DE1458285B2

DE1458285B2 - Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von mehreren mehrschichtigen poroesen formkoerpern

Info

Publication number: DE1458285B2
Application number: DE19631458285
Authority: DE
Inventors: Rene Potet Pierre Grenoble Isere Meyer (Frankreich)
Original assignee: Societe des Poudres Metalhques et des Alhages Speciaux Ugine Carbone, Paris
Priority date: 1962-02-05
Filing date: 1963-02-01
Publication date: 1971-06-24
Also published as: ES284598A1; FR1321462A; GB1038461A; DE1458285A1; CH413788A

Description

1 2

Poröse gesinterte Metalle werden für zahlreiche gewünschte Form gebracht wird, hängen von dieser Zwecke verwendet, beispielsweise zur Herstellung endgültigen Form ab. Zur Herstellung von Platten von Filtern. Die üblichen einheitlichen Filter- legt man beispielsweise zunächst auf eine Verhältniselemente bestehen aus einem Werkstoff, dessen Merk- mäßig dicke Schicht einer ersten Paste eine oder male und Eigenschaften auf dem gesamten Weg 5 mehrere aufeinanderfolgende dünnere Schichten aus des zu filtrierenden Guts von der Eintrittsseite bis anderen Pasten. Dann trägt man dafür Sorge, daß zur Austrittsseite des Filters gleichbleiben. Hieraus alle Schichten aneinander haften und bringt sie ergibt sich, daß bei gegebener Höhe des Filter- beispielsweise durch Walzen auf die gewünschte elements infolge der wegen zunehmender Feinheit Dicke. Man kann auch von einem mehrschichtigen der abzutrennenden Stoffe notwendigen Verringerung io Block ausgehen, der durch Walzen deformiert wird, der Porengröße der Druckverlust im Filter immer Zur Herstellung von mehrschichtigen Rohren kann größer wird und sogar unannehmbar hohe Werte man einen Körper bilden, der aus konzentrischen erreichen kann. Rohren aus verschiedenen Gemischen besteht, wobei

Es wurde bereits vorgeschlagen, mehrschichtige der Kern massiv sein kann; dieser Körper wird dann

poröse Körper durch Sintern einer sehr feinen und 15 stranggepreßt oder gezogen.

sehr dünnen porösen Schicht herzustellen, die vorher Das Sintern wird anschließend in geeigneter Weise auf ein Metallstück, das ebenfalls porös und bereits vorgenommen. Beispielsweise kann das Sinterverfahgesintert war und als Träger diente, aufgebracht ren Anwendung finden, das in der französischen wurde. Es ist jedoch schwierig, hierbei eine gute Patentschrift 1 266 497 beschrieben ist. Hierbei wird Haftfestigkeit der dünnen Schicht an dem Metall- 20 das Metallpulver mit einem vorzugsweise nichtträger zu erzielen. wäßrigen Bindemittel zu einer Paste innig, gegebenen-

Aus der deutschen Patentschrift 618 063 ist es falls durch Kneten unter Vakuum, vermischt und

weiterhin bekannt, pulverförmige Metalle verschie- anschließend zu dem gewünschten Formkörper ver-

dener Art in geschichteter Anordnung miteinander formt, der in Aluminiumoxyd eingebettet und in

zu sintern und anschließend kalt zu verformen, um 25 Wasserstoffatmosphäre von Raumtemperatur mit

Werkstücke zu erhalten, die porös oder nicht porös einer Temperatursteigerung von 50 grd/Stunde auf

sein können. Die gesinterten Formkörper werden 850° C unter Verdampfen des Bindemittels erhitzt

nach dem Sintern verdichtet, beispielsweise gewalzt und später ebenfalls unter Wasserstoff abgekühlt

oder durch Tiefziehen gemeinsam verformt, so daß wird.

die endgültigen Formkörper gleichmäßig verdichtet 30 Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung

sind. Nach den bekannten Verfahren kann man auch hergestellten porösen Formkörper bestehen aus zwei

Überzüge auf Metallgegenstände aufbringen, um oder mehr porösen Schichten verschiedener Poren-

Spezialbleche zu fertigen oder Bimetalle zu gewinnen. größe. Die verschiedenen Schichten können ungefähr

Eine unterschiedliche Porosität der verschiedenen die gleiche oder auch stark unterschiedliche Dicke

Metallkomponenten wird nicht erwähnt. 35 haben. Beispielsweise ist es möglich, Formkörper

Dem Verfahren gemäß der Erfindung liegt nun herzustellen, die aus sehr dünnen und dickeren

demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Form- Schichten bestehen, wobei eine der dickeren Schich-

körper zu schaffen, der in sich aus Schichten unter- ten die dünne Schicht bzw. die dünnen Schichten

schiedlicher Porosität besteht. Die Lösung dieser trägt. Die Dicke der dünnen Schichten kann sehr

Aufgabe ist ein Verfahren zur pulvermetallurgischen 40 gering sein und beispielsweise 0,1 mm oder noch

Herstellung von mehrschichtigen porösen Form- weniger betragen. Die Formkörper zeichnen sich

körpern aus mindestens zwei voneinander verschie- außerdem dadurch aus, daß die Schichten ausge-

denen Pulversorten durch Sintern und Kaltverfor- zeichnet aneinander haften, daß die einzelnen Schich-

men, das dadurch gekennzeichnet ist, daß jede sich ten in sich völlig einheitlich und gleichmäßig sind

vorzugsweise nur durch ihre Teilchengröße von der 45 und wohldefinierte Grenzflächen haben. Dies folgt

anderen unterscheidende Pulversorte mit üblichen daraus, daß bei der Formgebung der Pasten die

Bindemitteln zu einer Paste vermischt wird und diese Porosität nicht beeinflußt wird, weil die pasten-

Pasten übereinander geschichtet, zu Formkörpern förmige Masse die Poren noch gar nicht enthält,

ausgeformt und schließlich gesintert werden. Dieses Auch werden die Metallteilchen in der Paste als

Sintern kann in einer Schicht aus inertem Pulver, 50 solche nicht zusammengedrückt. Somit findet prak-

beispielsweise aus Aluminiumoxyd, erfolgen. tisch kein Durchdringen der einzelnen Schichten

Die für die verschiedenen Schichten erfindungs- statt, vielmehr bleibt die Individualität der Einzelgemäß verwendeten Pulver können aus verschiedenen schichten exakt erhalten.

Materialien bestehen, vorausgesetzt, daß sie im Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht gleichen Temperaturbereich sintern, damit sie bei 55 die Herstellung von porösen mehrschichtigen Körder Sinterung an ihrer Grenzfläche fest aneinander pern der verschiedensten Form, beispielsweise haften. Häufig werden jedoch vorzugsweise für alle Platten oder Rohre, wobei eine der Außenschichten Schichten Pulverteilchen aus dem gleichen Material oder die beiden Außenschichten sehr fein sein verwendet. Um jedoch maximale Vorteile durch die können und die dickste Schicht die mechanischen Erfindung zu erzielen, wird für jede Schicht eine 60 Eigenschaften des Körpers bestimmt. Die Formandere Teilchengrößenverteilung gewählt. körper können zwei aktive Deckschichten unter-Geeignet für die Zwecke der Erfindung sind die schiedlicher Porengröße aufweisen und sich somit Bindemittel, die üblicherweise bei der Herstellung für die verschiedensten Verwendungszwecke eignen, von Filtern durch Sintern nach Strangpressen, Ziehen beispielsweise in Brennstoffelementen. Sie können oder Walzen verwendet werden, beispielsweise 65 auch als Filter Verwendung finden. In diesem Fall Paraffine, Vaseline, Fette oder Kunststoffe. werden die Filtereigenschaften durch die Feinschicht

Die Form des ungesinterten mehrschichtigen bestimmt.

Körpers und die Methode, nach der dieser in die Zum Vergleich eines klassischen Filterelements

aus gesintertem Pulver mit einem gemäß der Erfindung hergestellten Filter sind folgende Zahlen zu nennen: Ein in sich einheitliches Filter von 2 mm Dicke, das zur Reinigung eines staubbeladenen Gases dient und Teilchen einer Größe unter 1 μπι zurückhalten muß, würde eine Durchflußmenge von 40 m³/Std./m² bei einem Druckverlust von 5 g/cm² erlauben. Ein gemäß der Erfindung hergestelltes Filter, das für den gleichen Zweck eingesetzt ist, würde bei der gleichen Durchflußmenge einen Druckverlust von nur 1 g/cm² verursachen.

Beispiel 1

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

Durch Kneten wurden hergestellt:

a) Eine Paste aus 93 Gewichtsprozent eines Bronzepulvers aus kugelförmigen Teilchen einer Größe von 10 bis 30 μπι und 7 Gewichtsprozent eines 40% Paraffin enthaltenden Gemisches von Paraffin und Vaseline;

b) eine Paste aus 92 Gewichtsprozent Bronzepulver einer Teilchengröße von 50 bis 100 μηι und 8 Gewichtsprozent des gleichen Bindemittels wie bei der Masse a).

In einen Behälter von quadratischem Querschnitt und einer Kantenlänge von 75 mm wurden die beiden Gemische nacheinander in den Mengen gegeben, die notwendig sind, 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 besteht. 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 wurden die erhaltenen Streifen auf 250 mm Länge geschnitten, auf Platten aus korrosionsbeständigem Stahl gelegt, mit Tonerdepulver bedeckt und in Wasserstoff unter langsamer Erhöhung der Temperatur bis auf 725° gesintert. 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 bestehen.

Dieses Filter, das Teilchen einer Größe unter 1 μ zurückzuhalten vermochte, hat eine solche Durchlässigkeit, daß sich bei einem Druckabfall von 5 g/cm² eine Luftdurchflußmenge von 15 l/Std./cm-Filterfläche ergab. Das Filter hat eine Biegefestigkeit von 25 kp/mm².

Ein aus dem feineren Pulver hergestelltes Filter der gleichen Dicke hielt Teilchen der gleichen Größe zurück, hat 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.

Beispiel 2

Beschrieben wird die Herstellung eines mehrschichtigen Rohrs aus gesintertem Nickel. Verwendet wurde ein aus Nickelcarbonyl erhaltenes Nickelpulver einer Teilchengröße zwischen 1 und 16 iim. Dieses Pulver wurde durch Schlämmen in zwei Fraktionen getrennt: eine Fraktion von 1 bis 5 μπι, die andere von 5 bis 16 um. 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 hat und aus einem Kern von 22,4 mm Durchmesser aus dem feineren Pulver, und einer zylindrischen Außenschicht aus dem gröberen Pulver besteht. Im Vergleich zu einem in sich einheitlichen Filter, das aus einem Pulver der gleichen Teilchengrößenverteilung wie die Feinschicht des mehrschichtigen Filters hergestellt ist. hat das gemäß der Erfindung hergestellte mehrschichtige Filter die vierfache Durchlässigkeit für das filternde Produkt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von mehrschichtigen porösen Formkörpern aus mindestens zwei voneinander verschiedenen Pulversorten durch Sintern und Kaltverformen, dadurch gekennzeichnet, daß jede sich vorzugsweise nur durch ihre Teilchengröße von der anderen unterscheidende Pulversorte mit üblichen Bindemitteln zu einer Paste vermischt wird und diese Pasten übereinander geschichtet, zu Formkörpern ausgeformt und schließlich gesintert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als feinstteilige Pulversorte eine solche mit einer Teilchengrößenverteilung zwischen 1 und 5 μπι mit dem Bindemittel vermischt und weiter verarbeitet wird.