DE1288253B

DE1288253B - Verfahren zur Herstellung eines Kupferrohres

Info

Publication number: DE1288253B
Application number: DEC26444A
Authority: DE
Inventors: Bartz Theodore John
Original assignee: EW Bliss Co Inc
Current assignee: EW Bliss Co Inc
Priority date: 1961-03-09
Filing date: 1962-03-09
Publication date: 1969-01-30
Also published as: GB1005180A; US3293006A; DK106834C; GB1005179A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- durch welche Partikeln einer Größe von 44 Mikron

stellung eines Kupferrohres aus mit einem Gleitmittel oder darunter hindurchgehen. In der Technik werden

vermischtem Kupferpulver, das zu einem Preßling Metallpartikeln, die ein ASTM-Sieb Nr. 325 passie-

zusammengedrückt, gesintert und durch Strang- ren, als »Feine« bezeichnet. Zur Klassifizierung von pressen verformt wird. 5 Partikelgrößen werden ferner ASTM-Siebe Nr. 100,

Es ist bekannt, daß Kupfer aus kupferhaltigen 150, 200 usw. verwendet. Wenn eine vorbestimmte

Rohmaterialien auf chemischem Wege gewonnen Menge Kupferpulver zu einem Formkörper zusam-

werden kann, wobei das Kupfer in Pulverform anfällt. mengedrückt werden soll, werden die Partikelgrößen

Es ist auch bekannt, Kupferpulver zusammenzu- angegeben in Prozentanteil Partikeln, die ein gegedrücken, um aus ihm Bauteile, wie Lager, Zahnräder, io benes Sieb passieren oder von ihm zurückgehalten

Buchsen u. dgl. zu formen oder es zu einem Band werden,

auszuwalzen; anschließend wird gesintert. Es ist gefunden worden, daß als »Feine« bezeich-

Um eine vorgegebene Menge Kupferpulver besser nete Kupferpartikeln für die Formung von bauteilen

zusammendrücken zu können, ist es zweckmäßig, geeignet sein können, bei der Herstellung eines Preßdem Ansatz einen als Gleitmittel wirkenden Stoff 15 lings, der gesintert und anschließend zu einem Rohr

zuzugeben, der die Zusammenballung zu einem mög- stranggepreßt werden soll, die Menge Kupferpulver,

liehst dichten Preßling und die Haftung der Partikeln von der ausgegangen wird, aber nur eine bestimmte

aneinander unter Einwirkung der Druckkräfte er- Menge an »Feinem« enthalten darf. Kupferpartikeln

leichtert. Normalerweise wird das Gleit- oder Binde- einer Teilchengröße unter 10 Mikron sind für die

mittel während des Sintervorganges, der vor dem 20 Herstellung eines Preßlings, der anschließend strang-

Strangpressen vorgenommen wird, aus dem Preßling gepreßt werden soll, nicht geeignet. Unter Preßling

entfernt. Es ist jedoch bisher schwierig gewesen, das ist eine zylindrische starre zusammenhängende Ein-

Gleit- oder Bindemittel so in das Kupferpulver ein- heit zu verstehen, hergestellt aus einer Masse Kupfer-

zumischen, daß die Kupferpartikeln in ausreichendem pulver, die durch Zusammendrücken in irgendeiner

Maße nacheinander hafteten. 35 hierfür bekannten Vorrichtung verdichtet worden ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Diese zylindrische Einheit weist eine axial ververbessertes Verfahren zum Vermischen von Kupfer- laufende Öffnung auf, die sich in Richtung der pulver mit einem Bindemittel zu schaffen, so daß Zylinderachse erstreckt. Zur Herstellung von Rohren sich die Kupferpartikeln besser zu einem Preßling einer Länge von 1270 mm, eines Durchmessers von verformen lassen. 30 9,52 mm und einer Wandstärke von 0,406 mm ist ein

Nun ist aber bei der Herstellung von Rohren aus Preßling geeignet, der vor dem Sintern eine Höhe

zu Preßlingen zusammengedrückten Metallpartikeln von 45,72 mm, einen Außendurchmesser von

festgestellt worden, daß im Gegensatz zur Herstellung 26,44mm und einen Innendurchmesser von 9,651 mm

von anderen Bauteilen, wie Lagerbuchsen, eine un- aufweist.

erwünschte Menge an »Feinem«, also sehr feinem 35 Die Abtrennung des Feinen unter 10 Mikron Teil-

pulverförmigen Material, nachteilig wirkt. chengröße kann vom Hersteller oder Lieferanten des

Der Erfindung liegt daher insbesondere die Auf- Kupferpulvers vorgenommen werden. Die Spezifikagabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines tion für Kupferpulver, das für die Herstellung von Kupferrohres aus mit einem Gleitmittel vermischtem Kupferrohren verwendet werden soll, hat als obere Kupferpulver, das zu einem Preßling zusammen- 40 Grenze Partikeln, die ein ASTM-Sieb Nr. 100 gedrückt, gesintert und durch Strangpressen verformt (Maschenweite 0,15 mm) passieren. Es ist jedoch gewird, zu schaffen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, fanden worden, daß V2 bis l°/o Partikeln im Kupferdaß der Ansatz aus Kupferpartikeln in bezug auf die pulver anwesend sein können, die auf einem ASTM-Korngrößenverteilung derart zusammengesetzt ist, sieb Nr. 100 zurückbleiben, ohne daß dadurch das daß die größere Menge der Pulverpartikeln durch ₄₅ Zusammendrücken und Strangpressen irgendwie beein Sieb mit einer Maschenweite von 0,04 mm hin- einflußt würde. Der Hauptanteil der Partikeln des durchgeht, Pulverpartikeln von weniger als 10 Mikron Kupferpulvers fällt in die Größenordnung ASTM-jedoch nur in unwesentlicher Menge enthalten sind sieb Nr. 325, d. h. die Hauptmenge, etwa 55 bis 70%, und zunächst ein Teil des Ansatzes mit dem Gleit- sind Partikeln einer Teilchengröße, die durch ein Sieb mittels durch wiederholtes Sieben vermischt, der Rest ₅₀ einer Maschenweite von 0,04 mm hindurchgehen,
des Ansatzes dieser Vermischung zugegeben und der Es ist gefanden worden, daß sich ein Kupferpulver gesamte Ansatz vor dem Pressen nochmals durch- nachstehender Zusammensetzung gut durch Zusammischt wird. mendrücken und Strangpressen zu Rohren verarbei-

Wie bereits gesagt, fällt das Kupfer bei chemischen ten läßt:
Gewinnungsverfahren häufig in Pulverform, also in 55

Form einzelner Partikeln an. Durch Mahlen od. dgl. Partikeln, die auf einem Sieb einer

dieses Pulvers kann erreicht werden, daß es eine Maschenweite von 0,15 mm (ASTM

bestimmte durchschnittliche Partikelgröße aufweist. ^Nr· ¹⁰°) zurückbleiben 0,5 «/0

Um Kupferpulver zur Herstellung von Bauteilen, wie Partikeln, die durch ein Sieb einer
Gleitlager, geeignet zu machen, muß es bekanntlich 60 Maschenweite von 0,15 mm hindurchbestimmte Partikelgrößen aufweisen, die durch Nor- gehen, aber auf einem Sieb einer
men festgelegt sind. So hat z. B. die American Society Maschenweite von 0,1mm (ASTM

of Testing Materials Normen festgelegt, bekannt als Nr. 140) zurückbleiben 5,6%

ASTM Standards, nach denen die Partikelgröße in Partikeln, die durch ein Sieb einer

Siebgrößen angegeben wird. Die Siebgrößen nach 65 Maschenweite von 0,01 mm (ASTM

ASTM stehen in einem direkten Verhältnis zur Größe Nr. 140) hindurchgehen, aber auf einem

der einzelnen Partikeln. Ein Sieb der Bezeichnung Sieb einer Maschenweite von 0,075 mm

ASTM Nr. 325 beispielsweise hat eine Maschenweite, ASTM Nr. 200) zurückbleiben 6,6%

Partikeln, die durch ein Sieb einer
Maschenweite von 0,075 mm (ASTM
Nr. 200) hindurchgehen, aber auf einem
Sieb einer Maschenweite von 0,06 mm

(ASTM Nr. 230) zurückbleiben 12,4 °/o

Partikeln, die durch ein Sieb einer
Maschenweite von 0,06 mm (ASTM
Nr. 230) hindurchgehen, aber auf einem
Sieb einer Maschenweite von 0,04 mm

(ASTM Nr. 325) zurückbleiben 15,5%

Partikeln, die durch ein Sieb einer
Maschenweite von 0,04 mm (ASTM
Nr. 325) hindurchgehen 59,9 °/o

(Der Feinanteil unter 10 Mikron ist bereits vorher abgesiebt worden).

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von einem Kupferpulver ausgegangen, das in bezug auf Korngrößenverteilung derart zusammengesetzt ist, daß die größte Menge durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,4 mm hindurchgeht, Pulverpartikeln von weniger als 10 Mikron jedoch nur in unwesentlicher Menge enthalten sind. Wie die durchschnittliche Partikelgröße des Feinen geregelt wird, ist bekannt und in dem Heft »Verfahren zur Bestimmung der durchschnittlichen Partikelgröße von Metallpulver durch Subsieve Sizer« M.D.I.F.-Normen 32-60, ausgegeben im Juli 1960 von der Metal Powder Industries Federation, Metal Powder Producers Association, beschrieben.

Durch Begrenzung der durchschnittlichen Teilchengröße in dieser Weise lassen sich bessere Preßlinge erhalten und eine vollkommene Desoxydation beim Sintern erzielen. Durch einen hohen Anteil an kleinen Partikeln hätte der Ansatz eine größere Gesamtoberfläche, die für das Gleitmittel und für die Oxydbildung zur Verfügung steht.

Das Kupferpulver der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, das zur größeren Menge aus Partikeln besteht, die durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,04 mm hindurchgehen, Pulverpartikeln von weniger als 10 Mikron jedoch nur in unwesentlicher Menge enthalten sind, werden dann mit einem Gleitmittel vermischt. Es ist gefunden worden, daß als Gleitmittel Lithiumstearat in pulverisierter Form besonders geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird zunächst ein Teil des Kupferpulveransatzes mit dem Gleitmittel durch wiederholtes Sieben vermischt, der Rest des Ansatzes dieser Vormischung zugegeben und der gesamte Ansatz vor dem Pressen nochmals durchmischt. Es werden z. B. 2O°/o Kupferpulver der Gesamtansatzmenge abgetrennt, durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,15 mm (ASTM-Sieb Nr. 100) gesiebt. Vorzugsweise verwendet man zwei Siebe einer Maschenweite von 0,185 mm (ASTM-Sieb Nr. 75). Die Siebe werden während des Hindurchgebens von Kupferpulver und Gleitmittel einer schwachen Schwingung ausgesetzt, damit die Mischung auf Grund ihrer Schwerkraft das Sieb passiert. Unter dem unteren Sieb ist ein Aufnahmebehälter vorgesehen. Die sich in ihm angesammelte Mischung aus Kupferpulver und Gleitmittel wird durch Schütteln des Behälters in Bewegung gesetzt, um festzustellen, in welchem Ausmaß sich die beiden Bestandteile im Behälter voneinander getrennt haben. Zeigt sich, daß das Gleitmittel die Tendenz hat, sich abzutrennen, wird das Sieben der Mischung wiederholt. Je häufiger das Sieben wiederholt wird, um so geringer ist die Neigung der Mischungsbestandteile, sich zu trennen. Bei einer Menge von 4,53 kg Kupferpulver plus Gleitmittel wurde eine gute Mischung nach vier Durchgängen durch die beiden Siebe erhalten.

Nachdem eine gute Durchmischung der beiden Bestandteile erreicht ist, wird die Mischung dem anderen Teil des Ansatzes zugegeben und das Ganze in einer der bekannten Mischvorrichtungen so lange behandelt, bis vollkommene Vermischung des Gleitmittels mit dem Kupferpulver erreicht ist. Durch die Herstellung einer Vormischung und Zugabe des Gleitmittels in Form der Vormischung zum restlichen Kupferpulver wird eine gründliche Vermischung gewährleistet, was eine gute Verdichtung der einzelnen Partikeln sicherstellt.

Wenn das Kupferpulver in der beschriebenen Weise mit Gleitmittel vermischt worden ist, wird der Ansatz in die Presse eingebracht, in welcher die Preßlinge geformt werden.

Die Sinterung des Preßlings erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird der Preßling durch einen Ofen geführt, der eine Atmosphäre von dissoziiertem Ammoniak bei einer Temperatur von 650° C hat, in der zweiten Stufe durch einen Ofen, der eine höhere Temperatur aufweist. Während der ersten Stufe, dem Vorsintern, wird das Gleitmittel als flüchtiges Gas ausgetrieben; die zweite Stufe hat den Zweck, das Oxyd, das sich auf der Oberfläche der einzelnen Partikeln gebildet hat, zu entfernen.

Die Preßlinge werden nach dem Sintern mit Gleitmittel überzogen, um das Strangpressen zu erleichtern und dann einer Strangpresse zugeführt. Hier wird der Preßling in einem im Formblock angeordneten Behälter aufgenommen und Drücken ausgesetzt, die ausreichen, den Preßling durch eine Matrize mit einem axial verlaufenden Dorn, der in die axiale Öffnung des Preßlings eingreift, strangzupressen. Das Metall wird dann auf einem um den Dorn herumführenden Weg unter Bildung eines Rohres stranggepreßt.

Das in der beschriebenen Weise gebildete Rohr besitzt ein verhältnismäßig feines Gefüge, das auch nach einem Glühen verhältnismäßig unverändert erhalten

bleibt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Kupferrohres aus mit einem Gleitmittel vermischtem Kupferpulver, das zu einem Preßling zusammengedrückt, gesintert und durch Strangpressen verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz aus Kupferpartikeln in bezug auf die Korngrößenverteilung derart zusammengesetzt ist, daß die größere Menge der Pulverpartikeln durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,04 mm hindurchgeht, Pulverpartikeln von weniger als 10 Mikron jedoch nur in unwesentlicher Menge enthalten sind und zunächst ein Teil des Ansatzes mit dem Gleitmittel durch wiederholtes Sieben vermischt, der Rest des Ansatzes dieser Vormischung zugegeben und der gesamte Ansatz vor dem Pressen nochmals durchmischt wird.

2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung des Preßlings vor der Strangpreßverformung in zwei Stufen erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitmittel Lithiumstearat verwendet wird.