DE19716514C1 - Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen und damit hergestellte Bauteile - Google Patents
Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen und damit hergestellte BauteileInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum pulvermetallur
gischen Herstellen von Gegenständen oder Halbzeug aus
Metallen, wobei man eine Aufschlämmung aus einem Metall
pulver oder Metallegierungspulver, einem Dispergiermittel
und einem Bindemittel unter Druck in eine offenporige Form
gibt, unter Druck entwässert und den erhaltenen Formkörper
sintert.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 195 35 444 A1 des
Anmelders bekannt. Auf den Inhalt dieser Anmeldung wird
zum Zwecke der Ergänzung der Offenbarung ausdrücklich
Bezug genommen. Das Metallpulver bzw. Metallegierungs
pulver hat in der Regel eine Korngröße von weniger als 200
µm. Es kann durch Druckwasserverdüsung hergestellt sein.
Dabei trifft ein Strahl der Metallschmelze auf einen mit
Hochdruck aus einer Düse austretenden Wasserstrahl und
wird von diesem in feinste Teilchen zerlegt.
Das in der üblicherweise wäßrigen Aufschlämmung enthaltene
Dispergiermittel, das auch Peptisator oder Suspen
sionshilfsmittel genannt wird, dient zur Aufrechterhaltung
einer stabilen, gießfähigen Suspension des Metallpulvers.
Die Wirkung des Dispergiermittels, nämlich die
Sedimentation und Koagulation zu unterbinden, beruht
darauf, daß die Oberflächen der Metallpulverpartikel mit
gleichnamig geladenen, in der Regel polaren Molekülen
belegt werden, so daß die Partikel sich im Lösungsmittel
gegenseitig abstoßen und in der Schwebe bleiben.
Von der Suspension wird außer der Stabilität eine aus
reichende Fließfähigkeit bzw. Pumpfähigkeit gefordert.
Suspensionen sind allerdings in der Regel nicht-Newtonsche
Flüssigkeiten, die keine Proportionalität zwischen der
Scherspannung und Scherrate zeigen. Die Scherrate steigt
mit zunehmender Scherspannung progressiv an, so daß bei
zunehmender Scherspannung das Medium verstärkt fließt.
Dieser Effekt ist auch unter dem Begriff Thixotrophie und
pseudoplastisches oder quasiplastisches Fließen bekannt.
Die Forderungen nach einer ausreichenden Stabilität und
Fließfähigkeit der Metallpulversuspensionen, die für das
pulvermetallurgische Druckgießen eingesetzt werden sollen,
werden durch Dispergiermittel mit ausgeprägten polaren
Eigenschaften und einer benetzenden Wirkung sowie
gegebenenfalls durch zusätzliche Additive mit ver
flüssigender Wirkung erfüllt. Als Beispiele für Disper
giermittel bzw. zusätzliche Additive seien Phosphorsäuren
und Phosphate, Borsäuren und Borate, Silicate, Alginate,
Oxalate, Acrylate, Amine, Sulfosuccinate, Albamin,
Gelatine, Kokosfettsäurederivate, Alkylphenolpolyglykol
etherphosphat genannt.
Oft wird eine Mischung aus verschiedenen Peptisatoren für
die Suspensionsherstellung eingesetzt. Neben der Ver
flüssigungswirkung lassen sich mit einigen Peptisatoren
weitere erwünschte Effekte erzielen:
Phosphorsäure dient bei korrodierenden Eisenwerkstoffen zum Abbeizen der Oxidschicht. Das dabei entstandene Eisenphosphat ist ein wirkungsvoller Binder, der nach der Formgebung für die schnelle Erhärtung beim Trocknen und Sintern der Gießlinge sorgt.
Phosphorsäure dient bei korrodierenden Eisenwerkstoffen zum Abbeizen der Oxidschicht. Das dabei entstandene Eisenphosphat ist ein wirkungsvoller Binder, der nach der Formgebung für die schnelle Erhärtung beim Trocknen und Sintern der Gießlinge sorgt.
Borsäure reinigt bei korrosionsbeständigen Edelstählen die
Oberfläche der Metallpulver und baut Sinterhemmungen durch
Auflösen der Passivierungsschichten ab. Der Lösungsvorgang
wird in der analytischen Chemie mit der "Boraxperle"
demonstriert. Durch die Bildung von Boraten wird die
sogenannte Schocktemperatur erhöht, die als die maximale
Temperatur definiert ist, der ein Gießling unmittelbar
beim Erwärmen ausgesetzt werden kann, ohne daß er rissig
wird oder zerplatzt.
Erforderlich ist ferner ein Bindemittel, das auch Binder
genannt wird, um dem Formkörper nach dem Entwässern und
nach der Entnahme aus der Form Halt und Gestalt zu
sichern. Möglich ist die Zugabe eines separaten Binde
mittels in die Aufschlämmung. In vielen Fällen hat jedoch
das Dispergiermittel gleichzeitig auch die Eigenschaften
eines Bindemittels, beispielsweise im Falle von Phosphor
säure, Phosphat, Borsäure, Borat und vielen anderen
Substanzen.
Zur Formgebung wird beim pulvermetallurgischen Druckgießen
die offenporige Form mit der wäßrigen Gießmasse gefüllt
und das Lösungsmittel anschließend von den Feststoff
partikeln stofflich getrennt, bis ein handhabbarer Gieß
ling (Grünling) vorliegt. Die Abtrennung des Lösungs
mittels erfolgt durch den Druck, mit der die Suspension in
die Form gefüllt wird, und durch ein anschließendes
Anlegen von beispielsweise Preßluft. Dieser Vorgang wird
als Druckfiltern bezeichnet.
Im Stand der Technik treten neben dem relativ hohen Zeit
aufwand für das Druckfiltern weitere Nachteile auf.
Das Druckfiltern wird durch das Darcysche Gesetz
beschrieben. Es ist im wesentlichen abhängig von der
Druckdifferenz im System, von der Dicke des Filterkuchens
(Geometrie der Gießlinge), von der Wandstärke der offen
porösen Gießform sowie von den Permeabilitäten des Formen
werkstoffs und Feststoffagglomerats in der Form. Die
Permeabilität des Feststoffagglomerates hängt wiederum ab
von der Form und Größenverteilung der Partikel in der
Gießmasse.
Bekannte Untersuchungen zum Transport in porösen Medien
zeigen eine deutliche Inhomogenität der Strömung aufgrund
der makroskopischen Heterogenität der Feststoffteilchen
mit der dadurch gegebenen stark schwankenden Perme
abilität. Neben entwässerten Zonen bleiben beim Druck
filtern Bereiche mit ihrer fast ursprünglichen Feuchte
bestehen. Ursächlich für die Restsättigung des Lösungs
mittels im Agglomerat der Feststoffteilchen sind Vis
kosität, Gravitation und Kapillarkraft, wobei die
Kapillarkraft mit Abstand der dominierende Effekt bei der
Entwässerung poröser Medien ist.
Um kompakte, defektfreie und homogene Gießlinge zu
erzeugen, ist es außerdem bekannt, die Stofftrennung der
Suspension durch Zentrifugieren durchzuführen. Dabei
erfolgt die Koagulation der Feststoffteilchen nicht allein
durch die Zentrifugalkraft. Infolge der Abstandsver
ringerung bis zur Berührung der Partikel kommt es nämlich
zur Beschädigung der polaren Schichten auf den Feststoff
teilchen, wodurch die Stabilität der Suspension und der
kolloiden Phasen zusammenbricht und das Lösungsmittel sich
leicht trennt. Nachteilig ist allerdings der erforderliche
Aufwand.
Bei der Herstellung keramischer Formlinge ist ferner
bekannt, durch Spritzgießen eine gleichmäßige Entwässerung
zu erzielen, wenn die Masse während der Formgebung eine
Geschwindigkeit von mindestens 15 bis 20 m/s erreicht.
Durch den starken Aufprall auf die Formgebungswand erfolgt
eine Phasentrennung in Feststoffpartikel und Wasser, wobei
das letztere über die Kapillaren der Arbeitsform abgeführt
werden kann. Bei dieser Spritzgießtechnik vollzieht sich
die Entwässerung also während des Formgebungsvorganges, so
daß man in der Auswahl der möglichen Gestalt des Formlings
auf kleine und/oder dünnwandige Teile eingeschränkt ist.
Bekannt ist außerdem das elektrophoretische Gießen eines
keramischen Gießschlickers (DE 32 34 054 C2). Die Gießform
besteht aus einem nichtleitenden, undurchlässigen
Material, an der an geeigneter Stelle zwei Elektroden
angebracht sind. Beim Anlegen des elektrischen Feldes, das
ein konstantes Gleichfeld oder ein Gleichfeld mit einem
überlagerten Wechselfeld sein kann, wandern die positiv
geladenen Wasserstoff- und Metallionen zur Kathode und die
negativ geladenen Säurereste, die bei dem keramischen
Gießschlicker den Hauptbestandteil bilden, zur Anode, die
daher auch Abscheidungselektrode genannt wird. Das
elektrophoretische Gießen wird in diesem Stand der Technik
hauptsächlich zur Herstellung keramischer Teile ein
gesetzt. Zum Verarbeiten von Suspensionen von feinem
Metall soll das Verfahren nach Angaben in der Druckschrift
ebenfalls geeignet sein. Nachteilig ist auch hier der
relativ hohe Zeitaufwand zum Entwässern.
Es sind ferner geschäumte Metalle bekannt, aber diese
bestehen aus relativ niedrig schmelzenden Metallen. Zu
deren Herstellung wird das Metallpulver mit einem Treib
mittel vermengt, welches sich im Bereich des Schmelz
punktes zersetzt und Gase freisetzt. Auf hochschmelzende
Metalle mit einem Schmelzpunkt von mehr als 1000°C läßt
sich das bekannte Verfahren nicht übertragen, da die ent
sprechenden, bei derart hohen Temperaturen Gase frei
setzenden Treibmittel nicht existieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung
von geschäumten Bauteilen mittels pulvermetallurgischem
Druckgießen auf eine wirtschaftliche, industriell ein
setzbare Weise zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird im Verfahren der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die ein ober
flächenaktives Mittel (Tensid) enthaltende Aufschlämmung
aufschäumt und daß man die Entwässerung zusätzlich mittels
Elektrophorese durchführt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich geschäumte
Bauteile auch aus hochschmelzenden Metallen herstellen.
Die geschäumten Werkstücke sind besonders schall-,
schwingungs- und wärmeisolierend. Zusätzlich können die
Oberflächen dieser Bauteile und deren oberflächennahen
Bereiche schon bei der Herstellung mit besonderen
Funktionseigenschaften, z. B. Korrosionsschutz und/oder
Verschleißfähigkeit, usw., ausgestattet sein.
Der Begriff "Tensid" ist hier sehr weit gefaßt. Darunter
fallen sämtliche Substanzen mit hydrophoben und hydro
philen Anteilen im Molekül.
Das Aufschäumen der Aufschlämmung läßt sich vorzugsweise
durch Rühren, aber auch auf andere Weise erreichen, z. B.
indem man Luft durch enge Düsen in die Aufschlämmung ein
bläst oder die Gasentwicklung beim Abbeizen der Oxidhaut
auf den Metallpartikeln nutzt. Nähere Informationen zum
Abbeizen der Oxidhaut finden sich in der bereits genannten
DE 195 35 444 A1.
Bei der Elektrophorese kann mit Gleichspannung oder mit
einer Gleichspannung mit überlagertem Wechselspannungs
anteil, wie es beispielsweise in der DE 32 34 054 C2
beschrieben wird, gearbeitet werden.
Wesentlich in der Erfindung ist die kombinierte Anwendung
von Druck und Elektrophorese auf die in die offenporige
Form gefüllte Aufschlämmung von Metallpulver bzw. Metalle
gierungspulver. Dabei ist die Anwendung von Druck ins
besondere zu Beginn des Entwässerungsvorgangs besonders
wirksam, wobei aus der noch sehr nassen Aufschlämmung der
Hauptteil des Wassers entfernt wird. Während dieses Vor
gangs verringert sich der mittlere Abstand zwischen den
einzelnen Metallpartikeln, so daß jetzt, bei abnehmender
Wirksamkeit des Druckes, die Elektrophorese besonders
effektiv für die Entwässerung wird. Beim angelegten elek
trischen Gleichfeld werden die elektrisch leitenden
Partikel influenziert. Dabei schwächen die an die
Partikeloberfläche verschobenen Elektronen den polaren,
aus dem Dispergiermittel bestehenden Schutzfilm und ent
laden ihn, so daß die Metallpartikel koagulieren. Die auf
den agglomerierten Teilchen weiterhin vorhandene Influenz
beschleunigt die Abscheidung der Partikel. Mit zunehmender
Entwässerung verringert sich durch das bereits abge
schiedene elektrisch leitende Metallpulver der Abstand
zwischen den angelegten Potentialen, so daß sich das elek
trische Feld mit fortschreitender Abscheidung verstärkt.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Kombination von Druck
gießen und Elektrophorese auf die in die Gießform ein
gebrachte aufgeschäumte Aufschlämmung ist besonders vor
teilhaft, da ohne diese erfindungsgemäße Kombination die
Entwässerung besonders schwierig ist bzw. langsam ver
läuft.
Gerade zur Herstellung von kompakten, defektfreien und
homogenen aufgeschäumten Gießlingen ist die erfindungs
gemäße Kombination aus Druckgießen und Elektrophorese vor
teilhaft. Für diese Gießlinge ist das bekannte Zentri
fugalschlicker- und Spritzgießen nämlich nicht anwendbar,
denn die bekannten Verfahren deformieren und zerstören die
schaumige Struktur.
Zur Herstellung von Bauteilen aus geschäumtem Metall setzt
man vorzugsweise schaumbildende Dispergiermittel ein, die
insbesondere gleichzeitig Tenside sind. Als Beispiele
seien Kokosfettsäurederivate und Alkylphenolpolyglykol
etherphoshat genannt.
Zur gezielten Einstellung der Blasengröße und damit der
Porengröße im fertigen Bauteil läßt sich der Schäumungs
grad mit Entschäumern dosiert einstellen. Es wird daher
vorgeschlagen, daß man in der Aufschlämmung Entschäumer
einsetzt. Derartige Substanzen sind an sich bekannt. Sie
bestehen aus hydrophoben Substanzen, z. B. Paraffinen,
Ölen oder Wachsen.
Ein besonderer Vorteil wird erreicht, wenn das eingesetzte
Metallpulver einen Schmelzpunkt über 1000°C hat. Bei der
pulvermetallurgischen Herstellung solcher hochschmelzen
der, insbesondere eisenhaltiger Werkstoffe hat die zur
Entwässerung benötigte Zeitdauer einen besonders hohen
Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit des gesamten Ver
fahrens. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich nun
die Entwässerungsdauer so stark verkürzen, so daß das
pulvermetallurgische Herstellen von eisenhaltigen Gegen
ständen oder Halbzeug wirtschaftlich in industriellem Maß
stab durchführbar ist.
Insbesondere wird vorgeschlagen, daß man die Entwässerung
durch gleichzeitige Anwendung von Druck und Elektrophorese
durchführt. Bei der Entwässerung unterstützen sich beide
Maßnahmen gegenseitig, so daß neben einer erheblich ver
kürzten Zeitdauer die im Stand der Technik bekannten
Probleme mit einer inhomogenen Verteilung von Feuchtigkeit
und einer inhomogenen Partikeldichte nicht mehr auftreten.
Vorzugsweise enthält die Aufschlämmung Glasbildner, ins
besondere Silicate und/oder Borsäure und/oder Phosphor
säure und/oder Alkalien und/oder Verbindungen dieser
Säuren/Basen. Diese Bestandteile haben neben ihrer Wirkung
als Dispergiermittel und Bindemittel weitere vorteilhafte
Eigenschaften. Während des Entwässerns des Formlings in
der Form und eines nachfolgenden Trocknungsvorgangs des
aus der Form entnommenen Grünlings wandern diese
Bestandteile zur Oberfläche und in den oberflächennahen
Bereich des Formlings, so daß man eine Oberflächen
beschichtung mit einem keramischen bzw. glasartigen
Material enthält, die wesentlich zur Verbesserung der
Oberflächeneigenschaften, z. B. der Korrosionsfestigkeit,
Härte, Verschleißfestigkeit usw., beiträgt. Besonders
bevorzugt als Glasbildner sind Schichtsilikate. Im Gegen
satz zu konventionellen, von außen auf ein Werkstück auf
gebrachten Beschichtungen setzt sich die Konzentration
dieser glasbildenden bzw. keramischen Bestandteile im
Inneren fort und nimmt von außen nach innen allmählich ab.
Man erhält also eine Beschichtung, die sich sozusagen
graduell in das Innere des Werkstücks fortsetzt. Diese im
nachfolgenden auch gradierte Oberflächenbeschichtung
genannte Eigenschaft ist gegenüber herkömmlichen, von
außen aufgebrachten Beschichtungen besonders vorteilhaft,
da die Oberfläche nach einem Abtrag der äußersten Schicht
immer noch den gewünschten hohen Gehalt an keramischen
bzw. glasbildenden Bestandteilen hat.
Vorzugsweise setzt man als Dispergiermittel, die auch
Dispersionsmittel genannt werden, Substanzen ein, die
gleichzeitig als Bindemittel wirken. Dazu zählen z. B.
SiO2, Al2O3, Cr2O3, TiO2, ZrO2, ThO2, Y2O3.
Besonders wirtschaftlich ist es, wenn als Gießform eine
wiederholt verwendbare Dauerform benutzt wird.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es im Gegensatz zum
Stand der Technik bevorzugt, daß man nicht zusätzliche
Elektroden an eine isolierende Gießform anbringt, sondern
daß man eine elektrisch leitende, aus porösem Kunststoff
bestehende Druckgießform als die eine Elektrode, ins
besondere als Anode, einsetzt. Die andere Elektrode, also
die Kathode, ist von einem elektrisch isolierenden Mantel
umgeben, der vorzugsweise aus Kunststoff, z. B. PVC oder
PE, besteht. Beim Entwässern lagern sich dann die
Feststoffpartikel an der Innenwand der Gießform an, und
das Wasser wandert durch die Wand der Gießform nach außen.
Zum Beispiel können die in der Keramik für die Druckgieß
formen verwendeten Kunststoffe wie Polymethylmethacrylat
(PMMA) oder Styrol mit mehr als 35 Vol.-% Metallpulver
gefüllt werden, so daß sie elektrisch leiten.
Alternativ und besonders bevorzugt ist es, wenn man eine
poröse metallische Druckgießform als die eine Elektrode,
insbesondere als Anode, einsetzt. Diese Druckgießform läßt
sich mit dem als "Rapid Prototyping" bekannten Verfahren
wirtschaftlich, schnell und in vielfältigen Variationen
herstellen. Dazu wird mit einem von einem Computer
gesteuerten Laser durch selektives Sintern von Metall
pulver eine dünnwandige, offenporige Metallform her
gestellt. Die Vorteile liegen in der direkten Umsetzung
von der im Computer gespeicherten Konstruktionszeichnung
des Bauteils in eine dünnwandige Druckgießform mit hoher
Festigkeit, Formtreue und guter Oberflächengüte. Über das
Partikelgrößenspektrum der mit dem Laser zu sinternden
Metallpulver sind die Kapillaren der Gießformen steuerbar.
Die aus Metall bestehende Druckgießform ermöglicht eine
zusätzliche Beschleunigung der Formgebung und der Ent
wässerung, wenn man die in der Gießform befindliche Auf
schlämmung während der Entwässerung auf einer Temperatur
oberhalb von 50°C hält. Die üblichen, aus Kunststoff
bestehenden Gießformen sind für solche erhöhten Tem
peraturen nicht geeignet, da sie bei diesen Temperaturen
nicht formstabil bleiben.
Zum Einstellen des pH-Wertes und zur Erniedrigung der
Viskosität wird vorgeschlagen, daß die Aufschlämmung neben
säureartigen oder salzartigen Glasbildnern zusätzlich
Alkali, insbesondere Natronlauge, enthält. Ein weiterer
Vorteil dieses Bestandteils in der Aufschlämmung liegt
darin, daß er zu den Komponenten der Gläser für die
Dispersionsverfestigung gehört.
Durch ein langsames Trocknen des aus der Druckgießform
entnommenen Grünlings kann der Aussalzungseffekt und damit
die gradierte Oberflächenbeschichtung verstärkt werden.
Vorteilhaft ist es daher, wenn man den Formkörper nach der
Entnahme aus der Gießform und vor dem Sintern bei etwa
Raumtemperatur trocknet.
Die Erfindung umfaßt außerdem Bauteile, die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind. Sie
zeichnen sich durch eine geschäumte Struktur des
metallischen Werkstoffes mit einem hohen Schmelzpunkt und
insbesondere durch eine gradierte Oberflächenzusammen
setzung aus.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungs
gemäßen Verfahrens im einzelnen erläutert, in welchem ein
Bauteil aus geschäumtem hochschmelzenden Metall her
gestellt wird.
Geschäumte Funktionsteile wurden wie folgt hergestellt:
Die Gießmasse bestand aus 80,2 Gew.-% Rohpulver (Produkt
der Fa. Mannesmann AG mit dem Handelsnamen WPL), 2,5 Gew.-%
85%iger ortho-Phosphorsäure, 16 Gew.-% Wasser und 1,3
Gew.-% Kokosfettsäurederivat (Produkt der Fa. Henkel KGaA
mit dem Handelsnamen Comperlan KD).
Das genannte Rohpulver ist wie folgt gekennzeichnet:
Siebanalyse in µm und %:
Siebanalyse in µm und %:
< 630 = 0,1
< 500 = 0,1
< 400 = 0,2
< 315 = 0,7
< 200 = 6,1
< 160 = 6,7
< 100 = 19,1
< 63 = 20,8
< 63 = 46,2
< 500 = 0,1
< 400 = 0,2
< 315 = 0,7
< 200 = 6,1
< 160 = 6,7
< 100 = 19,1
< 63 = 20,8
< 63 = 46,2
Chem. Analyse in %: 0,355 C, 0,01 S, 1,17 O2 (H2-Loss),
Rest: Fe
Fülldichte 3,279 g/cm3
Unter Rühren verdreifachte sich das Volumen und die Suspension schäumte auf. Der Grad des Schäumens konnte mit einigen Tropfen Entschäumer (Produkt der Fa. Henkel KGaA mit dem Handelsnamen Foamaster®) auf das gewünschte Maß eingestellt werden. Alternativ kann als Schäumer ein Alkylphenolpolyglykoletherphoshat (Produkt der Fa. Henkel KGaA mit dem Handelsnamen Disponil AEP 5300) benutzt werden.
Fülldichte 3,279 g/cm3
Unter Rühren verdreifachte sich das Volumen und die Suspension schäumte auf. Der Grad des Schäumens konnte mit einigen Tropfen Entschäumer (Produkt der Fa. Henkel KGaA mit dem Handelsnamen Foamaster®) auf das gewünschte Maß eingestellt werden. Alternativ kann als Schäumer ein Alkylphenolpolyglykoletherphoshat (Produkt der Fa. Henkel KGaA mit dem Handelsnamen Disponil AEP 5300) benutzt werden.
Die Gießmasse wurde in eine offenporige, dünnwandige Form
aus einer Bronze-Nickel-Legierung (kommerziell erhältlich
von Fa. EOS GmbH Electro Optical Systems) unter Druck ein
gebracht. Das Entwässern erfolgte sowohl durch Anlegen
einer Gleichspannung zwischen der Form und der Einguß
leitung als auch durch Aufbringen eines Gasüberdruckes
(Preßluft) in der Eingußleitung nach dem Füllen der Gieß
form mit der Metallpulversuspension. Die metallische Form
diente als Anode. Die Kathode war ein metallischer Ring in
der nicht leitenden Eingußleitung nahe der Formfüll
öffnung. Das Potential für das elektrophoretische Gießen
wurde in Abhängigkeit von der Form und Größe des Gießlings
und vom metallischen Werkstoff in der Suspension ein
gestellt. Es kann den Erfordernissen des Entwässerns und
des Schäumungsgrades angepaßt werden.
Claims (18)
1. Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von Gegen
ständen oder Halbzeug aus Metallen, wobei man eine Auf
schlämmung aus einem Metallpulver oder Metallegierungs
pulver, einem Dispergiermittel und einem Bindemittel unter
Druck in eine offenporige Form gibt, unter Druck ent
wässert und den erhaltenen Formkörper sintert,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die ein oberflächenaktives Mittel (Tensid) ent
haltende Aufschlämmung aufschäumt und daß man die Ent
wässerung zusätzlich mittels Elektrophorese durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Aufschlämmung durch Rühren aufschäumt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man schaumbildende Dispergiermittel einsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dispergiermittel gleichzeitig Tenside sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man in der Aufschlämmung Entschäumer einsetzt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eingesetzte Metallpulver einen Schmelzpunkt über
1000°C hat.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Entwässerung durch gleichzeitige Anwendung von
Druck und Elektrophorese durchführt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufschlämmung Glasbildner enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Glasbildner Silicate und/oder Borsäure und/oder
Phosphorsäure und/oder Alkalien und/oder Verbindungen
dieser Säuren/Basen eingesetzt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man als Dispergiermittel Substanzen einsetzt, die
gleichzeitig als Bindemittel wirken.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine elektrisch leitende, aus porösem Kunststoff
bestehende Druckgießform als die eine Elektrode einsetzt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine poröse metallische Druckgießform als die eine
Elektrode einsetzt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Druckgießform als Anode einsetzt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die in der Gießform befindliche Aufschlämmung
während der Entwässerung auf einer Temperatur oberhalb von
50°C hält.
15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufschlämmung neben säureartigen oder salzartigen
Glasbildnern zusätzlich Alkali enthält.
16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Alkali Natronlauge eingesetzt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß man den Formkörper nach der Entnahme aus der Gießform
und vor dem Sintern bei etwa Raumtemperatur trocknet.
18. Bauteil, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997116514 DE19716514C1 (de) | 1997-04-19 | 1997-04-19 | Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen und damit hergestellte Bauteile |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997116514 DE19716514C1 (de) | 1997-04-19 | 1997-04-19 | Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen und damit hergestellte Bauteile |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19716514C1 true DE19716514C1 (de) | 1998-06-10 |
Family
ID=7827087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Citations (2)
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DE3234054C2 (de) * | 1982-09-14 | 1993-05-06 | Norton Co., Worcester, Mass., Us | |
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1997
- 1997-04-19 DE DE1997116514 patent/DE19716514C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3234054C2 (de) * | 1982-09-14 | 1993-05-06 | Norton Co., Worcester, Mass., Us | |
DE19535444A1 (de) * | 1995-01-20 | 1996-07-25 | Scholz Paul Friedrich Dr Ing | Verfahren zum Herstellen von Metallpulvern und zum pulvermetallurgischen Herstellen von Gegenständen sowie auf diese Weise hergestellte Gegenstände |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002009900A2 (en) * | 2000-08-01 | 2002-02-07 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Stable aqueous iron based feedstock formulation for injection molding |
WO2002009900A3 (en) * | 2000-08-01 | 2002-10-17 | Univ Rutgers | Stable aqueous iron based feedstock formulation for injection molding |
EP1310322A2 (de) * | 2001-11-09 | 2003-05-14 | Camco International (UK) Limited | Verfahren zum Herstellen von Stäben aus Pulververbundwerkstoff |
EP1310322A3 (de) * | 2001-11-09 | 2004-08-04 | Camco International (UK) Limited | Verfahren zum Herstellen von Stäben aus Pulververbundwerkstoff |
EP1564369A1 (de) | 2004-02-16 | 2005-08-17 | Kalman Prof. Dr. Kovari | Verfahren und Einrichtung zum Stabilisieren eines beim Untertagebau ausgebrochenen Hohlraumes |
US7404694B2 (en) | 2004-02-16 | 2008-07-29 | Kovari Kalman | Method and device for stabilizing a cavity excavated in underground construction |
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