DE1281124C2 - Verfahren zur Herstellung von gegen Oxydation geschuetzten, lagerfaehigen Presskoerpern aus oxydationsempfindlichen Metallpulvern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gegen Oxydation geschützten, lagerfähigen Preßkörpern aus oxydationsempfindlichen Metallpulvern, wobei der Werkstoff unter Zusatz einer Mahlflüssigkeit, vorzugsweise Decahydro- S naphthalin, zu Pulver gemahlen wird und gelöste Polymerisate der Acrylsäure und/oder Methacrylsäureester in das Pulver eingebracht werden, worauf das Pulver zu Formkörpern verpreßt wird und diese, gegebenenfalls nach einer spangebenden Bearbeitung und längerer Lagerzeit fertiggesintert werden.

In der Pulvermetallurgie dient vornehmlich das Pressen der entsprechend vorbereiteten Pulver zur Formgebung. In Werkzeugen der verschiedensten Art werden die Pulvermischungen auf hydraulischen oder mechanischen Pressen in die gewünschte Form gebracht und die Preßlinge anschließend durch eine Sinterung verfestigt.

Die Preßkörper, bestehend aus einem verdichteten Gemenge feiner Metall-, Hartmetall-, Hartstoffpulver od. dgl., können und sollen in den meisten Fällen nicht unmittelbar nach der Formgebung einem Sinterprozeß unterworfen werden. Sie werden oft erst für einige Zeit gelagert und spangebend bearbeitet. Je feinkörniger nun das ursprüngliche Pulverkorn ist, um so größer wird die wirksame Gesamtoberfläche, die einer unerwünschten Oxydation während des Lagerns eine Angriffsfläche bietet. Hinzu kommt die unterschiedliche Oxydationsanfälligkeit des Pulvers selbst. Preßkörper aus Feinstpulvern mit einer Korngröße kleiner als S μ aus leichtoxydierbaren Metallen können eine Lagerung an Luft nur kurze Zeit oder gar nicht vertragen. Sie müssen je nach Anfälligkeit in klimatisierten Räumen oder unter Vakuum aufbewahrt werden. Dieser Aufwand ist kostspielig und verteuert die Fertigung recht erheblich. Hinzu kommt, daß mit der besonderen Lagerung derartiger Formkörper die Oxydationsgefahr nicht vollständig ausgeschlossen ist, weil eine Störung in den dazu notwendigen Anlagen noch bedeutenden Ausschuß bringen kann.

Um den aufgezeigten Mangel bei der Herstellung leicht oxydierbarer Sinterkörper auf pulvermetallurgischem Weg zu beheben, wird gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, gemäß welchem nach dem Mahlen 3 bis 15*/» der Mahlflüssigkeit in dem Pulver belassen wird und in dieses derart benetzte Pulver, auf die gesamte Pulvermenge bezogen, 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis

2 Gewichtsprozent, in einem geeigneten Lösungsmit- so tel gelöste Polymerisate der Acrylsäure und/oder Methacrylsäureester, vorzugsweise Polymerisatharze aus Methacrylsäureester, eingebracht werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also die vorzugsweise aus Decahydronaphthalin bestehende Mahlflüssigkeit bis auf einen Rest von

3 bis 15·/», z.B. durch Trocknen, aus dem fertiggemahlenen Pulver entfernt. Anschließend werden, bezogen auf die gesamte Pulvermenge, 0,1 bis 5 Gewichtsprozent eines in einem geeigneten Lösungsmittel gelösten Polymerisates der Acrylsäure und/oder Methacrylsäureester zugesetzt und mit dem Pulver vermischt. Daran kann sich eine spangebende Bearbeitung anschließen. Vor der Fertigsinterung können die Preßlinge in dem gegebenenfalls bearbeiteten Zustand beliebig lange ohne Gefahr der Oxydation gelagert werden.

Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung

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von leicht verpreßbaren Ausgangsstoffen aus Pulvern zur Herstellung von Preß- bzw. Sinterkörpern ist es bekannt, das Pulver unter Zusatz mit in organischen Mitteln gelösten Harzen zu vermengen und zu granulieren. Das so hergestellte Granulat ist rieselfähig und oxydationsbeständig und damit auch lagerfähig. Dieses bekannte Verfahren ist mit der vorliegenden Erfindung nicht zu vergleichen, weil ihm eine andere Aufgabenstellung zugrunde liegt, nämlich die Herstellung eines für das Pressen geeigneten Granulats. Demgegenüber soll bei der vorliegenden Erfindung ohne den Umweg über die Herstellung von Granulaten und wirtschaftlich, d. h. unter Verwendung von Zusätzen in den angegebenen Mengen, die Herstellung von praktisch unbegrenzt lagerfähigen Preßkörpern aus bereits gegen Oxydation geschützten Pulvern ermöglicht werden. Es wird daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch nicht wie bei dem bekannten Verfahren von trockenem Pulver ausgegangen, sondern von einem Pulver, welches noch zu einem Teil mit der Mahlflüssigkeit versetzt ist, um die Benetzung mit dem in einem geeigneten Lösungsmittel gelösten Polymerisatzusatz zu erleichtern. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in vorteilhafter Weise organisch in die allgemein übliche Pulververarbeitung einbauen und ist daher einfach und ohne Schwierigkeiten auszuführen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll die Mischung aus Decahydronaphthalin oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel und den Polymerisaten der Acrylsäure und/oder Metacrylsäureester in einem Mischer in das Pulver eingedüst und das Pulver in einem Kollergang durchgeknetet werden.

Weiterhin ist es nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, insbesondere bei großen Formkörpern das Lösungsmittel und etwa noch vorhandene Mahlflüssigkeit vor dem Fertigsintern durch eine Vakuumbehandlung bei etwa 80° C und etwa 0,5 Torr vollständig aus den Preßlingen zu entfernen.

Die Menge an Decahydronaphthalin oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel für die Polymerisate soll gerade so groß sein, daß sie für die Lösung der jeweiligen Polymerisatharzmenge ausreicht. Die Menge an Polymerisatharz in den angegebenen Grenzen ist ausreichend, um einen filmartigen Überzug auf den Pulverteilchen zu bilden und so schon jedes einzelne Pulverteilchen vor Oxydationsangriffen zu schützen.

Über die Wirkung als Oxydationsschutz hinaus ermöglichen die in Decahydronaphthalin oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel gelösten Polymerisatharze auch eine ausgezeichnete Durchpressung des Pulvers, was darauf zurückgeführt wird, daß sie das Gleiten der Pulverteilchen beim Verdichten gegenüber trockenem Pulver stark verbessern. Beim Pressen des Pulvers wird eine kleine Menge des erfindungsgemäß zugesetzten gelösten Polymerisats herausgepreßt und bildet eine Überzugsschicht auf dem Preßling. Dieser hauchdünne Überzug erleichtert das Ausstoßen bzw. Abziehen der Preßlinge aus der Form und umgibt den ganzen Preßkörper mit einer die schädlichen Oxydationseinflüsse abweisenden Haut. Die so entstandenen Preßkörper können nun praktisch unbegrenzt an normaler Atmosphäre und auch bei verhältnismäßig hohem Feuchtigkeitsgehalt gelagert werden. Das Decahydronaphthalin

Claims (3)

1 oder ein anderes Lösungsmittel für das Polymerisat entweicht bei mehrtägiger oder mehrwöchiger Lagerung, so daß nur das filmartig auf den Pulverteilchen bzw. dem Preßkörper sitzende Polymerisatharz als Oxydationsschutz verbleibt. S Die preßerleichternde Wirkung des in Decahydronaphthalin oder einem anderen Lösungsmittel gelösten Polymerisatharzzusatzes zu dem Pulver ist derart gut, daß die bei den bekannten Herstellungsverfahren von Sinterkörpern übliche Vorsinterung des gepreßten Formkörpers zur Erzielung einer gewissen Festigkeit für die nachfolgende spangebende Bearbeitung entfallen kann. Die unter Zusatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Polymerisate gepreßten Formkörper können ohne Einschaltung einer »5 besonderen Vorsinterbehandlung unmittelbar spangebend bearbeitet werden. Damit bringt das in einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. Decahydronaphthalin, gelöste Polymerisatharz neben einem beständigen Schutz gegen μ Oxydationseinflüsse den Vorteil einer verfahrensmäßigen Erleichterung und Verbilligung bei der Herstellung von Sinterkörpern mit sich. Die nach dem Pressen gegebenenfalls eine gewisse Zeit gelagerten Formkörper können, wie beschrieben, spangebend as bearbeitet und in an sich bekannter Weise einer abschließenden Fertigsinterung unterworfen werden. Beim Fertigsintern zersetzt sich das Polymerisatharz bei noch verhältnismäßig niedrigen Temperaturen in seine Gaskomponenten und entweicht rückstandslos. Die Gasmengen, welche bei der Fertigsinterung durch Zersetzung des Polymerisatharzes entstehen, sind auf Grund des Zusatzes in der angegebenen verhältnismäßig geringen Menge von nur 0,1 bis 5*/· klein, so daß sich bei der Verdampfung des Polymerisats keine schädlichen Einflüsse auf den Sinterkörper einstellen. Bei großen Preßkörpern ist vor der Sinterung die restlose Austreibung des Lösungsmittels erforderlich, weil bereits kleine Flüssigkeitströpfchen große Dampfmengen verursachen und bei der Erwärmung, insbesondere bei der Sinterung im Vakuum, den Preßling auseinandersprengen würden. Deshalb wird in diesem Fall kurz vor der Sinterung eine Vakuumbehandlung bei etwa 80° C und etwa 0,5 Torr zur vollständigen Entfernung des Lösungsmittels durchgeführt. Die Preßlinge können selbstverständlich auch nach einer derartigen Behandlung an Luft gelagert werden, ohne dabei zu oxydieren. Nachfolgend wird an einem Beispiel gezeigt, wie sich der Zusatz von in Decahydronaphthalin gelöstem Acrylharz auf die Oxydationsbeständigkeit eines Preßlings im Vergleich zu einem solchen auswirkt, der ohne diesen erfindungsgemäßen Zusatz gepreßt wurde. Beispiel Aus einer Pulvermischung, bestehend aus 33,0*/« Titankarbid, 2,0 */o Chrom, 2,0·/· Molybdän, 0,5 ·/· Graphit, 62,5% Eisen, gemahlen in Decahydronaphthalin auf eine mittlere Korngröße von 3,5 μ, wurde die MahlflUssigkeit im Vakuum bis auf einen Rest von IOVo ausgetrieben. Eine Probe A wurde dann ohne Zusatz von gelöstem Acrylharz verpreßt und eine ProbeB nach vorheriger Zugabe von 2%> «5 Acrylharz in Decahydronaphthalin gelöst. Beide Preßlinge wurden dann zunächst ohne vorherige Austreibung des Restes der MahlflUssigkeit 124 einer Prüfung unterzogen. Die Preßlinge wurden 24 Stunden in normales Leitungswasser von 20° C eingesetzt Schon die unterschiedliche Wasseraufnahme der Preßkörper zeigt den Vorteil der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens: ProbeA 12,5·/· Wasseraufnahme ProbeB 1,5 °/o Wasseraufnahme Nach Abtrocknen des Wassers bei 60° C und im Unterdrück von etwa 1 Torr wurde der Sauerstoffgehalt beider Preßlinge bestimmt: ProbeA 0,86·/· Sauerstoff ProbeB 0,16·/· Sauerstoff Nach der Fertigsinterung der beiden behandelten »Grünlinge« wurden folgende Werte gemessen: Dichte g/cm*Kohlen stoff ·/·Sauer stoff ·/.Härte RcProbe A ProbeB6,23 6,666,09 6,500,47 0,1260 bis 63 70 bis 72 Die Ergebnisse zeigen, daß bei der Probe A während der Sinterung Kohlenstoff und Sauerstoff miteinander reagiert haben. Durch den hohen Sauerstoffgehalt ist der zur Härtung der Grundmasse zugegebene Kohlenstoff so weit verbraucht worden, daß nur eine beschränkte Härtung möglich ist. Die geringe Dichte von 6,23 g/cm^ zeigt, daß eine Dichtsinterung wegen noch vorhandener Oxyde nicht möglich ist. Bei der Probe B ist die Reaktion zwischen Sauerstoff und Kohlenstoff dagegen nur gering. Es bleibt genügend Kohlenstoff zur Härtung übrig. Die erreichte Dichte von 6,66 g/cm3 entspricht der höchstmöglichen Verdichtung. Die ProbeA zerbröckelte bei der mechanischen Fräsbearbeitung vor dem Sintern, während bei der Probe B ohne Schwierigkeiten aus einem Block Rundstäbe ohne Vorsinterung herausgefräst werden konnten. Die nicht brauchbare Randzone von Probe A betrug 4 mm, die der Probe B nur 2 mm. Zwei nach einer vollständigen Verdampfung des Mahlflüssigkeitsrestes bzw. des Lösungsmittels während einer 40tägigen Lagerung der Preßkörper in normaler Atmosphäre fertiggesinterte Proben wiesen die nachfolgenden Ergebnisse auf: Dichte g/cm1Kohlen stoff ·/·Sauer stoff VtHärte RcProbeC Probe D .6,48 6,656,33 6,480,26 0,1866 bis 67 70 bis 71 Auch hier zeigte sich wie bei den vorherigen Ergebnissen eine Verbesserung der nach dem erfindungsgemäßed Verfahren hergestellten Probe B, bei der die gegenüber der ProbeA deutlich verbesserte Härte auffällt. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gegen Oxydation geschützten, lagerfähigen Preßkörpern aus oxydationsempfindlichen Metallpulvern, wobei

der Werkstoff unter Zusatz einer Mahlflüssigkeit, vorzugsweise Decahydronapfathalin, zu Pulver gemahlen wird nnd gelöste Polymerisate der Acryl säure und/oder Methacrylsäureester in das Pulver eingebracht werden, worauf das Pulver zu Fonnkörpern verpreßt wird und diese, gegebenenfalls nach einer spangebenden Bearbeitung, Tage oder Wochen nach dem Pressen fertiggesintert werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Mahlen 3 bis 15 Vo der Mahlflüssigkeit in dem Pulver belassen wird und in dieses derart .benetzte Pulver, auf die gesamte Pulvermenge bezogen, 0,1 bis S Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gewichtsprozent, in einem geeigneten Lösungsmittel gelöste Polymerisate der Aoylsiure und/oder Methacryl-

säureester, vorzugsweise Polymerisatharz aus Methacrylsäureester, eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Decahydronaphthalin oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel und Polymerisaten der Acrylsäure und/oder Methacrylsäureester in einem Mischer in das Pulver eingedüst und das Pulver in einem Kollergang durchgeknetet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei großen Formkörpern das Lösungsmittel und etwa noch vorhandene Mahlflüssigkeit vor dem Fertigsintern durch eine Vakuumbehandlung bei etwa 80° C und etwa 0,5 Torr vollständig aus den Preßlingen entfernt werden.