DE1458285A1

DE1458285A1 - Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen poroesen Gegenstaenden aus Sintermetallen

Info

Publication number: DE1458285A1
Application number: DE19631458285
Authority: DE
Inventors: Rene Meyer; Pierre Potet
Original assignee: POUDRES METALLIQUES ALLIAGES SPECIAUX UGINE CARBONE
Current assignee: POUDRES METALLIQUES ALLIAGES SPECIAUX UGINE CARBONE
Priority date: 1962-02-05
Filing date: 1963-02-01
Publication date: 1969-09-18
Also published as: ES284598A1; FR1321462A; GB1038461A; CH413788A; DE1458285B2

Description

Köln, den 31.Januar 1963 Eg/Αχ

Sooiete des Pouäres Metalliques et des Alliages Speciaux. Ugine-Carbone, 45, rue des Acacias, Paria 17^e (Frankreich).

Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen porösen Gegenständen aus Sintermetallen.

Die Erfindung betrifft mehrschichtige poröse Körper aus Sintermetallen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Peröse gesinterte Metalle werden für zahlreiche Zwecke verwendet, beispielsweise zur Herstellung von Filtern. Die üblichen einheitlichen Filterelemente bestehen aus einem Werkstoff , dessen Merkmale und Eigenschaften auf dem gesamten Weg des zu filtrierenden Guts von der Eintrittsseite bis zur Austrittsseite des Filters gleich bleiben. Hieraus ergibt sich, daß bei gegebener Höhe des Filterelements der Druckverlust im Filter mit der wegen der zunehmenden Feinheit der abzutrennenden Stoffe erforderlichen Verringerung der Porengröße immer größer wird und sogar unannehmbar hohe Werte ' erreichen kann.

Ee wurde bereits vorgeschlagen, mehrschichtige poröse Körper durch Sintern einer sehr feinen und sehr dünnen porösen Schicht herzustellen, die vorher auf ein MetallstUck aufgebracht wurde, das ebenfalls porös und bereits gesintert ist und als Unterlage dient. Es ist jedoch schwierig, hierbei

o eine gute Haftfestigkeit der dünnen Schicht an der Metall-J£ unterlage zu erzielen.
ω

^ Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung ° von porösen Körpern, die aus wenigstens zwei Metallschichten σ> beetehen, die beide die gewünschten Eigenschaften in Bezug auf Dicke und Porengröße aufweisen und untrennbat· miteinander verbunden sind. Das Verfahren besteht darin> daß man mehrere

Pasten bzw. Gemische herstellt,,die aus feinteiligem Metall von engem Körnungsaufbau und einem Bindemittel bestehen, wobei die Bestandteile entsprechend den für jede Schicht gewünschten Eigenschaften gewählt sind, einen mehrschichtigen Körper bildet, diesen durch Kaltbearbeitung in die gewünschte Form bringt und den Körper schließlich in einer Schicht aus inertem Pulver, z.B. aus Aiuminiumoayd, sintert.

Die für die verschiedenen Schichten verwendeten Pulver können aus verschiedenen Materialien bestehen, vorausgesetzt, daß sie im gleichen Temperaturbereich sintern, damit sie bei der Sinterung an ihrer Grenzfläche fest aneinander haften. Häufig werden jedoch vorzugsweise für alle Schichten Körner aus dem gleichen Material verwendet. Um jedoch maximale Vorteile durch die Erfindung zu erzielen, wird für jede Schicht eine andere Körnungszusammen^tzung gewählt.

Geeignet für die Zwecke der Erfindung sind die Bindemittel, die üblicherweise bei der Herstellung von Filtern durch Sintern nach Strangpressen,, Ziehen oder Walzen verwendet werden, z.B. Paraffine, Vaseline, Fette oder Kunststoffe.

Die Form des ungesinterten mehrschichten Körpers und die Methode, nach der dieser in die gewünschte Form gebracht wird, hängen natürlich von dieser endgültigen Form ab. Zur Herstellung von Platten legt man beispielsweise zunächst auf eine verhältnismäßig dicke Schicht einer ersten *aste eine oder mehrere aufeinanderfolgende, dünnere Schichten aus anderen Pasten. Dann trägt man dafür Sorge, daß alle Schichten aneinander haften und bringt sie beispielsweise durch Walzen auf die gewünschte Dicke. Man kann auch von einem mehrschich- **> tigen Block ausgehen, der durch Walzen deformiert wird. Zur cd Herstellung von mehrschichtigen Rohren kann man einen Körper

oj bilden, der aus konzentrischen Ringen besteht, die aus ver- ^ schiedenen Ausgangsgemischen bestehen, wobei der Innenring

ein massiver Kern se
en pressen oder ziehen.

° ein massiver Kern sein kann, und diesen Körper dann strengDie Sinterung wird anschließend bei geeigneter Temperatur und in geeigneter Weise vorgenommen. Beispieleweise kann

das Sinterverfahren angewendet werden, das Gegenstand des französischen Patents 1 266 497 ist.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen porösen Gegenstände haben die Form von Körpern, die aus zwei oder mehr porösen Schichten von verschiedener Porengröße bestehen. Die verschiedenen Schichten können ungefähr die gleiche oder stark unterschiedliche Dicke haben. Beispielsweise ist es gemäß der Erfindung möglich, Körper herzustellen, die aus sehr dünnen und dickeren Schichten bestehen, wobei eine der letzteren die dünne Schicht bzw. die dünnen Schichten mechanisch trägt. Die Dicke der dünnen Schichten kann sehr gering sein und beispielsweise O₅I mm oder noch weniger betragen. Λ Die gemäß der Erfindung hergestellten Körper zeichnen sich außerdem dadurch aus, daß die Schichten ausgezeichnet aneinander haften, daß die einzelnen Schichten in sich völlig einheitlich und gleichmäßig sind und wohldefinierte GrenzflSchen haben.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Herstellung von porösen mehrschichtigen Körpern der verschiedensten Form, beispielsweise von Platten oder Rohren, wobei eine der Außenschichten oder die beiden Außenschichten sehr fein sein können und die dickste Schicht die mechanischen Eigenschaften des Körpers bestimmt.

Die gemäß der Erfindung hergestellten Elemente können Körper ' mit zwei aktiven Oberflächen von unterschiedlicher Porengröße darstellen, die sich für die verschiedensten Verwendungszwecke eignen, beispielsweise in Brennstoffelementen. Sie können

auch als Filter dienen. In diesem Fall werden die gewünschten u> . . . . .-■..-

ο Filtereigenschaften durch die Feinschicht aufgrund ihrer ^ speziellen Eigenschaften erzielt. Als Vergleich zwischen ^ω einem klassischen Filterelement aus gesintertem Pulver und

**» einem gemäß der Erfindung hergestellten Filter seien folgende to Zahlen gegeben: Ein in sich einheitliches Filter, das zur ^ Reinigung eines staubbeladenen Gases dient und Teilchen einer ,, Größe unter 1 /u zurückhalten muß bei einer Dicke von 2 mm, ·■ *"' würde eine Durchflußmenge von 40 nr/Std./m bei einem ,Druck,?

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verlust von 5 g/cnr haben. Ein gemäß der Erfindung hergestelltes Filter, das für den gleichen Zweck eingesetzt ist» würfle bei der gleichen Durchflußmenge einen Druckverlust von nur 1 g/cm haben.

Beispiel 1 '

Beschrieben wird die Herstellung eines mehrschichtigen Bronzefilters, das aus einer Filtersdhicht einer Dicke von etwa 0,5 mm, die aus Teilchen einer mittleren Größe von 20 ix aufgebaut ist, und einer Trägerschicht einer Dicke von etwa 2 mm, die aus gröberen Teilchen als die erstgenannte Schicht aufgebaut ist, besteht.

Durch kneten wurden hergestellt:

a) Eine Paste aus 93 Gew.-% eines Bronzepulvers, das aus kugelförmigen Teilchen einer Größe von 10 bis JO ax beötand, und 7 Gew.-^ eines 40# Paraffin enthaltenden Gemisches von Paraffin und Vaseline;

b) eine Paste aus 92 Gew.-% Bronzelpulver einer Teilchengröße von 50 bis 100 ax und 8 Gew.-Ji des gleichen Bindemittels wie bei der Masse a).

In einen Behälter von quadratischem Querschnitt einer Kantenlänge von 75 *mm wurden die beiden Gemische nacheinander in den Mengen gegeben, die notwendig waren, um einen Verbundkörper zu bilden, der aus einer etwa 15 mm dicken Schicht aus dem feinen Pulver und einer 60 mm dicken Schicht aus dem gröberen Pulver bestand. Der Behälter wurde an einer Strangpresse montiert, die im Winkel von 30° geneigt war und mit einer rechteckigen Düse einer Breite von 75 mm und einer Höhe von 2,5 mm versehen war.

Nach dem Strangpressen wurde die erhaltene Tafel in Streifen von 250 mm Länge geschnitten, die auf Platten aus korrosionsbeständigem Stahl gelegt, mit Tonerdep xLver bedeckt und in Wasserstoff unter langsamer Erhöhung der Temperatur bis auf 725⁰ gesintert wurden. Auf diese Weise wurden Filterkörper erhalten, die aus einer Filterschicht einer Dicke von 0,5 mm und einer 2 mm dicken, aus gröberen Teilchen gebildeten Trägerschicht für die erstgenannte Schicht bestanden.

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Dieees-Filter, das Teilchen einer Größe unter 1/U zurück- «uhalten vermochte, hatte eine solche Durchlässigkeit, daß bei einem Druckabfall von 5 g/cm eine Luftdurchflußmenge von 15 l/Std./cra² Filterfläche· erhalten vairde. Das Filter hatte

eine Biegefestigkeit von 25 kg/mm .

Ein aus dem feirieren Pulver hergestelltes Filter der gleichen Dicke hielt Teilchen der gleichen Größe zurück, hatte jedoch nur ein Viertel der Durchlässigkeit des erfindungsgemäßen' Filters. Bei Herstellung aus dem gröberen Pulver ist die Durchlässigkeit des Filters doppelt so hoch wie beim mehrschichtigen Filter, jedoch sind die kleinsten Teilchen, die zurückgehalten werden, fünfmal so groß wie beim mehrschichtigen Filter.

1 Beispiel 2

Beschrieben.wird die Herstellung eines mehrschichtigen Rohrs aus gesintertem Nickel. Verwendet wurde ein aus Nickelcarbonyl erhaltenes Nickelpulver einer Teilchengröße zwischen 1 und l6p.. Dieses Pulver wurde durch Schlämmen in zwei Fraktionen getrennt: eine Fraktion von 1 bis 5/u, die andere von 5 bis 16 u. Das Gewichtsverhältnis von feinem Pulver zu gröberem Pulver betrug etwa 1:4.

Jede Fraktion wurde mit einem Gemisch aus Vaseline und Paraffin in eine Paste überführt. Dann wurde ein zylindrischer Körper hergestellt, der einen Außendurchmesser von 50 mm hatte und aus einem Kern von 22,4 mm Durchmesser, der aus dem feineren Pulver gebildet war, und einer zylindrischen Außenschicht, die aus dem gröberen Pulver gebildet war, bestand. Im Vergleich zu einem in sich einheitlichen-Filter, das aus einem Pulver des gleichen Körnungsaufbaues wie die Feinschicht des mehrschichtigen Filters hergestellt war, hatte das gemäß der Erfindung hergestellte mehrschichtige Filter die vierfache Durchlässigkeit für das zu filternde Produkt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen, porösen Gegenständen aus Sintermetallen, bei denen wenigstens zwei der porösen gesinterten Metallschichten unterschiedliche Porengröße aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß man zur festen Verbindung der gesinterten Metallschichten an sich bekannte, formbare Massen aus Metallpulvern verschiedener Korngröße und Bindemitteln übereinander anordnet, den so erhaltenen Schichtkörper durch Strangpressen, Ziehen oder Walzen kalt verformt, bis die dünnste Schicht auf die gewünschte Dicke gebracht ist und anschließend in an sich bekannter Weise sintert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper während des Sinterns durch ein Bett aus inertem Pulver, beispielsweise Aluminiumoxyd, eingehüllt ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Aufbau der Einzelschichten verwendeten Pulver eine enge Korngrößenverteilung haben.

4a Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feinste Pulver eine Teilchengröße zwischen 1 und 5 Ax hat.

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