleitmittel getränkt werden. Weiterhin ist besonders vorteilhaft, daß der Sinter prozeß im vierten Schritt unter Stickstoff mit einem Taupunkt kleiner -40°C, bevorzugt kleiner -50°C, durchgeführt wird. Hierbei erfolgt das Sintern vorzugsweise unter reinem Stick stoff. Weiterhin kann das Sintern bei entsprechender Dichte und/oder Zusammensetzung des Grünlings auch unter Luft, Was serstoff, Mischungen aus Stickstoff und Wasserstoff mit oder ohne gezielte Luftzuführung, Endogas, Exogas oder im Vakuum durchgeführt werden, wobei das Sintern durch überlagerte Mi krowellen oder aber über Mikrowellen zur Temperaturführung erfolgen kann.In a further embodiment of the Ver driving is advantageously a form in which the ge if necessary, dewaxed green body is introduced before on the green body sprayed with a lubricant. It the dewaxed green body can also be soaked in lubricant become. It is also particularly advantageous that the sinter process in the fourth step under nitrogen with a dew point below -40 ° C, preferably below -50 ° C, is carried out. The sintering is preferably carried out under a pure stick material. Furthermore, the sintering can be carried out with an appropriate density and / or composition of the green body also in air, what hydrogen, mixtures of nitrogen and hydrogen with or without targeted air supply, endogas, exogas or in a vacuum be carried out, the sintering by superimposed Mi crow waves or microwaves for temperature control can be done.
An den Sinterschritt kann vorzugsweise unmittelbar eine gege benenfalls notwendige Wärmebehandlung, insbesondere ein Homo genisierungsglühen, angeschlossen werden. Dabei kann die Wär mebehandlung in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung des erhaltenen Bauteils durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich zur Wärmebehandlung kann das gesinterte Bauteil auch ausgehend von der Sinter- bzw. Homogenisierungsglühtem peratur vorzugsweise in Wasser oder aber über eine Gas schroffkühlung abgeschreckt werden.The sintering step can preferably be directly countered if necessary, necessary heat treatment, in particular a homo Genetic annealing, can be connected. The heat treatment depending on the chemical composition of the component obtained. Alternatively or in addition to the heat treatment, the sintered component also starting from the sintering or homogenizing anneal temperature preferably in water or a gas rugged cooling can be quenched.
Vor oder nach dem Sintern ist eine zusätzliche Oberflächen verdichtung, allgemeiner: ein Einbringen von Druckeigenspan nungen in Oberflächenbereiche, durch Sand- oder Kugelstrah len, Rollieren o. ä. möglich. Ebenso kann vor oder nach dem Homogenisierungsglühen eine Kalibrierung vorgenommen werden. Hierbei erfolgt die Kalibrierung bei Raumtemperatur oder er höhter Temperatur bis hin zur Schmiedetemperatur, auch unter Anwendung von Drücken bis 900 N/mm2. Gegebenenfalls kann das Kalibrieren sogar oberhalb der Soliduslinie vorgenommen wer den, wobei dann das Bauteil auch direkt der Sinterhitze ent nommen werden kann.Before or after sintering, additional surface compaction is possible, more generally: it is possible to introduce residual compressive stresses into surface areas, by sand or shot blasting, roller burnishing or the like. A calibration can also be carried out before or after the homogenization annealing. The calibration is carried out at room temperature or elevated temperature up to the forging temperature, also using pressures up to 900 N / mm 2 . If necessary, the calibration can even be carried out above the solidus line, in which case the component can also be removed directly from the sintering heat.
Die zur Kalibrierung verwendeten Kalibrier- und/oder Schmie dewerkzeuge können ganz oder teilweise konisch ausgebildet sein, wodurch an bestimmten Bereichen der Bauteile besonders hohe Verdichtungen erreicht werden können. Die Temperatur der Kalibrier- und/oder Schmiedewerkzeuge kann hierbei in Abhän gigkeit des zu bearbeitenden Bauteils differieren und gegebe nenfalls im isothermen Bereich gehalten werden. Eine Ober flächenverdichtung bzw. Einbringung von Druckeigenspannungen in die Oberfläche ist auch vor oder nach einer Wärmebehand lung bzw. dem Kalibrieren möglich.The calibration and / or Schmie used for calibration Dew tools can be completely or partially conical be, which makes particular areas of the components high densities can be achieved. The temperature of the Calibration and / or forging tools can depend on this Differentiate and give the ability of the component to be machined otherwise be kept in the isothermal range. A waiter surface compaction or introduction of residual compressive stresses in the surface is also before or after a heat treatment calibration or possible.
Schließlich können abschließend noch Beschichtungen auf das gesinterte Bauteil aufgebracht werden. Bevorzugt sind hierbei Verfahren, mit welchen die Bauteile hartcoatiert und/oder eloxiert werden, wie beispielsweise thermische Sprühverfahren wie Plasmaspritzen, Flammspritzen oder aber physikalische und/oder chemische Verfahren wie PVD, CVD o. ä. Jedoch können Beschichtungen auch auf rein chemischem Wege wie beispiels weise durch Gleitlacke, welche Teflon enthalten können, oder Nanocomposite-Materialien aufgebracht werden. Durch eine Be schichtung kann die Oberfläche der Bauteile hinsichtlich der Härte, Rauhigkeit und des Reibkoeffizienten genau auf den Einsatzzweck abgestimmt modifiziert werden.Finally, coatings on the sintered component are applied. Are preferred here Process with which the components are hard-coated and / or anodized, such as thermal spraying such as plasma spraying, flame spraying or physical and / or chemical processes such as PVD, CVD or the like. However Coatings also in a purely chemical way, such as wise through lubricating varnishes, which can contain Teflon, or Nanocomposite materials are applied. By a Be Layering can affect the surface of the components Hardness, roughness and the coefficient of friction exactly on the Intended use modified.
Dieser und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele erläutert.These and other advantages of the present invention will become apparent explained using the following examples.
Ein Al-Basispulver der Zusammensetzung Al4Cu1Mg0,5Si (ent spricht der Bezeichnung AC2014 einer konventionellen Alumini um-Legierung, wobei das Basispulver 4 Gew.% Cu, 1 Gew.% Mg, 0,5 Gew.% Si und 94,5 Gew.% Al, bezogen auf die Gesamtmenge an Pul ver, aufweist) der Firma ECKA Granulate GmbH & Co. KG, Vel den, Deutschland, mit der Firmenbezeichnung ECKA Alumix 123 (92,5 Gew.% Al), mit 1,5 Gew.% eines Amidwachses als Bindemit tel der Firma Hoechst mit der Bezeichnung Mikrowachs C wurde mit Molybdän- bzw. Wolfram-Pulver gemäß nachstehender Tabelle 1 gemischt. Die Mischung erfolgte hierbei in einem Taumelmi scher durch Zugabe des Molybdän- bzw. Wolfram-Pulvers zu dem vorgelegten Al-Basispulver bei Raumtemperaturen über 5 min.An Al base powder with the composition Al4Cu1Mg0.5Si (ent speaks the designation AC2014 of a conventional aluminum µm alloy, the base powder being 4% by weight Cu, 1% by weight Mg, 0.5% by weight Si and 94.5% by weight of Al, based on the total amount of pul ver) from ECKA Granulate GmbH & Co. KG, Vel den, Germany, with the company name ECKA Alumix 123 (92.5 wt.% Al), with 1.5 wt.% Of an amide wax as a binding agent tel from Hoechst with the name Microwax C. with molybdenum or tungsten powder according to the table below 1 mixed. The mixing took place in a tumble mixer shear by adding the molybdenum or tungsten powder to the submitted aluminum base powder at room temperature over 5 min.
Das Al-Basispulver wies eine Korngrößenverteilung zwischen 45 und 200 µm auf, wobei der mittlere Partikeldurchmesser D50 75 bis 95 µm betrug. Das zugemischte Molybdän- bzw. Wolfram- Pulver wurde von der Firma H. C. Starck GmbH & Co. KG, Goslar, Deutschland, bezogen und wies einen mittleren Partikeldurch messer D50 von 25 µm mit einer Korngrößenverteilung in einem Bereich von etwa 5 bis 50 µm auf.The Al base powder had a particle size distribution between 45 and 200 μm, the mean particle diameter D 50 being 75 to 95 μm. The admixed molybdenum or tungsten powder was obtained from HC Starck GmbH & Co. KG, Goslar, Germany, and had an average particle diameter D 50 of 25 μm with a particle size distribution in a range from about 5 to 50 μm ,
Anschließend wurde die Pulvermischung in eine Matrizenform gegeben und unter einem Druck von etwa 175 N/mm2 (berechnet für eine Radstirnfläche von 20 cm2) über etwa 0,2-0,5 sec bei Raumtemperatur zu einem Grünling in Form eines Pumpenra des gepreßt. Die Dichte der Grünlinge betrug etwa 2,35 bis 2,38 g/cm3. Anschließend wurde der so hergestellte Grünling für etwa 30 min bei etwa 430°C entwachst und dann bei einer Sintertemperatur von 610°C unter reiner Stickstoffatmosphäre mit einem Taupunkt von -50°C in einem Bandofen, welcher auf eine Geschwindigkeit von 3,4 m/h eingestellt war, über 30 min gesintert. Hierbei befanden sich die Grünlinge auf Al2O3- Platten. Anschließend wurde ein Homogenisierungsglühen durch geführt über 1,5 h bei einer Temperatur von 515°C. Anschlie ßend wurde das gesinterte Pumpenrad schockgekühlt durch Ab schrecken mit Wasser mit einer Temperatur von etwa 40°C über 10 sec.The powder mixture was then placed in a die mold and pressed under a pressure of about 175 N / mm 2 (calculated for a wheel face of 20 cm 2 ) for about 0.2-0.5 sec at room temperature to form a green compact in the form of a pump wheel , The density of the green compacts was approximately 2.35 to 2.38 g / cm 3 . The green body thus produced was then dewaxed for about 30 minutes at about 430 ° C. and then at a sintering temperature of 610 ° C. under a pure nitrogen atmosphere with a dew point of -50 ° C. in a belt furnace, which had a speed of 3.4 m / h was set, sintered for 30 min. Here, the green compacts were on Al 2 O 3 plates. Homogenization annealing was then carried out for 1.5 hours at a temperature of 515 ° C. The sintered pump wheel was then shock-cooled by quenching with water at a temperature of about 40 ° C. for 10 seconds.
Anschließend wurde eine Kalibrierung auf eine theoretische Dichte von 97 bis 98% unter Anwendung eines Druckes von etwa 810 N/mm2 bei 200°C vorgenommen. A calibration to a theoretical density of 97 to 98% was then carried out using a pressure of approximately 810 N / mm 2 at 200 ° C.
Nach dem Kalibrieren wurde dann noch eine Aushärtung der ge sinterten Pumpenräder in der Wärme bei 160°C über 16 h durchgeführt. Anschließend wurde die Zugfestigkeit Rm, das Elastizitätsmodul sowie die Dehnung gemäß DIN EN 10002-1 an standardisierten Proben bestimmt. Weiterhin wurde die Härte gemäß DIN EN 24498-1 (Brinell-Härte) mit einer gehärteten Stahlkugel als Eindringkörper mit einem Durchmesser von 2,5 und mit einer Last von 62,5 kg ermittelt. Die ermittelten Werte sind in der nachfolgenden Tabelle 1 wiedergegeben.After calibration, the ge sintered pump wheels were then cured in the heat at 160 ° C. for 16 h. The tensile strength R m , the modulus of elasticity and the elongation were then determined in accordance with DIN EN 10002-1 on standardized samples. Furthermore, the hardness was determined in accordance with DIN EN 24498-1 (Brinell hardness) using a hardened steel ball as an indenter with a diameter of 2.5 and a load of 62.5 kg. The values determined are shown in Table 1 below.
Die vorstehend unter Ziffer 1 genannten Versuche wurden wie derholt, wobei jedoch zusätzlich ein Kupfer-Pulver, welches von der Firma Eckart Granules unter der Marke Ecka Kupfer CH- S vertrieben wird, beigemischt wurde. Die Beimischung erfolg te derart, daß zunächst das Molybdän- bzw. Wolfram-Pulver mit dem Kupfer-Pulver in einem Taumelmischer bei Raumtemperatur 5 min vermischt und dieses anschließend in einem Taumelmischer zu dem Al-Basispulver über 5 min zugemischt wurde. Das Kup fer-Pulver wies einen mittleren Partikeldurchmesser D50 von 25 µm und eine Korngrößenverteilung in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 50 µm auf. Das Kupfer-Pulver wurde elektrolytisch hergestellt, die einzelnen Partikel lagen in dendritischer Form vor. The tests mentioned under number 1 above were repeated, except that a copper powder, which is sold by Eckart Granules under the Ecka Kupfer CH-S brand, was also added. The admixture was carried out in such a way that the molybdenum or tungsten powder was first mixed with the copper powder in a tumble mixer at room temperature for 5 minutes and this was then mixed in with the tumbler mixer to the Al base powder over 5 minutes. The copper powder had an average particle diameter D 50 of 25 μm and a particle size distribution in a range from about 5 to about 50 μm. The copper powder was produced electrolytically, the individual particles were in dendritic form.
Es wurden unterschiedliche Mischungen hergestellt, wobei die se wie unter Ziffer 1 beschrieben mit und ohne Nachverdich tung zu Pumpenrädern gesintert wurden. Für die Nachverdich tung wurde nach dem Pressen der Grünling unter einer Stick stoff-Atmosphäre für 30 min bei etwa 430°C entwachst und an schließend in einer zu der ersten Form identischen Matrizen form, welche mit dem Gleitmittel GLEITMO 300, Fuchs Lubritech GmbH, Weilerbach, Deutschland, besprüht wurde, bei einem Druck von 760 N/mm2 für etwa 0,2-0,5 sec bei Raumtemperatur derart nachverdichtet, daß die Dichte des nachverdichteten Grünlings bei etwa 2,8-2,9 g/cm3 und damit um etwa 19- 23% über derjenigen des nicht nachverdichteten Pumpenrad- Grünlings und somit bei etwa 95% der theoretischen Dichte lag.Different mixtures were produced, these being sintered into pump wheels with and without recompression as described in Section 1. For the compaction, the green compact was dewaxed under a nitrogen atmosphere for 30 min at around 430 ° C and then molded in a form identical to the first mold, which was coated with the lubricant GLEITMO 300, Fuchs Lubritech GmbH, Weilerbach , Germany, was sprayed at a pressure of 760 N / mm 2 for about 0.2-0.5 sec at room temperature in such a way that the density of the post-compacted green body at about 2.8-2.9 g / cm 3 and thus about 19-23% above that of the non-re-compressed impeller green body and thus about 95% of the theoretical density.
Anschließend wurden die erzeugten Grünlinge wie vorstehend beschrieben gesintert, auf eine theoretische Dichte von 97- 98% kalibriert bei einem Druck von 810 N/mm2, jedoch bei Raumtemperatur, und ausgehärtet. Das Mischungsverhältnis zwi schen Molybdän- bzw. Wolfram-Pulver zu dem Kupfer-Pulver be trug 5 : 1 Gewichtsanteile. Der Tabelle 2 können die Mischungs verhältnisse sowie die ermittelten physikalischen Werte entnommen werden.The green compacts produced were then sintered as described above, calibrated to a theoretical density of 97-98% at a pressure of 810 N / mm 2 , but at room temperature, and cured. The mixing ratio between molybdenum or tungsten powder to the copper powder was 5: 1 parts by weight. Table 2 shows the mixing ratios and the physical values determined.
Wie der Tabelle 2 entnommen werden kann, werden durch eine Nachverdichtung die physikalischen Eigenschaften positiv be einflußt. Insbesondere kann eine weitere Steigerung der Härte der hergestellten Pumpenräder erzielt werden.As can be seen in Table 2, a Post-compression the physical properties be positive influenced. In particular, a further increase in hardness of the manufactured impellers can be achieved.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, gesinterte Bauteile, insbesondere auf Basis eines Al-Pulvers, herzustel len, welche nicht nur ausgezeichnete Festigkeitswerte, son dern insbesondere eine hohe Härte aufweisen. Hierdurch können derartige Bauteile vorteilhafterweise an stark beanspruchten Stellen, insbesondere im Motor oder aber Getriebe, eingesetzt werden. Zudem können durch den möglichen Wegfall der Kali brierung und der Aushärtung durch Auslagerung in der Wärme gesinterte Bauteile günstiger und schneller produziert wer den.With the present invention it is possible to sinter Components, in particular based on an Al powder len, which not only have excellent strength values, son which are particularly hard. This can such components advantageously on heavily stressed Places, especially in the engine or transmission become. In addition, the possible elimination of the potash brier and curing by aging in the heat sintered components are cheaper and faster to produce the.
Claims (15)
in einem ersten Schritt die Pulvermischung in eine er ste Form eingegeben wird;
in einem zweiten Schritt die Pulvermischung zu einem Grünling gepreßt wird;
in einem dritten Schritt der Grünling mindestens teil weise nachverdichtet wird; und
in einem vierten Schritt der nachverdichtete Grünling gesintert wird. 11. A method for producing sintered components, including composite parts, from a powder mixture according to one of claims 1 to 6, wherein
in a first step, the powder mixture is entered into a form;
in a second step the powder mixture is pressed into a green compact;
in a third step, the green compact is at least partially redensified; and
in a fourth step, the compacted green compact is sintered.
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