DE1571315A1

DE1571315A1 - Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung,von Gegenstaenden

Info

Publication number: DE1571315A1
Application number: DE19651571315
Authority: DE
Inventors: Shakespeare Charles Atherstone; Bott Brian George
Original assignee: Birmingham Small Arms Co Ltd
Current assignee: Birmingham Small Arms Co Ltd
Priority date: 1964-11-19
Filing date: 1965-11-18
Publication date: 1970-12-17
Also published as: CH447623A; GB1115931A

Description

Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Gegenständen.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Gegenständen nach pulvermetallurgischen Methoden, insbesondere die Herstellung von Gegenständen aus spröden, pulverförmigen Stoffen wie Silicium, Oxydkeramik und Sinteroarbide, die sich in metallenen Untergesenken nicht sehr leicht verdichten lassen und die eine Art Bindemittel erfordern.
Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus pulverförmigen Materialien, beispielsweise zur Herstellung von Siliciumnitridkörpern aus Siliciumpulver, wird gewohnlich das Siliciumpulver geformt und anschliessend in Siliciumnitrid überführt durch Erhitzen in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre.
Die im Silioiumkörper erhaltene Dichte bestimmt die Dichte (und die Feetigkeit) des Siliaiunnitridkörpers, vorausgesetzt, dass eino vollständige Umwandlung ine Nitrid-erfolgt, o t Soweit eine Herstellung in grösserem Masstab erfolgen soll, besteht das bevorzugte Verfahren darin, einen Gegenstand so nahe als möglich an seine endgultige Form durch Pressez in Metallgesenken zu bringen. Spröde, pulverförmige Materialien lassen'sich jedoch in Metallgesenken nicht sehr leicht verfestigen und man benötigt irgendeine Art von Bindemittel, wobei die Ublichen Bindemittel Wasser oder verschiedene organische Stoffe, die zu den Wachsen gehören, sind. Derartige Zusätze ergeben oft ein nasses oder schmieriges Pulver mit schlechten Fliesseigenschaften und obwohl diese Zusatze eine stärkere Verfestigung ergeben, misslingt mit ihnen eine Beseitigung des Auftretens von Brüchen am verfestigten Gegenstand beim Auswerfen aus dem Gesenk bzw. der Form, wenn des Pulver, insbesondere Silicium, bei Drücken über etwa 530 kg/cm2 (4 t/Zoll20 verdichtet wird.
Bei niedrigen Verdichtungsdrücken kann zwar eine feste Pressung erhalten werden, sie ist jedoch gewöhnlich schwach und von geringer Dichte und eine maschinelle Bearbeitung oder weitere Formgebung ist bei derartigen schwachen Körpern schwierig oder gar unmöglich.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Bindemittels fUr r sprues pulverförmige Materialien, welches die feineren Pulverteilchen agglomeriert, stark verbesserte Flieaseigensehaften' ergibt, das Pressen der Pulver in Metallgesenken auf aine hohe Dichte Dichte und eine exakte Form ermöglicht und die Herstellung eines Körpers gestattet, der ausreichend fest ist, um eine weitere maschinelle Bearbeitung auszuhalten.
Erfindungsgemäss wird bei der Herstellung von Gegenständen nach pulvermetallurgischen Verfahren aus spröden, pulverförmigen Materialien der bezeichneten Art ein Epoxyharz als Bindemittel vor dem Verfestigungsarbeitsgang verwendet.
Die nach dem Pressen erhaltenen verfestigten Gegenstände können einer Hitzebehandlung unterzogen oder weiterbehandelt werden gemäss den Erfordernissen der verwendeten pulverförmigen Staffe.
Bei einer als Beispiel angegebenen Ausfiihrungsform der Erfindung werden 1--20 cm3 eines Epoxyharzes zu je 100 Gramm Siliciumpulver zugesetzt, nachdem sie zuerst mit einem Härter gemischt und mit einem organischen Lösungsmittel verdünnt wurden (hierfür erwies sich Azeton als geeignet). Das Siliciumpulver hat gewöhnlich eine Feinheit von-60 mesh, wobei nachstehend eine typische Teilchengrössenverteilung gezeigt wird : -60 + 100 mesh 0, 1% -100 + 200 mesh 1, 0% -200 + 300 mesh 12, 6% -300 mesh 86, 3% Pulver Pulver und verdUnntes Harz werden gründlich gemischt, um eine gleichmässige Verteilung des Harzes rund um die Siliciumteilchen sicherzustellen. Nach 24-stündigem Trocknen bei Raumtemperatur zur Entfernung des flüchtigen Verdünnungsmittels ist das Pulver gewöhnlich schwach zusammengebacken und wird aufgebrochen, indem man es durch ein Sieb oder mehrere Siebe reibt. Danach ist das Pulver fertig zum Presse.
Nach dem Verdichten werden die Teile weiter verfestigt, indem man sie zwischen 5 Minuten und zwei Stunden oder je nach Erfordernis bei 50 - 250°C härtet. Falls die Teile besonders zerbrechlich sind, kann das Harz in der Pressform oder dem Gesenk gehärtet werden, damit die Teile den Beanspruchungen beim Ausstossen standhalten. Eine maschinelle Bearbeitung kann je nach Erfordernis durchgeführt werden.
Die Körper werden dann durch Erhitzen in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre in JBiliciumnitrid überführt, wobei das Bindemittel während dieser Behandlung verflüchtigt wird.
Die Verwendung eines Epoxyharzes als Bindemittel dient zum Agglomerieren der feineren neren Pulverteilchen und verleiht diesen atarkverbesserteFliesaeigeawohefen,dieerwüneeteindwenn Teile auf automatischen Pressen hergestellt werden, bei denen das Pulver sue s einem Trichter in eine Pressform oder ein ge-@@@k senk fliessen muss und die FUlung des Untergesenkes gleichmassig sein muss. Sie ermöglicht auch ein Pressen des Pulvers zu widerstandsfähigen Korpern mit hoher Dichte und eine Formgebung durch übliche maschinelle Bearbeitung ist ebenfalls möglich.
Die Verwendung von Epoxyharz kann beispielsweise die Vorsinterstufe bei der Herstellung von Sinterearbidformen beseitigen und gestattet die Herstellung von viel komplizierter geformten Hartkeramiken ohne dass eine kostspielige Bearbeitung mit Diamanten notwendig ist.
Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r c h e 1. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen nach pulvermetallurgischen Verfahren aus spröden, pulverförmigen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel fUr das Pulver vor dem Yerdichtungsarbeitsgang ein Epoxyharz verwendet wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus spröden, pulverförmigen Stoffen nach Anapruch 1, dadurch gekennzeichnet,. dass das Epoxyharz mit einem Härter gemischt und mit einem organischen Lösungsmittel verdünnt verwendet wird.
3. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus spröden, pulverförmigen Stoffen nach Anspruch 2, da (lurch gekennzeichnet, dass als organisches Lösungsmittel Azeton verwendet wird.
4. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus spröden, pulverförmigen Stoffen nach einem der AnsprUohe 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver und das verdünnte Harz gründlich miteinander vermischt, zur Entfernung des Verdünnungsmittels getrocknet und zu einem lockeren Fulver gebrochen werden.
5. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus spröden, pulverförmigen Stoffen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung von Pulver und Harz mindestens 24 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus spröden, pulverförmigen Stoffen nach einem der vorhergehenden Anpruche, dadurch gekennzeichnet, dass als sprodes, pulverförmiges Material pulverförmiges Silicium verwendet wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass verfestigte Gegenstände aus Siliciumpulver durch Erhitzen in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre in Siliciumnitrid überführt werden, wobei während dieser Behandlung das Epoxyharzbindemittel verflüchtigt wird.