DE1608365C2

DE1608365C2 - Method and device for the continuous sintering of metal powder onto a metal strip

Info

Publication number: DE1608365C2
Application number: DE19671608365
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.rer.nat. 6200 Wiesbaden; Jung Hans-Peter Dipl.-Ing. 5872 Deilinghofen; Haupitzer Arthur 6200 Wiesbaden-Schierstein Roemer
Original assignee: Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Current assignee: Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Priority date: 1967-11-02
Filing date: 1967-11-02
Publication date: 1976-02-12

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydierende Wärmebehandlung bei Band mit aufgestreutem Metallpulver auf Kupferbasis bei etwa 400°C und mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von etwa 15°C/sec durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the oxidizing heat treatment for tape with scattered metal powder based on copper at around 400 ° C and with a Heating rate of about 15 ° C / sec is carried out.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Transporteinrichtung für das Band, eine Einrichtung zum gleichmäßigen Auftragen des Metallpulvers auf das Band und ein Sinterofen vorgesehen 'sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pulver-Auftragvorrichtung (2) und dem Sinterofen (5) mindestens eine Einrichtung (4, 4') zur oxydierenden Wärmebehandlung angeordnet ist.3. Apparatus for performing the method according to claim 1 or 2, in which a transport device for the tape, a device for applying the metal powder evenly to the Belt and a sintering furnace are provided, characterized in that between the powder application device (2) and the sintering furnace (5) at least one device (4, 4 ') for oxidizing heat treatment is arranged.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur oxydierenden Wärmebehandlung als Vorwärmkammer (4) mit oxydierender Atmosphäre ausgebildet ist.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the device for oxidizing Heat treatment is designed as a preheating chamber (4) with an oxidizing atmosphere.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorwärmkammer unmittelbar auf das Metallband (1) einwirkende Induktionsspulen angeordnet sind.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that in the preheating chamber directly induction coils acting on the metal strip (1) are arranged.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur oxydierenden Wärmebehandlung als Induktionsspule (4^;) vor dem Sinterofen (5) angeordnet ist, deren Innenraum mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.6. Apparatus according to claim 3, characterized in that the device for oxidizing heat treatment is arranged as an induction coil (4 ^; ) in front of the sintering furnace (5), the interior of which is in communication with the outside atmosphere.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufsintern von Metall- und/oder Legierungspulver auf Metallband, vorzugsweise kaltgewalztes Stahlband, wobei das Metall- bzw. Legierungspulver lose auf das Band geschüttet wird.The invention relates to a method and a device for the continuous sintering of Metal and / or alloy powder on metal strip, preferably cold-rolled steel strip, the Metal or alloy powder is poured loosely onto the belt.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem Metallbänder zunächst, nachdem sie in endloser Folge aneinandergeschweißt worden sind, nach Reinigung, Entfettung usw. in einer Vorrichtung mit Metallpulver bestreut werden. Anschließend führt man bei diesem bekannten Verfahren die bestreuten Bänder in eine elektrisch, mit Gas oder öl beheizte Kammer mit reduzierender Atmosphäre und erhitzt dort auf die Sintertemperatur (britische Patentschrift 9 38 210). Dieses bekannte Verfahren ist aber mit erheblichen Schwierigkeiten und Nachteilen verbunden.A method is known in which metal strips are initially welded to one another after they have been welded to one another in an endless sequence be sprinkled with metal powder after cleaning, degreasing, etc. in a device. In this known method, the sprinkled strips are then fed into an electrical, gas-filled one or oil-heated chamber with a reducing atmosphere and heated there to the sintering temperature (British Patent 9 38 210). This known method is, however, with considerable difficulties and Disadvantages associated.

Ein kontinuierliches und vor allem gleichmäßiges Erhitzen stößt auf Schwierigkeiten. In der Sinterkammer verzieht sich das Bandmaterial. Durch das Verziehen entstehen Wellen, von denen das lose .;.;wnreute Metallpulver abrutscht. Dadurch wird es unmöglich gemacht, in einem solchen Verfahren eine c !uFgesiiuerte Schicht in gleichmäßiger, vorherbestimmfer Dicke zu erzeugen. Das von dem Band auf Boden oder Einbauten der Kammer oder des Ofens fallende Pulver ist bei der dort herrschenden Temperatur geeignet, das Ofenmaterial z. B. durch Legicningsbil- ^Ke^bekannten Verfahren entstehen die Wellen durch Eigenspannungen und eine ungleichmäßige Wärmeaufnahme, die zu ungleichmäßiger Ausdehnung des Bandes führen. Versuche, die Wärmeaufnahme _IS durch Strahlung intensiver zu gestalten, indem die Bandunterseite mit Farbanstnchen (Ruß) versehen wird, sind fehlgeschlagen, da sich die beabs.cht.gte Vermeidung der Wellenbildung in dem Band nicht in ausreichendem Umfang und mit ausreichender Sicherheit erreichen ließ. Außerdem kann sich ein solcher unterseitiger Anstrich, beispielsweise bei Stahlband infolge Aufkohlung, nachteilig auswirkenContinuous and, above all, even heating encounters difficulties. The strip material warps in the sintering chamber. The warping creates waves from which the loose.;.; Wnreute metal powder slips off. As a result, it is made impossible in such a process to produce a acidified layer with a uniform, predetermined thickness. The powder falling from the belt on the floor or internals of the chamber or furnace is suitable at the temperature prevailing there, the furnace material z. B. by Legicningsbil- ^ Ke ^ known processes, the waves arise from internal stresses and uneven heat absorption, which lead to uneven expansion of the band. Attempts to make the heat absorption _IS more intense through radiation by applying paint (soot) to the underside of the tape have failed because the intended avoidance of the formation of waves in the tape could not be achieved to a sufficient extent and with sufficient reliability. In addition, such an underside coating, for example in the case of steel strip due to carburization, can have a disadvantageous effect

Weiterhin zeigt es sich, daß Metallpulver Stoffe enthalten können, die eine einwandfreie Sinterung « örtlich behindern. Sofern eine darauffolgende Trankung der Sintermetallschicht mit einem Metall oder Kunststoff versehen ist, stößt dies ebenfalls auf Schwierigkeiten da die Umgebung solcher Verunreinigungen von den Tränkwerkstoffen nicht richtig benetzt wird und die ,o Tränkwerkstoffe daher abgestoßen werden.Furthermore, it has been shown that metal powders can contain substances that allow perfect sintering «Hinder locally. If a subsequent impregnation of the sintered metal layer with a metal or plastic is provided, this also encounters difficulties because of the environment of such impurities the impregnating materials is not properly wetted and the impregnating materials are therefore repelled.

Schließlich tritt bei der praktischen Durchführung desFinally, in the practical implementation of the

bekannten Verfahrens als weiterer Störfaktor auf, daßknown method as a further disruptive factor that

das aufgeschüttete Metallpulver durch unregelmäßigethe heaped metal powder by irregular

Erwärmung stellenweise dichter zusammensintert. DiesWarming sintered closer together in places. this

„ führt zu Rissen in der Sinterschicht.“Leads to cracks in the sintered layer.

Auch ist bereits ein einstufiger Sintervorgang für ein Metallband mit aufgestreutem Pulver bekannt (USA.-Patentschrift 22 90 398), bei dem die Erhiizungsgeschwindigkeit außerordentlich hoch sein soll und ,₀ deshalb das Sintern und gleichzeitige Binden der Metallpulverlage in äußerst schneller Weise erfolgen kann. Hierbei handelt es sich aber um ein einstufiges Arbeitsverfahren, bei dem das Erhitzen grundsätzlich unter Schutzgas-Atmosphäre erfolgt. Die schnelle Erhitzungsgeschwindigkeit mag dazu beitragen, daß es bei Benutzung von gut vorbehandeltem Stahlband, das im wesentlichen von inneren Spannungen frei ist, nicht mehr merklich zu der Wellenbildung kommt. Tatsächlich ist es aber nicht möglich, mit einem einstufigen co Verfahren die Verwerfungen im Stahlband so sicher und weitgehend zu unterbinden, daß es auch nicht mehr zu irgendwelchen Dichteschwankungen in der aufgeschütteten Metallpulverlage kommt. Vor allen Dingen ist es aber bei einem solchen Verfahren und dessen Vorrichtung nicht möglich, die durch irgendwelche praktisch nicht nachweisbare Verunreinigung im Metallpulver auftretenden Fehlerstellen in der gesinterten Lage zu vermeiden. Die bekannte einstufige Durchführung des Sintervorganges mit extrem schneller Aufheizung bedeutet naturgemäß, daß eine ganz erhebliche Heizleistung zugeführt werden muß, um ein solches schnelles Aufheizen auf die volle Sintertemperatur, also etwa 1000 bis 1500⁰C zu erreichen. Die für das schnelle Aufheizen auf die volle Sintertemperatur erforderliche erhöhte Leistung muß naturgemäß dann auch wieder durch erhöhte Kühlungsmaßnahmen gesteuert werden, was bei dem bekannten Verfahren durch die in den Sinterofen eingeführte Wasserkühlung zum AusdruckAlso is already a one-step sintering process known for a metal strip with sprinkled powder is (USA. Patent 22 90 398), in which the Erhiizungsgeschwindigkeit to be extremely high and, ₀ therefore the sintering and simultaneous binding can be made of metal powder layer in a very rapid manner. However, this is a one-step process in which the heating is always carried out under a protective gas atmosphere. The rapid heating rate may contribute to the fact that when using well-pretreated steel strip, which is essentially free from internal stresses, the formation of waves no longer noticeably occurs. In fact, however, it is not possible to prevent the warping in the steel strip so reliably and largely with a one-step co process that there are no longer any density fluctuations in the heaped metal powder layer. Above all, however, with such a method and its device it is not possible to avoid the defects in the sintered layer caused by any practically undetectable contamination in the metal powder. The well-known single-stage implementation of the sintering process with extremely fast heating means, of course, that a very considerable heating power to be supplied to such a rapid heating to the full sintering temperature to achieve or about 1000 to 1500 ^0C. The increased power required for rapid heating to the full sintering temperature must then naturally also be controlled again by increased cooling measures, which in the known method is expressed by the water cooling introduced into the sintering furnace

kommt. Es wird also bei dem bekannten Sintervorgang eine übermäßig große Energiemenge vergeudet.comes. Thus, an excessively large amount of energy is wasted in the known sintering process.

Durch die Erfindung sollen diese Sei .vierigkcsicn und Nachteile der bekannten Verfahren in einfacher Weise behoben werden, ohne daß der Verfahrensablauf behindert oder verlangsamt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß das Band mit dem aufgeschütteten Pulver vor dem Sinterprozeß bei einer Temperatur von mindestens 300⁰C einer oxydierenden Wärmebehandlung mit mindestens doppelter Erhitzungsgeschwindigkeit wie im eigentlichen Sinterprozeß unterworfen und hieran anschließend in bekannter Weise unter reduzierender Atmosphäre gesintert wird.The invention is intended to remedy this side .vierigkcsicn and disadvantages of the known methods in a simple manner, without the process sequence being hindered or slowed down. This is achieved in that the strip with the heaped powder before the sintering process at a temperature of at least 300 ⁰ C to an oxidizing heat treatment with at least twice the rate of heating as subject in the actual sintering process and thereto is then sintered in a known manner in a reducing atmosphere.

Wie Versuche gezeigt haben, wird durch dieses verhältnismäßig schnelle Aufheizen des Bandes mit dem aufgestreuten Pulver in einer Vorwärmzone die Verformung des Bandes, insbesondere die Ausbildung von Wellen im Band vermieden. Durch die schnelle Zuführung verhältnismäßig großer Wärmemengen werden bei dem Verfahren nach der Erfindung auch die weiteren auf ungleichmäßige Erwärmung des Bandes zurückzuführenden störenden Erscheinungen nicht mehr festgestellt. Dies könnte beispielsweise auf das schnelle Übersehreiten kritischer Temperaturbereiche oder auf beschleunigte Wärmeverteilung innerhalb des Bandes und des aufgestreuten Pulvers zurückzuführen sein. Durch das oxydierende schnelle Aufheizen lassen sich auch in dem aufgeschütteten Pulver unvermeidlich enthaltene Verunreinigungen unschädlich machen.As tests have shown, this relatively rapid heating of the tape with the scattered powder in a preheating zone the deformation of the belt, in particular the formation Avoided by waves in the band. Due to the rapid supply of relatively large amounts of heat in the method according to the invention also the further on uneven heating of the strip disturbing phenomena that can be traced back are no longer ascertained. For example, this could apply to the rapid overshooting of critical temperature ranges or accelerated heat distribution within the Tape and the scattered powder. Let the oxidizing heat up quickly also make impurities inevitably contained in the heaped powder harmless.

Die oxydierende Wärmebehandlung des auf das Band gestreuten Metallpulver bietet daneben den Vorteil, daß das Metallpulver beim Oxydieren so weit zusammenbackt, daß keine Relativbewegung von Metallteilchen mehr erfolgt.The oxidizing heat treatment of the metal powder scattered on the belt also offers the advantage of that the metal powder cakes so far during the oxidation process that there is no relative movement of Metal particles more takes place.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wild im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It indicates

Fig. 1 eine schemaiische Darstellung der Durchführung des Verfahrens und der dazu zu benutzenden Vorrichtung und1 shows a schematic representation of the implementation the method and the device to be used for this purpose, and

Fig. 2 eine etwas abgewandelte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.2 shows a somewhat modified device for carrying out the method according to the invention.

Gemäß Fig. 1 läuft das zunächst in endloser Folge zusammengeschweißte Metallband, beispielsweise Stahlband, nachdem es in geeigneter Weise gereinigt und entfettet worden ist, unter einer Pulveraufstreuvorrichtung 2 hindurch, die eine gleichmäßige Schicht 3 von Pulver auf der Oberseite des Bander 1 ablagert. Das Band 1 läuft dann mit der aufgestreuten Pulverschicht 3 in eine Kammer 4, in der eine oxydierende Atmosphäre, beispielsweise Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft, aufrechterhalten wird. In dieser Kammer 4 wird das Band 1 mit dem aufgestreuten Pulver 3 beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Induktionsspule direkt und mit erhöhter Erhitzungsgeschwindigkeit von etwa 15°C/sec auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Metallpulverteilchen an ihrer Oberfläche oxydieren und Verunreinigungen aus dem Metallpulver herausbrennen. Diese Temperatur liegt für Metallpulver auf Kupferbasis beispielsweise bei 400⁰C. Das Metallpulver backt dabei schon so weit zusammen, daß keine Relativbewegung von Metallteilchen mehr erfolgen kann.According to FIG. 1, the metal band, for example steel band, initially welded together in endless succession, after it has been suitably cleaned and degreased, passes under a powder sprinkling device 2 which deposits a uniform layer 3 of powder on the upper side of the band 1. The belt 1 then runs with the powder layer 3 scattered on it into a chamber 4 in which an oxidizing atmosphere, for example air or air enriched with oxygen, is maintained. In this chamber 4, the band 1 with the scattered powder 3 is heated, for example by means of an induction coil, not shown, directly and at an increased heating rate of about 15 ° C / sec to a temperature at which the metal powder particles oxidize on their surface and impurities burn out of the metal powder . For metal powder based on copper, this temperature is, for example, 400 ^° C. The metal powder is already baking together to such an extent that no relative movement of metal particles can take place.

Aus dieser Kammer 4 mit oxydierender Atmosphäre läuft das Metallband mit der zusammengebackenen Metallpulverschicht in die Erhitzungskammer 6 des Siiiterofens 5 und wird dort mit normaler Erhitzungsgeschwindigkeit von beispielsweise 5°C/scc bis auf Sintertemperatur, beispielsweise 1000 bis 1200° C. erhitzt. Die Induktionsspule 4 kann auch entsprechend der Kammer 4 in einem Abstand vor dem Eingang des Sinterofens 5 angeordnet sein. Zum Übergang von der Kammer 4 zum Sinterofen 5 läßt sich das Band 1, wie in F i g. 1 angedeutet, durch Normalatmosphäre führen. Der Sintervorgang im Ofen 5 wird dann in bekannter Weise in reduzierender Atmosphäre durchgeführt.From this chamber 4 with an oxidizing atmosphere, the metal strip runs with the baked-together Metal powder layer in the heating chamber 6 of the Siiiterofen 5 and is there with normal heating speed for example 5 ° C / scc up to sintering temperature, for example 1000 to 1200 ° C. heated. The induction coil 4 can also corresponding to the chamber 4 at a distance in front of the entrance of the Sintering furnace 5 be arranged. To transition from the Chamber 4 to the sintering furnace 5, the belt 1, as in F i g. 1 indicated, lead through normal atmosphere. The sintering process in the furnace 5 is then carried out in a known manner in a reducing atmosphere.

Gemäß Fig. 2 ist lediglich vor dem Eingang des Sinlerofens 5 eine Induktionsspule 4' gesetzt, durch deren Innenraum das Band 1 mit dem aufgeschütteten Pulver 3 läuft.According to FIG. 2, an induction coil 4 'is only set in front of the entrance to the Sinler furnace 5 the interior of which the belt 1 with the poured powder 3 runs.

Der Innenraum der Induktionsspule ist zur Außenatmosphäre offen, so daß diese während der im Bereich der Induktionsspule 4 stattfindenden Wärmebehandlung oxydierend wirkt.The interior of the induction coil is exposed to the outside atmosphere open, so that this takes place in the area of the induction coil 4 heat treatment has an oxidizing effect.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

H- claims:

1. Process for the continuous sintering of metal powder on metal strip, in which the cleaned, degreased tape continuously sprinkled with metal powder and the metal powder under reducing Atmosphere or protective gas is sintered in a reaction chamber, characterized in that that the tape with the poured powder before the sintering process at a temperature of at least 300 ° C an oxidizing heat treatment with at least twice the heating speed as subjected in the actual sintering process and then in known Way is sintered under a reducing atmosphere.