DE1246695B - Verfahren zur Aufbereitung von Kolloidalgraphitpulver fuer die Herstellung von gefritteten Metallkeramikkoerpern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4|0jL\js^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

COIb

Cßt e -31/04

Deutsche Kl.: 12 i - 31/04

Nummer: 1 246 695

Aktenzeichen: D 27396IV a/12 i

Anmeldetag: 11. Februar 1958

Auslegetag: 10. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von Kolloidalgraphitpulver vor dessen Beimengung zu Metallpulvergemischen mit Metallpulvern unterschiedlicher Korngrößen für die Herstellung von gefritteten Metallkeramikkörpern.

Zur Herstellung solcher Metallkeramikkörper ist es bekannt, ein Gemisch aus Metall- und Graphitpulvern kalt vorzupressen, woraufhin der so erzeugte Formling in einer dünnwandigen Büchse in einem Ofen oder durch einen Hochfrequenzstrom induktiv bis auf Frittungstemperatur erhitzt und anschließend unter Druck abgekühlt wird.

Der im Metallkeramikkörper enthaltene Graphit hat die Aufgabe, während eines Reibvorganges zwischen dem Metallkeramikkörper und einem anderen Gegenstand, z. B. Welle oder Rad, aus dem Gefüge im Reibbereich hervorzutreten und sich als dünne Schmierschicht zwischen die Oberflächen beider Körper zu setzen. Dieser Reibvorgang tritt sowohl bei Lagern als auch bei Reibkörpern, z. B. Bremsen, auf, so daß Metallkeramikkörper der beschriebenen Art für beide Anwendungsfälle einsetzbar sind.

Der eingelagerte Graphit stört aber andererseits das Metallgefüge und wirkt sich festigkeitsmindernd aus.

Soll dennoch ein Metallkeramikkörper größere Festigkeit aufweisen, müßte sowenig wie möglich Graphit verwendet werden. Demgegenüber verlangt aber die Schmierungstechnik einen wesentlich größeren Graphitanteil, um den Betriebsbedingungen zu genügen. Beide Forderungen sind an sich miteinander unvereinbar.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Graphitpulver vor seiner Beimengung zu Metallpulvergemischen so aufzubereiten, daß mit Hilfe des aufbereiteten Graphitpulvers Metallkeramikkörper hergestellt werden können, die sich durch ein Maximum an Graphitanteil ohne wesentliche Minderung der Gefügefestigkeit auszeichnen.

Überraschenderweise konnte eine sehr wirksame Lösung dieses Problems im Sinne der Erfindung dadurch gefunden werden, daß das Kolloidalgraphitpulver unter hohem Druck kalt verdichtet, wieder aufgebrochen und auf bestimmte Korngrößen abgesiebt wird. Erst dann soll dieses aufbereitete Graphitpulver den Metallpulvern beigemischt werden, wobei es sich empfiehlt, daß man vorher den aufgebrochenen Graphit auf Korngrößen von 200 bis 500 Mikron absiebt.

Wird ein Metallkeramikkörper mit nach der Erfindung aufbereitetem Graphitpulver hergestellt, dann ergeben sich regelmäßig verteilte Nester mit darin Verfahren zur Aufbereitung von
Kolloidalgraphitpulver für die Herstellung
von gefritteten Metallkeramikkörpern

Anmelder:

Gert Deventer, München 13, Hiltenspergerstr. 4;

LoIo Utecht, geb. Deventer,

Münster (Westf.), Alerdinckstr. 31;

Manfred Becker,

Wedel (Holst.), Hans-Böckler-Platz 1

Als Erfinder benannt:

Max Deventer f,

Allendorf (Kr. Marburg/Lahn);

Georg Stamm, Willingshausen (Kr. Ziegenhain)

konzentriertem Graphit, der infolge des Herstellungsverfahrens unter einem nicht unbeachtlichen Druck steht und daher über eine erhebliche Reaktionskraft verfügt. Diese hat zur Folge, daß bei den im Oberflächenbereich des Metallkeramikkörpers befindlichen Graphitnestern eine besonders gute Schmierwirkung entsteht, indem nämlich der Graphit bei den freigelegten Nestern nicht nur unter der Reibkraftwirkung, sondern auch durch die eigene Reaktionskraft stärker als bisher bekannt frei wird.

Daß das Metallgefüge durch die Graphitnester hinsichtlich seiner Festigkeit nicht gestört wird, ist leicht einzusehen, da es außerhalb der Nester kaum durch feinsten Graphit beeinträchtigt ist und somit reine Metallgefügebrücken rings um die Graphitnester aufweist, die zu einer hohen Festigkeit erheblich beitragen.

Daß der durch Vorpressung der Metall- und Graphitpulver erzielte Formling gefrittet und nicht gesintert wird, ist von grundsätzlicher Bedeutung. Beim Sintern bildet sich stets eine flüssige Phase, und zwar infolge der im Gegensatz zum Fritten erforderlichen höheren Glühtemperatur und auch bedeutend längeren Glühdauer. Aus diesem Grunde ist es auch nicht möglich, Graphit gleichmäßig in dem Gefüge zu verteilen, da der spezifisch leichtere Graphit auf der Flüssigkeit schwimmt und somit in dem Gefüge schädliche Nester bildet und das ganze Gefüge äußerst bröckelig wird. Fritten bedeutet hingegen Wärmebehandlung bei einer weit niedrigeren Temperatur und mit einer weit kürzeren Dauer

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zur "Erzielung nur eines beginnenden Erweichens der Metallpartikel mit dem niedrigsten Schmelzpunkt.

Es wird dadurch ein inniges Verklammern der Metallpartikel an ihren Berührungsstellen bei völlig gleichmäßiger Verteilung des Kolloidalgraphits innerhalb des Gefüges erreicht.

Die Einbettung von besonders hohen Anteilen von Kolloidalgraphit in dem Formling (z. B. 20 bis 25 Gewichtsprozent) wird gemäß der Erfindung dadurch erleichtert, daß der Kolloidalgraphit von einer Korngröße von etwa 1 Mikron vor seiner Mischung mit den Metallpulvern bei Anwendung eines Druckes von etwa 2000 kg/cm² kalt gepreßt wird, woraufhin der dadurch entstandene Kolloidalgraphitpreßling in einer Zerkleinerungsvorrichtung zerschlagen oder zerrieben wird. Diese Graphitbruchstücke werden alsdann über einem Sieb mit 200 bis 500 Mikron Maschenweite (vornehmlich etwa 200 Mikron) abgesiebt, und die dadurch anfallenden, agglomerierten Graphitpartikel von 200 bis 500 Mikron werden mit den Metallpulvern intensiv vermischt. Durch diese Vorbehandlung des Kolloidalgraphits wird es wesentlich erleichtert, einen so extrem hohen Graphitanteil (bis zu 25 Gewichtsprozent, also bis etwa 70 Volumprozent), homogen verteilt in das Metallgefüge in Form von fein verteilten Nestern einzubetten, wodurch nach der erfolgten Fertigbehandlung Formlinge erzielt werden, die ganz extrem gute Schmiereigenschaften besitzen.

Wenn unter der Wirkung des Abriebes ein unter dem inneren, durch die Abkühlung des Formlings unter Beibehaltung des Nachpreßdruckes entstandenen Überdruck stehendes Graphitnest sich öffnet, drängt der Graphit zufolge der Nestentspannung heraus, und es bildet sich an der Gleitfläche ein besonders dichter Graphitfilm, da der Nestinhalt sich sogleich in seine unzähligen Grundpartikel, das ist der Kolloidalgraphit mit einer Korngröße von etwa 1 Mikron, auflöst.

Der besondere Vorteil des Metallkeramikkörpers bei Verwendung des erfindungsgemäß durch Kaltvorpressung erzeugten, agglomerierten Kolloidalgraphits besteht darin, daß er für vollkommenen Trockenlauf, also ohne jegliche Ölschmierung, anwendbar ist, und zwar ohne jeglichen Nachteil für die Gleitflächen der Zylinderwände, Wellen u. dgl., wenn die Belastungen und Geschwindigkeiten der bewegten Teile nicht extrem hoch sind. Ein weiterer, besonders großer Vorteil solcher Metallkeramikkörper mit dem erwähnten hohen Graphitgehalt ist deren ungewöhnlich gute Notlaufeigenschaft, die sie in besonderem Maße für alle Anwendungsfälle geeignet machen, bei denen hochwertiges Schmieröl für den Dauerbetrieb zufolge extrem hoher Belastungsdrücke, z. B. in Verbrennungskraftmaschinen, Kompressoren und Fahrzeugen, unerläßlich ist. Bekanntlich können derartige Maschinen bei tiefen Temperaturen nicht gefahrlos ,b^^ben werden, da das dabei völlig verdickte Öl zünacnl|kkeine Schmierung bewirkt. Bestehen aber die*K«benringe aus Metallkeramikkörpern mit ^j

aufbereiteten Graphit, so kan&sdjjiPampfmaschine, die Verbrennungsmaschine, der Kompressor od. dgl. ungefährdet bis zur ausreichenden Erwärmung des Öles ohne wirksame Ölschmierung auf Volltouren arbeiten.

Ein weiterer, besonderer Vorteil besteht darin, daß im Falle eines Ausfalls der Ölschmierung der Metallkeramikkörper im Gegensatz zu allen bisher bekanntgewordenen Lagermetallen, wie Weißmetall, Bronze und Bleilegierungen, nicht ausschmilzt, sondern noch eine lange Zeit hindurch zufolge der extrem hohen Notlaufeigenschaft in seiner Selbstschmiereigenschaft wirksam bleibt. Während dieser Notlaufzeit tritt lediglich ein verstärkter Abrieb des Selbstschmiermetalls ein, ohne daß dabei die wertvollen Gegenwerkstoffe, wie der Zylinderwände, Kolbenstangen, Wellen u.dgl., irgendeine Beschädigung, z.B. Riefenbildung, erleiden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von Kolloidalgraphitpulver vor dessen Beimengung zu Metallpulvergemischen mit Metallpulvern unterschiedlicher Korngrößen für die Herstellung von gefritteten Metallkeramikkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolloidalgraphitpulver unter hohem Druck kalt verdichtet, wieder aufgebrochen und auf bestimmte Korngrößen abgesiebt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgebrochene Graphit mit Korngrößen von 200 bis 500 Mikron abgesiebt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung A 712 Ib/49 1 (bekanntgemacht am 25.1.1951);

Kieffer-Hotop, Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe, Springer-Verlag, 1948, S. 343 bis 346.

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