DE1458376C

DE1458376C -

Info

Publication number: DE1458376C
Authority: DE
Inventors: Jeno. Dipl Ing Dr Nagy Janos Dipl Ing Budapest Neugebauer
Original assignee: Egyesult Izzolampa es Villamossagi Resz venytar^asag, Budapest
Publication date: 1971-04-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Werkstoffs mit fein verteilten nichtmetallischen bzw. metallischen Zusätzen, bei dem aus Metallpulver" ein poröser Sinterkörper hergestellt, diesem der Zusatz durch Tränken mit einer ihn beim Trocknen oder Erhitzen abscheidenden Lösung einverleibt und der getränkte Sinterkörper einer weiteren Sinterung unterzogen wird.

Alle pulvermetallurgisch hergestellten Körper (Drähte usw.), welche zum Zwecke der Erreichung irgendeiner günstigen technischen Wirkung Zusätze benötigen, werden so gefertigt, daß eine Verbindung des als Zusatz bestimmten Elementes zum Metallpulver oder zum Grundstoff der Metallpulverherstellung mit trockenem oder nassem Verfahren zugemischt wird.

Dies ist in mehreren Fällen nachteilig. Die Zusätze nämlich, welche die Eigenschaften des fertigen pulvermetallurgischen Körpers günstig beeinflussen, haben in sehr vielen Fällen eine unerwünschte Wirkung bei den Arbeitsgängen der Metallpulvergewinnung, außerdem beim Pressen des Metallpulvers und am Anfang des Sinterns. Beim Pressen und am Anfang des Sinterns beeinflussen z. B. Thoriumdioxid, Aluminiumoxid und Körner von Zirkoniumoxid die Gewinnung eines Wolframkörpers guter mechanischer Eigenschaften und guter Bearbeitbarkeit sehr nachteilig und verursachen Ausschuß bei der Bearbeitung. Besonders große Schwierigkeiten treten auf, wenn auch das Vorhandensein von anderen Zusätzen neben ihnen im fertigen Sinterkörper gewünscht ist. Diese ermöglichten bei der Metallpulvergewinnung und am Anfang des Sinterns infolge sehr ungünstiger kombinierter Wirkungen bis jetzt die weitere' Bearbeitung solcher gesinterter pulvermetallurgischer Körper nicht.

Ähnliche Schwierigkeiten zeigen sich auch in solchen Fällen, wenn eine Legierungskomponente zu Wolfram oder Molybdän gegeben werden soll, welche zur Bildung von Phasen mit ungünstigem Kristallgefüge führen kann. Dies ist z. B. bei Wolfram-Rhenium- und Molybdän-Rhenium-Legierungen der Fall.

Aus der deutschen Patentschrift 899 948 ist es bekannt, metallische Werkstoffe mit fein verteilten nichtmetallischen Zusätzen dadurch herzustellen, daß aus Metallpulver ein poröser Sinterkörper hergestellt wird und diesem der nichtmetallische Zusatz, insbesondere ein nicht reduzierbares Oxid, durch Aufsaugen einer ihn beim Trocknen oder Erhitzen abscheidenden Lösung einverleibt wird, worauf dann eine weitere Sinterung erfolgt.

Die Erfindung geht von einem derartigen Verfahren aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, es so zu verbessern, daß das Verfahrenserzeugnis einen gut bearbeitbaren Werkstoff darstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein poröser Sinterkörper aus Wolfram, das schon Alkalisilikate enthält, mit Thoriumnitratlösung getränkt und der nichtmetallische Zusatz im porösen Wolframkörper mittels Ammoniaklösung fixiert wird. Eine gleichwertige Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe besteht darin, daß ein poröser Sinterkörper aus Wolfram, das schon Alkalisilikate enthält, mit Ammoniumperrhenatlösung getränkt und der nichtmetallische Zusatz im porösen Wolframkörper durch Wasserstoff reduziert und als Metall fixiert wird, wobei es vorteilhaft ist, wenn mit einer warmen Ammoniakperrhenatlösung getränkt wird und der Zusatz durch Abkühlen der Lösung ' und des darin befindlichen Sinterkörpers in letzterem fixiert wird. In weiterer Ausbildung der erfindungsgemäßen Verfahren wird das Tränken in der Lösung des Zusatzes in kürzerer Zeit durchgeführt, als dies zum völligen Durchtränken nötig ist. Auf diese Weise kann durch die richtige Wahl der Dauer des Tränkvorganges ein von innen nach außen steigender Konzentrationsgradient bei vollkommen gleichmäßiger Verteilung des Zusatzes hergestellt werden. Aber auch ein Konzentrationsgradient mit umgekehrter Richtung kann hergestellt werden, wenn in anderer Ausbildung der erfindungsgemäßen Verfahren ein Teil des Zusatzes nach dem Tränken oder dem Fixieren wieder herausgelöst wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei Beispielen erläutert:

Beispiel 1

Es wird aus 0,3 °/₀ KCl und 0,4 °/₀ SiO₂ enthaltender Wolframsäure durch Reduktion in Wasserstoff bei einer bis 800⁰C steigenden Temperatur ein Wolframmetallpulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 2 μΐη hergestellt und dieses zu Stäben mit den Abmessungen von 9 · 9 · 280 mm und der Masse von 200 g gepreßt. Diese Stäbe werden in Wasserstoff bei einer Temperatur von 1000° C vorgesintert, dann in einer Glocke mit Wasserstoffspüking durch Durchleiten von direktem Strom bis zu 2000°C erhitzt und 2 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten. Nach Beendigung des Arbeitsvorganges wird der Stab herausgenommen und das Maß des Schwundes z. B. durch Feststellen der Scheinwichte, die 13,0 betragen sollte, kontrolliert. Die so vorbereiteten porösen Stäbe werden während 3 Stunden senkrecht in Thoriumnitratlösung (21,196 gThO₂/100 ml) gestellt. Dann werden die mit Thoriumnitrat durchtränkten Wolframstäbe in Ammoniaklösung mit der Wichte von 0,96 hineingestellt. Danach werden die Stäbe in heißem destilliertem Wasser dreimal V₂ Stunde lang gewaschen, dann im Trockenschrank bei 150⁰C getrocknet. Danach werden die Stäbe mit direktem Strom unter einer Glocke mit Wasserstoffspülung mit einer bis zu 90% ihres Durchschmelzstromes ansteigenden Stromstärke gesintert, dann auf 1500⁰C erhitzt und auf einer Rotationshämmermaschine gehämmert. Die Glühtemperatur sinkt mit Fortschreiten des Hämmerns; bei einem Durchmesser von 0,5 mm beträgt sie 1200⁰C. Danach wird aus ihnen Draht gezogen, z. B. bis 0,214 mm Durchmesser. Der Thoriumoxidgehalt des so hergestellten Drahtes beträgt 1,8 °/₀ ThO₂. Der Draht ist einwandfrei, riß- und sprungfrei, und der bei der Bearbeitung entstandene Ausschuß ist wesentlich geringer als bei den nach den alten Verfahren hergestellten Drähten mit gleichem Thoriumgehalt.

Beispiel 2

Aus 0,3% KCl und 0,4% SiO₂ enthaltender .Wolframsäure wird ein Wolframmetallpulver mit durchschnittlicher Korngröße von 2 μηι durch Reduktion bei einer bis 800⁰C ansteigenden Temperatur in Wasserstoff hergestellt und dieses in Stäbe mit der Abmessung von 9 · 9 · 280 mm und der Masse von 200 g gepreßt. Diese Stäbe werden in Wasserstoff bei einer Temperatur von 1000⁰C gesintert, dann in einer Glocke mit Wasserstoffspülung durch direktes Durchleiten von Strom bis 1900⁰C erhitzt und auf dieser Temperatur 2 Minuten lang gehalten. Nach Beendigung des Arbeitsganges werden die Stäbe herausge-

nommen und das Maß des Schwundes kontrolliert, z. B. durch Feststellen der scheinbaren Wichte, die 10,0 betragen sollte. Die so vorbereiteten Stäbe mit einer Porosität von 48°/₀ werden bis 40 bis 50⁰C vorgewärmt, dann in eine bei 45°C gesättigte, nachher auf 50° C erwärmte Ammoniumperrhenatlösung gestellt. Diese Lösung wird mit den hineingestellten Stäben bis 20⁰C abgekühlt; infolgedessen kristallisiert das Ammoniumperrhenat in den Poren des Stabes aus. Die so getränkten Stäbe werden in Wasserstoff langsam auf 35O⁰C erwärmt, wodurch sich Rhenium mit feiner Verteilung aus dem Ammoniumperrhenat bildet. Die Stäbe werden in Wasser ausgewaschen, dann getrocknet, durch direkten Strom bei 93°/₀ der auf reines Wolfram umgerechneten Durchschmelz-Stromstärke gesintert.

Es kann so eine gut bearbeitbare Wolfram-Rhenium-Legierung gewonnen werden, die 0,7% R-^e enthält und die, z. B. zu Draht von 0,1 mm Durchmesser verarbeitet, günstigere mechanische Eigenschaften aufweist als sogar das reine Wolfram und nach üblichen Methoden hergestellte Drähte gleichen Rheniumgehaltes.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Werkstoffs mit fein verteilten nichtmetallischen Zusätzen, bei dem aus Metallpulver ein poröser Sinterkörper hergestellt, diesem ein nichtmetallischer Zusatz durch Tränken mit einer ihn beim Trocknen oder Erhitzen abscheidenden Lösung einverleibt und der getränkte Sinterkörper einer weiteren Sinterung unterzogen wird, d adurch gekennzeichnet, daß ein poröser Sinterkörper aus Wolfram, das schon Alkalisilikate enthält, mit Thoriumnitratlösung getränkt und der nichtmetallische Zusatz im porösen Wolframkörper mittels Ammoniaklösung fixiert wird.

2. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Werkstoffs mit fein verteilten metallischen Zusätzen, bei dem aus Metallpulver ein poröser Sinterkörper hergestellt, diesem ein nichtmetallischer Zusatz durch Tränken mit einer ihn beim Trocknen oder Erhitzen abscheidenden Lösung einverleibt und der getränkte Sinterkörper einer weiteren Sinterung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröser Sinterkörper aus Wolfram, das schon Alkalisilikate enthält, mit Ammoniumperrhenatlösung getränkt und der nichtmetallische Zusatz im porösen Wolframkörper durch Wasserstoff reduziert und als Metall fixiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer warmen Ammoniumperrhenatlösung getränkt und der Zusatz durch Abkühlen der Lösung und des darin befindlichen Sinterkörpers in letzterem fixiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränken in der Lösung des Zusatzes in kürzerer Zeit durchgeführt wird, als dies zum völligen Durchtränken nötig ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Zusatzes nach dem Tränken oder nach dem Fixieren wieder herausgelöst wird.