DE1483694B2 - Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern aus Pasten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern aus Metall- oder Legierungspulver in Pastenform nach Zusatz von plastifizierend wirkenden Stoffen.

Bei der Herstellung von Formkörpern, für die als Ausgangsmaterial Metallpulver verwendet werden, beispielsweise Metallager, Turbinenschaufeln, Magnetkerne und andere Massenteile komplizierter Form, wird technisch im allgemeinen so vorgegangen, daß die Metallpulver in Preßformen unter hohen Drücken verdichtet, anschließend aus den Preßformen ausgestoßen und dann gesintert werden. Dieses Verfahren ist für einfach geformte Teile geeignet und gestattet es, auch enge Toleranzen einzuhalten. Es werden jedoch in der Technik sehr viel Formkörper komplizierter Art, z. B. Formkörper mit Bohrungen, Hinterschneidungen und unsymmetrischem Aufbau, gebraucht, die sich mit üblichen Stahlformen gar nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand und komplizierten Preßformen pressen lassen. In solchen Fällen mußte häufig auf die Anwendung pulvermetallurgischer Verfahren verzichtet werden.

Es ist andererseits, insbesondere von oxidischen Ausgangspulvern her, bekannt, Formkörper komplizierter Art dadurch herzustellen, daß die Ausgangspulver mit plastifizierend wirkenden Stoffen, beispielsweise härtbaren ölen oder Kunstharzen, derart vermischt werden, daß eine bei Temperaturen von etwa 100°C knetbare Paste entsteht. Eine solche Paste läßt sich bei entsprechend hohen Drücken aus Düsen in Metallformen einbringen, so daß auf diese Weise die erwartete Formgebung erfolgt. N;ich Erhärtung des zugesetzten Plastifizierungsmittels und Entformung werden die Formkörper üblicherweise an Luft erhitzt, um das zugesetzte Plastifizierungsmittel durch Sublimation und Verbrennung aus dem Formkörper wieder zu entfernen. Die Formkörper werden dann anschließend in bekannter Weise gesintert.

Dieses Verfahren ist für Metallpulver aber nicht immer anwendbar, weil sich die Entfernung der Plastifizierungsstoffe durch Verbrennen beim Sintervorgang wegen der Oxidationsempfindlichkeit der Metallpulver verbietet. Wird die Abspaltung bzw. die Zersetzung der Plastifizierungsmittel aber unter Ausschluß von Luft, beispielsweise im Vakuum, vorgenommen, so bleiben in dem in dieser Weise gesinterten Formkörper Kohlenstoffreste in mehr oder weniger großem Umfang zurück, die je nach den verwendeten Plastifizierungsstoffen und Sinterbedingungen bis zu 5% und mehr betragen können. Durch diese Kohlenstoffreste werden aber die Eigenschaften der Sinterkörper wesentlich und meist in ungünstiger Weise beeinflußt. So setzen solche Kohlenstoffreste die Festigkeitswerte oft erheblich herab.

Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß sich diese Schwierigkeiten bei dem Pasteverfahren zum Herstellen von Sinterkörpern aus Metall- oder Legierungspulvern unter Zusatz plastifizierend wirkender Stoffe dadurch überwinden lassen, daß dem Pulver leicht reduzierbare Metalloxide zugesetzt werden, die beim Sintern mit dem aus dem Plastifizierungsmittel gebildeten Kohlenstoff reagieren.

Durch die erfindungsgemäße Zugabe von leicht reduzierbaren Metalloxiden zum Metallpulver ist es möglich, die Formgebung mit dem von der Oxidkeramik her bekannten Pasteverfahren vorzunehmen und dennoch Sinterkörper zu erhalten, die im wesentlichen frei sind von Kohlenstoffverunreinigungen, da der aus dem Plastifizierungsmittel stammende Kohlenstoff in Form von Kohlenoxiden aus dem Formkörper entfernt wird. Als leicht reduzierbare Metalloxide kommen bevorzugt Oxide der Eisengruppe, also von Eisen, Kobalt, Nickel, und beispielsweise des Kupfers, Molybdäns oder Wolframs in Betracht.

Will man einen Fremdmetallbestandteil in dem fertig gesinterten Formkörper vermeiden, so wird bei dem Verfahren vorteilhaft ein Oxid des Metalls zugesetzt, aus dem der Sinterkörper gebildet ist. So wird beispielsweise bei Herstellung von Sinterkörpern aus reinem Eisenpulver Eisenoxid als Fe2O3 zugegeben.

Bei Verwendung von legierten Pulvern wird vorteilhaft ein Oxid des Legierungsbestandteils zugesetzt, dessen Oxid am leichtesten mit Kohlenstoff reagiert. So wird zweckmäßig bei der Verarbeitung von Pulvern aus Chrom-Nickel-Legierungen Nickeloxid zugesetzt, das leichter mit Kohlenstoff reagiert als Chromoxid.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird Metalloxid im Überschuß zugesetzt, d. h. mehr als zur Bindung und Entfernung vorhandener Kohlenstoffreste erforderlich ist, und in reduzierender Atmosphäre, beispielsweise in Wasserstoff, gesintert. Nach restloser Entfernung des Kohlenstoffs wird das überschüssige Metalloxid durch die reduzierende Atmosphäre ebenfalls zu dem betreffenden Metall reduziert.

Bei Verwendung bestimmter Metallpulver oder für bestimmte Anwendungszwecke kann es jedoch vorteilhaft sein, daß ein bestimmter, genau definierter Gehalt an Kohlenstoff in dem fertig gesinterten Formkörper verbleibt. In diesem Falle wird nur so viel an Metalloxid zugegeben, daß nur ein Teil des vom Plastifizierungsmittel zurückgebliebenen Kohlenstoffs entfernt wird und der gewünschte Anteil an Kohlenstoff noch im Sinterkörper verbleibt.

In Abänderung des Verfahrens läßt sich auf beson-

ders einfache und vorteilhafte Art und Weise der erforderliche Gehalt an Metalloxid dadurch erzielen, daß das Metallpulver durch oberflächliche Behandlung mit oxidierend wirkenden Gasen oder Wasserdampf teilweise in Metalloxid umgewandelt wird. Diese Behändlung erfolgt zweckmäßig vor Zusatz des Plastifizierungsmittels zum Metallpulver.

Das Metallpulver hat vorteilhaft eine Teilchengröße zwischen 1 und 50 μπι, wobei zweckmäßig der überwiegende Anteil unter 20 μΐη vorliegen soll. Die Teilchengröße des Metallpulvers ist bei dem Pasteverfahren unter Zusatz plastifizierender Stoffe deshalb von beträchtlichem Einfluß, weil die Plastifizierungsmittel eine genügende Haftfestigkeit am Metallpulver haben müssen und diese nur bei genügend großer Oberfläche des Metallpulvers ausreichend ist, um einen gleichmäßigen Fluß und eine gleichmäßige Verteilung der Paste während des Einfüllens zu gewährleisten. Andererseits hat sich gezeigt, daß zu feine Teilchen die Entfernung des Plastifizierungsmittels beim Trocknen und Sintern erschweren.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern aus Metall- oder Legierungspulver in Pastenform nach Zusatz plastifizierend wirkender Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß dem Metalloder Legierungspulver leicht reduzierbare Metalloxide in solchen Mengen zugesetzt werden, daß der beim Sintern aus dem Plastifizierungsmittel gebildete Kohlenstoff mindestens teilweise entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid im Überschuß zugesetzt und das Gemisch in reduzierender Atmosphäre gesintert wird.

3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche Gehalt an Metalloxid aus dem Metallpulver selbst durch oberflächliche Behandlung mit oxidierend wirkenden Gasen oder Wasserdampf vor Zusatz des Plastifizierungsmittels gebildet wird.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf ein Gemisch mit einem Oxid des Metalls, aus dem der Sinterkörper ausschließlich oder überwiegend gebildet ist.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf ein Gemisch aus Legierungspulver mit einem Oxid des Legierungsbestandteils, dessen Oxid am leichtesten mit Kohlenstoff reagiert.

30