DE1024250B

DE1024250B - Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern

Info

Publication number: DE1024250B
Application number: DES37817A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Techn Erich Fitzer
Original assignee: Siemens Plania Werke AG
Current assignee: Siemens Plania Werke AG
Priority date: 1953-02-26
Filing date: 1954-02-24
Publication date: 1958-02-13

Description

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern Die sogenannten Hartstoffe, Verbindungen der Übergangsmetalle der IV. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems mit den Halbmetallen, Kohlenstoff, Stickstoff, Silizium und Bor, und zwar besonders die Disilizide und Diboride, haben sich als hochtemperatur-und zunderbeständige metallischeVerbindungen erwiesen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die pulvermetallurgische Weiterverarbeitung derartiger Hartstoffe zu Formkörpern, wie sie praktisch in der Technik benötigt werden, erhebliche Schwierigkeiten bereitet. So sind derartige Pulver nur unter großen Drücken verpreßbar, und ihre Sinterfähigkeit bei den unter Schutzgas einfach erreichbaren Temperaturen ist nicht sehr gut. Man hat deshalb unter anderem die Drucksinterung für derartige Hartstoffe mit Erfolg angewendet.
Es konnte nun ein neuer Weg zur Herstellung derartiger Hartstoffsinterkörper dadurch gefunden werden, da,ß man hartstoffbildende Metalle zu Formkörpern verpreßt und diese mindestens zum Teil in. einer Atmosphäre sintert, welche dampfförmige Verbindungen der hartstoffbildenden Halbmetalle, vornehmlich Bor- und/oder Siliziumverbindungen, enthält.
Zur Beschleunigung der heterogenen Reaktion während der Sinterung und zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Ablaufs dieser Umsetzung zwischen den dampfförmigen Verbindungen und den hartstoffbildenden Metallen hat sich eine kontinuierliche Strömung der Sinteratmosphäre durch den Sinterraum und eine Aktivierung des Sintergases vor Eintritt in den Sinterraum durch Überleiten über metallisches Bor oder Silizium bei Temperaturen, welche gleich oder höher als die Sintertemperaturen sind, bewährt.
Es konnte nun gefunden werden, daß z. B. bei den Disiliziden eine besonders gute Oxydationsbeständigkeit vorliegt, wenn die Hartstoffe einen geringen Siliziumüberschuß gegenüber der stöchiometrischen Zusammensetzung der Disilizide aufweisen. Dieser Überschuß der hartstoffbildenden Halbmetalle wird nun gemäß der vorliegenden Erfindung durch thermische Zersetzung dampfförmiger instabiler Verbindungen dieser Halbmetalle während des Sintervorganges erreicht. Man kann hierzu nun bei tieferer Temperatur beständige Verbindungen, wie z. B. die Jodide, in an sich bekannter Weise am hocherhitzten Formkörper thermisch zersetzen oder aber sich der bei höheren Temperaturen stabilen Verbindungen bedienen, welche unmittelbar vor der Zersetzung erst gebildet werden müssen und dann durch die Abkühlung beim Auftreffen auf dem Formkörper das gewünschte Halbmetall niederschlagen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erstreckt sich nicht nur auf die Sinterung gepreßter hartstoffbildender Metallpulver, sondern auch auf die kombinierten Preßlinge aus Pulvern der Hartstoffe und der hartstoffbildenden Metalle. Es konnte gefunden werden, daß bereits durch eine Zugabe in der Größenordnung von wenigen Prozent an hartstoffbildenden Metallen zu den Hartstoffen eine entscheidende Verbesserung der Preßeigenschaften erzielt werden kann. Auch die Sintereigenschaften nehmen durch Zugabe von hartstoffbildenden Metallen zu den Hartstoffpreßlingen zu-. Die Verschlechterung im Oxydationsverhalten derartiger Sinterkörper kann nun durch die erfindungsgemäße Sinterung in einer Atmosphäre, welche dampfförmige Verbindungen der hartstoffbildenden Halbmetalle, besonders des Bors und Siliziums, enthält, nicht nur ausgeglichen, sondern im Gegenteil z. B. durch die bereits beschriebene Steigerungsmöglichkeit des Halbmetallgehaltes vornehmlich an der Oberfläche sogar noch erhöht werden.
Des weiteren gestattet die Erfindung die Herstellung komplizierter Formstücke, so z. B. langer dünner Heizstäbe, Körper mit schmalen Kanten, Schaufeln, Zahnräder usw. Durch Verpressen von Hartstoffen in Formteilen aus hartstoffbildenden Metallen, welche während der Sinterung mindestens an der Oberfläche durch Reaktion mit den dampfförmigen Verbindungen in die entsprechenden Hartstoffe umgewandelt werden. Derartige Formkörper weisen auch eine entscheidend bessere Festigkeit selbst bei höchsten Gebrauchstemperaturen auf.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat es z. B. erst- ermöglicht, technisch brauchbare Heizleiter aus Mosi2 herzustellen. Es ist bekannt, daß die Sinterung dicker, kurzer Formteile aus diesem Material mit so ausgezeichneter Zunderbeständigkeit verhältnismäßig leicht gelingt. Doch verbietet die gute Leitfähigkeit dieser Materialien und die dadurch bedingte unverhältnismäßig hohe Stromaufnahme eine praktische Anwendung derselben als Heizleiter.
Durch die Vereinigung des hartstoffbildenden Metalls, das den Kern oder die Umhüllung des herzustellenden Formkörpers bilden soll, mit Hartstoffpulver oder mit hartstoffbildendem Metallpulver zu einem Formkörper, der unter der Presse ausgeformt wird und anschließend in einer Atmosphäre gesintert wird, die dampfförmige-Bor- oder Siliziumverbindungen enthält, gelangt man zu Heizleitern mit sehr guten Eigenschaften.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, welche in der Hauptsache aus Hartstoffen, vorzugsweise Siliziden oder Boriden der IV. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Preßverformung von Hartstoff bildendem Metallpulver ein Formkörper hergestellt wird, der während der anschließenden Sinterung einem Silizierungs- oder Borierungsgas ausgesetzt wird, das kontinuierlich durch den Sinterraum strömt und durch überleiten über metallisches Bor oder Silizium bei einer Temperatur aktiviert ist, welche gleich oder höher als die Sintertemperatur ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch,daß durch thermischeZersetzung der dampfförmigen Verbindungen gegen Ende des Sintervorganges ein Überschuß an hartstoffbildenden Halbmetallen auf der Oberfläche der Formkörper gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet dadurch, daß Hartstoffpulver mit hartstoffbildenden Metallpulvern zu Formkörpern verpreßt und erfindungsgemäß gesintert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeformte Metallteil des hartstoffbildenden Metalls, das den Kern oder die Umhüllung des herzustellenden Formkörpers bilden soll, mit Hartstoffpulver oder hartstoffbildendem Metallpulver zu einem Formkörper verpreßt wird und anschließend in einer Atmosphäre gesintert wird, die dampfförmige Bor- oder Siliziumverbindungen enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Kieffer und Schwarzkopf, »Hartstoffe und Hartmetalle«, 1953, S. 276, 299, 300; Festschrift der Firma W. P. Heraeus, Hanau, 1951, S.194.