DE1912301A1 - Bandmetall aus Metallpulver und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR. MOLLER₃₀Ri. DIPL-,,να GRALFS

DH. ήΛΛΜϊΖ . DR. DEUrEL

6 MOKCHEN 22, ROBE.Tf-KüüK-STFL 1

TELEFON 223110

11.

B 100V-

A¹HK JöElHüfl ΪΗ,ΟΒΓ ANJ) ϋ1Έι& HEÜKAHOU ASS 24 iJuekingham Gate ρ London _t Kaglaml

üar.Umetull aus Metallpulver mid Vex'fahren au seiner Heretellung

Priorität: Crroßkcitannien v. 14_e 3» 1968

Nr, 12484/68

\)x-i υ/, finduny be·Grifft Baiidmetall aus Metallpulver vuid ein •/•••,'-■\hj.'i_;u s'.ur Heratelluiit; cVLessr ßandniafcalle rtua Metallpulver!, do.M hiiüiwsoncls.t'H jedoch nicht aunschließlich zur ■'..χ» ]<.^:< <!/.i.al;e.lil geelfjnet isst*

Tu ti-r /•'ivUentn-.imel&irog P 15 82 ?52_O8 und in dem Aufsatz "Dümio iJtahibandßr aus E^ulver'S Pfewdsr Metullurgy, I968_S Volum© H₉ Nr. ?,2_S ist ein Verfaliren zur Hers teilung von Bändern ausj

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Metallpulver beßchrlebeno

Dieses Verfahren umfaßt grundsätzlich folgende Stufen: Bildung einer Aufschlämmung, bestehend aus einer Suspension eines Metallpulvers in einer Bindemittelmischung, die Ablagerung auf einer Trägerflache_s beispielsweise einem Metallband oder einer Trommel j, ein AusBtreichen der Aufschlämmung zur Bildung eines* nach beliebig erforderlicher Trocknung_p selbsttragenden Metallpulver/Bindemi ttel~Bandes₈ die Entfernung des Bandes van der Xrägerfläche und sein Walzen₉ um eine Verdichtung au foe» wirken» und danach das Sintern des verdichteten Bandes in einer reduzierenden Atmosphäre bsi einer Temperatur unterhalb des bchmeXapunktes des MetalleS₀ Normalerweise wird das nach dem sintern erhaltene Band einem weiterem Walzen und dann einem weiteren Sintern und schließlich eiaiam Glattwalzen oder Temperwalzen unterworfen*

BindeiiiittelauoanuaenBetaungen auf Wasaerbasls sind aus verschie» denen Gründen bevorzugt., einschließlich Wirtschaftlichkeit und nicht vorhandener Feuergefährlichlteibj, vind es wurde gefunden_s daß fllmbildenda Cellulosederivate im allgemeinen den Krforder=« niesen geeigneter filmbildender Materialien für den Anßatz der

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BAD

Bindemittelzußammeneetzungen gerecht werdeno

Wie in der älteren Patentanmeldung ausgeführt, sollte das durch Ablagerung und Trocknung der Aufschlämmung erhaltene Metal 1~ pulver/Bindemittel«Band ausreichende Festigkeit und Flexibilität besitzenβ um die mechanische Handhabung vor der ersten VerdichtungBstufe auszuhalten, in welcher die Metallteilchen kalt« verDohweißt und miteinander verzahnt werderu Me bevorzugten Bindemittel sind filmbildende_f wasßerlöoliche ßelluloBeäther* insbesondere solche» die Methylgruppen besitze^ beispielsweise Kethylcellulose, da Metallpulver/Bindemitt einander mit guter Festigkeit und Flexibilität aue Bindemitielsueamiaeneetzungen gebildet werden können, die auf aieaea CelluXoseät-hern aufgebaut sindo Damit das Verfahren alß annehmbare Methode »ur Herstellung von Bandstahl in Massen^ beiepitiloweise ale Schwarzblechtafeln_B wirtschaftlich attraktiv wird₈ und nicht nur einfach ein Verfahren zur Herstellung teurerer bandförmiger frodukte_f beispielsweise von Bändern aue rostfreiem istahl oder von sehr dünnen Stahlfolien, ist es notwendig, die Bandgeschwindigkeit_t mit der daß Verfahren betrieben wird-:, bia :;ur Gröesenordnung von 100 m/min (einigen 100 feet/minute) pm erhöhenc Um üandgeschwindigkeiten dieser Groß sen Ordnung zu erzielen^ ist es er-"

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BAD

forderlich, Aufschläsunungen mit Viskositäten von ungefähr 1000 ~ 5000 cP zu verwenden« Bedauerlicherweise wurde nun ge=· funden, daß, wenn die Viskosität der Aufschlämmung wesentlich unter 50«000 cP reduziert wird* das hergestellte, getrocknete föetallpulver/JJindemittel~Band dazu neigt» Bxxröde zu werden und ee treten Schwierigkeiten bei der Handhabung der getrocknet©& Bänder a'&fo

Es wurde nun gefunden_s daß das oben beschriebene Verfahren durch Einmischen hygroskopischer Substanzen in die Aufschlämmung zufriedenstellend mit höheren Bandgeschwindigkeiten unter Ver~ i/enduog niedrig viskoser Aufschlämmung en durchgeführt werden kann_t. da der Zusatz als Plastifizierungsmittel wirkt ^ wobei ein flexibler-^e Metal !pulver/Bindemittel-Band erhalten-wird» r wurde gefunden? ätaß die -ISigenechaften des endgUltigen?,

Bandes gegenüber einem Band₉ daf3 aus Aufschlämmungen^ in denen der Zusatz nicht vorliegt, hergestellt wurden ₉ vorteilhafter t?indo

Gemäß der Erfindmig orgibt sich ein Verfahren »ur lierstellung von Band aus gepulverteia Metall» das die Ablagerung einer Schicht einer Aufschlämmung_e die eine Suspension von gepulvertem Metall

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BAD OBSGSHAL

in einer eine hygroskopische Substanz enthaltenden Bindemittel-» zusammensetzung umfaßt auf einer Fläche eines Trägers» daa Trocknen der Schicht auf der Fläche des Trägers^ das Walzen der getrockneten iichicht, um eine Verdichtung zu "bewirken, und das Sintern der verdichteten üchleht bei einer Temperatur un= terhalb dem üiehmelsspunkt des Metalles umfaßto

Wie oben erläutert wird das Verfahren im allgemeinen ao durchgeführt^ daß die Aufschlämmung au» Metallpulver und Bindemittel auf ein si.eh bewegendes Band oder 0Dron>mel_g beispielsweise durch WalzenbsBchichtung aufgetragen wird» Wach dem Trocknen wird das Metal !pulver/Bindemittel-Band von dem Förderband oder der Trommel entfernte durch Walzen verdichtet und dann einer ersten binterung unterworfen» Ms hygroakopioche bubstanz wird der Bindemittel»uaamraansetzung geeigneterweise zugefügt, bevor das Metallpulver hierin diapergiert wird, Falls beispielswoise eine wäßrige Lösung oder Dispersion einea Oellulosederivates als Bindemittel verwendet v/ird₉ kann die hygroskopische üubatana dem Waecer vor odor nuch der Zugabe des (Jellulosederivatee zu·-· genetzt werden.. .Das Metallpulver wird dann in die entstandene üindemittelzuflommenüataunii eii%"ovührfe_u Die hygroskopische Sub= ßtariz eolltti sich natürlich mit dem Bindemittel vertragen,

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Hygroskopische Substanzen sind vorzugsweise eine wasserlösliche, Polyhydroxyverbindung, beispielsweise Glycerin, niedrig molekulare Polyalkylenglykole? beispielsweise Trimethylenglykolj Polyalkohole ₉ beispielsweise Sorbit, Mannit, und Zucker,, beispielsweise Invertzucker* Hygroskopische anorganische Stoffe können ebenfalle verwendet werden, beispielsweise Calciumchloride Die hygroskopisch© Substanz ist vorzugsweise in einer Menge bia ku * Qew_O"# der Suspension vorhandene Ss wurde gefunden» daß» Sills wesentlich grössere Anteile von hygroskopischer Substanz verwendet werden, die Neigung besteht» daß zuviel Wasser in dsm Cellulosederivat während des Trocknens der Aufschlämmung zurückgehalten wird, und dies bringt Schwierigkeiten in den darauffolgenden Verfahrensetufen mit sich»

Nach der Herstellung der Metallpulversuepension in der Bindemittelzusaironeneetzung, die die hygroskopisch· Substane enthält, wird ein selbsttragendes Bond in der gleichen Weise wie in der älteren Patentanmeldung beschrieben erssaugt und die darauffolgenden Verfahrenestufen werden auf gleiche Weise wie in dieser Anmeldung beschrieben durchgeführte

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BAD ORtGJNAL

VerfiLeichBTereuehe

Um die Effektivität des Verfahrens gemäß der Erfindung au zeigen wurden die folgenden Vergleichsversuche durchgeführt* Eine wäßrige Lösung von Methylcelluloee wurde durch Auflösen von O„6 Gewofeilen Methylcellulose in 50 Gew_efeilen Wasser her=* gestellte Oj 1 (few_c ~'J}eile Natriumoalz einer ivlipliatieohen Di-= carbonsäure und 0,1 GeWo«*Iöile polyoxyliertos Poly alkyl englykolj, vertrieben unter der Handelsmarke "Suprenic"j> wurden in die Methylcelluloee-Lösung eingebracht ₉ wobei dor erstgenannte Zu~ satz ein Korrosionsinhibitor und der letztgenannte ein oberflächenaJktivQG Mittel eindo Es wixrde eine Reihe von Bindemittel« Zusaiaißenstrfcsunken durch Auflösen verschiedener Mengen von Glycerin in Proben der M0thylceilulose---'Jjb'sung hergestellt.= Ver~ echiedene Jiisenpulver wurden denn in die Blndemittelsusammen-= Setzung in solchen Mengen oii>ßo:?.lhrt_? daß die entstandenen Auf«= Bchläiamunßen uwgefahr 70 Gew₀=--^ Jäisen vnd eritsiirochend 30 Gew_o»-^ Bind emit telzusanariensetaung enthielten^- Eine Reihe von Kontrolllauf BchlüKBiungen v;urden ebenfallß hergestellte die icein Glycerin enthielt erio

Wann -wurde eine Anzahl von -Xentblindor-n naoh folgenden Verfahrene

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Btufen hergestellt:

der Aufechlämmungen auf einen Träger und Trockenwerdenlassen der Anfaehlämmungen zur Bildung selbsttragender Bänder,

2o Verdichten der entstandenen Bänder duroh Walzen in einer 30 an (12 inch) 0 Walsmühle mit einem Preßdruek von 4 t/cm Breite (f,0 t/inoh width) unter Bildung (prUner Bänder_&

3c Sintern der grünen Bänder während 30 eec bei einer SCempera» tür von 1150⁰C in einer Wasseret off »Atmosphäre,*

4e Erneut ob Walaen der gesinterten Bänder» so daß eine 3. ?&Lge

Iiängadöhnung eraeugt wird_c ♦ -

5o Endaintern der Bfinder für wiecleruiii 30 soc bei einer Temperatur von i\50°0 in einar Waeesretoff»Atmosphäre*

Die Untersuchungen wurden an den entstandenen Bändern durchge» fUhrtg um deren mschanä.BChe Eigenschaften ?.u beetiffimeno Die dieser Unter Buchungen sind im folgenden aufgeführt s

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Pulver Glycerin Banddicke Mechanische ?S Dehnung in Gewo-# mm (inch) Eigenschaften (3/4" goIc dor Auf·= des Bandes iS -mm

schläiamung Zugfestigkeit

•fc/cm* (.tone/

Makin	O	0,114	(O8	0045)	1.9	(12)	4
(300 pi)	O8OI	0#168	(o?	0066)	2S8	(te)	>:2
	O8I	0,150	(O*	0059)	2*3	08)	15
	UO	O8130	(O9	0051)	2,6	(17)	13
Hoganas	O	Op 109	(O3	0043)	1,6	(10)	6
(MH300)	O8I	0,112	(O8	0044)	2,5	(16)	11
Sintrex	O	O5OSS	(O9	0034)	2,3	05)	12
lytlsch hergestellt)	O8I	0,119	(O9	0047)	289	(19)	22

Die verwendeten Eisenpulver* Hagsaias, Kakin und Sintroz, t>a-Hassen alle eine '!ellchoii^rösüe von >0,05 mm (-300 meeh)o Hoganau-JSisenpulvar wird durch cUreicfce Rsrlufetioii von hbchwerti gern I'lagnetii-srR horgestellt, J3io Pulvertuil e^Taea besassen ioäßsige Abmessungen und verdichten aich gut_e wobei sie gute ¹¹ grün"-Festigkeiten ergeben«, ,Daa Pulver enthält gewisse Vsrunreinigungen₉ insbesondora Siliciumdioxyd, diskrete Oxydteilchen und 0berflächenoxyde₉ und diese Verunreinigungen neigen dazu_e auf die mechanischen Jiigenschaften des aus Hoganas-Pulver

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hergestellten Bandes eine nachteilige Wirkung auszuüben Makin-Eieenpulver wird aas geschmolzene», hochgradigem Roheisen (pig iron) oder öohrotfc durch Atomisierung in wasser, darauffolgender Hartzerkleinsrung und Hitzebehandlung hergestellte Dies ergibt ein Bisenpulver» welches federartig und rauh auegebildet ist* Bas Pulver iet im allgemeinen ein wenig reiner ale Hoganaö~Pulver₀ Sintrex»3?ulver wird durch elektrolytisch^ Abscheidung von Eisen hergestellt» Bas Pulver besitzt dentriti aohe Form und 1st hoch rein, wodurch ausgezeichnete "grim" -Festigkeit und Sinter eigenschaft en gegeben sind» Jedoch iat eB etwas teurer ala Hoganas~ oder

Alle Untersuchungen wurden an 19 mm (3/4") langen Proben des Bandes durchgeführt, jedoch ißt au erwarten₈ daß loioht bessere Ergebnisse mit größseren i'eßtproben erhalten würden_c

Wl« au8 den oben aufgeführten Ergebnissen ersichtlich^ iet der Effekt der Anwesenheit von Glycerine eine bedeutende Verbesse* rung der Gronsszugfestigkelt des endbehandelten Bandes zu ergeben» und noch wichtiger ist, daß diese von einer wesentlichen Verbesserung der prozentualen Verlängerung des endgültigen Bandes begleitet ist» wae die stark verbesserte Duktilität zeigtο

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Glycerin und die Übrigen oben erwähnten; hygroskopischen s. organischen Verbindungen werden bevorzugt bai der Durchführung der Erfindung verwendet, da ihre Verwendung das Auftreten ver« besserter mechanischer Eigenschaften in den endgültigen Bändern bewirkt» wie durch die oben genannten Versuche gezeigt wird? Neben dem plastifizierenden Effekt der hygroskopischen Sub« stanzen£ w&a bessere Verdichtung während dee ersten Verdichtungs« schrittea ergibt,, wird angenommene daß diese verbesserten mechanischen Eigenschaften auf der Reduktion dee auf der Oberfläche der Metallteilchen vorhandenen Oxydfilms während dee Sinterschrittes beruhen, und ee wird angenommene daß das Glycerin oder andere hygroskopische^ organische Substanz bei diesem Heduktionsprozess eine gewisse Rolle spioleru

Obwohl der Einschluß von Glycerin oder einer anderen hygroskopischen Bubstanz in der Aufschlämmung von besonderem Vorteil bei der Verwendung niedrig viskoser Aufschlämmungen iet₈ ist ee natürlich auch vorteilhaft, solche Zusätze bei Verwendung höher viskoser Aufschlämmungen wegen ihres günstigen Einflusses auf die mechanischen Eigenschaften des endgültigen Bandes zuzugeben,,

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Eb wurde gefunden _t daß beim Srocknen von Lösungen von Celluloseethern 2 bis 6 > Wasser (bezogen auf Gewicht von Celluloseether) zurückgehalten werden sollen, um einen flexib« len Film zu bilden» Falls der Wassergehalt unter den kritischen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 2 f« reduziert wird? werden geringwertige JFilmeigenschaften erhalten* Hygroskopische Sub«· stanzen,, die eine Affinität gegenüber Wasser besitzen,, ver~ hindern die Entfernung der letzten, wenigen Prozent des Wassers» waß flexiblere Metallpulver/Blndemittel=03änder ergibto

Ein wichtiges Merkmal der Lösungen gewisser Celluloeeäther (beispielsweise Methylcellulose_p Hydroxyäthylaethylcellulosci Hydroxypropylmethylcellui.oae) iet ihre Eigenschaft zum Thermo«=' gelieren ο Wenn beispielsweise eine Aufschlämmung, die eine Lösung von Methylcellulose enthält, auf über ungefähr 5O⁰O erwärmt wird, tritt Ihermogelierung auf, die das Absetzen der Metallpulver verhindert,, So ergibt das Trocknen der Aufschlämmung oberhalb der Gelierungstomperatur flexiblere, getrocknete Metallpulver/Bindemittel«Bänder infolge der homogenen Verteilung dee Ketallpulverso

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1 ο Verfahren zur Herstellung von Bändern aus Metallpulver, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Trägerfläche eine Schicht einer Aufsehläinmung aufgebracht wird, die eine Suspension dee Metallpulvere in einer üindemittelausanimensetzung umfaßt_s die eine hygroskopische Substanz enthält, die Schicht auf der Trägerfläche getrocknet wird, die getrocknete Schicht zur Verdichtung gewalst und die verdichtete Schicht bei einer Tem= peratur unterhalb des Schmelzpunktes des Metalles gesintert wirdo

   2o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß

   die Herstellung dee Bandes aus Metallpulver kontinuierlich auf einer beweglichen Trägerfläche und unter Entfernen des gefcrockeatea Bander? von dar Trägerfläche durchgeführt wirdo

   3r, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2₉ dadurch gekennzeichnet_£ daß als .BindemittelzusawmenBetzung eine wäßrige Lösung eines !"umbildenden Oellulosederivates verwendet wird«,

   Verfahren nach Anspruoh 3₉ dadurch gekennzeichnet ₉ daß

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   als Cellulosederivat ein Methylgruppen enthaltender Cölluloeeäther verwendet wirdo

   5<> Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ale hygroskopische Substanz eine Polyhydroxyverbindung verwendet wirda

   60 Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß Glycerin verwendet wirdo

   7ο Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche« da» durch gekennzeichnet, daß die hygroskopische Substanz in der Bindemittel zusammensetzung in einer Menge bis zu 1 Gew_o=-# der Aufschlämmung vorliegt*

   80 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da« durch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung zusätzlich einen Korrosionsinhibitor für das Metallpulver enthält»

   9« Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ale Korrosionsinhibitor ein SaIs einer aliphatischen JDicarbonsäure verwendet wirdo

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   1O₀ Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche₉ da« durch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung ein nicht-ioniaches oberflächenaktives Kittel enthält« .

   11 ο Verfahren nach Anspruch 10» dadurch gekennzeichnet _ϋ daß als nicht^ioniechee, oberflächenaktives Mittel ein Polyoxy~ alkylenglykol verwendet

   12o Metallband hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 1 biß 11 ο .

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