DE1958795A1 - Process for the production of dense metallic materials - Google Patents
Process for the production of dense metallic materialsInfo
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Description
V-60.822-04 18. November I969V-60.822-04 November 18, 1969
KRU/hhoeKRU / hhoe
THE BATTELLE DEVELOPMENT CORPORATION Columbus/OhioTHE BATTELLE DEVELOPMENT CORPORATION Columbus, Ohio
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DICHTER METALLISCHER WERKSTOFFE PROCESS FOR MANUFACTURING DENSE METALLIC MATERIALS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dichten metallischen Werkstoffs, welches in der Patentanmeldung.P 17 58 477.9 » im folgenden Hauptpatentanmeldung bezeichnet, beschrieben ist.The invention relates to a process for preparing a dense metallic material, which is referred to in the patent anm eldung.P 17 58 477.9 »m i following main patent application, is described.
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In der Hauptpatentanmeldung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes beansprucht, der im wesentlichen aus Metall mit einer ihrem theoretischen Maximalwert nahekommenden Dichte besteht und aus einer teilchenförmigen Metallverbindung durch die folgenden vier Verfahrensmaßnahmen hergestellt wird:In the main patent application, a method for producing a material is claimed that essentially consists of metal with a density close to its theoretical maximum value and of a particulate Metal connection is established by the following four procedural measures:
(a) Vorbereiten eines zusammenpreßbaren Agglomerates durch Mischen einer teilchenförmigen Metallver-(a) Prepare a compressible agglomerate by mixing a particulate metal compound
w bindung mit einem Plastifizierungsmittel; wobei w bond with a plasticizer; whereby
die Metallverbindung freie Rekationsenergie mit Wasserstoff bei der Bildung von elementarem Metall von weniger als etwa 15 kcal pro Grammatom bei der Reaktionstemperatur hat, sowie mindestens 35 Gew.-$ der Metallverbindung eine Teilchengröße von weniger als 10 /U (1O.1O mm) aufweisen,the metal compound free reaction energy with hydrogen in the formation of elemental metal of less than about 15 kcal per gram atom at the reaction temperature and at least 35% by weight of the metal compound has a particle size of less than 10 / rev (10.10 mm),
(b) Zusammenpressen des erhaltenen Agglomerates,(b) compressing the agglomerate obtained,
(c) Behandeln des Preßproduktes unter reduzierender Atmosphäre, die im wesentlichen aus Wasserstoff besteht, bei Temperaturen, die unter den Verdampfungs- und Schmelztemperaturen des Metalls und der Metaliverbindung und über der Verdampfungstemperatur aller Wasserstoff enthaltenden(c) treating the pressed product under a reducing atmosphere consisting essentially of hydrogen exists at temperatures below the evaporation and melting temperatures of the metal and the metal compound and above the evaporation temperature of all hydrogen-containing
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Bestandteile des Plastifizierungsmittel liegen, während einer Zeitdauer, die für die Reduktion mindestens des größten Teils der genannten Teilchen ausreichend ist, undComponents of the plasticizer lie, for a period of time necessary for the reduction of at least most of the aforesaid Particle is sufficient, and
(d) Erhitzen des Preßproduktes bis zur Sinterung der durch die Reduktion erhaltenen Metallteilchen. (d) heating the pressed product until the metal particles obtained by the reduction are sintered.
Es wurde nun gefunden, daß auch andere reduzierende Mittel für die Reduktion der teilchenförmigen Metallverbindungen zum elementaren Metall verwendet werden können« Es wurde gefunden, daß z. B. leicht reduzierbare Metallverbindungen, wie die Oxyde von Fe, Co, Ni, Cu, Mo und ¥, die Chloride von Fe, Cr und Ta und die Sulfide von Cu und Fe, insbesondere Eisenoxyd, durch ein Gas reduziert werden können, in welchem der in der Hauptpatent-Anmeldung genannte Wasserstoff teilweise oder ganz durch ein anderes Reduktionsmittel, besonders Kohlenmonoxyd, ersetzt ist. 'It has now been found that other reducing agents for the reduction of the particulate Metal compounds to elemental metal can be used «It it was found that e.g. B. easily reducible metal compounds, such as the oxides of Fe, Co, Ni, Cu, Mo and ¥, the chlorides of Fe, Cr and Ta and the sulfides of Cu and Fe, in particular Iron oxide, can be reduced by a gas, in which the in the main patent application said hydrogen partially or completely by another reducing agent, especially carbon monoxide, is replaced. '
Dementsprechend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes, der im wesentlichen aus Metall mit einer ihrem theoretischen Maximalwert nahekommenden Dichte besteht,The invention accordingly relates to a method for the production of a material, which is essentially made of metal with one of their theoretical Maximum value close to density exists,
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aus einer teilchenförmigen Metallverbindung mit folgenden vier Verfahrensmaßnahmen: ,from a particulate metal compound with the following four procedural measures:,
a) ein kompaktierbares Agglomerat einer teilchenförmigen Metallverbindung wird mit einem Plastifizierungsmittel oder Binder hergestellt, wobei die Metallverbindungen eine freie Standard-Reaktionsenergie mit Wasserstoff bei der Bildung von elementarem Metall von weniger alsa) a compactable agglomerate of a particulate metal compound is mixed with a plasticizer or binders, the metal compounds having a standard free reaction energy with hydrogen in the formation of elemental metal of less than
+15 Kilokalorien pro Grammatom Wasserstoff bei ™ der Reaktionstemperatur haben sowie wenigstensHave +15 kilocalories per gram atom of hydrogen at ™ the reaction temperature and at least
35 Gew.-$ der Metallverbindungsteilchen eine Korngröße von weniger als 10/u;35% by weight of the metal compound particles Grain size less than 10 / u;
b) das Agglomerat wird kompaktiert;b) the agglomerate is compacted;
c)der Preßling wird unter reduzierender Atmosphäre einer Temperatur ausgesetzt, die unterhalb der Sublimations- oder Schmolztemperatüren des Metails und der Metallverbindung und oberhalb derc) the compact is placed under a reducing atmosphere exposed to a temperature below the Sublimation or melting temperatures of the details and the metal compound and above the
Verdampfungs- oder Zersetzungstemperatüren aller nichtmetallischen Verbindungen liegt, während einer Zeitdauer, die ausreichend ist, damit ein Hauptteil der Teilchen reduziert wird undEvaporation or decomposition temperatures of all non-metallic compounds lies therewith for a period of time sufficient a major part of the particles is reduced and
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d) das kompaktierte Agglomerat wird bis zur Sinterung der durch die Reduktion erhaltenen Teilchen elementaren Metalls erhitzt.d) the compacted agglomerate is sintered until the particles obtained by the reduction elementary metal.
Gemäß der Erfindung können Pulver aus Metallverbindungen mit jeder üblichen Teilchenform (z. B. kugelförmig, länglich, nadel- oder stabförmig usw.) für das Zusammenpressen, Reduzieren und Sintern verwendet werden. Der erhaltene gesinterte Werkstoff hat eine im wesentlichen porenfreie Struktur, eine glatte Oberfläche und weist im allgemeinen Dichten von über 90 % der theoretisch möglichen Materialdichte auf. Es wurde jedoch gefunden, daß Metalloxydpulver, die durch Sprühtrocknung einer gelösten Metallverbindung erhalten werden, hervorragende Preßlinge (besonders durch Strangpressen) ergeben, welche reduziert und gesintert Produkte mit größerer Dichte und besserer Oberfläche und .Struktur liefern, als dies mit Preßlingen von Oxyden aus anderen Quellen möglich ist.According to the invention, powder of metal compounds with any common particle shape (e.g. spherical, oblong, needle-shaped, rod-shaped, etc.) for compression, Reducing and sintering can be used. The sintered material obtained has an essentially pore-free structure, a smooth surface and generally has densities of over 90% of the theoretical possible material density. However, it has been found that metal oxide powder that obtained by spray drying a dissolved metal compound, excellent compacts (especially by extrusion), which are reduced and Provide sintered products with greater density and better surface and structure than this is possible with compacts of oxides from other sources.
Das Sprühtrocknen von Metallverbindungen enthaltenden Lösungen, um Metalloxyd-Pulver zu erhalten, ist ein altbekanntes Herstellungsverfahren. Dieses Verfahren wird z. B. durchgeführt, um Salzsäure aus den Beizlösungen zurückzugewinnen, welche in der Eisen- und Stahl-Industrie verwendet werden, um den Hammerschlag und andere FormenThe spray drying of metal compounds containing Solutions to obtain metal oxide powder is a well-known manufacturing process. This procedure will z. B. carried out to recover hydrochloric acid from the pickling solutions used in the iron and steel industry used to strike the hammer and other shapes
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von Eisenoxyd von den Eisen- und Stahlprodukten zu entfernen. Die hierbei verwendete wässerige Beizlö- ί sung, welche bis zu etwa 11 Gew.-$ freie Salzsäure und bis zu etwa 35 % Ferrochlorid enthalten, wird durch eine Düse in einen erhitzten Raum gesprüht (bei etwa 538 C), wo das Ferrochlorid der folgenden Formel entsprechend zu Eisenoxyd und Salzsäure umgesetzt wird:to remove iron oxide from iron and steel products. The aqueous pickling solution used here solution containing up to about 11% by weight of free hydrochloric acid and Contains up to about 35% ferrous chloride, is sprayed through a nozzle into a heated room (at about 538 C), where the ferrochloride is converted into iron oxide and hydrochloric acid according to the following formula:
2 FeCl2 + 2 H2O + 1/2 O2 *-* Fe 2°3 + ** HC1*2 FeCl 2 + 2 H 2 O + 1/2 O 2 * - * Fe 2 ° 3 + ** HC1 *
Ein solches Verfahren ist in dem Artikel "Liquor Regeneration Slashes Cost of Steel Pickling" von Joseph A. Buckley, Chemical Engineering, vom 2. Januar 1967t Seite 56 - 58» beschrieben.One such method is described in the article "Liquor Regeneration Slashes Cost of Steel Pickling" by Joseph A. Buckley, Chemical Engineering, Jan. 2, 1967t Pages 56 - 58 ».
Ausreichend genaue Bestimmungen der Teilchengröße in feinvermahlenen Pulvern sind schwierig durchzuführen, besonders wenn die Verteilung der Teilchengrößen solcher Pulver auch eine Fraktion einschließt, deren ' Teilchengröße weniger als 10/U im Durchmesser (oderSufficiently precise determinations of the particle size in finely ground powders are difficult to carry out, especially when the distribution of particle sizes of such powders also includes a fraction whose 'Particle size less than 10 / U in diameter (or
noch weniger) beträgt. Solche Bestimmungen sind äußerst schwierig, wenn die einzelnen Teilchen nicht die gleiche Form aufweisen. Z. B. wenn die Teilchen aus zerriebenen oder gemahlenen Oxyden der sprühgetrockneten salzsauren Beizlauge bestehen, sind wahrscheinlich viele Teilchen verhältnismäßig langgestreckt geformt, so daßeven less). Such provisions are extreme difficult if the individual particles are not of the same shape. For example, if the particles are crushed from or ground oxides of the spray-dried hydrochloric acid pickling liquor are probably many Particles shaped relatively elongated so that
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es schwierig ist, die kleinsten Teilchengrößen zu bestimmen. Längliche Teilchen werden nicht durch ein Sieb gehen, mit dessen Maschen verhältnismäßig gleichartig geformte Teilchen mit äquivalenter Masse sortiert werden. Daher weichen die Messungsergebnisse über die Teilchengröße und Größenverteilung für ein gegebenes Pulver, welche durch die bekannten Verfahren und Arbeitsmethoden zur Durchführung solcher Bestimmungen erhalten werden, beträchtlich voneinander ab.it is difficult to determine the smallest particle sizes. Elongated particles are not passed through Go sieve, with its mesh sorts relatively similarly shaped particles with equivalent mass will. Therefore, the measurement results differ from the Particle size and size distribution for a given powder determined by known procedures and working methods to make such determinations vary considerably.
Es wurde nun gefunden, daß man durch Anwendung der "Coulter counter11-Analyse die Größe von feinvermahlenen Teilchen relativ genau bestimmen kann. Bei dieser Analyse werden die Teilchen in einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit suspendiert, die durch eine kleine Öffnung fließt. Mittels zweier in der Öffnung einander gegenüber eingesetzter Elektroden wird ein Strom durch die Flüssigkeit in der Öffnung geschickt. Während des Durchflusses der Teilchen durch die Öffnung wird der jeweilige Wechsel des elektrischen Widerstan-It has now been found that one can determine the size of finely ground particles relatively accurately by using the "Coulter counter 11 analysis. In this analysis the particles are suspended in an electrically conductive liquid which flows through a small opening. By means of two in the When the electrodes are placed opposite one another, a current is sent through the liquid in the opening. As the particles flow through the opening, the respective change in electrical resistance is
des zwischen den Elektroden gemessen und so die Teilchengröße bestimmt. Die Messung basiert daher auf der Teilchenmasse und wird nicht durch die Form des Teilchens beeinflußt.des measured between the electrodes to determine the particle size. The measurement is therefore based on the Particle mass and is not determined by the shape of the particle influenced.
Für die Beschreibung der Erfindung und deren Ansprüche sind, außer fc*i U^n unten besonders angeführten Fällen,For the description of the invention and its claims, apart from fc * i U ^ n cases specifically listed below,
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alle Bestimmungen der Teilchengröße durch "Coulter counter"-Messungen durchgeführt, einschließlich solcher Bestimmungen, bei denen Metallteilchen und Teilchen von Metallverbindungen zusammentreffen - unabhängig von Bestimmungen der Teilchengröße durch andere Mittel.all particle size determinations by "Coulter counter "measurements, including those Regulations in which metal particles and particles of metal compounds come together - regardless of regulations the particle size by other means.
Eine Schwierigkeit tritt bei der genauen Bestimmung der Teilchengröße und der Teilchengrößen-Verteilung auf bei extrem feinen Pulvern (unter 10 /U im Durchmesser) und zwar dadurch, daß die feinen Teilchen die Neigung haben, Agglomerate oder größere Partikel zu bilden, die aus vielen kleineren zusammenbackenden Teilchen bestehen. ¥enn solche Agglomerate enthaltende Pulver durch die herkömmlichen Mittel, wie die "Coulter counter"-Analyse gemessen werden, dann erscheinen die Agglomerate als viel größere Teilchen, die zu einer irrtümlichen Bestimmung der Teilchengrößen-Verteilung führen.A difficulty arises in the precise determination of the particle size and the particle size distribution extremely fine powders (less than 10 / U in diameter) and Although the fact that the fine particles have a tendency to form agglomerates or larger particles from many smaller caking particles. ¥ enn such agglomerates containing powders through the conventional means such as "coulter counter" analysis then measure the agglomerates as much larger particles which lead to an erroneous determination of the particle size distribution.
Wir haben festgestellt, daß die durch Sprühtrocknung k der salzsauren Beizlauge erhaltenen Eisenoxydteilchen besonders zur Agglomeration neigen. Untersuchungen mit einem abtastenden Elektronenmikroskop (Rasterelektronenmikroskop) zeigen, daß die tatsächliche Teilchengröße des Oxyds viel kleiner ist, als es durch die "Coulter counter"-Messungen angegeben wird» Was bei einer 2000-fachen Vergrößerung als einzelnes Teilchen mit einem Durch-, messer von etwa 25/U erscheint, stellt sich bei einerWe have found that the iron oxide particles obtained by spray drying k the hydrochloric acid pickling liquor have a particular tendency to agglomerate. Examination with a scanning electron microscope (scanning electron microscope) shows that the actual particle size of the oxide is much smaller than indicated by the "Coulter counter" measurements »What at a magnification of 2000 times as a single particle with a diameter of appears about 25 / U, arises at a
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10.000-fachen. Vergrößerung als ein Agglomerat von kleinen Teilchen von durchschnittlich 3000 bis 5OQO % (0,5 bis 1,6 /U) heraus.10,000 times. Magnification emerges as an agglomerate of small particles averaging 3000 to 50 % (0.5 to 1.6 / U).
Diese Entdeckung hat uns auf die Tatsache aufmerksam gemacht, daß, obgleich die Erfindung durchführbar ist, wenn die Metallverbindungen (wie Eisenoxyd) mindestens zu 35 $ eine Teilchengröße von weniger als 10/U im Durchmesser aufweisen, und wenn die bevorzugte mittlere Teilchengröße nicht größer als 6 λχ sein wird und zwar mit einer Fraktion von mindestens 25 Gew.-$ mit einer 2,5/U nicht überschreitenden Teilchengröße, optimale Ergebnisse dann erhalten werden, wenn die scheinbare durchschnittliche Teilchengröße des Pulvers weniger ■als 1 Mikron im Durchmesser beträgt.This discovery has drawn our attention to the fact that, while the invention is feasible, when the metal compounds (such as iron oxide) have a particle size of at least 35% less than 10 / U in diameter, and when the preferred mean particle size is no greater than 6 λχ with a fraction of at least 25% by weight with a particle size not exceeding 2.5 / U, optimal results will be obtained when the apparent average particle size of the powder is less than 1 micron in diameter.
Diese durchschnittliche Teilchengröße mit weniger als 1 /U im Durchmesser kann durch "Coulter counter"-Messungen bestimmt bzw. festgestellt werden, wenn keine Agglomeration vorliegt. Wenn jedoch die Teilchen dazu neigen, zu agglomerieren, wie im Fall der sprühgetrockneten Metalloxyde, dann ist eine genaue Bestimmung der Teilchengröße durch solche Mittel wie die "Coulter counter"-Messungen nicht möglich. Wir haben jedoch gefunden, daß solche Bes timmungen durch Ermittlung der Oberflächengröße durchgeführt werden können. Duron, die Ermittlung der totalen Oberfiächengröße eines gegebenen PulversThis average particle size of less than 1 / U in diameter can be determined by "Coulter counter" measurements can be determined or ascertained when there is no agglomeration. However, if the particles tend to To agglomerate, as in the case of spray-dried metal oxides, then an accurate determination of the particle size is necessary not possible by such means as the "coulter counter" measurements. However, we have found that such determinations by determining the surface area can be carried out. Duron, the investigation the total surface area of a given powder
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kann man leicht die durchschnittliche Teilchengröße bestimmen, wenn man völlig glatte, kugelförmige Teilchen 'voraussetzt. Solche Bestimmung kann durch Anwendung der Formelone can easily get the average particle size determine if one assumes completely smooth, spherical particles'. Such determination can be made by application the formula
D= KD = K
d χ SAd χ SA
durchgeführt werden, worinbe carried out in which
D = durchschnittlicher Durchmesser in λχ D = average diameter in λχ
idealer Kugeln,
K = die Konstante 6, d = Dichte in g/ccmideal balls,
K = the constant 6, d = density in g / ccm
SA = Oberfläche der Teilchen in m /gSA = surface of the particles in m / g
Wenn man z. B. die Oberfläche von Eisenoxyd (Fe3O ) zu 5m /g und die Dichte zu 5»24 g/ccm bestimmt, dann istIf you z. B. determined the surface of iron oxide (Fe 3 O) to be 5m / g and the density to 5 »24 g / ccm, then is
D =D =
5,2k χ 5 ,·■■'■· oder D = 0,23 /u. 5.2k χ 5, · ■■ '■ · or D = 0.23 / u.
Es gibt eine Anzahl von bekannten Verfahren zur Bestimmung der Oberflächengröße in Pulvern, welche jedoch in ihren Ergebnissan um etliches differieren. Es wurde festgestallt, daß die von Dr, Paul Emmet und seinen Mitarbeitern in den letzten 30ar Jahren entwickelte BET-MathodeThere are a number of known methods of determination the surface area in powders, which, however, in their results differ a lot. It was pinned down that of Dr, Paul Emmet and his collaborators BET-Mathode developed in the last 30ar years
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für Messungen der verfügbaren Oberfläche von Katalysatoren für die Bestimmung der Oberfläche in Pulvern aus Metallverbindungen sehr zuverlässig arbeitet.for measurements of the available surface area of catalysts for the determination of the surface area in powders Metal connections works very reliably.
Nach der BET-Methode wird die Oberfläche der einzelnen Teilchen mit einer monomolekularen Schicht eines adsorbierbaren Gases überzogen. Dies wird dadurch erreicht, daß eine bekannte Menge eines Gases, wie Stickstoff (Kp. -195 C), bei der Siedetemperatur des Gases durch eine abgewogene Probe des Pulvers durchgeführt. Unter diesen Bedingungen bilden die Gasmoleküle eine dicht gelagerte monomolekulare Schicht auf der Oberfläche der Probe. Di· Bestimmung des durch die Probe bei der monomolekularen Adsorption verbrauchten Gases im Vergleich zu Standard-Proben ergibt leicht eine relativ genaue Bestimmung der Oberfläche in dem Pulver.According to the BET method, the surface area of each Particles coated with a monomolecular layer of an adsorbable gas. This is achieved by that a known amount of a gas such as nitrogen (bp. -195 C), carried out at the boiling point of the gas through a weighed sample of the powder. Under these Conditions, the gas molecules form a densely packed monomolecular layer on the surface of the sample. Di · Determination of the by the sample in the case of monomolecular Adsorption of spent gas compared to standard samples easily gives a relatively accurate determination the surface in the powder.
Die für die Erfindung durchgeführten Bestimmungen der Teilchengröße von weniger als 1 /U werden in Übereinstimmung mit den BET-Messungen ausgewertet.The particle size determinations of less than 1 / U made for the invention are in agreement evaluated with the BET measurements.
"Coulter counter"- und BET-Meßergebnisse von einigen Proben des "HCi ·'-Eisenoxyds sind unten in Tabelle A zusammengestellt. Die BET-Ergebnisse zeigen geringe Unterschiede bezüglich Oberfläche und scheinbarer Teilchengröße, wenn das Ojcyd calciniert oder calciniert und in einer Schwinungskugelmühle (V.B.M.) zu 217.728 kg/h"Coulter counter" and BET measurement results of some Samples of the "HCl · 'iron oxide are shown in Table A below. The BET results show slight differences in terms of surface area and apparent particle size, when the ojcyd is calcined or calcined and in a vibration ball mill (V.B.M.) at 217,728 kg / h
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behandelt wurde. Die BET-Ergebnisse zeigen ein konsequentes Anwachsen der Oberfläche und Abnahme der scheinbaren Teilchengröße, -wie die V.B.M.-Behandlung vermindert wird. Die "Coulter counter"-Ergebnisse zeigen andererseits eine große Zunahme der Teilchengröße, wenn das Oxyd calciniert wurde, und eine große Ausnahme, wenn zu 217»728 kg/h gemahlen wurde. Die Ergebnisse zeigen keine definitive Abnahme der Teilchengröße bei sich verminderter V.B.M.-Behandlung.was treated. The BET results show a consistent one Increase in surface area and decrease in apparent particle size, like the V.B.M. treatment is decreased. Show the "Coulter counter" results on the other hand, a large increase in particle size when the oxide was calcined, and a large exception, when grinding at 217 »728 kg / h. The results show no definite decrease in particle size with reduced V.B.M. treatment.
- 13 - - 13 -
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Probesample
BET-Oberfläche BET surface area
m /gm / g
Durchschn. TeilchengrößeAverage Particle size
scheinbare nach "Coulterapparent after "Coulter
Teil.-Größe counter", 30 secPart size counter ", 30 sec
/U # Dispersion/ U # dispersion
Mittel Max.Medium Max.
<2,5<2.5
/U / U
unb ehande11lost 11
in Kugelmühle 3 Std. behandeltTreated in a ball mill for 3 hours
calciniert **calcined **
calciniert u. in Kugelmühle 3 Std. behandeltcalcined and treated in a ball mill for 3 hours
calciniert U.V.B.M.*** gemahlencalcined U.V.B.M. *** ground
217,728 kg/h217.728 kg / h
calcin, u. in V.B.M.calcin, and in V.B.M.
gemahlenground
113,4 kg/h113.4 kg / h
calcin. u. in V.B.M. 2 χ gemahlen 113,4 kg/hcalcine. u. in V.B.M. 2 χ ground 113.4 kg / h
calcin. u. in V.B.M.calcine. u. in V.B.M.
gemahlenground
53,525 kg/h53.525 kg / h
4,84.8
0,240.24
0,8 12 750.8 12 75
* Bei diesen Angaben sind völlig glatte und kugelförmige Teilchen
mit 5,24 g/ccm zugrunde gelegt. Unregelmäßig geformte
Teilchen mit rauher Oberfläche würden durchschnittlich
größer sein.* These figures are based on completely smooth and spherical particles with a weight of 5.24 g / ccm. Irregularly shaped
Particles with a rough surface would be average
to be taller.
** Das "HCl"-Eisenoxyd wurde auf annähernd 4550C 8 Stunden lang erhitzt, um überschüssige Säure zu entfernen.** The "HCl" -Eisenoxyd 8 hours heated to approximately 455 0 C, remove excess acid to.
*** Eine kontinuierlich arbeitende Kugelmühle, in der die Vibration mit dem Mahlvorgang kombiniert ist.*** A continuously working ball mill in which the vibration is combined with the grinding process.
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Aus den Ergebnissen der Tabelle A ist ersichtlich;, daß durch "Coulter counter" die Größe der Teilchen-Agglomerate in dem durch Sprühtrocknung der salzsauren Beiz-, lauge gewonnenen Oxyd gemessen wurde, während der BET-Test, welcher die Oberfläche mißt, die Gesamtagglomeration plus die Oberfläche von mindestens einigen der Einzelteiichengrößen innerhalb der Agglomerate anzeigt.From the results in Table A it can be seen that by "Coulter counter" the size of the particle agglomerates in the oxide obtained by spray drying the hydrochloric acid pickling solution, during the BET test which measures the surface area, the total agglomeration plus the surface area of at least some of the Indicates individual particle sizes within the agglomerates.
Die Ergebnisse in den unten angeführten Herstellungsk beispielen zeigen, daß durch Sprühtrocknung von Beizlauge gewonnenes Oxyd, das in einer Kugelmühle 3 Stunden lang vermählen wurde, zur Herstellung-von 0,25^· nim-Drähten von hoher Dichte mit einer ausgezeichneten Oberflächenqualität verwendet werden kann. Seitdem die Oberflächenmessungen, wie sie durch BET-Untersuchungen erhalten werden, eine durchschnittliche scheinbare Teilchengröße dieses Materials unter 1 /a ausweisen, ist es klar, daß solche Bestimmung der Teilchengröße bedeutsam für die Qualität der herzustellenden Draht- * produkte ist.The results in the manufacturing examples below show that oxide obtained by spray drying of pickling liquor, which has been ground in a ball mill for 3 hours, can be used for the production of 0.25 μm wires of high density with excellent surface quality . Since the surface measurements, as obtained by BET tests, show an average apparent particle size of this material below 1 / a , it has been clear that such determination of the particle size is important for the quality of the wire * products to be manufactured.
Für das erfindungsgemäße Verfahren sind die gleichen Metallverbindungen geeignet wie bei dem Verfahren der Hauptanmeldung, die mit Wasserstoff reduzierbar sind und mit Wasserstoff freie Standard-Reaktionsenergie von weniger als +15 Kilokalorien pro Grammatom Wasserstoff bei der Reaktionstemperatur aufweisen.The same applies to the method according to the invention Metal compounds suitable as in the process of the main application that are reducible with hydrogen are and with hydrogen free standard reaction energy have less than +15 kilocalories per gram atom of hydrogen at the reaction temperature.
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Es ist jedoch, zu verstehen, daß als reduzierendes -Gas nicht Wasserstoff verwendet werden muß, sondern auch, ebenso gut Kohlenmonoxyd.It is to be understood, however, that as a reducing -Gas not hydrogen must be used, but carbon monoxide as well, just as well.
Die in der Hauptpatentanmeldung gebrachte Formulierung "eine Metallverbindung mit einer freien Standard-Reaktionsenergie mit Wasserstoff zur Bildung von elementarem Metall von weniger als +15 Kilokalorien pro Grammatom Wasserstoff bei der Reaktionstemperatur" bezieht sich auf Δ F (freie Standard-Reaktionsenergie), die folgendermaßen definiert wird:The wording used in the main patent application “a metal compound with a standard free reaction energy with hydrogen to form elemental metal of less than +15 kilocalories per gram atom Hydrogen at reaction temperature " relate to Δ F (standard free energy of reaction), the is defined as follows:
wormworm
H = Standard-Reaktionswärme bei Temperatur T S = Ständard-Reaktionsentropie bei Temperatur T T =? die gewünschte Temperatur (d. h, die Reduktionstemperatur), H = standard heat of reaction at temperature T S = standard entropy of reaction at temperature T T =? the desired temperature (i.e. the reduction temperature),
Das Wort «Standard" in Bezug auf Δ h°, Δ S° und £y F° bezeichnet den Standard-Zustand für kondensierte Phasen (feat oder flüssig) der reinen Materialien (d. h. Metallverbindungen) bei atmosphärischem Druck und der interessierenden Temperatur (T) und den Standard-Zustand für Gaspnasen bei Fugazität * 1 (idealer Gaszustand) und der interessierenden Temperatur (T.).The word "standard" in relation to Δ h °, Δ S ° and £ y F ° denotes the standard state for condensed phases (feat or liquid) of the pure materials (i.e. metal compounds) at atmospheric pressure and the temperature of interest (T) and the standard state for gas phases at fugacity * 1 (ideal gas state) and the temperature of interest (T.).
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Bei Anwendung der Formel wird die Temperatur T in Kelvin-Graden angegeben. 'Using the formula, the temperature T is in degrees Kelvin specified. '
In der Hauptpatentanmeldung ist eine Maßnahme beschrieben1, um Metallegierungsgegenstände mit hoher Dichte zu erzielen, wobei Metallteilchen von mindestens einem Metall, das von dem Metall der teilchenförmigen Metallverbindungen verschieden ist, mit letzteren gemischt werden, um bei der Reduzierung und Sinterung der Metallverbindungen eine Metallegierung zu bilden. Es wurde nun gefunden, daß durch die Zum!sehung von Metallteilchen zu den feinverteilten oder teilchenförmigen Metallverbindungen die Schrumpfung des gesinterten Produktes vermindert wird. Bei jedem Sinterungsprozeß schrumpft der gepreßte Metallkörper in seinem äußeren Umfang dank des Verschwindens der zwischen den Teilchen befindlichen Hohlräume, wenn die Teilchen zu einer dichten festen Masse zusammensintern. Es wurde festgestellt, . daß Preßkörper aus Metallverbindungen, wie Metalloxyden, die erfindungsgemäß erst reduziert und dann gesintertIn the parent patent application a measure is described 1 to achieve high density metal alloy articles, wherein metal particles of at least one metal other than the metal of the particulate metal compounds are mixed with the latter to form a metal alloy in the reduction and sintering of the metal compounds form. It has now been found that the addition of metal particles to the finely divided or particulate metal compounds reduces the shrinkage of the sintered product. In each sintering process, the pressed metal body shrinks in its outer periphery thanks to the disappearance of the voids between the particles when the particles sinter together to form a dense solid mass. It was determined, . that pressed bodies made of metal compounds, such as metal oxides, which according to the invention are first reduced and then sintered
werden, besonders schrumpfen, weil die reduzierten Teilchen kleiner sind als die der Metallverbindungsteilchen und deshalb größere Hohlräume zwischen den Teilchen aufweisen. Derartige Schrumpfung kann durch Zufügen von elementarem Metall zu den teilchenförmigen Metallverbindungen vor dem Zusammenpressen stark vermindert werden, z. B". kann es. wünschenswert sein, bis zu 65 Gew. -$ Eisenpulver zuzusetzen, um die Schrumpfung des Preßkörpera zuespecially shrink because the reduced particles are smaller than those of the metal compound particles and therefore have larger voids between the particles. Such shrinkage can be caused by the addition of elemental metal to the particulate metal compounds are greatly reduced before being compressed, z. B. It may be desirable to add up to 65% by weight of iron powder add to the shrinkage of the pressed body
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vermindern.Reduce.
In der Hauptpatentanmeldung ist angegeben, daß bei der Durchführung des beanspruchten Verfahrens zur Herstellung von Eisen- und Stahlartikeln ein besonderer Erfolg durch die Verwendung von Eisenoxydpulver (im folgenden als "HCl-Oxyd" bezeichnet), welches ein Nebenprodukt des Salzsäure-Beiz-Prozesses ist, erzielt wurde. Dieses HCl-Oxyd ist^-Fe 0 , bekannt als Hämatit. Eine andere Quelle von Eisenoxyd, das besonders gut verwendbar ist, ist "mill scale" (Hammerschlag, Walzzunder usw.), bestehend aus durch Hitzeeinwirkung und Korrosion entstandenen Oxydationsprodukten, die während der Herstellung von Eisen- und Stahlartikeln von diesen durch andere Mittel als durch Beizsäure entfernt werden und aus einem Gemisch von FeO, Fe„O Und Fe_0„ bestehen Eisenoxyd in der Form von Fe„0. ist jedoch schwieriger zu reduzieren als FeO oder Fe„0„, so daß "mill scale" ebenfalls schwieriger zu reduzieren ist als HCl-Oxyd; aber "mill scale" hat den Vorteil, daß es rein undIn the main patent application it is stated that when carrying out the claimed process for the production of iron and steel articles, particular success is achieved through the use of iron oxide powder (hereinafter referred to as "HCl oxide"), which is a by-product of the hydrochloric acid pickling process , was achieved. This HCl oxide is ^ -Fe 0, known as hematite. Another source of iron oxide, which is particularly useful, is "mill scale" (hammer blow, mill scale, etc.), consisting of oxidation products resulting from the action of heat and corrosion, which during the manufacture of iron and steel articles from these by other means than by pickling acid are removed, and consist of a mixture of FeO, Fe "O U nd Fe_0" ferric oxide in the form of Fe "0th however, it is more difficult to reduce than FeO or Fe "0", so that "mill scale" is also more difficult to reduce than HCl oxide; but "mill scale" has the advantage that it is pure and
r preiswert ist. Es wurde ebenfalls gefunden, daß Eisen-r is inexpensive. It has also been found that iron
v erz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgreichv ore successful in the method according to the invention
verwendet werden kann. Diese Feststellung ist wesentlich, seitdem der verfügbare Vorrat an HCl-Oxyd oder an "mill scale" begrenzt ist und eine andere Verwendbarkeit dieser Stoffe besteht. Die Verwendbarkeit von Eisenerz oder eines anderen Minerals sichert einen geradezu un-can be used. This finding is essential since the available supply of HCl oxide or on "Mill scale" is limited and a different usability of these substances. The usability of iron ore or another mineral secures a downright un-
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begrenzten Vorrat an preiswertem Rohmaterial für . Zwecke der Erfindung.limited supply of inexpensive raw material for. Purposes of the invention.
Zur Erzielung optimaler Ergebnisse sollte das verwendete Eisenerz möglichst frei von Verunreinigungen sein. Die Menge der Verunreinigungen, die zugelassen, werden kann, wirkt sich auf die Qualität des zuletzt erhaltenen Produktes aus. Offenbar können Erze mit nur 30 bis kO Gew.-% Eisenoxyd nicht zur Herstellung von feinem Draht oder dünnen Rohren verwendet werden; jedoch können solche Erze durch geeignete Verfahren in Konzentrate mit mindestens 90 Gew.-$> Eisenoxyd und auch bis zu 98 i° umgewandelt werden. Solche Konzentrate können bei dem erfindungegemäßen Verfahren verwendet werden. Ebenfalls sind Hämatit-Vorkommen, die im wesentlichen aus Fe2O bestehen, den Magnetiterzen vorzuziehen, die hauptsächlich aus Fe„0, bestehen.For best results, the iron ore used should be as free of impurities as possible. The amount of contaminants that can be allowed affects the quality of the last product received. Apparently ores can with only 30 to kO wt -% ferric oxide not be used for the production of fine wire or thin tubes. however, such ores may be prepared by suitable methods in concentrates with at least 90 wt .- $> iron oxide and are also to be converted to 98 ° i. Such concentrates can be used in the process of the invention. Likewise, hematite deposits, which consist essentially of Fe 2 O, are to be preferred to magnetite ores, which consist mainly of Fe 2 O.
Wir haben gefunden, daß verschiedene bekannte hochgradige (mehr als 95 Gew„-$ Eisenoxyd) Hämatit-Eisenoxyd-Lager existieren, welche ausgezeichnete Eisenoxydquellen darstellen. Ein solches Lager ist als "indian Blue Dust" bekannt und ein anderes ist' ein ähnliches brasilianisches Lager. Diese Erze können zur Herstellung von Eisen- und Stahlprodukten nach 'dem erfindungsgeniäßen Verfahren verwendet werden, ohne daß sie vorhör gereinigt oder konzentriert werden müssen,We have found several known high-grade (more than 95% by weight of iron oxide) Hematite iron oxide stock exist which are excellent sources of iron oxide. One such camp is called "Indian Blue Dust" is known and another is' a similar Brazilian camp. These ores can for the production of iron and steel products are used according to 'the method according to the invention, without that they must be preliminarily cleaned or concentrated,
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ausgenommen, daß sie vermählen werden, um die gewünschte Teilchengröße zu erhalten.except that they are married to the desired one To get particle size.
Eine überraschende und neuartige Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft den "aktiven" Zustand des; Metalls nach der Reduktion der Metallverbindungsteilchen vor der Sinterung, Metallpulver neigen dazu, einen dünnen Oxydüberzug oder -film anzunehmen, und nahezu alle Metallpulver mit sehr geringer Teilchengröße sind mit einem solchen Film versehen, der die schnelle Oxydation oder sogar die Luftentzündlichkeit solcher Materialien verhindert. Solch ein Film macht die Teilchen "passiv", so daß sie der normalen Atmosphäre ausgesetzt werden können. Ein derartiger Film, der die Sinterung verzögert, ist schwierig zu reduzieren. Wenn die Metallverbindungsteilchen erfindungsgemäß zusammengepreßt und reduziert und an die Reduktion unmittelbar anschließend gesintert werden, ohne daß sie einem oxydierenden Gas ausgesetzt werden, können Produkte mit hoher Dichte bei wesentlich niedrigeren Temperaturen während außerordentlich guter Zeiten der Reduktionsperiode dank der "aktiven" Natur der reduzierten Teilchen erhalten werden. Diese Entdeckung steigert den Wert der Erfindung, weil di· für das Verfahren erforderlichen Feuerungskosten und so die Kosten des Verfahrens viel niedriger sind als bei den früheren bekannten Verfahren.A surprising and novel peculiarity of the method according to the invention relates to the "active" state of the; Metal after the reduction of the metal compound particles before sintering, metal powders tend to take on a thin oxide coating or film, and almost all metal powders of very small particle size are provided with such a film, which prevents the rapid oxidation or even the air flammability of such materials. Such a film makes the particles "passive" so that they can be exposed to the normal atmosphere. Such a film that retards sintering is difficult to reduce. If the metal compound particles are compressed and reduced according to the invention and sintered immediately after the reduction without exposure to an oxidizing gas, high density products can be obtained at much lower temperatures during extremely good times of the reduction period thanks to the "active" nature of the reduced particles will. This discovery adds to the value of the invention because the firing cost required for the process, and so the cost of the process, is much lower than that of the earlier known processes.
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Beispielsweise wird bei einem kontinuierlich durchgeführten Verfahren stranggepreßtes Eisenoxyd (durch Sprühtrocknung der salzsauren Beizlauge erhaltenes Pulver, das 3 Stunden in der Kugelmühle vermählen und dann mit in Wasser angemachter Stärke als Bindemittel gemischt wurde) zur Drahtherstellung durch einen Ofen mit zwei Temperaturzonen - je eine zur Reduktion und zur Sinterung - geführt, zuerst durch die Reduktionszone bei einer Temperatur von etwa 498°C bis 6k9 C und dann unmittelbar in die Sinterungszone, deren Temperatur normalerweise über 1159 C gehalten wird (vorzugsweise bei etwa 1177°G oder 1203°C). Das Wasserstoffgas wird zur Bewegungsrichtung des Drahtes im Gegenstrom in die Zone der hohen Temperatur des Ofens eingeführt und verläßt den Ofen durch die Zone der niedrigen Temperatur. Somit kommt der Strang des herzustellenden Drahtes nicht mit oxydierenden Mitteln in Berührung sondern mit schrittweise von der Reduktionszone niedriger Temperatur zur Sinterungszone höherer Temperatur immer reiner werdenden Reduktionsgas. Die Verweilzeit in jeder Ofenzone (Reduktions- und Sinterungsζone) ist abhängig von der Geschwindigkeit, mit der der Drahtstrang durch die Ofenanlage geführt wird.For example, in a continuously carried out process, extruded iron oxide (powder obtained by spray-drying the hydrochloric acid pickling liquor, which was ground for 3 hours in a ball mill and then mixed with starch mixed in water as a binder) for wire production through an oven with two temperature zones - one for reduction each and to sintering - passed, first through the reduction zone at a temperature of about 498 ° C to 6k9 ° C and then directly into the sintering zone, the temperature of which is normally kept above 1159 ° C (preferably at about 1177 ° G or 1203 ° C). The hydrogen gas is introduced into the high temperature zone of the furnace in countercurrent to the direction of movement of the wire and exits the furnace through the low temperature zone. Thus, the strand of the wire to be produced does not come into contact with oxidizing agents but with reducing gas which is gradually becoming cleaner from the reduction zone of lower temperature to the sintering zone of higher temperature. The dwell time in each furnace zone (reduction and sintering zone) depends on the speed at which the wire rope is fed through the furnace.
Es wurde gefunden, daß niedrige Sintertemperaturen, wie 815 C, bei kurzer Einwirkungszeit, z.. B. vonIt has been found that low sintering temperatures, such as 815 C, with a short exposure time, for example
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5 Minuten, einen Eisendraht ergeben, der überraschenderweise hohe Zugfestigkeitseigenschaften aufweist. Sinterungstemperatüren von 9830C, 1O38°C und 1092°C ergeben dichten (mehr als 90 % der theoretischen Dichte), hochfesten, duktilen Bisendraht, der eine porenfreie, handelsüblich annehmbare Oberfläche aufweist. Diese Eigenschaften sind in den Ergebnissen im Beispiel VI und in Tabelle 5 festgehalten.5 minutes, yield an iron wire which has surprisingly high tensile strength properties. Sinterungstemperatüren of 983 0 C, 1O38 ° C and 1092 ° C give densities (greater than 90% of theoretical density), high-strength, ductile Bisendraht having a pore-free, commercially acceptable surface. These properties are recorded in the results in Example VI and in Table 5.
Der für die Herstellung von Draht oder Röhren geeignete Preßstrang schrumpft während der Reduktion und Sinterung. Die Größe der Schrumpfung variiert je nach der Zusammensetzung des Gemisches aus Metallverbindung und Bindemittel. Diese Schrumpfung kann durch direkte Messung bestimmt oder mit einem hohen Genauigkeitsgrad berechnet werden. Im allgemeinen wird die Schrumpfung 30 bis 50 # betragen, so daß zur Herstellung von 0,508 mm Draht- oder Rohrwand-Stärken ein Preßstrang von etwa 0,7^2 mm Dicke bzw. Wandstärke verwendet werden muß.The one suitable for making wire or tubes Extruded strand shrinks during reduction and sintering. The amount of shrinkage varies depending on the Composition of the mixture of metal compound and Binder. This shrinkage can be determined by direct measurement or with a high degree of accuracy be calculated. In general, the shrinkage will be 30 to 50 #, so that for the production of 0.508 mm wire or pipe wall thicknesses a pressed strand of about 0.7 ^ 2 mm thickness or wall thickness is used must become.
Wie in der Hauptpatentanmeldung festgestellt, wurde gefunden, daß bei der Verwendung von Oxydpartikeln zur Herstellung von Eisen, Stahl oder anderen Eisenlegierungen die Verteilung der Teilchengrößen für die Gewinnung genügend dichter Produkte wesentlich ist. Obgleich bei der Herstellung von Artikeln, wie DrahtAs stated in the main patent application, was found that when using oxide particles for the production of iron, steel or other iron alloys the distribution of the particle sizes is essential for obtaining sufficiently dense products. Although in the manufacture of articles, such as wire
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und Rohren, überraschend hohe JDHcinten erhalten wurden, wenn mindestens 35 Gew. -% dear Oacydpialver eine Teilchengröße von weniger als 10 ,u haben, wurde gefunden, daß Produkte mit besseren Dichten und mechanischen Eigenschaften erhalten werden, «em die mittlere Teilchengröße der Pulver etwa 6/U ist. Besonders hohe Dichte und gute mechanische Ei genschaft ein «erden erzielt, wenn zu dem Pulver mit der mittlerem Teilchengröße von 6 /U mindestens 25 Gew.-$ Teilchen einer Größe von W 2,5/U oder weniger zugesetzt werden, und optimale Eigenschaften werden erhalten, wenn die scheinbare durchschnittliche Teilchengröße des Pulvers weniger als 1 /U ist.and pipes, surprisingly high values were obtained when at least 35% by weight of the Oacydpialver have a particle size of less than 10 μm, it has been found that products with better densities and mechanical properties are obtained, about the mean particle size of the powder 6 / U is. Particularly high density and good mechanical properties are achieved when at least 25% by weight particles with a size of W 2.5 / U or less are added to the powder with an average particle size of 6 / U, and optimal properties are achieved obtained when the apparent average particle size of the powder is less than 1 / U.
Obgleich die Erfinder nicht vom der Theorie eingeschränkt sein wollen, geht ihre Überzeugung dahin, daß eine solche Verteilung der Teilchengrößen in einer kompakteren Masse resultiert. Mit ande— I ren Worten, wenn die mittlere OxydteilchengrößeAlthough the inventors do not want to be constrained by theory, their belief is that that such a distribution of particle sizes results in a more compact mass. With other I ren words, if the mean oxide particle size
6 /U und weniger ist und mindestens 25 Gew.-^ der Partikel weniger als 2,5/U groß sind, dann sind die zusammengepreßten Partikel dichter aneinander und. die resultierenden reduzierten und gesinterten Artikel weisen eine größere Dichte {im wesentlichen 100 % des theoretischen Wertes) und daher -Hünschenwertere ■> v mechanische Eigenschaften auf.6 / U and less and at least 25 wt .- ^ of the particles are less than 2.5 / U in size, then the compressed particles are closer together and. the resulting reduced and the sintered articles have a greater density {substantially 100% of the theoretical value), and therefore -Hünschenwertere ■> v on mechanical properties.
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Ferner wurde gefunden, daß das erfindungsgemäße Verfahren besonders für die Herstellung von Gegenständen aus rostfreiem Stahl bei Verwendung eines. Gemisches von Eisen-, Chrom- und Bickelverbindungsteilchen geeignet ist. Insbesondere wurde durch das erfindungsgemäße Verfahren rostfreier Stahl in der Zusammensetzung der AISl - Typen 304 und 430 aus einem Gemisch von feinvermahlenem Fe„0„, Cr_0 und'NiO hergestellt.It has also been found that the method according to the invention is particularly suitable for the production of objects stainless steel when using a. Mixture of Iron, chromium and nickel compound particles are suitable is. In particular, the inventive Process stainless steel in the composition of AISI types 304 and 430 from a mixture of finely ground Fe "0", Cr_0 and NiO.
Das erfindungsgemäße Verfahren befähigt den Benutzer, das reduzierte zusammengepreßte Agglomerat bei niedrigeren Temperaturen und geringerer Zeitdauer wirksam zu sintern, als dies für in gleicher Weise zusammengepreßte Metallpulver normalerweise erforderlich wäre. Die zur Herstellung von Feindraht und dünnwandige Rohre geeigneten Preßstränge, die im wesentlichen aus Eisenoxyd bestehen, können kontinuierlich durch hintereinandergeschaltete heiße Zonen geführt werden, um das Oxyd zu reduzieren und das reduzierte Metall zu Hintern, wobei Sinterungstemperatüren angewendet werden, die um bis zu 344 C unter den normalerweise verwendeten Temperaturen liegen.The method of the invention enables the user to use the reduced, compressed agglomerate at lower levels To effectively sinter temperatures and shorter periods of time than for equally compressed Metal powder would normally be required. The one used for the production of fine wire and thin-walled Pipes suitable extrusions, which consist essentially of iron oxide, can be continuously connected through one behind the other hot zones are led to reduce the oxide and the reduced metal too Butt, using sintering temperatures, which are up to 344 C below those normally used Temperatures lie.
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Durch folgende Ausführungsbeispiele soll das Verfahren der Erfindung erläutert, aber keineswegs die Ansprüche, eingeschränkt werden. ^The following exemplary embodiments are intended to provide the method the invention explained, but by no means the claims, be restricted. ^
Dieses Beispiel betrifft die Herstellung eines dichten Eisen- oder Stahldrahtes (0,254 mm Durchmesser) unter Verwendung verschiedener Gemische mit Eisenoxyd als feinverteilte oder teilchenförmiger Metallverbindung.This example concerns the production of a tight Iron or steel wire (0.254 mm diameter) under Use of various mixtures with iron oxide as a finely divided or particulate metal compound.
P Das verwendete Eisenoxyd ist Eisenoxyderz mit etwa 99 Gew.-$ reinem Eisenoxyd (Indian Blue Dust) und HCl-Oxydpulver. Beide wurden verschieden gemahlen und gemischt, um verschiedene Verteilungen der Teilchengrößen zu erhalten, welche mittels eines "Coulter counter" bestimmt wurden. Diese Verteilungen der Teilchengroßen sind in der unterstehenden Tabelle 1 aufgeführt, und es ist daraus zu entnehmen, daß alle Beispiele (außer Nr, T5') in den Bereich der ErfindungP The iron oxide used is iron oxide ore with about 99% by weight pure iron oxide (Indian Blue Dust) and HCl oxide powder. Both were ground differently and mixed to obtain different particle size distributions determined by a "Coulter counter ". These particle size distributions are listed in Table 1 below, from which it can be seen that all Examples (except No., T5 ') within the scope of the invention
. fallen.. fall.
Die verschiedenen Oxyd-Beispiele waren mit einem PIastifiz.ierungs-/Bindemittel gemischt, das in Beispiel XII A der Hauptpatentanmeldung beschrieben ist, darauf in die Matrizenkammer eingebracht und mit einer hydraulischen Presse zu einem Faden oder Strang von O,hO6h mm im Durchmesser ausgepreßt. Der Preßdruck betrug etwa 10,5 fcg/inm2. Alle Fäden oder Stränge wurden während 90 Minuten bei einerThe various oxide examples were mixed with a plasticizing / binding agent, which is described in Example XII A of the main patent application, then introduced into the die chamber and pressed with a hydraulic press to form a thread or strand with a diameter of 0.16 mm. The compression pressure was about 10.5 fcg / in 2 . All threads or strands were on one for 90 minutes
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Temperatur von 593 C unter Wasserstoff-Atmosphäre reduziert und dann während 30 Minuten bei 1159 <? gesintert. .Reduced temperature of 593 C under a hydrogen atmosphere and then for 30 minutes at 1159 <? sintered. .
Einige der Drahtprodukte, obwohl sie dicht waren, waren relativ spröde, so daß die Brauchbarkeit■dieser Produkte auf Anwendungen beschränkt ist, wo die Sprödigkeit keine Rolle spielt. Die anderen Produkte waren sowohl kontinuierlich als auch duktil und zeigten: dementsprechend ein Optimum der Größenverteilung.Some of the wire products, even though they were tight, were relatively brittle, so that the usefulness ■ of these products is limited to applications where brittleness is not an issue. The other products were both continuous as well as ductile and showed: accordingly an optimum of size distribution.
Das Optimum der Größenverteilung ist am besten dargestelllt durch die Kurven in der beigefügten graphischen Zeichnung, welche den Werten in Tabelle 1 entsprechen. In die Zeichnung sind die verschiedenen Größenverteilungen von einzelnen Pulvermengen in Übereinstimmung mit den Verhältnissen (in Gew.-%)von Teilchen dargestellt, die eine Größe haben, die kleiner als eine gegebene Teilchengröße (in λ) ist. Zum Beispiel besteht Kurve 5 aus Werten von Partikelgrößen einer einzelnen Pulvermenge, in der mindestens 50 Gew.-des, Pulvers eine mittlere Teilchengröße von etwa 6/U aufweisen.The optimum size distribution is best shown by the curves in the accompanying graphic drawing, which correspond to the values in Table 1. In the drawing are the different Size distributions of individual amounts of powder in agreement with the proportions (in% by weight) of particles having a size that is smaller as a given particle size (in λ). For example Curve 5 consists of values of particle sizes of a single amount of powder in which at least 50 wt. Powder has an average particle size of about 6 / U exhibit.
Wo die Größenverteilung der Partikel Fraktionen mit -weniger als 0,8 /U einschließt, sind die Kurven oder Wertreihen unterbrochen, da es nicht zweckdienlich ist,Where the particle size distribution includes fractions less than 0.8 / U, the curves are or Value series interrupted because it is not appropriate
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noch feinere Texlchengroßenbestimmungen durch die "Coulter counter"-Methode zu machen.. Dies ist jedoch so zu verstehen, daß die Kurven, welche nicht durchaus 1ÖO$ige Verteilung anzeigen* notwendigerweise bis zur Grundlinie d^r graphischen Da-rsteilung fortgesetzt werden/müssen. Daher ist' es offenbar, daß die Kurven T - 5» 12» 13 und 16, wenn sie vollständig eingetragen werden, die Linie A ebenso wie dieLinie B der gfäphi-■ S0hen Darstellung kreuasen würden. ■ ^even finer text size determinations by the "Coulter counter" method of making .. This is however so to understand that the curves, which are not entirely Show 1ÖO $ ige distribution * necessarily up to Baseline of the graphic division continued Need to become. Hence 'it is evident that the curves T - 5 »12» 13 and 16 when fully registered be, the line A as well as the line B of the gfäphi- ■ So the representation would cross. ■ ^
Alle Pulver miteiner Grqßenverteilung gemäß ihrer^ eingetragenen Kurven* welche die· Linien A und B kreuzen,
ergaben einen dichten Metalldraht mit optimalen Eigenschaften
(kontinuierlich und von relativ hoher Duktilität). Alle;, diese optimalen Werte kennzeichnen Pulversorteri,
welche eine mittlere- Teilchengröße von nicht
größer als 6yu haben, wobei alle mindestens 2J5 Gew»-^
an Partikeln mit 2,5 /U oder weniger enthalten. Die
Linie C erstreckt sich für die mittlere Teilchengröße
\ von 2,5/U oder weniger von 6 bis zu 25 Gew. -$>, Es ist
darauf hinzuweisen, daß keine Kurve der optimalen Pulver diese Linie kreuzt. ■All powders with a size distribution according to their plotted curves * which cross the lines A and B gave a dense metal wire with optimal properties (continuous and of relatively high ductility). All; these optimal values characterize powder sorters which have an average particle size of not
greater than 6yu, all containing at least 2.5% by weight of particles with 2.5 / U or less. the
Line C extending for the average particle size \ of 2.5 / U or less of 6 up to 25 wt -. $> It should be noted that no curve of the optimum powder crosses the line. ■
Es ist aus den Daten der Tabelle 1 und der graphischen Darstellung leicht ersichtlich, daß bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens optimale Pro-* It is from the data in Table 1 and the graph Representation easily seen that when carrying out the method according to the invention, optimal pro *
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Λ -27-Λ -27-
dukte erhalten werden, die konkurrenzfähig sind und ähnliche, durch herkömmliche bekannte Mittel hergestellte
Produkte übertreffen, wenn die Verteilung der Teilchengroßen dergestalt ist, daß sie eine Kurve in der graphischen
Darstellung ergeben, die die Linien A und B kreuzt.products which are competitive and the like produced by conventionally known means can be obtained
Outperform products when the distribution of particle sizes is such that they give a curve on the graph which crosses lines A and B.
- 28 -- 28 -
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Oxydoxide
Probenrehearse
KennzifferCode number
RohmaterialRaw material
Maximale Teilchengröße Maximum particle size
Mittlere Teilchengröße Mean particle size
<2,5<2.5
ErgebnisseResults
2
3
4
5
62
3
4th
5
6th
10-12 10-12
13
14
15
1613th
14th
15th
16
5tand.HCl-Oxyd5tand.HCl oxide
Endian Blue Dus gesintertes Oxyd gesintertes Oxyd gesintertes Oxyd tndian Blue Dus Cndian Blue DusEndian Blue Dus sintered oxide sintered oxide Sintered Oxide Indian Blue Dus Cndian Blue Dus
50%gesint.0xyd( 70% " HGl-Oxyd50% sintered oxide ( 70% " HGl-Oxyd
g . Oxydg. oxide
30% " HCl-Ocyd30% "HCl-Ocyd
50#gesint*Oxyd >0% " HCl-Oxyd50 # sintered * Oxyd > 0% "HCl oxide
30?%es int. Oxyd 10% " HCl-Oxyd30?% Es int. Oxide 10% "HCl oxide
309%esint.0xyd 0% " HCl-Oxyd309% esint.0xyd 0% "HCl-Oxide
9,59.5
15,0 14,0 9,5 35 17 25 2) 4415.0 14.0 9.5 35 17 25 2) 44
44 44 44 10544 44 44 105
0,80.8
1,3 2,1 2,9 5,4 8,0 7,2 1,61.3 2.1 2.9 5.4 8.0 7.2 1.6
2,3 9,0 40
1,62.3 9.0 40
1.6
85,085.0
56,0 55,0 43,0 25 2,056.0 55.0 43.0 25 2.0
"if 59,0"if 59,0
51,0 42 17 59,051.0 42 17 59.0
Draht (1)more impeccable
Wire (1)
Draht (1)more impeccable
Wire (1)
einwandfreier Draht (1)flawless wire (1)
(1) Einwandfreier Draht war genügend duktil und erlaubte Knicken. * (2) HCl-Ocyd gesintert und zur Kontrolle der Teilchengröße vermählen.(1) Good wire was sufficiently ductile and allowed kinking. * (2) HCl-Ocyd sintered and ground to control the particle size.
"HCl-Oxyd"'Pulver in einer Kugelmühle gemäß Beschreibung in Beispiel I der Hauptpatentanmeldung vermählen, so daß mindestens"HCl oxide" powder in a ball mill as described in the example I marry the main patent application so that at least
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35 Gew.-96 eine Teilchengröße von weniger als IO /U hat, wird mit einem Binde-/ Plastifizierungsmittel aus Maisstärke gemischt und zu Fäden mit 0,4064 mm Durchmesser stranggepreßt. Diese Fäden werden dann bei 5930C mit Kohlenmoncxydgas reduziert. Der resultierende Draht schien von guter Qualität zu sein und konnte zu einer dichten Schleife geknickt werden. Der Durchmesser dieses Drahtes war der gleiche wie bei einem mit Wasserstoff reduzierten Draht (annähernd 0,254 mm).35 Gew.-96 has a particle size of less than 10 / U, is mixed with a binding / plasticizer made from corn starch and extruded into threads with a diameter of 0.4064 mm. These filaments are then reduced at 593 0 C with Kohlenmoncxydgas. The resulting wire appeared to be of good quality and could be bent into a tight loop. The diameter of this wire was the same as a hydrogen reduced wire (approximately 0.254 mm).
Rostfreie. Stähle mit Zusammensetzungen der AISI-Typen 304 und 430 in Form von 0,254 mm Draht wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus fein vermählenem Fe2O-, Cr«0- und NiO hergestellt. Das Eisenoxydpulver war aus HCl-Oxyd gemäß Beispiel I der Hauptanmeldung zubereitet (35 Gew.-% unter 10 /u). Das NiO wies eine 99,1%-ige Reinheit auf und das Cr2O3 war CP.Chromoxyd (J.T. Baker Chemical Company).Stainless. Steels with compositions of AISI types 304 and 430 in the form of 0.254 mm wire were produced from finely ground Fe 2 O-, Cr'O- and NiO by the method according to the invention. The iron oxide powder was prepared from HCl oxide according to Example I of the main application (35% by weight below 10 / u). The NiO was 99.1% pure and the Cr 2 O 3 was CP.Chromoxyd (JT Baker Chemical Company).
Die trockenen Oxydpulver wurden in einer mit einem Stahlfutter versehenen Kugelmühle mit einem Innendurchmesser von 203,2 mm gemischt. Für eine Charge wurden 10,150 g Oxydpulver verwendet bei 1500 g Stahlkugeln (19,05-25,4 mm im Durchmesser). Die Oxydgemische wurden 6 Stunden lang beiThe dry oxide powders were in a steel lined ball mill with an inner diameter of 203.2 mm mixed. 10.150 g of oxide powder were used for one batch with 1500 g of steel balls (19.05-25.4 mm in Diameter). The oxide mixtures were at for 6 hours
10 9887/068 310 9887/068 3
einer Geschwindigkeit der Mühle von 80 u/min, vermählen.a mill speed of 80 rpm.
Nach dem Mahlvorgang wurden die Oxydpulver mit dem heißen Maisstärkebindemittel gemischt und zu 0,406 mm starken Oxydfäden stranggepreßt. Das Verhältnis von Oxyd zu Bindemittel betrugAfter the grinding process, the oxide powders were mixed with the hot corn starch binder mixed and extruded to 0.406 mm thick oxide threads. The ratio of oxide to binder was
22,7 Gramm : 3,5 Gramm. Die Oxydfäden wurden mittels einer22.7 grams: 3.5 grams The oxide threads were pulled by means of a
2 hydraulischen 75-t-Presse bei Drücken von 2,016 bis 5,04 kg/mm hergestellt und dann bei 149°C während 30 Minuten zur Entfernung von überschüssigem Wasser vor dem Reduzieren und Sintern getrocknet.2 75 ton hydraulic press at pressures of 2.016 to 5.04 kg / mm and then at 149 ° C for 30 minutes for removal dried from excess water before reducing and sintering.
Die Reduktion der Oxyde und Sinterung der Fäden zum Draht wurde unter trockenem Wasserstoff durchgeführt und zwar folgendermaßen: The reduction of the oxides and sintering of the filaments to the wire was made carried out under dry hydrogen as follows:
1. reduziert bei 593°C während 10 Minuten;1. reduced at 593 ° C for 10 minutes;
2. allmählich erhitzt auf 1203°C und bei dieser Temperatur für 60 Minuten gehalten;2. gradually heated to 1203 ° C and held at this temperature for 60 minutes;
3. schnell auf Raumtemperatur abgekühlt.3. Quickly cooled to room temperature.
Der zu verwendende Wasserstoff wird mittels eines Engelhard' sehen Wasserstoffreinigers bis zu einem Taupunkt von -54°C getrocknet. Dieser Taupunkt wurde an den Ein- und Ausgangsenden des Ofens mit einem Alnor-Taupunktmesser ge-The hydrogen to be used is supplied by means of an Engelhard ' see hydrogen cleaners down to a dew point of -54 ° C dried. This dew point was measured at the inlet and outlet ends of the furnace with an Alnor dew point meter.
109887/0683109887/0683
prüft. Bei Ofenausgang ändert sich der Wasserstoff-Taupunkt mit der jeweiligen Ofentemperatur erh*)lich. Während der Reduktion der Eisen- und Nickeloxyde bei .5930C lag der Taupunkt höher als -t,l°C. Während der Reduktion des Cr2O-variierte der beim Ofen-Ausgangsende gemessene Taupunkt von -270C bei Beginn dieser Reduktion (etwa 1065°C) bis zu -37°C bei,deren Ende (1203°C), Somit war das Gas während dieser ganzen Periode zur Reduzierung von Cr2O3 geeignet. Obgleich der resultierende 0,254 mm rostfreie Stahldraht einige nichtreduzierte Chromoxydteilchen im Innern enthielt, war seine Oberfläche von guter Qualität und wies eine Korrosionsbeständigkeit mit brauchbaren mechanischen Eigenschaften auf, wie sie für rostfrexei Stahldraht handelsüblich sind. Die mechanische Eigenschaft und Korrosionsbeständigkeit ist aus der folgenden Tabelle 2 ersichtlichchecks. When the furnace exits, the hydrogen dew point changes with the respective furnace temperature. During the reduction of iron and nickel oxides at .593 0 C, the dew point was higher than -t.1 ° C. During the reduction of Cr 2 O varied the output end of oven when measured dew point of -27 0 C at the beginning of this reduction (about 1065 ° C) to -37 ° C at the end of which (1203 ° C), thus was the Gas suitable for reducing Cr 2 O 3 throughout this period. Although the resulting 0.254 mm stainless steel wire contained some unreduced chromium oxide particles internally, its surface was of good quality and had corrosion resistance with reasonable mechanical properties commercially available for stainless steel wire. The mechanical properties and corrosion resistance can be seen in Table 2 below
10908 7/060310908 7/0603
Stahl Kugelmühle Zusammen-Stainless grinding time Chemical
Steel ball mill composite
DichteSintered
density
mm/MonatDegree of corrosion
mm / month
material5uvoii forge
material
wasser HNO-Head chef,
water ENT
festigkeittrain
strength
0 0,03302(2)
0 0.03302
geglühter
handelsübl„
Draht6th
annealed
commercial "
wire
(4) (4)
18-20 8-1215.7 9.52
(4) (4)
18-20 8-12
7,96.82
7.9
(D
304304
(D
304
(3)
5515.2
(3)
55
0 0,02286(2)
0 0.02286
handelsübl.
Drahtannealed
commercial
wire
14-18(4)
14-18
430 (D
430
59,561.8
59.5
30(3)
30th
coOO
co
(1) Aus Metals Handbook, Bd. 1, S, 422-423.(1) From Metals Handbook, Vol. 1, pp. 422-423.
(2) Berechnet aus dem Gewichtsverlust nach 12 Stünden.(2) Calculated from the weight loss after 12 hours.
(3) Dehnung in 50,8 mm(3) elongation in 50.8 mm
(4) Nominale Zusammensetzung.(4) Nominal composition.
, cn oo, cn oo
Ausgezeichnete austeiitische (Hype 304) und ferritische (Type 430) rostfreie Stahldrähte wurden aus einem Gemisch von Fe2O-, NiO und einem Ferrochrompulver bzw. von Fe2O- und Ferrochrompulver hergestellt. Beide Drahttypen konnten in gesintertem Zustand zu einer dichten Schleife geknickt werden und hatten eine tadellose MikroStruktur, die eine fast vollständige Diffusion von Nickel und Chrom anzeigt. Beide Typen des rostfreien Stahls konnten vom 0,3302 auf 0,127 mm Durchmesser gezogen werden. Die Type 430 wurde ohne zwischenzeitlxches Glühen gezogen, während die Type 304 eine Zwischenglühung bei 0,2286 mm Durchmesser erforderte. Beide Typen hatten nach der Sinterung etwa die gleichen Dehnungseigenschaften wie der geglühte Draht aus rostfreiem Schmiedestahl. Rohre aus rostfreiem Stahl der duktilen Type 304 wurden ebenfalls aus dem aus Fe2O.,, NiO und Ferrochrom bestehenden Pulver hergestellt. Excellent austeitic (Hype 304) and ferritic (Type 430) stainless steel wires were made from a mixture of Fe 2 O, NiO and a ferrochrome powder or of Fe 2 O and ferrochrome powder. Both types of wire could be bent into a tight loop when sintered and had an impeccable microstructure, indicating an almost complete diffusion of nickel and chromium. Both types of stainless steel could be drawn from 0.3302 to 0.127 mm in diameter. Type 430 was drawn without intermediate annealing, while Type 304 required intermediate annealing at a diameter of 0.2286 mm. After sintering, both types had roughly the same elongation properties as the annealed wire made of forged stainless steel. Ductile Type 304 stainless steel tubes were also made from the Fe 2 O 2, NiO and ferrochrome powder.
Das folgende Verfahren wurde bei der Herstellung von rostfreiem Stahldraht unter Verwendung von Ferrochrom durchgeführt. Standard-HCl-Eisehoxyd (Fe2O3), Nickeloxydul und Ferrochrom (68,1 Cr, 1,96 Si, 4,24 C und 0,029 N3) in Pulverform werden in einer Kugelmühle mit 203,2 mm Durchmesser unter Verwendung von Stahlkugeln mit etwa 22,2 mmThe following procedure was carried out in the manufacture of stainless steel wire using ferrochrome. Standard HCl iron oxide (Fe 2 O 3 ), nickel oxide and ferrochrome (68.1 Cr, 1.96 Si, 4.24 C and 0.029 N 3 ) in powder form are placed in a ball mill with 203.2 mm diameter using Steel balls with about 22.2 mm
109887/0683109887/0683
Durchmesser trocken vermählen. Die Teilchengröße des verwendeten Ferrochrompulvers war "minus 400 Maschen" (ASTMX< 37^u). Die Mahldauer betrug 48 Stunden (länger als für gleichartige Gemisch erforderlich). Hiernach wurde der übliche gekochte Stärkebinder zugesetzt (2,5 g gekochte Stärke auf 22,7 g Pulver ) und Fäden mit 0,4572 mm Durchmesser wurden unter Anwendung eines Druckes von 0,2016 bis zu 0,504 kg/mm stranggepreßt.Grind the diameter dry. The particle size of the used Ferrochrome powder was "minus 400 mesh" (ASTMX < 37 ^ u). The grinding time was 48 hours (longer than for similar Mixture required). The usual cooked starch binder was then added (2.5 g cooked starch on 22.7 g powder) and threads with a diameter of 0.4572 mm were applied using a pressure of .2016 up to 0.504 kg / mm extruded.
Reduktion und Sinterung der erhaltenen Fäden wurden unter Wasserstoffatmosphäre mit einem Taupunkt von -40°C oder besser durchgeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffs betrug 169,8961/h (beträchtlich weniger als für die Reduktion von Cr^O- erforderlich ist). Die Fäden oder Preßstränge wurden während 10 Minuten bei 593°C gehalten, dann allmählich (3-4 Stunden) auf 12030C erhitzt und bei dieser Temperatur 1,3 und 8 Stunden gehalten. Nach dem Sintern bei 1203°C während einer gegebenen Zeitdauer wurde der erhaltene Draht schnell auf Raumtemperatur abgekühlt, indem er in die kalte Zone des Ofens gezogen wird. Sowohl die 3- als auch die 8-Stunden-Sinterung bei 1203°C erbringen einen Draht von guter Qualität. Nach einer Stunde bei 12030C war das Ferrochrom nicht in die Feinstruktur diffundiert. Dieser DrahtReduction and sintering of the filaments obtained were carried out under a hydrogen atmosphere with a dew point of -40 ° C. or better. The hydrogen flow rate was 169.8961 / h (considerably less than required for the reduction of Cr ^ O-). The threads or Preßstränge were maintained for 10 minutes at 593 ° C, then heated gradually (3-4 hours) 1203 0 C and kept at this temperature for 1,3 and 8 hours. After sintering at 1203 ° C for a given period of time, the resulting wire was rapidly cooled to room temperature by pulling it into the cold zone of the furnace. Both the 3 and 8 hour sintering at 1203 ° C produce a wire of good quality. After one hour at 1203 ° C., the ferrochrome had not diffused into the fine structure. This wire
ι π ei fs ρ ■"/ / η & ι π ei fs ρ ■ "/ / η &
3 Usiiö / / Ub3 Usiiö / / Ub
hatte nur eine geringe Duktilität, wie durch den Biege- oder Knickversuch sowie durch den Dehnungstest nachgewiesen wurde. Der durchschnittliche Durchmesser des gesinterten Drahtes betrug 0,3175 mm.had only a low ductility, as caused by the bending or Buckling test as well as the elongation test was proven. The average diameter of the sintered wire was 0.3175 mm.
Die Dehnungs- oder Zugeigenschaften des Drahtes waren gut im Vergleich mit den in der Literatur beschriebenen typischen Eigenschaften von rostfreiem Schmiedestahldraht, jedoch nicht von dem ημΓ 1 Stunde lang gesinterten Draht, der eine zu geringe Duktilität zeigte (vgl. Tabelle 3) (wegen der ungenügenden Diffusion des Chroms).The elongation or tensile properties of the wire were good in comparison with the typical properties of forged stainless steel wire described in the literature, but not of the ημΓ sintered wire for 1 hour, which is too low Showed ductility (see Table 3) (because of the insufficient diffusion of the chromium).
Die chemischen Zusammensetzungen des gesinterten Drahtes waren folgende:The chemical compositions of the sintered wire were as follows:
rostfreierType
stainless
Cr NiComposition in %
Cr Ni
109887/0683109887/0683
-OXj--OXj-
Type ZustandType condition
Draht-Dürch- Zugfestig- Dehnung Bemerkungen messer keit n % Wire-Dürch- Tensile Strength- Elongation Remarks knife speed n %
mmmm
kg/mmkg / mm
gesintert 0,32258sintered 0.32258
0,31750 0,32258 0,32512 0,322580.31750 0.32258 0.32512 0.32258
304
304304
304
304304
4§04§0
gezogen 0,21082 0,22352drawn 0.21082 0.22352
gezogen 0,12192 0,11430 0,12192 0,12192 0,12192drawn 0.12192 0.11430 0.12192 0.12192 0.12192
0,31496 0,32512 0,32004 0,32004 0,320040.31496 0.32512 0.32004 0.32004 0.32004
geglüht Ö,05ÖS-Ö,508 handelsüblichAnnealed Ö, 05ÖS-Ö, 508 customary
liiifif»»* 'ft. ItQROAliiifif »» * 'ft. ItQROA
gesintertsintered
tiuiiuv,tiuiiuv,
Unter
gesintertUnder
sintered
t 430 gezogen
gesintertt 430 pulled
sintered
0,39624 0,317500.39624 0.31750
Ö,32258 Ö,32ÖÖ4Ö, 32258 Ö, 32ÖÖ4
0,09652 0,09652 0,096510.09652 0.09652 0.09651
0,331740.33174
430430
geglüht imter 0,§9624 handelsüblichAnnealed imter 0, §9624 customary
59,359.3
68,2 54,8 60,2 63,868.2 54.8 60.2 63.8
135,1 143,5135.1 143.5
166,0 176,0 170,0 153,0 154,8166.0 176.0 170.0 153.0 154.8
49,7 58,0 39,9 63,7 64,6.49.7 58.0 39.9 63.7 64.6.
73,5-101,573.5-101.5
52,5-73,5 35,352.5-73.5 35.3
41,4 40,241.4 40.2
111,0 108,0 105,0111.0 108.0 105.0
36,6 37,936.6 37.9
4S,5 - 59,54S, 5 - 59.5
4646
34
5734
57
4,1 5,04.1 5.0
7,8 6,4 4,5 7,6 2,87.8 6.4 4.5 7.6 2.8
5050
63
3Ö-S563
3Ö-S5
7,57.5
16,7 18,316.7 18.3
1*4 1,81 * 4 1.8
1,71.7
8 Std. gesintertSintered for 8 hours
3 Std* gesintertSintered for 3 hours
(D Typenwerte (D type values
1 Std* gesititert1 hour * sited
typisfehe UTerteuntypical UTerte
AUs Ghrömituti^NiGk^i StaiiiliBSg Steel Data Book, internätiohäiAUs Ghrömituti ^ NiGk ^ i StaiiiliBSg Steel Data Book, internätiohäi
Nickil GöM Ine*' -Seetiöa 1, Bulletia Ä, päg^ Ö,Nickil Gö M Ine * '-Seetiöa 1, Bulletia Ä, päg ^ Ö,
ASTM itänääri Ä 493-63 für Siainless-iteel Cibld JHeädihiASTM itänääri Ä 493-63 for Siainless-iteel Cibld JHeädihi
1ÖIS8T/ÖlU 1ÖIS8T / Oil U
Zur Klarstellung der Vorteile durch Vermindern der Schrumpfung, wenn dem Eisenoxydpulver elementare Eisenmetauteilchen zugesetzt werden, wurden HCl-Eisenoxyd-Teilchen, die calciniert und in der Kugelmühle 3 Stunden lang vermählen wurden (vgl. Teilchengröße in Tabelle A) mit Eisenpulver (thermisch zersetztes Eisencarbonyl), welches eine Teilchengröße von im wesentlichen unter 10 /U hatte, gemischt.To clarify the advantages of reducing shrinkage when elemental iron metal particles are added to the iron oxide powder HCl iron oxide particles, which were calcined and ground in a ball mill for 3 hours (cf. particle size in Table A) with iron powder (thermally decomposed iron carbonyl), which has a particle size of essentially below 10 / U, mixed.
Den Gemischen wurde ein Plastifizierungs- /Bindemittel zugesetzt (2g, vorgelantinierte Stärke 14 ml H2O und 3,6 nil HCl auf 100g des aus Eisenoxyd und Eisen bestehenden Gemisches), die dann in die Matrizenkammer eingebracht und zu Fäden stranggepreßt (10,5 kg/mm ) wurden« Alle Fadenstränge wurden während 5 Minuten bei einer Temperatur von etwa 5930C in Wasserstoff-AtmoSphäre reduziert und dann während 5 Minuten bei etwa 11770C gesintert.A plasticizer / binding agent was added to the mixtures ( 2 g, pregelatinized starch, 14 ml H 2 O and 3.6 nil HCl to 100 g of the mixture consisting of iron oxide and iron), which was then introduced into the die chamber and extruded into threads (10.5 ml kg / mm) "were all yarn strands were reduced during 5 minutes at a temperature of about 593 0 C in hydrogen atmosphere and then sintered for 5 minutes at about 1177 0 C.
Die Ergebnisse zeigt die folgende Tabelle 4:The results are shown in Table 4 below:
1098 87/06831098 87/0683
Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Anwendung niedriger Temperaturen, geringerer Sinterungszeiten sowie -temperaturen nachzuweisen, wurde HCl-Oxyd-Pulver calciniert, in der Kugelmühle drei Stunden gemahlen (vgl. Tabelle A für Teilchengröße) und dann mit einem Plastifizierungs-/Bindemittel (2g vorgelatinierte Stärke, 14 ml H2O und 3,6 ml HCl auf 100 g Eisenoxyd) gemischt, worauf das Gemisch in eine Preßkammer eingebracht und einem Preß-In order to demonstrate the advantages of the method according to the invention by using lower temperatures, lower sintering times and temperatures, HCl oxide powder was calcined, ground in the ball mill for three hours (see Table A for particle size) and then with a plasticizer / binder (2g pregelatinized starch, 14 ml H 2 O and 3.6 ml HCl to 100 g iron oxide) mixed, whereupon the mixture is introduced into a pressing chamber and a pressing
2
druck von etwa 10,5 kg/mm zu Fadensträngen mit 0,4064 mm2
pressure of approx. 10.5 kg / mm for strands of thread with 0.4064 mm
Durchmesser gepreßt wurden.Diameter were pressed.
Alle Proben wurden während 5 Minuten bei 593°C reduziert, während die Sinterungstempex*aturen von 705 bis zu 1159°CAll samples were reduced for 5 minutes at 593 ° C, while the sintering temperatures from 705 to 1159 ° C
109887/0683109887/0683
variiert wurden. Die Sinterüngsbedingungen, gesinterten Dielten und Zug- oder Dehnungseigenschaften der Drahtproben werden in der folgenden Tabelle 5 angegeben. Der bei 705 und 760°C gesinterte Draht war für Zugtests zu spröde. Nach einer Sinterung bei 8150C war die Zugfestigkeit recht hoch. Sintern bei 983, 1092 und 1159°C ergab gute Eigenschaften; die besten Eigenschaften wurden nach dieser Versuchsserie durch Sintern bei 10920C erhalten.were varied. The sintering conditions, sintered rods, and tensile or elongation properties of the wire samples are given in Table 5 below. The wire sintered at 705 and 760 ° C was too brittle for tensile tests. After sintering at 815 ° C., the tensile strength was quite high. Sintering at 983, 1092 and 1159 ° C gave good properties; the best properties were obtained by sintering at 1092 0 C after this series of experiments.
MinutenTime,
Minutes
kg/mm2 . tensile strenght
kg / mm 2
% . strain
%.
0CSintering temp.,
0 C
Dichte(t 3%)% of theor
Density (t 3%)
40,0
4g;3
Mittel ¥Ϊ7ϋ40.5
40.0
4g; 3
Middle ¥ Ϊ7ϋ
3
43
3
4th
24a
23 V8
Mittel 2372"23.4
24a
23 V 8
Medium 2372 "
3
6
¥,34th
3
6th
¥, 3
34,0
38iÖ
Mittel Whfi iäö i ö
34.0
38iÖ
Middle Whfi
2212th
22nd
22El
22nd
3i!sMedium Hftt
3i! S
IS
if13 "
IS
if
Mittelmiddle
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