DE19532629C1 - Verfahren zum Herstellen von dispersionsgehärtetem Kupfer durch mechanisches Legieren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von dispersionsgehärtetem Kupfer durch mechanisches Legieren, bei dem ein pulverförmiger Kupferwerkstoff und ein thermo­ dynamisch stabiles Keramikpulver in einem Mahlwerk mit Kugeln in Luftatmosphäre gemahlen werden.

Ein Verfahren dieser Art ist in der deutschen Offenlegungs­ schrift DE 27 11 071 A1 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein pulverförmiger Kupferwerkstoff in Form eines Kupferpulvers oder eines Kupferlegierungspulvers unter Luftatmosphäre z. B. in einer Schwingkugelmühle oder einer Rührkugelmühle als Mahlwerk gemahlen. Das Mahlwerk enthält u. a. ein Mahlgefäß aus Stahl, in dem Kugeln aus Stahl in dem pulverförmigen Kupferwerkstoff bewegt werden, wodurch ein Mahlprozeß abläuft. Beim Mahlen gelangt etwas Eisen von der Wand des Mahlgefäßes in das Pulver; ein viel höherer Anteil von Eisen gerät jedoch von den Kugeln selbst in den pulverförmigen Kupferwerkstoff. Dies führt zur Bildung eines Eisen-Kupfer-Mischkristalls, der in seiner Leitfähigkeit stark gegenüber Reinkupfer vermindert ist. Deshalb wird bei dem bekannten Verfahren das Mahlgut vor einem Strangpressen mit einem Gasgemisch behandelt, dessen Reduktionskraft so eingestellt ist, daß das Kupfer reduziert und das vorhandene Eisen zu Eisenoxid oxidiert wird, ohne daß dabei Kupferoxid entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von dispersionsgehärtetem Kupfer durch mechani­ sches Legieren vorzuschlagen, bei dem sich nur ein verschwin­ dend kleiner Anteil von Eisen-Kupfer-Mischkristallen beim Mahlen des Kupferwerkstoff-Keramikpulver-Gemisches bildet.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Verfahren der ein­ gangs angegebenen Art erfindungsgemäß in dem Mahlwerk Kugeln aus Kupfer eingesetzt, die durch Mahlen in einer pulverförmi­ gen Keramiksubstanz einer Vorbehandlung unterzogen worden sind.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ steht darin, daß anstelle von Kugeln aus Stahl Kugeln aus Kupfer verwendet werden, weil dadurch beim Mahlen kein Eisen von den Kugeln in das Mahlgut gelangen kann. Dabei ist Vor­ aussetzung für die Verwendung von Kugeln aus Kupfer, daß die Kugeln eine Vorbehandlung erfahren haben, wodurch es im ober­ flächennahen Bereich der Kugeln zu einer Dispersionshärtung kommt, durch die ein Aufplattieren beim Mahlen mit dem pul­ verförmigen Kupferwerkstoff verhindert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als pulverförmige Keramiksubstanz vorteilhafterweise das thermodynamisch stabi­ le Keramikpulver verwendet werden, so daß für die Vorbehand­ lung keine weitere Keramiksubstanz benötigt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in vorteilhafter Weise sowohl ein Kupferpulver oder ein Kupferlegierungspulver als pulverförmiger Kupferwerkstoff verwendet werden; dies ist an sich bekannt.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausfüh­ rungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein Mahlwerk 1 ein Mahlgefäß 2 auf, das topfartig ausgebildet ist und aus Stahl besteht. Durch einen in der Figur oberen Deckel 3 des Mahlgefäßes 2 ist eine Antriebswelle 4 für ein Rührwerk 5 ge­ führt, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Rührflügel aufweist.

Das Mahlgefäß 2 ist beispielsweise mit einer Mischung 6 aus Kupferpulver als pulverförmigem Kupferwerkstoff und aus einem thermodynamisch stabilen Keramikpulver, wie beispielsweise Y₂O₃, TiO₂ und Al₂O₃, gefüllt; außerdem befinden sich in dem Mahlgefäß 2 Kugeln 7 aus Kupfer, die durch das Rührwerk 5 in dem Mahlgefäß 2 bewegt werden und dabei die Mischung 6 mahlen.

Die Kugeln 7 aus Kupfer sind - bevor sie zum Mahlen der Mischung 6 aus Kupferpulver und Keramikpulver eingesetzt wer­ den - einer Vorbehandlung unterzogen. Diese Vorbehandlung be­ steht darin, daß in das zunächst leere Mahlgefäß 2 außer den Kugeln 7 aus Kupfer eine pulverförmige Keramiksubstanz einge­ füllt und dann ein Mahlprozeß durchgeführt wird. Dabei erfah­ ren die oberflächennahen Bereiche der Kugeln 7 aus Kupfer eine Dispersionshärtung. Dies führt dazu, daß später beim Mahlen des Gemisches 6 aus pulverförmigem Kupferwerkstoff und Keramikpulver ein Aufplattieren mit dem Gemisch nicht auftre­ ten kann.

Nach der Vorbehandlung wird die pulverförmige Keramiksubstanz aus dem Mahlgefäß entfernt und das Gemisch 6 eingefüllt; da­ nach beginnt das Mahlen des Gemisches 6 mit den vorbehandel­ ten Kugeln. Diese müssen nicht vor jedem Mahlvorgang erneut vorbehandelt werden.

Das Mahlen des Gemisches 6 erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Luftatmosphäre, wobei Kupferoxid gebildet wird. Dieses verhindert ein Kaltverschweißen und sorgt für ein zufriedenstellendes Mahlergebnis.

Wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kupferpulver mit einem Anteil von einem Volumenprozent Keramikpulver Al₂O₃ verwendet und ein Mahlen über fünf Stunden in Luftatmosphäre durchgeführt, dann ergibt sich ein dispersionsgehärtetes Kupfer mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 56 Sm/mm² und einem Eisen-Gehalt kleiner als 100 Masse-ppm. Bei Verwendung von Kugeln aus Stahl nach dem bekannten Verfahren läßt sich ein dispersionsgehärtetes Kupfer von nur 37 Sm/mm² mit einem Eisen-Gehalt von 1100 Masse-ppm gewinnen. Es wurde in beiden Fällen eine Zugfestigkeit von 300 N/mm² gemessen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen von dispersionsgehärtetem Kupfer durch mechanisches Legieren, bei dem

• - ein pulverförmiger Kupferwerkstoff und ein thermodynamisch stabiles Keramikpulver gemeinsam in einem Mahlwerk mit Kugeln in Luftatmosphäre gemahlen werden, dadurch gekennzeichnet, daß
• - in dem Mahlwerk (1) Kugeln (7) aus Kupfer eingesetzt werden, die durch Mahlen in einer pulverförmigen Keramiksubstanz einer Vorbehandlung unterzogen worden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - als pulverförmige Keramiksubstanz das thermodynamisch stabile Keramikpulver verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - als pulverförmiger Kupferwerkstoff ein Kupferpulver oder ein Kupferlegierungspulver verwendet wird.