DE1458482C3

DE1458482C3 - Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Nickelbandes

Info

Publication number: DE1458482C3
Application number: DE1458482A
Authority: DE
Inventors: Alberta Fort Saskatchewan; Robert William Fort Saskatchewan Alberta Fraser; Tibot Vancouver British Columbia Krantz; Vladimit Nicolaus Mackiw; Naoyuki Yoshida
Original assignee: Sherritt Gordon Mines Ltd
Current assignee: Viridian Inc Canada
Priority date: 1963-10-21
Filing date: 1964-09-23
Publication date: 1974-05-02
Also published as: CH465783A; DE1458482A1; JPS4825860B1; GB1053594A; BE654645A; DE1458482B2; US3268368A; NL6410279A

Description

zu senken. Zur KontrQlle des Schwefelgehaltes wird ein kontinuierlicher Wasserstoffstrom durch den Sinterofen geleitet. Dabei ist die Strömungsgeschwindigkeit ein wesentlicher Faktor und soll über 300 cm/ Min. liegen.

Enthält das Ausgangsmaterial mehr Kohlenstoff als zulässig, muß dieser Überschuß entfernt werden. Trockener Wasserstoff ist verhältnismäßig unwirksam bei der Entfernung von Kohlenstoff verunreinigungen aus dem Band. Daher wird außer dem zum Ent-, schwefeln benötigten Wasserstoff noch ein mit dem im. Nickel vorhandenen Kohlenstoff reagierender Stoff eingesetzt. Bevorzugt wird feuchter Wasserstoff, wobei der Feuchtigkeitsgehalt nicht kritisch ist. Die zum Entfernen des Kohlenstoffs erforderliche Zeit wird aber verlängert, je trockener das Gas ist. Es wurde gefunden, daß in den meisten Fällen ein Wasserstoffgas mit einem Taupunkt von etwa 10⁰C geeignet ist. Dieser kann jedoch bei einem Nickelpulver mit geringerem Kohlenstoffgehalt niedriger oder bei einem Nickelpulver mit einem größeren Kohlenstoffgehalt höher sein. Die Temperatur im Sinterofen liegt im Bereich von 800 bis 1150⁰C, und das Band wird unter diesen Bedingungen so lange behandelt, bis der Schwefelgehalt unter 0,003 Gewichtsprozent und der Kohlenstoffgehalt auf unter 0,005 Gewichtsprozent gesenkt ist. Es wurde gefunden, daß in den meisten Fällen etwa 15 bis 45 Minuten ausreichen, um diese gewünschten Werte zu erhalten. Die genaue Zeit hängt von den Arbeitsbedingungen sowie der Menge der Schwefel- und/oder Kohlenstoffverunreinigungen im Ausgangsmaterial ab. Die Art des verwendeten Ofens ist nicht kritisch.

Wenn das Sintern beendet ist, wird das Nickelband in Schutzgasatmosphäre warmgewalzt. Wird ein lamellenartig zusammengesetztes Band warmgewalzt, so verschweißen die einzelnen Lagen miteinander und bilden ein dickes Band, das keinerlei Schichtbildung zeigt. Das Band wird auch während des Abkühlens in einer reduzierenden Atmosphäre gehalten. Das Band wird dann kaltgewalzt. Wegen der Kaltverfestigung ist das kaltverformte Material hart und wenig formbar. Zum Entfestigen wird daher ein letztes Mal geglüht, und zwar in einer Schutzgasatmosphäre bei einer Temperatur von höchstens 980° C. Die genaue Temperatur hängt von der gewünschten Härte des Endproduktes ab.

Nach dem Entfestigen wird ein Nickelband mit außergewöhnlich niedriger Härte erhalten, das leicht kalt bearbeitbar ist.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert:

	150	-■■■ %	Chemische Zusammensetzung	%
	100	0,5		99,80
Tabelle!	75	4,0	Ni .	0,09
Teilchengrößenverteiluhg	60	9,5	Co	0,04
μπι	45	15,0	Fe -	0,05
bis	45	.28,5	Cu	0,022
150 bis	. 42,5 ::	S	0,004
100 bis		C '
75 bis
60 bis
bis

Die Dichte des Bandes betrug 84 % der theoretischen. Das Band wurde bei 982° C 35 Minuten lang in.einem Wasserstoffstrom gesintert, der mit einer Geschwindigkeit von 72 m pro Minute durch den Ofen geleitet würde; Das gesinterte Band enthielt 0,003 °/o Schwefel und 0,004% Kohlenstoff. Seine Oberfläche war durch Oberflächenbxydation verfärbt.

Das gesinterte Band wurde in einer Schutzgasatmosphäre warmgewalzt und hatte danach eine Dichte

ίο von annähernd 100% der theoretischen. Das warmgewalzte Band wurde dann 45 Minuten lang in Wasserstoff auf 1093°C erhitzt und erhielt eine helle Oberfläche nach idem Verschwinden der Oberflächenoxydation, Die Härte betrug 40 Rockwell 30T.

Anschließend wurde auf eine Dicke von 1,47 mm kaltgewalzt und mit üblichen Stanzvorrichtungen Münzronden aus dem Band gestanzt. Die Kaltverfestigung erhöhte die Härte des Nickelbandes auf 75 Rockwell 30T.

ao Die Münzronden wurden 30 Minuten lang bei 649° C in Wasserstoff geglüht. Sie erhielten dadurch eine Härte von 25 Rockwell 30T.

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt die Wirkung des Kohlenstoffgehaltes auf die Härte des Nickelbandes.

Es wurden drei Arten von Nickelpulver verwendet.

Pulver »A« war Karbonyl-Nickelpulver. Pulver »B« wurde durch Reduktion von Nickel aus einer ammoniakalischen Nickelammoniumkarbonat-Lösung mit Wasserstoff bei erhöhter Temperatur und Druck hergestellt. Pulver »C« wurde durch Wasserstoffreduktion von Nickel aus einer ammoniakalischen Nickelammoniumsulfat-Lösung gebildet. Die Analysen dieser Pulver sind im folgenden wiedergegeben.

	Tabelle	II	»B« (7o)	»c« CA,)
	»A« C/o)	99,6 0,048 0,005 0,014 0,0040 0,040	99,7 0,12 0,053 0,008 0,021 0,005
Ni	99,7 0,01 0,12 0,001 0,005 0,190
Co
Fe
Cu
S
C

Beispiel 1

Es wurden Nickelteilchen der in Tabelle I angegebenen Art zu einem Band gewalzt:

60 Proben dieser Pulver wurden wie folgt behandelt:

1. Die Pulver wurden zu einem Band verdichtet;

2. die Bänder wurden in trockenem oder feuchtem Wasserstoff (Taupunkt 12,8⁰C) verschieden lange bei 1010°C gesintert, wie angegeben;

3. die gesinterten Bänder wurden warmgewalzt (35 °/₀ Querschnittsverringerung);

4. die warmgewalzten Bänder wurden 30 Minuten bei 1204°C in Wasserstoff geglüht;

3. die geglühten Bänder wurden auf eine Dicke von 1,47 mm kaltgewalzt (40% Querschnittsverringerung); -

6. die kaltgewalzten Bänder wurden 30 Minuten bei 760° C geglüht, i >}

Der Kohlenstoffgehalt und die Härte einer jeden Probe ist in Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Pulver	Sinterbedingungen	End- kohlen-	Härte
		stoff	(30T)
»A«	trockener H₂ 45 Min.	0,16	46
»A«	feuchter H₂ 5 Min.	0,10	47
»A«	feuchter H₂15 Min.	0,07	40
»A«	feuchter H₂ 45 Min.	0,0045	29
»B« „	feuchter H₂ 45 Min.	0,0055	26
»C«	feuchter H₂ 45 Min.	0,0050	29

Claims

1 468 482

1 ■■ ■ '■ -■ ■ '■ 2 ' ■ ■ ':■--;■■'■':■ ■ ,.

PatentansDruch· wendungsarten nachteilig. So müssen beispielsweise

' bei Münzen Vorder- und Rückseite mit' Prägungen

Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung versehen sein, die scharf gezeichnet sind. Dies ist mit eines Nickelbandes aus Teilchen mit einem Durch- einem nach den herkömmlichen Walzverfahren hermesser von weniger als 107 μπι, bei dem das ge- 5 gestellten Nickelband, das die genannte. Härte aufwalzte Band bei Temperaturen von etwa 800 bis weist, nicht möglich oder nur äußerst schwierig zu 115O⁰C in reduzierender Atmosphäre gesintert erreichen. Abgesehen davoa besteht bei einem so und nach einer Kaltverformung bei 700 bis 800⁰C harten Band erhöhte Bruchgefahr,
entfestigt wird, dadurch ge kennzeich- Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur pulver-

n e t, daß das Band aus Teilchen mit bis zu 300 μπι ίο metallurgischen Herstellung eines Nickelbandes aus Durchmesser in feuchter Wasserstoffatmosphäre Metallpulver zu schaffen, bei dem ein Endprodukt ermit einem Taupunkt von etwa 10° C gesintert und halten wird, dessen Härte unterhalb derjenigen liegt, unmittelbar danach auf maximale Dichte warm- die bisher für reine Nickelbänder bekannt war, das gewalzt, in reduzierender Atmosphäre gekühlt, ausreichend zäh und fest ist und sich auch für scharfe danach kaltverformt und abschließend bei Tempe- 15 und klare Prägungen eignet.

raturen bis höchstens 98O°C geglüht wird. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße

Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Band aus Teilchen mit bis zu 300 μπι Durchmesser

in feuchter Wasserstoffatmosphäre mit einem Tau-

ao punkt von etwa 10° C gesintert und unmittelbar danach auf maximale Dichte warmgewalzt, in reduzierender

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Atmosphäre gekühlt und kaltverformt und abschliepulvermetallurgischen Herstellung eines Nickelbandes ßend bei Temperaturen bis höchstens 980⁰C geglüht aus Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von wird.

weniger als 107 μπι, bei dem das gewalzte Band bei 35 Durch die Kombination dieser Verfahrensschritte, Temperaturen von etwa 800 bis 1150⁰C in reduzieren- wobei das in der reduzierenden Atmosphäre gesinterte der Atmosphäre gesintert und nach einer Kaltver- Band unmittelbar anschließend und noch im erwärmten formung bei 700 bis 800⁰C entfestigt wird. Zustand heißgewalzt und auf etwa 100 °/₀ seiner theo-

Verfahren zur Herstellung eines Nickelbandes sind retischen Dichte verdichtet, danq kaltgeformt und bekannt und verwenden eine Reihe von Walz-, Glüh- 30 schließlich geglüht wird, wird ein Nickelband erhalten, und Sintervorgängen. Wenn das Nickel in Form eines dessen Härte zwischen 20 und 35 Rockwell 30T liegt Barrens oder eines Blockes vorliegt, wird dieser stufen- und das gut form- und prägbar ist. Für das Verfahren weise in Bandform übergeführt und anschließend ist es im wesentlichen unwichtig, auf welche Weise das durch Heiß- und/oder Kaltwalzen auf eine vorbe- Nickelpulver hergestellt worden ist. Dieses kann von stimmte Dicke gebracht. 35 herkömmlichen pyrometallurgischen oder hydro-

Es ist auch bekannt, ein Nickelband im pulverme- metallurgischen Verfahren herrühren. Es kann geringe tallurgischen Verfahren herzustellen. Ein solches bietet Mengen metallischer Verunreinigungen enthalten, die jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten, da fein ver- bei 0,1 % oder weniger liegen und im allgemeinen in teiltes Metallpulver leicht oxydiert und das fertige Begleitung von Nickel zu finden sind, so beispielsweise Band durch Metalloxideinschlüsse an Qualität verliert. 40 Kobalt, Eisen und Kupfer. Andere Verunreinigungen, Außerdem tritt ein weiteres Problem aufj nämlich die wie Kohlenstoff und Schwefel, können ebenfalls vor-Dicke der Ränder des Bandes in bezug auf deren Mitte handen sein, müssen aber unter einer Mindestgrenze entsprechend einzustellen. Aber auch wenn das Ver- gehalten werden. Bevorzugt wird ein sehr reines fahren so gesteuert wird, daß die. Banddicke einiger- Nickelpulver, das sich leicht verdichten läßt und ein maßen gleichmäßig und zufriedenstellend ausfällt, ist 45 festes grünes Band ergibt, wenn es in einem üblichen es schwer, Risse an den Rändern zu vermeiden. Die Walzgerüst verarbeitet wird. Es wurde gefunden, daß genaue Beachtung einzelner Verfahrensschritte ist ein durch Ausfällen aus einer Nickelsalzlösung unter daher wichtig. ■ Verwendung eines reduzierenden Gases bei erhöhter

Das Verfahren gemäß der französischen Patent- Temperatur und Druck hergestelltes Nickelpulyer beschrift 1 226 759 hat die bekannten Nachteile weit- 50 sonders gut geeignet ist. Ein solches Nickelpülver ist gehend ausgeschaltet. Bei dieser Arbeitsweise wird das. . äußerst rein, im allgemeinen über 99,8%. Die Teilchen-Metallpulver zwischen zwei Walzen zu einem Band - durchmesser betragen höchstens 300 μπι, wovon vorgeformt, das verhältnismäßig porös' ist und einen zugsweise mindestens 40% 10 bis 44 μτη aufweisen, grünen Streifen bildet, dessen Dichte 50 bis"95% der Das feinteilige Nickelpulver wird in herkömmlicher Theorie, d.h. 8,9 g/cm³, bei 20°,C, beträgt. Dieses 55 /Weise zu einem Band verdichtet. Das den Walzenspalt grüne Band hat eine ausreichende mechanische verlassende Nickelband, hat im allgemeinen eine Dichte Festigkeit, um einer Weiterbehandlung standzuhalten. von 75% bis 95% der theoretischen Dichte des kom-Er wird in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert, pakten Metalls. Das Band ist selbsttragend und weist wobei für ein Nickelband eine Temperatur zwischen ausreichende mechanische Festigkeit auf, um direkt 1150 und 1400°C gefordert wird. Anschließend wird 60 zum Sin^rn geführt zu werden,
das gesinterte Band in aufeinanderfolgenden Heiß- Das Sintern erfolgt in reduzierender Atmosphäre,

und/oder Kaltbearbeitungsvorgängen fertiggestellt. um überschüssigen Schwefel, und/oder kohlenstoff zu

Zwischen den einzelnen Stufen kann geglüht werden, entfernen. Es kann ein einziges oder es können mehrere um die Dichte zu erhöhen. Ein nach diesem bekannten Bänder in dieser Stufe gesintert werden. Wenn mehrere Verfahren hergestelltes Nickelband ist fest, verhältnis- 65 Bänder gesintert werden, werden diese aufeinandermäßig form- und ziehbar und hat irrt allgemeinen eine gelegt, und es wird ein dicker laminierter Streifen er-Härte von etwa 35 bis 45 Rockwell 30T] Eine solche_N halten. Der Schwefelgehalt des Bandes ist auf unter Härte eines Nickelbandes ist aber für bestimmte Ver- 0,003% und der Kohlenstoffgehalt auf unter 0,005%