DE1533009B1

DE1533009B1 - Verfahren zur verbesserung der pressbarkeit von koerpern aus metallpulver

Info

Publication number: DE1533009B1
Application number: DE19661533009
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Brotz; Gerhard Dr Findeisen
Original assignee: Hoechst AG; Mannesmann AG
Current assignee: Hoechst AG; Vodafone GmbH
Priority date: 1966-12-23
Filing date: 1966-12-23
Publication date: 1971-04-01
Also published as: US3539472A; SE308583B; GB1165240A

Description

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Bei der Fertigung gesinterter Genauteile kommt es Für die Auswahl eines geeigneten Schmiermittels zunächst darauf an, das Pulver oder Pulvergemisch zu ist jedoch nicht nur das Schmierverhalten der betreffeneinem Preßkörper zu verdichten. Es liegt im Wesen den Substanz ausschlaggebend, sondern der Schmieider Genauteilefertigung, daß man mit einer maßlichen stoff darf auch das Rieselvermögen des Metallpulvers Abweichung von etwa 0,1 bis 1 % linear gleich auf 5 nicht beeinträchtigen und muß ferner aus dem Preß-Fertigform preßt. Dies bedeutet, daß die Stempel und körper bei dem sich an die Fertigung anschließenden die Matrize des verwendeten Preßwerkzeugs einerseits Glühprozeß, der beim 0,5- bis 0,9fachen der Schmelzmit hoher Toleranz gefertigt und eingepaßt sein temperatur des Preßkörpers erfolgt, leicht und rückmüssen, andererseits, daß die Preßwerkzeuge um so standslos entfernbar sein. Da die bei der Glühung verkomplizierter werden, je komplizierter die Gestalt der io dampfenden Schmiermittel bzw. ihre Zersetzungsprozu pressenden Genauteile wird. Der engen Werkzeug- dukte die Glühofen verunreinigen, wird von einem gut toleranz schadet der Verschleiß, der durch die Reibung geeigneten Schmiermittel weiterhin gefordert, daß AbPulver gegen Matrizenwand, Pulver gegen Stempel, dampf rückstände entstehen, die den Betrieb im Glüh-Preßkörper gegen Matrizenwand und Preßkörper ofen möglichst wenig behindern. Vom gegenwärtig gegen Stempel entsteht. Durch die Kompliziertheit des 15 verwendeten Zinkstearat wird diese Forderung nicht Werkzeugs besteht die Gefahr, daß einzelne Stempel- erfüllt, da das aus den Preßkörpern herausdampfende oder Matrizenteile brechen. Zink sich im Ofenkanal abscheidet und damit uner-

Bei der Genauteilefertigung hat sich das Pressen in wünscht häufige Ofenreparaturen erforderlich werden,

nur einer Raumachse betrieblich durchgesetzt. Deshalb Das Schmierproblem wird gegenwärtig aber vor

lassen sich Sintergenauteile preßtechnisch meistens nur ao allem deshalb unbefriedigend gelöst, weil man es

fertigen, wenn sie im Prinzip ein Prisma mit beliebig schmiertechnisch mit zwei Reibungsarten zu tun hat:

polygonaler Grundfläche darstellen, wobei jedoch Beim Pressen herrschen hohe Flächenpiessung und

Höhenstufen zulässig sind. Das Pulver wird lose in geringe Gleitgeschwindigkeit, beim Ausstoßen jedoch

trocken-pulvriger Beschaffenheit in die Matrize einge- geringe Flächenpressung und hohe Gleitgeschwindig-

führt. Durch den Preßvorgang entsteht nicht nur ein 25 keit. Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden,

Preßkörper mit merklicher Festigkeit, der entstandene Gemische aus Schmiermitteln, z. B. Zinkstearat und

Preßkörper wird zudem in der Matrize (in der er ent- Stearinsäure, einzusetzen, wobei ersteres beim Pressen,

standen ist) so festgerammt, daß im ungünstigen Falle letzteres aber beim Ausstoßen wirksam sein sollte,

sowohl für das Pressen des Körpers als auch für das Gegenüber der Verwendung von reinem Zinkstearat hat

Herausstoßen aus der Matrize dieselbe Preßkraft er- 30 dieses Verfahren jedoch schmieitechnisch nui gelinge

forderlich wird. Somit sind zwei Vorgänge zu beachten: Vorteile gebracht, welche von den in Kauf zu nehmen-

1. Das Pressen des Preßkörpers, ^den, Nachteilen, wie Zinkabscheidungen in den Öfen „ , . ο j ti ^un<* insbesondere stark beeinträchtigtes Rieselver-

2. das Ausstoßen desselben. _{mögen der Metall}p_Ui_verj überwogen werden.

Beim Pressen entsteht eine Reibung von Pulver- 35 Die z;u lösende Aufgabe bestand somit darin, ein teilchen aneinander und von Pulverteilchen an der Schmierverfahren für zwei sich wesentlich unterschei-Matrizenwand. Beim Ausstoßvorgang ist die Reibung dende Reibungsarten zu finden. Bei einer solchen Teilchen gegen Teilchen vernachlässigbar, denn hier Schmierung sollte das Rieselvermögen des Metallpulherrscht die Reibung Preßkörper gegen Matrizen- vers nicht beeinträchtigt werden; ferner sollte das verwand vor. 40 wendete Schmiermittel bei der Glühung der Preß-

Sowohl beim Pressen als auch beim Ausstoßen muß körper in Substanzen zerfallen, die den Ofenbetrieb

die Reibung durch Schmierung vermindert werden, nicht behindern. Letztlich sollte das Schmierverfahren

um der Matrize technisch tragbare Standzeiten zu ge- keine aufwendige zusätzliche Vorrichtung an der

währen, um mit möglichst hohem Preßdruck pressen Metallpulverpresse erfordern.

zu können und um mit hoher und damit wirtschaft- 45 Es wurde nun gefunden, daß man die Preßbarkeit

licher Hubfolge zu fertigen. Durch die gegenwärtig von Körpern aus Metallpulver unter Zuhilfenahme

üblichen Schmierungsmethoden wird das Problem preßerleichternder Schmiermittel verbessern kann,

jedoch nur unbefriedigend gelöst. Eingebürgert haben wenn man den zu verpressenden Metallpulvern vor der

sich zwei Verfahren: Das eine besteht darin, daß man in an sich bekannter Weise erfolgenden Verpressung

die Matrizenwand mit Schmierstoff versieht, bevor das 50 als preßerleichternde Schmier- bzw. Gleitmittel pulver-

zu pressende Pulver eingebracht wird, im anderen förmige Gemische, bestehend aus Amiden oder Diami-

Falle wird das Schmiermittel dem zu pressenden den auf Basis alipatischer Monocarbonsäuren mit 10

Metallpulver beigemischt. Während sich Verfahren bis 32 Kohlenstoffatomen im Molekül und Alkoholen

nach dem erstgenannten Prinzip in der Technik nicht oder Diolen mit 6 bis 32 C-Atomen oder Polyglycolen

durchsetzen konnten, da sie konstruktiv sehr auf- 55 mit Molgewichten zwischen 500 und 50 000 in Mengen

wendig sind und zudem die Verpressung wegen des von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge

Fehlens der inneren Schmierung zwischen den Metall- des Metallpulvers, zusetzt.

pulverpartikeln erschwert wird, ist die Arbeitsweise Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einzunach dem zweiten Prinzip die derzeit allgemein übliche. setzende Schmier- bzw. Gleitmittel stellt eine kationen-Vorgeschlagene Schmiermittel für dieses Verfahren 60 freie, aus zwei nicht oder nur teilweise miteinander versind z. B. Öle, Fette, Wachse, Paraffine, Sulfide, träglichen Komponenten bestehende Kombination dar. Phosphate, Graphit sowie Metallsalze organischer Während die Amidkomponente vorzugsweise beim Säuren. Oberwiegend verwendet wird gegenwärtig das Pressen, d. h. bei hoher Flächenpressung und geringer Zinksalz der Stearinsäure. Gleitgeschwindigkeit wirkt, erleichtert die Alkohol-

Vorgeschlagen wurden auch schon wachsartige 65 komponente den bei geringer Flächenpressung und Amide, wie Distearoyl-äthylendiamid. Diese sind zwar hoher Gleitgeschwindigkeit erfolgenden Ausstoßvorbeim Pressen wirksam, beim Ausstoßen dagegen völlig gang. Da die beiden Mischungskomponenten eine geunbefriedigend, nügend trockenpulverige Beschaffenheit besitzen, wird

das Rieselvermögen der Metallpulver nicht gehemmt. Die Schmiermittelmischungen zeichnen sich ferner dadurch aus, daß sie bei der Glühung der mit ihrer Hilfe hergestellten Preßkörper leicht aus diesen entfernt werden und dabei völlig verbrennen, so daß sich keine Rückstände in den Ofenkanälen festsetzen.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren Schmier- bzw. Gleitmittelkombinationen werden durch Abmischen von 90 bis 99,9% der Amidkomponente mit 10 bis 0,1% der Alkoholkomponente erhalten. Bevorzugt verwendet werden Mischungen aus 96 bis 99 % Amid und 4 bis 1 % Mono- oder Dialkohol.

Geeignete Amide bzw. Diamide sind solche, die aus gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren mit 10 bis 32 Kohlenstoffatomen und Ammoniak oder aliphatischen Diaminen mit (formal 1) bis zu 6 C-Atomen aufgebaut sind, z. B. Stearinsäureamid, Cocosfettsäureamid, Palmitinsäureamid, Bis-stearoylmethylendiamid und bevorzugt Bis-stearoyläthylendiamid.

Unter höhermolekularen Alkoholen werden sowohl aliphatische, gradkettige Mono- und Dialkohole mit 6 bis 32 Kohlenstoffatomen im Molekül verstanden, z. B. Stearylalkohol, Cetylalkohol, Hexandiol-1,6; Octandiol-1,8; Octadecadiol, als auch Diole, wie sie beispielsweise durch Umsetzung von Äthylenoxyd mit Bisphenolen herstellbar sind, z. B. der Bis-glycolmonoäther des ρ,ρ'-Isopropyliden-diphenols, ferner PoIyglycole mit Molekulargewichten zwischen 500 und 50 000. Als besonders geeignet hat sich Octadecandiol-1,18 erwiesen.

Die erfindungsgemäßen Schmier- bzw. Gleitmittelkombinationen, welche den Metallpulvern in Mengen zwischen 0,1 und 5 %, bevorzugt 0,3 bis 1 %, bezogen auf das Gewicht des Metallpulvers, zugesetzt We₁ den, sind als preßerleichternde Zusätze für praktisch alle ίο Metallpulver, bevorzugt jedoch für Verpressung von Eisenpulver geeignet.

An Hand der folgenden Ausführungsbeispiele soll das Verfahren näher erläutert werden:

Beispiele

Eisenpulver wurde mit jeweils 0,5 Gewichtsprozent der Schmiersubstanz (bestehend aus einem Amid als Grundsubstanz und einem Mono- oder Polyalkohole als Zusatz) versetzt und homogen vermischt. 33 g der Mischung wurden sodann unter einem Druck von 6 Mp/cm² zu einem Zylinder von 20 mm Durchmesser gepreßt. Auspreßkraft und erzielte Dichte wurden hernach bestimmt. Ferner wurde das Rieselvermögen desselben Gemisches dadurch gemessen, daß die Durchflußzeit in Sekunden einer Menge von 50 g durch einen genormten Trichter festgestellt wurde.

Schmiermittel, bestehend aus	Gewichtsprozent	—	Dichten des Preßkörpers	Spezifische Auspreßkraft	Rieselvermögen	Bemerkung
Gewichts prozent	Zusatz	2 Hexandiol-1,6
Grund		5 Hexandiol-1,6	g/cm³	kp/cm²	sec/50 g
substanz*)		2 Polyglykol-6000			rieselt nicht, ver
1001		5 Polyglykol-6000			klumpt
	2 Bisphenol-Bisglycol- Äther**)	6,76	266	33	verbrennt
100II	5 Bisphenol-Bisglycol- Äther	6,75	166	34	im Ofen
9811	2 Stearylalkohol	6,72	154	34
9511	5 Stearylalkohol	6,71	175	37	rückstandsfrei
9811	2 Cetylalkohol	6,72	196	32
9511	5 Cetylalkohol	6,72	166	33
9811	2 Octadecandiol-1,18	6,70	170	33
9511	5 Octadecandiol-1,18	6,71	175	34
9811		6,71	184	34
9511		6,71	175	35
9811		6,72	191	34
9511	6,72	114	34
9811	6,71	145	35
9511	6,76	272	35	hinterläßt metalli
100III				sches Zink im Ofen

*) I = Cocosölfettsäureamid

II = Bis-stearoyl-äthylendiamid

III = Zinkstearat

Claims

Patentanspruch:

**) HOCH₂ -CH₂-O- -C (CH₃),-

- O ■ CH₂ · CH₂OH

6o

Verfahren zur Verbesserung der Preßbarkeit von Körpern aus Metallpulvern unter Zuhilfenahme preßerleichternder Schmielmittel, dadurchgekennzeichnet, daß den zu verpressenden Metallpulvern vor der in an sich bekannter Weise 6g erfolgenden Verpressung als preßerleichternde Schmier- bzw. Gleitmittel, pulverförmige Gemische, bestehend aus Amiden oder Diamiden auf Basis aliphatischer Monocarbonsäuren mit 10 bis 32 C-Atomen und Alkoholen oder Diolen mit 6 bis 32 C-Atomen oder Polyglycolen mit Molgewichten zwischen 500 und 50 000 in Mengen von 0,1 bis 5%, bezogen auf das Gewicht des Metallpulvers, zugesetzt werden.