DE1533377B1

DE1533377B1 - Verfahren zur inneren Oxydation von Legierungspulver oder einer teilweise legierten Metallpulvermischung

Info

Publication number: DE1533377B1
Application number: DE19661533377
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl-Ing Ohmann; Horst Dr Techn Habil Schreiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-08-12
Filing date: 1966-08-12
Publication date: 1969-10-02
Also published as: US3488183A; GB1158686A

Description

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Durch die innere Oxydation von Legierungen aus , sondern vor allem auch schwierig zu überwachen einem relativ edlen Grundmetall, wie z. B. Cu, Ni, und zu steuern.

Fe, und einem unedleren Zusatzmetall, wie z. B. Al, Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur

Mg, Si, Zr, Ti, können feinstdisperse Oxidausschei- inneren Oxydation von Legierungspulver oder einer düngen in einer metallischen Grundmasse erhalten 5 teilweise legierten Metallpulvermischung mit einem werden. Die ausgeschiedenen Oxide steigern die Grundmetall unedler als Silber und einem Metall Festigkeit und die Warmfestigkeit; sie stabilisieren unedler als das Grundmetall, das gegenüber den vorweiterhin das Gefüge und erhöhen ferner die beschriebenen Verfahren erhebliche Vorteile auf-Schweißsicherheit und das Verschleißverhalten. weist. Gemäß der Erfindung werden die innerlich zu

Der Zusatz an unedlen Metallen muß unter be- ίο oxydierenden Pulver oder Pulvermischungen, die sich stimmten Gesichtspunkten ausgewählt werden: . in der einen Kammer eines Zweikammersystems be-

Das unedle Metall muß im Grundmetall löslich ^; finden, und ein Pulvergemisch aus einem Grundmetall sein, um eine feine Oxiddispersion zu erhalten, und und dem Oxid des Grundmetalls, das sich in der es muß hiervon eine gewisse Mindestmenge vorliegen, anderen Kammer befindet, bis zur teilweisen Zerum genügend Oxideinlagerungen zu erzeugen. Ande- 15 Setzung des Grundmetalloxids erhitzt, rerseits darf ein gewisser Grenzgehalt nicht über- Das Verfahren wird in einem beliebig ausgebilde-

schritten werden, damit überhaupt innere Oxydation ten geschlossenen Zweikammersystem, beispielsweise eintritt. Der Ablauf der inneren Oxydation ist ferner in einem abgeschlossenen Rohr, durchgeführt. Bei noch von der Temperatur und vom Sauerstoffpartial- dem Erhitzen in dem abgeschlossenen Rohr, beispielsdruck in der Glühatmosphäre abhängig. Am schnell- ao weise in einem elektrisch beheizten Rohrofen, erfolgt sten geht der Vorgang vor sich, wenn der Partial- eine teilweise Zersetzung des Grundmetalloxids, und druck des Sauerstoffs in der Glühatmosphäre dem es stellt sich der der Zersetzungstemperatur des Oxids Zersetzungsdruck des Oxids des Grundmetalls bei entsprechende Saüerstoffpartialdruck ein. Über die der jeweiligen Glühtemperatur entspricht. Höherer Erhitzungstemperatur läßt sich demnach die Reak-Partialdruck führt zur Ausbildung einer bremsenden 25 tionsgeschwindigkeit der inneren Oxydation einDeckschicht aus dem Grundmetalloxid, niedrigerer stellen.

Partialdruck verlangsamt den Vorgang ebenfalls. Das Erhitzen der Pulver kann durch eine Wärme-

Verhältnismäßig sicher kann der richtige Partial- quelle indirekt von außen erfolgen. Wegen der leichdruck dadurch eingestellt werden, daß man die ten technischen Durchführbarkeit ist die elektrische Probestücke in eine Mischung aus Grundmetall und 30 Widerstandserwärmung am einfachsten. Grundmetalloxid, vorzugsweise beide in Pulverform, Die Gleichmäßigkeit der inneren Oxydation kann

einbettet. Das ist jedoch nur bei kompakten Proben dadurch gefördert werden, daß das innerlich zu oxysinnvoll. Andererseits dauert die innere Oxydation . dierende Legierungspulver bzw. die teilweise legierte von kompakten Proben größerer Dicke sehr lange, Metallpulvermischung während des Erhitzens bewegt weil die Geschwindigkeit der inneren Oxydation (ab- 35 wird. Hierzu kann das Rohr gedreht oder geschaukelt hängig von Temperatur und Zusammensetzung) in und dabei das Pulver durch Leitbleche umgewälzt der Größenordnung von einigen Mikron pro Stunde werden.

liegt. Die Temperatur darf im Interesse einer fein- Nach Ablauf der zur vollständigen Oxydation der

dispersen Oxidausscheidung auch nicht zu hoch ge- Pulverteilchen erforderlichen Glühzeit wird abgewählt werden. 40 kühlt. Das Rohr kann dann geöffnet und das inner-Zur Herstellung größerer Werkstücke aus durch- lieh oxydierte Pulver entnommen werden. Es ist ein gehend innerlich oxydiertem Material bedient man Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung, daß mit sich deshalb zweckmäßig der pulvermetallurgischen ein und derselben Füllung an Grundmetall und Oxid Herstellungsmethode: des Grundmetalls mehrere Chargen Legierungspulver

Eine geeignete Legierung wird mechanisch, vor- 45 innerlich oxydiert werden können, zugsweise durch Druckverdüsung, gepulvert. Die In manchen Fällen ist es vorteilhaft, einen ge-

Pulverteilchen werden innerlich oxydiert. Die inner- schlossenen Gaskreislauf zu schaffen. Hierzu kann lieh oxydierten Pulver werden durch Pressen und inertes Gas eingeleitet werden und der sich aus dem Sintern, vorzugsweise durch Strangpressen» ver- Pulvergemisch Grundmetall· und Grundmetalloxid dichtet. 50 entwickelnde Sauerstoff durch das innerlich zu oxy-

Die innere Oxydation von Legierungen mit einem dierende Legierungspulver geleitet werden. Grundmetall unedler als Silber ist jedoch schwieriger. Geeignete Legierungspulver sind z. B. Cu-Al,

Nach einem bekannten Verfahren wird ein solches Cu-Ti, Ni-Al, Ni-Zr, Fe-Si.

Legierungspulver in die Pulvermischung aus Grund- Geeignete Grundmetalloxidmischungen sind z.B.

metall und Grundmetalloxid eingepackt. Die spätere 55 Cu-Cu₂O, Ni-NiO, Fe-Fe₂O₃.

Abtrennung des innerlich oxydierten Legierungs- Die Verwendung von "einer Pulvermischung ver-

pulvers vom nicht, teilweise oder vollständig redu- schiedener Legierungspulver ergibt nach der Verzierten Oxidpulver sowie vom nicht, teilweise oder arbeitung der innerlich oxydierten Mischung Sintervollständig oxydierten Grundmetallpulver ist recht werkstoffe mit interessanten Eigenschaften. Auch die schwierig. 60 Verwendung einer nur teilweise legierten Pulver-

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die zwei- mischung, d. h. einer Mischung, bei der die Warmstufige Oxydation. Zunächst wird das Pulver, z. B. an behandlung noch nicht zum vollständigen Konzen-Luft, bis zu definierter Gewichtszunahme oxydiert, trationsausgleich der Legierungskomponenten geführt wobei eine äußere Oxidschicht entsteht. In einer hat, führt nach der pulvermetallurgischen Verarbeizweiten Glühbehandlung unter neutraler Atmosphäre 65 tung der innerlich oxydierten Mischung zu Werkwird die äußere Oxidschicht zersetzt, und der frei Stoffen mit vorteilhaftem Gefüge, werdende Sauerstoff diffundiert in das Legierungs- Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren

pulver. Dieses Verfahren ist nicht nur umständlich, dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In Fig. 1 ist ein Rohr 1 aus hitzebeständigem Material, beispielsweise warmfestem Stahl, Quarz, Keramik oder feuerfeste Steine, in der Mitte oder außermittig mit einer Trennwand 2 versehen. In den dadurch entstandenen Rohrteil 3 wird das Legierungspulver 4 eingebracht. In dem anderen Rohrteil 5 befindet sich ein Gemisch 6 aus Grundmetall und Oxid des Grundmetalls; beide liegen in Pulverform oder als Granulat vor. Das Rohr wird über die Rohrleitung 7 evakuiert oder mit Inertgas gespült und anschließend durch Schließen des Hahnes 8 dicht verschlossen. Danach wird das gesamte Rohr in einem geeigneten Ofen auf die für die innere Oxydation vorgesehene Temperatur gebracht. Der Druckausgleich erfolgt über ein Ventil. Unter Zersetzung gibt das Grundmetalloxyd so viel Sauerstoff ab, bis der bei der eingestellten Temperatur im Gleichgewicht stehende Sauerstoffpartialdruck erreicht bzw. erhalten bleibt. Der für die innere Oxydation der unedleren Metallkomponente des Legierungspulvers erforderliehe Sauerstoff wird von dem zersetzenden Grundmetalloxid geliefert.

Ein Beispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines Rührers ist in F i g. 2 dargestellt. In zwei beliebig ausge- as bildeten, durch eine Trennwand 13 voneinander getrennten Kammern 11 und 12 befindet sich das Pulvergemisch 14 aus Grundmetall und Oxid des Grundmetalls und das Legierungspulver 15. Letzteres wird unter Verwendung eines Rührers 16 gerührt.

F i g. 3 erläutert die Durchführung in einem geschlossenen Gaskreislauf. Der Gasstrom 21 passiert die auf die richtige Temperatur gebrachte Zersetzungskammer 22, in welcher sich das Gemisch 23 aus Grundmetall und Grundmetalloxid befindet, und belädt sich dabei mit Sauerstoff, entsprechend dem sich bei der Temperatur einstellenden Sauerstoffpartialdruck. Der Gasstrom tritt dann von unten in die Kammer 24 ein, in der sich das Legierungspulver 25 befindet, und schafft für das Legierungspulver ein Fließbett 26.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen innerlich oxydierten Pulver können beispielsweise als Ausgangspulver für pulvermetallurgisch hergestellte Bauteile und Fertigformteile verwendet werden. Es können daraus aber auch größere Rundplatten gepreßt und gesintert werden, die danach zu Profilen stranggepreßt werden. Ein weiterer Einsatz des erfindungsgemäß hergestellten Metallpulvers ist das Preß- oder Walzverdichten, Sintern und Walzen zu endlosen Bändern. Das pulvermetallurgisch weiterverarbeitete Pulver ergibt Werkstoffe mit gleichmäßigem Gefüge auch über größere Querschnitte und sehr gute Eigenschaftswerte, insbesondere hohe Warmfestigkeit.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur inneren Oxydation von Legierungspulver oder einer teilweise legierten Metallpulvermischung mit einem Grundmetall unedler als Silber und einem Metall unedler als das Grundmetall, dadurch gekennzeichnet, daß die innerlich zu oxydierenden Pulver oder Pulvermischungen, die sich in der einen Kammer eines Zweikammersystems befinden, und ein Pulvergemisch aus einem Grundmetall und dem Oxid des Grundmetalls, das sich in der anderen Kammer befindet, bis zur teilweisen Zersetzung des Grundmetalloxids erhitzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulver mittels einer äußeren Wärmequelle erhitzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innerlich zu oxydierende Legierungspulver bzw. die teilweise legierte Metallpulvermischung während des Erhitzens bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der frei werdende Sauerstoff in einem geschlossenen Gaskreislauf durch das innerlich zu oxydierende Legierungspulver bzw. die teilweise legierte Metallpulvermischung geleitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen