DE1483688B2 - Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung poröser Aluminiumlegierungsgegenstände - Google Patents
Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung poröser AluminiumlegierungsgegenständeInfo
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Description
1 2
Die Erfindung bezieht sich auf die pulvermetallur- (Al-—Cu5) bzw. etwa 2 % Silicium (Al—Si2) bzw.
gische Herstellung poröser Aluminiumlegierungs- etwa 8%'Magnesium (Al—Mg8) enthalten,
gegenstände, insbesondere solcher hoher Porosität, , Die vorstehend aufgeführten Aluminiumlegierun-
die z. B. als Öl- oder Luftfilter für Verbrennungs- gen liegen sämtlich als homogene Schmelzen bei den
kraftmaschinen brauchbar sind. 5 üblichen Gießtemperaturen (677 bis 76O0C) vor.
Die übliche Herstellung von Gegenständen aus Eine andere Art von Aluminiumlegierungen, die vor-
Legierungspulver, wie z. B. Messing- oder Bronze- teilhaft gemäß der Erfindung gesintert wird, sind
pulver, wird ausgeführt, indem das Pulver zuerst solche, die bei den üblichen Gießtemperaturen nicht
kalt zu einem Preßkörper gepreßt und dann der als homogene Schmelze vorliegen; sie bilden ge-
Preßkörper gerade ausreichend erhitzt wird, um ein io trennte Phasen, nämlich die geschmolzene Phase und
Sintern, praktisch unter Vermeidung des Schmelzens eine getrennte feste Phase. Da diese Legierungen sich
der Legierung, zu erreichen. Jedoch waren die üb- während der Behandlung der Schmelze vor dem Gie"-
lichen Verfahren nicht erfolgreich, wenn sie zur Her- ßen absetzen, sind sie als solche nicht gießbar, und
stellung von porösen Gegenständen aus Aluminium- eine in Teilchenform vorliegende Legierung, die alle
legierungen angewandt wurden. 15 Legierungsbestandteile enthält, kann auf diesem
Die Erfindung schafft nunmehr ein Verfahren zur Wege nicht hergestellt werden.
pulvermetallurgischen Herstellung poröser Alumi- Um eine derartige Legierung ohne Verlust von
niumlegierungsgegenstände: mittels Sintern mit flüs- Legierungsbestandteilen in Teilchenform zu bringen,
siger Phase nach dem Schüttverfahren in Formen ist es deshalb notwendig, bei einer Temperatur zu
endgültiger Abmessung, welches darin besteht, daß 20 zerstäuben, bei der die Legierung homogen ist.
eine in Teilchenform vorliegende, heterogene Alu- Derartige Legierungen werden nachfolgend als miniumlegierung mit einem Schmelzbereich von »normalerweise heterogene Legierungen« bezeichnet, wenigstens 14 grd, die durch Abkühlen einer homo- Diese enthalten Aluminium oder eine homogene Alugenen Schmelze erhalten wurde, in einer Atmosphäre miniumlegierung und als Rest einen Bestandteil, der mit weniger als 0,3 Volumprozent Wasserdampf auf 25 bei normalen Gießtemperaturen unlöslich, aber bei eine so hohe Temperatur und für so lange Zeit er- einer höheren Temperatur in der Schmelze vollstänhitzt wird, daß 15 bis 70 Gewichtsprozent der Teil- dig löslich ist. Dieser Rest kann auch eine intermetalchen geschmolzen werden, die Oxidschicht auf den lische Verbindung sein, und zwar in einer Menge Teilchen weniger als 700 Angström dick ist, und daß bis zu 80 Gewichtsprozent. Beispiele für unlösliche danach abgekühlt wird. Vorzugsweise werden 15 bis 30 Bestandteile, die verwendet werden können, sind 30 Gewichtsprozent der Teilchen während des Er- Silizium und Beryllium. Beispiele für geeignete interhitzens geschmolzen. metallische Verbindungen sind AlB2, FeAl3, MnAl6
eine in Teilchenform vorliegende, heterogene Alu- Derartige Legierungen werden nachfolgend als miniumlegierung mit einem Schmelzbereich von »normalerweise heterogene Legierungen« bezeichnet, wenigstens 14 grd, die durch Abkühlen einer homo- Diese enthalten Aluminium oder eine homogene Alugenen Schmelze erhalten wurde, in einer Atmosphäre miniumlegierung und als Rest einen Bestandteil, der mit weniger als 0,3 Volumprozent Wasserdampf auf 25 bei normalen Gießtemperaturen unlöslich, aber bei eine so hohe Temperatur und für so lange Zeit er- einer höheren Temperatur in der Schmelze vollstänhitzt wird, daß 15 bis 70 Gewichtsprozent der Teil- dig löslich ist. Dieser Rest kann auch eine intermetalchen geschmolzen werden, die Oxidschicht auf den lische Verbindung sein, und zwar in einer Menge Teilchen weniger als 700 Angström dick ist, und daß bis zu 80 Gewichtsprozent. Beispiele für unlösliche danach abgekühlt wird. Vorzugsweise werden 15 bis 30 Bestandteile, die verwendet werden können, sind 30 Gewichtsprozent der Teilchen während des Er- Silizium und Beryllium. Beispiele für geeignete interhitzens geschmolzen. metallische Verbindungen sind AlB2, FeAl3, MnAl6
Sehr günstig ist es, die in Teilchenform vorliegende und ZrAl3.
Legierung durch Zerstäuben der Legierungsschmelze Beispiele für spezifische geeignete Al-Legierungen
in einer praktisch nicht oxydierenden Atmosphäre 35 dieser Art sind solche mit 30 Gewichtsprozent SiIi-
herzustellen. zium bzw. mit 20 Gewichtsprozent Mangan.
Wenn das Erhitzen des Legierungspulvers in einem Das Legierungspulver kann durch spanabhebende
geschlossenen Behälter ausgeführt wird, ist es gün- Bearbeitung oder durch Zerstäuben der Schmelze
stig, wenn der Behälter weniger als 40% seines Vo- mittels Scheibe oder Düse in einer trockenen, nicht
lumens an freiem Raum oberhalb der Beschickung 40 oxydierenden Atmosphäre erhalten werden. Beispiele
aufweist. für eine geeignete Atmosphäre sind trockenes Erdgas,
Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Ver- Luft mit einem Taupunkt von -70C oder darunter
fahren auf Aluminiumlegierungspulver mit weni- (d. h. mit einem Gehalt von weniger als 0,3 Volumger
als 30 Gewichtsprozent Magnesium angewendet prozent Wasserdampf) oder Vakuum. Die Späne oder
werden. 45 Pulverteilchen können von jeder Größe oder Feinheit
Die Anwesenheit einer Oxidschicht auf der Ober- sein, die zur Herstellung eines brauchbaren gesinterfläche
der Al-Pulverteilchen stört beim Sintern der- ten Produkts in der Praxis geeignet ist. Zerstäubte
selben, indem eine Grenzschicht zwischen den Teil- Teilchen sind üblicherweise kleiner als 0,84 mm. Im
chen gebildet wird, welche selbst durch geschmolzene allgemeinen sollten die Späne keine größere Maxi-Legierung
während des Erhitzens schwierig zu über- 50 malabmessung als etwa 1,27 cm besitzen,
brücken ist. Die Dicke der Oxidschicht auf den Teil- Bei den Legierungen Al—Cu5 und Al—Mg8 zeigte chen muß deshalb weniger als 700 Angstrom betra- es sich, daß sie weit leichter sintern, wenn die Pulver gen, wenn stets eine gute Sinterfestigkeit erhalten durch Zerstäuben und nicht durch spanabhebende werden soll. Da die Oxydation während jeder Stufe Bearbeitung erhalten worden waren. Zerstäubte Teilder Herstellung, Aufbewahrung und Sinterung des 55 chen dieser beiden Legierungen sinterten selbst nach Al-Legierungspulvers erfolgen kann, ist es wesent- einigen Monaten langer Lagerung an der Atmosphäre lieh, daß jede Stufe so kontrolliert wird, daß die ausgezeichnet. Späne von Al—Cu5, die kurz nach Oxidschicht auf den Pulverteilchen zuletzt den obigen der Herstellung in Glas gekapselt worden waren, Wert nicht überschreitet. sinterten sehr zufriedenstellend. Späne derselben Le-
brücken ist. Die Dicke der Oxidschicht auf den Teil- Bei den Legierungen Al—Cu5 und Al—Mg8 zeigte chen muß deshalb weniger als 700 Angstrom betra- es sich, daß sie weit leichter sintern, wenn die Pulver gen, wenn stets eine gute Sinterfestigkeit erhalten durch Zerstäuben und nicht durch spanabhebende werden soll. Da die Oxydation während jeder Stufe Bearbeitung erhalten worden waren. Zerstäubte Teilder Herstellung, Aufbewahrung und Sinterung des 55 chen dieser beiden Legierungen sinterten selbst nach Al-Legierungspulvers erfolgen kann, ist es wesent- einigen Monaten langer Lagerung an der Atmosphäre lieh, daß jede Stufe so kontrolliert wird, daß die ausgezeichnet. Späne von Al—Cu5, die kurz nach Oxidschicht auf den Pulverteilchen zuletzt den obigen der Herstellung in Glas gekapselt worden waren, Wert nicht überschreitet. sinterten sehr zufriedenstellend. Späne derselben Le-
Zu den Aluminiumlegierungen, die in günstiger 60 gierung, die nicht verschlossen waren, konnten nach
Weise zu porösen Sinterkörpern gemäß dem erfin- lwöchiger Lagerung an der Atmosphäre nicht ge-
dungsgemäßen Verfahren verformt werden können, sintert werden.
gehören heterogene Legierungen, die mindestens Eine Verunreinigung der Atmosphäre oder Düse
70 Gewichtsprozent Aluminium enthalten. Beispiele mit Sauerstoff stellt als solche keine ernsthafte Stöfür
Aluminiumlegierungen mit einem geeigneten 65 rung dar, jedoch muß die Anwesenheit von Wasser-Schmelzbereich,
die sich günstigerweise beim vor- dampf soweit als irgend möglich vermieden werden,
liegenden Verfahren verwenden lassen, sind binäre In einer Atmosphäre oder einem Düsenstrom aus
Aluminiumlegierungen, die etwa 5% Kupfer Erdgas oder Argon und sogar in Luft hergestellte
Legierungspulver lassen sich leicht sintern, wenn der Wasserdampfgehalt des Gases in jedem Fall sehr
niedrig gehalten worden ist. Auf jeden Fall sollte, um · die Sinterfähigkeit sicherzustellen, der Wasserdampfgehalt
günstigerweise unterhalb etwa 0,15 Gewichtsprozent Wasser gehalten werden. Ein Auffangen der
Teilchen in Wasser nach dem Zerstäuben scheint nachteilig zu sein. Teilchen, die durch Zerstäuben in
Luft mit einem Gehalt von 0,44% Wasser erhalten worden waren, waren sinterfähig, wenn sie trocken
gesammelt worden waren, sie waren jedoch nicht sinterfähig, wenn sie in Wasser aufgefangen worden
waren.
Ein inertes Gas wird beim Zerstäuben verwendet, wenn runde Teilchen gewünscht werden, während
Luft zur Herstellung unregelmäßig geformter Teilchen verwendet wird. Da bei Verwendung von Luft
als Zerstäubungsgas eine stärkere Oxydation erfolgt, ist während der Lagerung und Sinterung der Oxidgehalt
der Atmosphäre niedriger zu halten als bei Teilchen, die in einem inerten Gas zerstäubt wurden.
Beim Zerstäuben der normalerweise heterogenen Legierungen werden Temperaturen von 760 bis
10930C angewendet, obwohl auch höhere Temperaturen
angewendet werden könnten, wenn Behältermaterialien verfügbar wären, die gegenüber der Einwirkung
von geschmolzenem Aluminium von hoher Temperatur beständig sind. Bei Temperaturen oberhalb
etwa 8700C wird die Reaktionsfreudigkeit der
geschmolzenen Aluminiumlegierung größer, so daß es notwendig ist, beim Zerstäuben oberhalb etwa
870° C Schmelztemperatur Wasserdampf oder andere reaktionsfähige Gase in dem Zerstäubungsgas und
der Umgebung zu vermeiden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Sinter-Verfahrens wird die locker in Teilchenform vorliegende
Aluminiumlegierung, die eine Oxidschicht von weniger als 700 Angström Dicke besitzt und, falls
nicht frisch hergestellt, in geeigneter Weise gelagert worden ist, in eine Form gebracht, die zweckmäßigerweise
geschlossen ist, und in einen Ofen gestellt. Gewünschtenfalls kann die Form in einen Behälter
gestellt werden, der dazu eingerichtet ist, während der Sinterung mit einem inerten Gas gefüllt und/oder
kontinuierlich durchspült zu werden. Der Behälter wird in einen Ofen von geeigneter Größe und Heizkapazität
gebracht.· Auch ist es möglich, den Ofen selbst als Behälter mit inerter Atmosphäre zu verwenden.
Für das Sinterergebnis bedeutungsvoll ist die Wahl des Materials der Sinterform, da die meisten Stoffe
beim Erhitzen oxydierende Gase, beispielsweise Wasserdampf und Sauerstoff, abgeben. Die Form
kann aus einem Material bestehen, welches Gase absorbiert, das sich jedoch leicht entgasen läßt, z. B.
durch Erhitzen und/oder Entgasen der Form im Hochvakuum. Zur Herstellung der Formen erwiesen
sich Glas, mit feuerfesten Massen, wie MgO · Al2O3,
ZrO.,, Cr2O3 und ZrSiO4, übersprühte Stähle, Keramik,
mit Porzellanemaillen überzogene Stähle und pyrolytische Graphite als geeignet. Oxydierter Stahl,
mit Al2O3 besprühter Stahl und üblicher Graphit neigen
zum Freisetzen oxydierender Gase und können als Formmaterial nur verwendet werden, wenn sie in
geeigneter Weise entgast wurden. Rostfreier Stahl und frisch geschliffener Stahl verursachen keine Oxydation
von geschmolzenem Aluminium, sind jedoch als Formmaterialien ungeeignet, da sie zur Legierungsbildung
mit geschmolzenem Aluminium neigen und infolgedessen der gesinterte Gegenstand fest an
die Form gebunden wird.
Im Rahmen der Beschreibung wird der Ausdruck »nicht bindend« in Zusammenhang mit der fehlenden
Neigung des sinternden Legierungspulvers verwendet, sich an die Formwände zu binden.
Wenn es gewünscht wird, einen Sinterkörper an der Oberfläche eines Gegenstandes fest anhaftend als
Bestandteil desselben herzustellen, beispielsweise ein innerhalb eines Rohrstücks gebildetes Filter, so stellt
die gewählte Sinterform den Gegenstand selbst dar.
Wenn es aus irgendwelchen Gründen vorteilhaft ist, das Sintern in Gegenwart eines etwas reaktionsfähigen
oxydierenden Gases wie Luft auszuführen, wird die in Teilchenform vorliegende Legierung zufriedenstellend
gesintert, falls der Behälter so gewählt ist, daß sich weniger als etwa 40 Volumprozent
freier Raum oberhalb der Beschickung ergibt. Teilchen aus Al—Si2 können beispielsweise selbst in
einer Sauerstoffatmosphäre, die bei dem atmosphärischen Druck der Umgebung gehalten ist, zufriedenstellend
gesintert werden, falls das Volumenverhältnis der Beschickung zum freien Raum im Behälter
5:3 oder mehr beträgt, sie können jedoch nicht gesintert
werden, falls das Verhältnis geringer, beispielsweise 1:1, ist. Das Ausmaß der Oxydation, welches
während der Sinterung toleriert werden kann, hängt davon ab, wie weit die Oxydation bereits während
der Zerstäubung und der Lagerung fortgeschritten ist.
Wenn es notwendig ist, die Sinterung in Gegenwart eines oxydierenden Gases auszuführen, kann die in
Teilchenform vorliegende Aluminiumlegierung ausgezeichnet durch ein aktiveres Metall als die Legierung,
welches als »Getter« dient, geschützt werden. So erwies es sich als möglich, zerstäubte Teilchen
aus Aluminiumlegierung sowohl in einem lose als auch in einem dicht gepackten großen Behälter, der
Magnesiumkügelchen in einem oder mehreren getrennten Abschnitten oder Behältern enthält, zu
sintern. Sorgfältig muß eine Berührung zwischen den Magnesium- und Aluminiumlegierungsteilchen vermieden
werden, die leicht bei Sinterungstemperatur zusammenfließen.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist der Anteil an flüssiger Phase während des Sinterns. Ein
Anteil an flüssiger Phase, der mindestens 15 Gewichtsprozent der Teilchen entspricht, führt zu einer
guten Bindung, so daß sich ein Gegenstand mit guter Sinterfestigkeit bildet.
Der Grad der Porosität des Sinterkörpers wird durch das Ausmaß der flüssigen Phase während des
Sinterns geregelt. Bei der Herstellung von stark porösen Gegenständen, wie im Fall von Filtern, liegt das
gewünschte Ausmaß zur Erzielung bester Ergebnisse im Bereich von etwa 15 bis 30%. Falls eine etwas
geringere Porosität gewünscht wird oder falls höhere Festigkeit erforderlich ist, kann der Anteil an flüssiger
Phase; bis hinauf zu etwa 70 Gewichtsprozent der Beschickung gesteigert werden. Ein Schmelzen von
mehr als 70 Gewichtsprozent der Teilchen würde nachteilig sein wegen der Neigung des ungeschmolzenen
Anteils, sich abzutrennen, und auch wegen der Änderung der Zusammensetzung, die in der flüssigen
Phase während der Verfestigung beim Abkühlen stattfindet.
Vorzugsweise übersteigt das Volumen an flüssiger Phase das Volumen der Leerräume zwischen den
Teilchen in der Beschickung vor der Sinterung nicht wesentlich. Deshalb sollte der Anteil an flüssiger
Phase in einer Beschickung aus praktisch runden · Teilchen etwa 35 Gewichtsprozent der Beschickung
nicht erheblich übersteigen, während bei Spänen oder unregelmäßig zerstäubten Teilchen dieser Anteil
50 Gewichtsprozent der Beschickung nicht wesentlich übersteigen sollte.
Die für das gewünschte Ausmaß des teilweisen Schmelzens erforderliche Zeit und Temperatur können
aus einem entsprechenden Phasendiagramm oder mittels eines Versuches bestimmt werden. Typische
Temperaturen sind: 6040C für Al—Si2, 593 0C für
Al—Cu5, 582° C für Al—Mg8. Sinterzeiten von
etwa 4 Stunden sind bei diesen Sintertemperaturen geeignet. Eine entsprechende Sinterung kann während
kürzerer Zeiten bei etwas höheren Temperaturen ausgeführt werden. Im allgemeinen sind Temperaturen
oberhalb etwa 676° C zu vermeiden wegen der gesteigerten Neigung zur Oxydation oder zu übermäßigem
Schmelzen. Falls ein oxydierendes Gas in der Atmosphäre innerhalb des Sinterbehälters vorliegt,
ist es ratsam, daß das Schmelzen rasch ausgeführt wird.
Um die Temperaturregelung einfacher zu machen, d. h. um ein rasches und ausreichendes Schmelzen
zu ermöglichen, ohne daß ein Schmelzen der gesamten Beschickung erfolgt, ist es häufig günstig, eine
Aluminiumlegierung mit einem Schmelzbereich von vorzugsweise mindestens 28 grd zu verwenden. Wenn
man dabei die Temperatur innerhalb des Schmelzbereichs, jedoch mindestens etwa 1,5 bis 5,5 grd
unterhalb des oberen Endes des Schmelzbereichs hält, ist eine Sicherheit vorhanden, daß nicht die gesamte
Beschickung schmilzt.
Die geschmolzene Al-Cu5-Legierung wurde in einer üblichen Düsenzerstäubungseinrichtung zerstäubt
und in einer Erdgasatmosphäre, die weniger als 0,3 Volumprozent Wasserdampf enthielt, in
einem geschlossenen Behälter gesammelt. Die Lagerung erfolgte in einer Atmosphäre, die weniger als
3 Volumprozent Wasserdampf enthielt, während etwa 10 Tagen, bevor 25 g der Teilchen in ein Glasrohr
von 10 mm Durchmesser, das an einem Ende verschlossen war, gebracht wurden. Das Glasrohr wurde
evakuiert, mit Stickstoff durchgespült, nochmals evakuiert und verschlossen. In einem Ofen wurde während
4 Stunden auf etwa 593° C erhitzt. Nach Abkühlung der Beschickung wurde sie aus dem Glasrohr
entnommen. Die teilchenförmige Aluminiumlegierung hatte sich in einen festen porösen zylindrischen
Gegenstand verwandelt, der erhebliche mechanische Festigkeitseigenschaften zeigte (etwa 1,1 bis 4,9 kp/
mm2 Zugfestigkeit), wie sie für einen gut gesinterten Gegenstand aus einer Legierung auf Aluminiumbasis
typisch sind. ^ . . ,
Jy Beispiel 2
Eine Reihe von Versuchen wurde ausgeführt, die die Wirkung des Fehlens einer Regelung der Oxydationsrate
bei der Zerstäubung der Legierung zeigen, sofern die Minimalbedingungen beim Lagern
und Sintern eingehalten werden. Binäre Aluminiumlegierungen mit etwa 2 Gewichtsprozent Si bzw.
8 Gewichtsprozent Mg wurden geschmolzen und mit einem Strom von Erdgas, Argon oder Luft düsenzerstäubt.
Bei den einzelnen Ansätzen wurden unterschiedliche Konzentrationen an Wasserdampf und/
oder Sauerstoff zu dem Zerstäubungsgas zugegeben. Bei den meisten Zerstäubungsvorgängen wurde ein
Teil des Pulvers in einer Atmosphäre gesammelt, die weniger als 3 Volumprozent Wasserdampf enthielt,
während ein anderer Teil in Wasser abgeschreckt wurde. Die in Wasser gesammelten Teilchen wurden
innerhalb weniger als einer Stunde aus dem Wasser genommen, getrocknet, sorgfältig mit einem flüchtigen
Chlorkohlenwasserstoff gewaschen und getrocknet.
In jedem Fall wurden die zerstäubten Kügelchen in einem geschlossenen Behälter bei Raumtemperatur
und bei atmosphärischen Bedingungen gehalten, wobei nicht mehr als 0,3 Volumprozent Wasserdampf
anwesend war, bis der Sinterversuch durchgeführt wurde.
Das Sintern wurde in jedem Fall durch Einschließen der Beschickung in einem Glasbehälter mit
weniger als 40 Volumprozent freiem Raum durchgeführt, nachdem evakuiert oder mit einem inerten
Gas gefüllt worden war. Der verschlossene Behälter wurde während 4 Stunden bei einer Temperatur erhitzt,
bei der auf Grund einer Berechnung 15 bis 30 % der Beschickung aufschmolz. Als ausreichende Sinterfestigkeit
wurde eine Bindung der Teilchen aneinander betrachtet, bei der die äußere Schicht des
Sinterkörpers von Hand nicht abgerieben werden konnte. Ein weiterer praktischer Versuch bestand
darin, einen gesinterten Versuchsstab von 1,9 cm Durchmesser und etwa 7,6 bis 10,2 cm Länge von
Hand zu brechen. Der Gegenstand ist genügend fest, falls er beim Biegen mit der Hand nicht zerbrochen
werden kann.
Die Bedingungen zur Zerstäubung der Legierung und zum Sammeln der Teilchen sowie die Ergebnisse
der Sinterversuche sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt:
Tabelle 1 Unterschiedliche Zerstäubungsbedingungen
Zerstäubungsgas | Im Zerstäubungsgas | O2 | Auffangen | in | Sinterfähig | |
Y Cl aUCIl Nr. |
H2O | Gewichtsprozent | H2O | |||
Erdgas | Volumprozent | "0,0001 | trocken | ja | ||
1 | Erdgas | 0,028 | 0,0004 | X | — | ja |
2 | Erdgas | 0,44 | 0,0004 | X | X | ja |
3 | Argon | 0,44 | 0,002 | — | — | ja |
4 | Argon | 0,44 | 0,002 | X | X | ja |
5 | Luft | 0,44 | ohne Zusatz | — | — | ja |
6 | Luft | 0,14 | ohne Zusatz | X | — | ja |
7 | 0,44 | X | ||||
Es zeigt sich aus diesen Werten, daß erhebliche Mengen Wasserdampf und Sauerstoff bei der Zerstäubung
hingenommen werden können, falls Mindestbedingungen während der Lagerung und während
der Sinterung eingehalten werden.
Eine Reihe von Versuchen wurde durchgeführt, um die Wirkung des Fehlens einer Regelung der
Oxydationsrate bei der Herstellung und Sinterung der teilchenförmigen Legierung aufzuzeigen. Eine
binäre Al-Legierung mit einem Gehalt von etwa 2 Gewichtsprozent Silizium wurde geschmolzen und
mit einem Strom von Erdgas, das weniger als 0,0005 Gewichtsprozent Sauerstoff und weniger als
0,15 Volumprozent Wasserdampf enthielt, mit einer Düse zerstäubt. Die Teilchen wurden in trockener
Atmosphäre gesammelt, und in einzelne Anteile aufgeteilt, welche vor dem Sintern unter unterschiedlichen
Bedingungen gelagert wurden. Die bei den Sinterversuchen angewandten Bedingungen waren die
gleichen wie im Beispiel 2.
Ein Anteil, der in einem offenen Behälter während 20 Tagen einer Luftströmung von 35° C und mit
weniger als 0,3 Volumprozent Wasserdampf gelagert worden war, war sinterfähig. Ein anderer Anteil, der
in einem offenen Behälter während drei Tagen bei 38° C und 100% relativer Feuchtigkeit gelagert worden
war, war noch sinterfähig. Jedoch war ein Anteil, der in einem offenen Behälter während 7 Tagen bei
380C und 100% relativer Feuchtigkeit gelagert
worden war, nicht sinterfähig.
Entsprechende Versuche, die mit der binären Al-Cu5-Legierung durchgeführt worden waren, ergaben
praktisch gleiche Ergebnisse.
Gas im Behälter | Volumen | Sinter | |
verhältnis | fähig | ||
Versuch | Be | ||
Nr. | ohne (Vakuum) | schickung | |
Argon | zu freiem | ja | |
Argon + 3 Volum | Raum | ja | |
8 | prozent H2O-Dampf | _ | |
9 | Erdgas | 3:1 | ja |
10 | Luft | ja | |
CO2 | 3:1 | ja | |
11 | O2 | 3:1 | ja |
12 | O9 | 3:1 | ja |
13 | öl | 3:1 | ja |
14 | 7:1 | ja | |
15 | 3:1 | ||
16 | 5:3 | ||
40
Eine Reihe von Versuchen wurde durchgeführt, um die Wirkung des Fehlens einer Regelung der
Oxydationsrate beim Sintern aufzuzeigen, sofern die Minimalbedingungen bei der Herstellung und Lagerung
der teilchenförmigen Legierung eingehalten werden.
Eine binäre Al-Si2-Legierung wurde geschmolzen und mit einem Strom von Erdgas bzw. Luft, der
weniger als 0,3 Volumprozent Wasser enthielt, düsenzerstäubt. Die Teilchen wurden in einem geschlossenen
Behälter bei Raumtemperatur und Atmosphärenbedingungen mit nicht mehr als 0,3 Volumprozent
Wasserdampf gelagert, bis die Sinterversuche durchgeführt wurden.
Anteile der zerstäubten Kügelchen wurden in Glasbehälter gegeben und die Behälter verschlossen. Bei
den einzelnen Versuchen wurde das Volumen an freiem Raum geändert und mit unterschiedlichen
Gasen gespült. Das angenäherte Volumen der Be-Schickung wurde nach schwachem Aufstoßen des
Behälters bestimmt und" umfaßt auch die Hohlräume zwischen den Teilchen.
Aus den Werten ergibt es sich, daß Sauerstoff und Kohlendioxid anwesend sein können, wenn das Volumen
an freiem Raum im Behälter höchstens 40% beträgt.
In Versuchsreihen unter Verwendung einer binären Al-Cu5-Legierung wurden ähnliche Ergebnisse erhalten,
so daß die Empfindlichkeit gegenüber Oxydation sich von derjenigen der binären Al-Si-Legierung
sehr wenig unterscheidet.
Claims (5)
1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung poröser Aluminiumlegierungsgegenstände
mittels Sintern mit flüssiger Phase nach dem Schüttverfahren in Formen endgültiger Abmessung,
dadurch gekennzeichnet, daß eine in Teilchenform vorliegende, heterogene Aluminiumlegierung mit einem Schmelzbereich
von wenigstens 14 grd, die durch Abkühlen einer homogenen Schmelze erhalten wurde, in einer
Atmosphäre mit weniger als 0,3 Volumprozent Wasserdampf auf eine so hohe Temperatur und
für so lange Zeit erhitzt wird, daß 15 bis 70 Gewichtsprozent der Teilchen geschmolzen werden,
die Oxidschicht auf den Teilchen weniger als 700 Angström dick ist, und daß danach abgekühlt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 15 bis 30 Gewichtsprozent
der Beschickung geschmolzen werden.
3. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2 auf eine Aluminiumlegierung
mit nicht mehr als 50 Gewichtsprozent einer Legierungskomponente, die bei normalen Gießtemperaturen
in der Schmelze unlöslich, jedoch bei höherer Temperatur in der Schmelze vollständig
löslich ist.
4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2 auf eine Aluminiumlegierung
mit nicht mehr als 80 Gewichtsprozent einer intermetallischen Aluminiumverbindung.
5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2 auf eine Aluminiumlegierung
mit weniger als 30 Gewichtsprozent Magnesium.
009518/35
Applications Claiming Priority (1)
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