DE1273141B

DE1273141B - Method and device for the production of materials and molded bodies from metal fibers

Info

Publication number: DE1273141B
Application number: DE1964W0037038
Authority: DE
Original assignee: WMF Group GmbH
Current assignee: WMF Group GmbH
Priority date: 1964-06-24
Filing date: 1964-06-24
Publication date: 1968-07-18

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

B22fB22f

Deutsche KL: 31 b3-3/10 German KL: 31 b3- 3/10

Nummer: 1273 141Number: 1273 141

Aktenzeichen: P 12 73 141.8-24 (W 37038)File number: P 12 73 141.8-24 (W 37038)

Anmeldetag: 24. Juni 1964Filing date: June 24, 1964

Auslegetag: 18. Juli 1968Opening day: July 18, 1968

Aus der Literatur sind Metallfaserwerkstoffe und Methoden zu ihrer Herstellung bekanntgeworden. Für dieses Fachgebiet wurde in Anlehnung an die Pulvermetallurgie der Begriff »Fasermetallurgie« geprägt. Für diese Metallfaserwerkstoffe und -formkörper ist in erster Linie die physikalische Beschaffenheit als Fasern, nicht so sehr das metallische Grundmaterial als solches charakteristisch. Die Anwendungsmöglichkeiten für Metallfaserwerkstoffe sind sehr vielfältig. Man kann Metallfaservliese als Filter benutzen und viele andere eine gewisse Porosität voraussetzende Gegenstände daraus fertigen; man kann sie auch durch Kombination mit anderen Werkstoffen zu sogenannten Mischwerkstoffen oder Verbundwerkstoffen verarbeiten.Metal fiber materials and methods for their production have become known from the literature. The term »fiber metallurgy« was coined for this specialist area, based on powder metallurgy. For these metal fiber materials and shaped bodies, the physical nature is primarily important as fibers, not so much characteristic of the metallic base material as such. The possible uses for metal fiber materials are very diverse. You can use metal fiber fleece as a filter and many others have a certain porosity make presupposing objects out of it; you can also combine them with others Process materials into so-called mixed materials or composite materials.

Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß es recht schwierig ist, aus Metallfasern Formkörper oder Werkstoffe herzustellen, die durchgehend gleichförmiges Porenvolumen und gleichartige Faserverteilung aufweisen. Dabei ist es nicht sehr wesentlieh, in welcher Weise die Fasern hergestellt werden, welche Struktur ihre Oberfläche besitzt und ob die Fasern in gerichteter oder wirrer Anordnung verarbeitet werden. Über die Länge der Fasern lassen sich die Verarbeitungseigenschaften zwar beeinflussen, jedoch sind nach den aus der Pulvermetallurgie übernommenen Verfahren keine in ihrer Struktur völlig gleichförmigen und insbesondere keine hochporösen Metallfaserwerkstoffe herstellbar. However, it has been shown in practice that it is quite difficult to produce molded articles from metal fibers or to produce materials that have a uniform pore volume and a uniform fiber distribution throughout exhibit. It is not very important in which way the fibers are made, which structure its surface has and whether the fibers are processed in a directed or a confused arrangement will. The processing properties can be influenced by the length of the fibers, however, according to the methods adopted from powder metallurgy, none are in their structure completely uniform and in particular no highly porous metal fiber materials can be produced.

Bekannt sind dazu Verfahren, bei denen zunächst zerkleinerte Metallfasern in einem flüssigen Medium aufgeschlämmt und suspendiert oder über ein Vibrationssieb in Luft als Trägermedium eingebracht werden, und aus der Suspension bzw. durch die Luft setzen sich die Fasern in Form eines verfilzten Vlieses ab, sobald die Suspension zur Ruhe kommt bzw. die Fasern durch die Luft abgesunken sind. Es bildet sich dabei nach einer gewissen Zeit dann ein kompakter Faserkuchen, das Faservlies, das dem Absetzgefäß bzw. der Absetzunterlage entnommen, gegebenenfalls getrocknet und gesintert wird. Da man nur Faserteilchengemenge mit einer bestimmten Fasergrößenverteilung, entsprechend einer Korngrößenverteilung bei Pulvern, durch Mahlen und Reißen herstellen kann, sind die dabei verwendeten Fasern naturgemäß nicht alle gleich groß. Infolgedessen erfolgt beim Absetzen bzw. Absinken der Fasern aus dem flüssigen oder gasförmigen Suspensionsmedium eine Sedimentation, d. h., die gröberen, schwereren Fasern setzen sich schneller ab als die kleineren, leichten Faserteilchen. Das Faservlies zeigt demzufolge nach der Entnahme aus dem Sedimen-Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von
Werkstoffen und Formkörpern aus MetallfasernTo this end, methods are known in which initially crushed metal fibers are slurried and suspended in a liquid medium or introduced into air as a carrier medium via a vibrating sieve, and the fibers settle out of the suspension or through the air in the form of a matted fleece as soon as the Suspension comes to rest or the fibers have sunk through the air. After a certain time, a compact fiber cake, the fiber fleece, is formed, which is removed from the sedimentation vessel or the sedimentation pad, optionally dried and sintered. Since you can only produce batches of fiber particles with a certain fiber size distribution, corresponding to a grain size distribution in powders, by grinding and tearing, the fibers used are naturally not all of the same size. As a result, when the fibers settle or sink from the liquid or gaseous suspension medium, sedimentation occurs, ie the coarser, heavier fibers settle faster than the smaller, light fiber particles. The fiber fleece shows accordingly after removal from the Sedimen process and device for the production of
Materials and moldings made from metal fibers

Anmelder:Applicant:

Württembergische Metallwarenfabrik,Württemberg metal goods factory,

7340 Geislingen7340 Geislingen

tationsgefäß bzw. der Sedimentationsunterlage eine gewisse kontinuierliche sich ändernde Schichtstruktur, senkrecht zur Absetzfläche gesehen. Außerdem läßt sich die Fasersuspension, aus der das Faservlies gewonnen wird, bei diesen bekannten Verfahren nicht aufbewahren oder transportieren, was ebenfalls nachteilig ist.tation vessel or the sedimentation pad has a certain continuously changing layer structure, seen perpendicular to the sedimentation surface. In addition, the fiber suspension from which the fiber fleece is obtained, do not store or transport in these known processes, which is also is disadvantageous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und Metallfaserkörper oder -Werkstoffe mit durchgehend gleichförmiger Faserverteilung zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Metallfaserwerkstoffen und -formkörpern aus zerkleinerten Metallfasern gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Faserteilchen in einen Schaum einbringt, den Schaum mit den Faserteilchen gut vermischt, diese Mischung aufbewahrt und/oder transportiert und zu irgendeinem gewünschten Zeitpunkt danach entschäumt, und die beim Entschäumen sich augenblicklich absetzende Fasermasse, gegebenenfalls nach Auswaschen, trocknet und sintert. Dabei kann man das Entschäumen zweckmäßig durch Zugabe eines Entschäumungsmittels zu der Mischung vornehmen. Man kann aber auch durch Anlegen eines Vakuums die Mischung entschäumen.The invention is based on the object to avoid these disadvantages and metal fiber body or -Create materials with a consistently uniform fiber distribution. This object is achieved according to the invention by a process for the production of metal fiber materials and shaped bodies comminuted metal fibers dissolved, which is characterized in that the fiber particles in a Introduces foam, the foam is mixed well with the fiber particles, this mixture is stored and / or transported and defoamed at any desired point in time afterwards, and that during defoaming Fibrous mass that settles instantly, if necessary after washing, dries and sinters. The defoaming can expediently be carried out by adding a defoaming agent to the mixture make. But you can also defoam the mixture by applying a vacuum.

Es ist dabei möglich, einen Schaum zu verwenden, der Zusatzstoffe enthält, die sich beim Entschäumen auf der Faseroberfläche absetzen und beim Sintern diese veredeln.It is possible to use a foam that contains additives that are released during defoaming settle on the fiber surface and refine it during sintering.

Erfindungsgemäß werden also die in bekannter Weise zunächst aufgelockerten, gerissenen Fasern, wie sie z. B. beim Abspanen von Draht anfallen, in Schäumen suspendiert und aufgeschwemmt. Als Suspensionsmedium eignen sich insbesondere aus Wasser hergestellte Schäume. Zur Schaumbildung können alle organischen oder anorganischen Mittel, die die Oberflächenspannung der eingesetzten Flüssigkeit ermäßigen, verwendet werden, z. B. schäumende Holzöle, sulfonierte aliphatische Alkohole mit z. B.According to the invention, the fibers that are initially loosened and torn in a known manner, how they z. B. incurred when cutting wire, suspended in foams and floated. as Foams made from water are particularly suitable as a suspension medium. For foam formation can be all organic or inorganic agents that reduce the surface tension of the liquid used reduce, used, e.g. B. foaming wood oils, sulfonated aliphatic alcohols with z. B.

809 570/444809 570/444

8 bis 12 C-Atomen, Alkohole der Terpenreihe und andere bekannte Mittel. Gegebenenfalls kann man auch Schaumstabilisatoren beifügen; dazu können die dafür bekannten und üblichen Kondensationsprodukte von Fettsäuren, wie z. B. Kokosnuß-, Palmkernfettsäuren, Laurinsäure u. dgl., mit Alkylolaminen, wie z. B. Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Monoisopropanolamin, verwendet werden.
Es hat sich gezeigt, daß die Faserteilchen in einem8 to 12 carbon atoms, terpene series alcohols and other known agents. If necessary, foam stabilizers can also be added; for this purpose, the known and customary condensation products of fatty acids, such as. B. coconut, palm kernel fatty acids, lauric acid and the like., With alkylolamines, such as. B. monoethanolamine, diethanolamine, monoisopropanolamine, can be used.
It has been shown that the fiber particles in one

keit haben wie der Rohling. Dies ist ganz besonders vorteilhaft, da bekannterweise bisher bei oberflächlich veredelten Formkörpern jede nachträgliche mechanische Bearbeitung peinlichst vermieden wer-5 den muß, da andernfalls Gefahr besteht, daß die die Korrosions- und Oxydationsbeständigkeit bewirkende Oberflächenschicht verletzt wird.like the blank. This is particularly advantageous because it has been known so far for superficial refined moldings, any subsequent mechanical processing was meticulously avoided the must, otherwise there is a risk that the corrosion and oxidation resistance cause Surface layer is injured.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich diskontinuierlich oder kontinuierlich durchführen. EineThe process according to the invention can be carried out batchwise or continuously. One

Schaum stabil gehalten werden können. Wenn die io zweckmäßige Vorrichtung zur kontinuierlichen zugegebenen Fasern sehr leicht sind, ist es besonders Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wichtig, Schaum- und Faserteilchen gut miteinander besteht vorteilhaft aus einem Schaumbildungszu vermischen; das Schaum-Faser-Gemisch kann, aggregat, einer den gebildeten Schaum mit regulierfalls gewünscht, aufbewahrt und gelagert und gege- barer Geschwindigkeit abziehenden Transportvorrichbenenfalls an eine vom Zubereitungsort getrennt 15 tung, einer Vorrichtung zum Einmischen der Fasern gelegene Aufbereitungsstelle transportiert werden. in den Schaum sowie einem gegebenenfalls evakuier-Foam can be kept stable. If the io expedient device for continuous added fibers are very light, it is particularly the implementation of the method according to the invention important, foam and fiber particles well together advantageously consists of a foam formation mix; the foam-fiber mixture can, in aggregate, regulate the foam formed with one another desired, kept and stored and, if necessary, the transport device that removes the speed to a device separated from the place of preparation, a device for mixing in the fibers located processing point are transported. into the foam and, if necessary, evacuated

Das Entschäumen und Verdichten der Faser- bar eingerichteten Aufnahmebehälter für die Schaumteilchen erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren Faser-Mischung, der vorzugsweise mit einem Siebzweckmäßig in der Weise, daß man die Mischung in boden versehen ist. An dem Aufnahmebehälter köneinen entsprechenden Behälter einbringt und einen 20 nen zum Behälterinnenraum gerichtete Düsen zum sogenannten Entschäumer zugibt, z. B. einen Ester Einbringen des Entschäumungsmittels angeordnet der Öl-, Laurin- oder Stearinsäure, oder Mineralöl, sein.The defoaming and compression of the fiber bar equipped receptacles for the foam particles takes place in the process according to the invention fiber mixture, which is preferably provided with a sieve in such a way that the mixture is provided in the bottom. Can be attached to the receptacle introduces corresponding container and a 20 NEN to the container interior directed nozzles so-called defoamer admits, z. B. arranged an ester introduction of the defoamer oleic, lauric or stearic acid, or mineral oil.

oder auch eines der bekannten, auf Siliconbasis auf- Eine Ausführungsform einer Vorrichtung zuror one of the known, silicone-based on- An embodiment of a device for

gebauten Schaumverhütungsmittel. Der Schaum Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bricht dann zusammen und wird wieder zur Flüssig- 25 beispielsweise in der Zeichnung schematisch verkeit verdichtet und sickert durch die sich augenblick- anschaulicht.built antifoam agents. The foam is to carry out the method according to the invention then collapses and becomes liquid again, for example in the drawing schematically condenses and seeps through the instant visualization.

lieh absetzenden Fasern nach unten ab, wenn man In einem Vorratsbehälter 1 befindliches Wasserborrowed settling fibers downwards, if you are in a storage tank 1 water

den Boden des Absetzgefäßes durchlässig vorsieht. mit einem entsprechenden Zusatz zur Erniedrigung Man kann auch im Vakuum entschäumen; dazu der Oberflächenspannung läuft über ein Ventil 2 bringt man den Behälter mit der Schaum-Faser- 30 in ein Filter 3 ein. Durch das Filter 3 wird nun Preß-Mischung in eine Evakuiervorrichtung ein und legt luft eingeblasen. Auf Grund der niedrigen Ober-Vakuum an. ■ flächenspannung des Wassers bildet sich innerhalb Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es in ein- des Filters 3 ein dichter Schaum, der durch eine fächer Weise möglich, neben der Vliesbildung eine Düse 4 austritt. Der Schaum wird nun von einem Plattierung der Faseroberfläche zu erreichen, dadurch, 35 Transportband 5 erfaßt. Oberhalb des Transportdaß man dem Schaum Zusatzstoffe beigibt, die sich bandes befindet sich ein Sieb 6 mit einer geeigneten beim Entschäumen auf der Faseroberfläche absetzen Maschenweite. Mittels eines Vibrators 7 werden die und beim nachfolgenden Sintern mit dem Faser- in dem Sieb befindlichen Faserteilchen in Bewegung grundmaterial legieren. Man kann dabei gegebenen- versetzt und rieseln in den darunter befindlichen falls die Menge und/oder die Art des Plattierungs- 40 Schaum. Das Transportband 5 läuft in einer schräg materials durch selektives Auswaschen nach dem nach unten gerichteten Drehrohrtrommel 8 aus, in Entschäumen und vor dem Sintern kontrollieren und der das Schaum-Faser-Gemisch von dem Band abvariieren, so daß sich beim erfindungsgemäßen Ver- fällt und unter Rotation abwärts bewegt und sowohl fahren zusätzlich eine gezielte Oberflächenbehandlung weitertransportiert als auch intensiv durchgemischt durchführen läßt, wie man sie bekanntermaßen bei- 45 wird. Am Ende des Drehrohres 8 fällt das Schaumspielsweise beim Gasplattieren (Inkromieren, Alitie- Faser-Gemisch in einen Aufnahmebehälter 9, dessen ren), bei Tränkbehandlung durch Tauchen in Metall- Boden aus einer sehr feinmaschigen Gaze 10 besteht, oder Salzschmelzen, beim Einbetten in Pulver u. dgl. In mittlerer Höhe der Form sprüht man aus einer erzielt. Selbstverständlich ist es möglich, das in die- Ringdüse 11 ein Entschäumungsmittel ein, wodurch ser Weise erfindungsgemäß behandelte Faservlies vor 50 der Schaum zur Flüssigkeit verdichtet wird. Die dem Sintern noch einer reduzierenden Behandlung Fasern setzen sich nun am Boden der Form augenbei höheren Temperaturen unter Wasserstoff zu blicklich ab, und die Schaumflüssigkeit sickert durch unterwerfen, was dann vorteilhaft ist, wenn als das gebildete Faservlies 13 und die Gaze 10 nach Zusatzstoff in dem Schaum eine Salzkomponente ver- unten hin ab. Durch eine Ringdüse 12 kann dann wendet wird, deren metallischer Bestandteil beim 55 gegebenenfalls Spülmittel in das Faservlies 13 ein-Sintern mit dem Fasergrundmetall legieren und das gesprüht werden, das gleichfalls durch die Gaze 10 Fasergrundmetall veredeln soll, wodurch dessen absickert. Das Faservlies kann auf jede gewünschte Temperaturkorrosions- und/oder Oxydationsbestän- Stärke anwachsen und der Form in einfacher Weise digkeit verbessert werden kann. Die so gewonnenen entnommen werden. Man kann gegebenenfalls auch Faservliese aus oberflächlich legierten Metallfasern 60 die Gaze 10 in Form eines kontinuierlich laufenden können gewünschtenf alls auch noch durch Diffusions- Transportbandes ausbilden und die Dicke des zu glühung homogenisiert werden, wobei man dann bildenden Faservlieses durch die Fortbewegungseinen durch und durch z. B. korrosionsfesten Form- geschwindigkeit eines solchen Bandes regulieren, körper gewinnen kann, der sehr einfach weiter ver- Da der Absetzvorgang der Fasern bei der Entformt werden kann und aus dem man beispielsweise 65 schäumung kurzfristig erfolgt und daher keine Sedidurch Schneiden oder Sägen beliebige Werkstücke mentation eintreten kann, werden alle Fasern, gleich mechanisch herausarbeiten kann, die ihrerseits die welcher Größe, in der gleichen regellosen Verteilung gleiche Korrosions- und/oder Oxydationsbeständig- abgesetzt, in der sie in dem Schaum vorliegen. Da-makes the bottom of the sedimentation vessel permeable. with a corresponding addition to humiliation You can also defoam in a vacuum; for this the surface tension runs through a valve 2 the container with the foam fiber 30 is placed in a filter 3. Through the filter 3 is now press mixture into an evacuation device and puts air into it. Due to the low upper vacuum at. ■ the surface tension of the water is formed within Fan way possible, a nozzle 4 emerges in addition to the fleece formation. The foam is now from one To achieve plating of the fiber surface, thereby, 35 conveyor belt 5 is detected. Above the Transportdaß you add additives to the foam, which is a sieve 6 with a suitable band when defoaming on the fiber surface deposit mesh size. By means of a vibrator 7, the and during the subsequent sintering with the fiber particles located in the sieve in motion alloy base material. You can move and trickle into the ones below if the amount and / or type of plating foam. The conveyor belt 5 runs at an angle materials by selective washing after the downward rotating tubular drum 8, in Defoaming and control before sintering and vary the foam-fiber mixture of the tape, so that when falling and rotating moves downward in the invention, and both In addition, a targeted surface treatment is transported further as well as intensively mixed can be carried out, as is known to be the case. At the end of the rotary tube 8, the foam game falls when gas plating (incrementing, Alitie fiber mixture in a receptacle 9, whose ren), consists of a very fine-meshed gauze 10 in the case of impregnation treatment by dipping into a metal base, or molten salt, when embedding in powder and the like achieved. Of course, it is possible to use a defoaming agent in the ring nozzle 11, whereby This way according to the invention treated fiber fleece before 50 the foam is compressed to a liquid. the Another reducing treatment after sintering. Fibers now settle at the bottom of the mold higher temperatures under hydrogen are noticeable, and the foam liquid seeps through subject, which is advantageous when the formed fiber fleece 13 and the gauze 10 after Additive in the foam from a salt component downwards. Through an annular nozzle 12 can then is used, the metallic component of which is sintered into the nonwoven fabric 13 when washing up liquid is necessary alloy with the fiber base metal and spray that, which is also through the gauze 10 Fiber base metal is supposed to refine, which means that it seeps away. The nonwoven fabric can be tailored to any desired Temperaturkorrosion- and / or Oxydationsbestän- strength grow and the shape in a simple manner can be improved. The thus obtained can be removed. You can also, if necessary Nonwovens made of superficially alloyed metal fibers 60 make the gauze 10 in the form of a continuously running can, if desired, also be formed by diffusion conveyor belts and the thickness of the to Annealing are homogenized, whereby one then forming the nonwoven fabric by means of the locomotion through and through z. B. regulate the corrosion-resistant forming speed of such a tape, can gain body that is very easy to remove can be and from which, for example, foaming takes place in the short term and therefore no sedi through Cutting or sawing any work piece mentation can occur, all fibers become the same can mechanically work out which, in turn, which size, in the same random distribution the same corrosion and / or oxidation resistance as they are in the foam. There-

durch resultiert ein Faservlies mit einer durchgehend gleichförmigen Faserverteilung, so daß dach dem üblichen anschließenden Sintern ein ganz gleichmäßig aufgebauter Werkstoff vorliegt.through results in a nonwoven fabric with a consistently uniform fiber distribution, so that roof the the usual subsequent sintering is a very evenly structured material.

Claims

5 claims:

1. Process for the production of metal fiber materials and shaped bodies with continuous uniform fiber distribution from crushed metal fiber particles, characterized in that that the fiber particles are introduced into a foam, the foam with the fiber particles well mixed, this mixture stored and / or transported and to any Desired time afterwards defoamed, and the defoam immediately Settling fiber mass, if necessary after washing out, dries and sinters.

2. The method according to claim 1, characterized in that a foam is used, Contains additives that are deposited on the fiber surface during defoaming and during Sinter it to refine it.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the defoaming by Adding a defoamer to the mixture makes.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the defoaming by Applying a vacuum to the mixture makes.

5. Device for the continuous production of the material according to the method of Claims 1 to 4, characterized by a foam forming unit, one of the formed A transport device that removes foam at a controllable speed, a device for mixing the fibers into the foam as well as a possibly evacuable one Receiving container for the foam-fiber mixture, preferably with a sieve bottom is provided.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that on the receiving container Nozzles directed towards the interior of the container for introducing a defoaming agent and, if necessary a detergent are arranged.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1118 468;
British Patent No. 889 583.

1 sheet of drawings