DE2007638A1 - Process for sintering metal powders - Google Patents

Process for sintering metal powders

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DE2007638A1
DE2007638A1 DE19702007638 DE2007638A DE2007638A1 DE 2007638 A1 DE2007638 A1 DE 2007638A1 DE 19702007638 DE19702007638 DE 19702007638 DE 2007638 A DE2007638 A DE 2007638A DE 2007638 A1 DE2007638 A1 DE 2007638A1
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Joseph M Remsen N Y Wentzell (V St A) P
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Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, KölnDr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. BERKENFELD, patent attorneys, Cologne

Homogeneous Metals, inc, Anl:ae ^ 17. Februar 197omy// *kten"id;en H 9*1/2Homogeneous Metals, inc, Anl : ae ^ February 17, 197omy // * kten "id; en H 9 * 1/2

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Verfahren zum Sintern von Metallpulvern· Process for sintering metal powders

Die Erfindung betrifft Verfehren zum Sintern von Metallpulvern und insbesondere ein Verfahren zum Sintern von Metallpulvern ohne die Verwendung von Schmiermitteln, Gleitmitteln oder dergleichen.The invention relates to methods for sintering metal powders and in particular a method of sintering metal powders without the use of lubricants, slip agents or the like.

Die Herstellung von Teilen aus Metallpulvern stellt einige besondere Probleme. Eines der unangenehmsten dieser Probleme besteht darin, ein vollkommen dichtes Produkt zu erhalten. Zur Zeit ist kein Verfahren zum Formen und Sintern eines trockenen, losen Metallpulvers in einem wirtschaftlichen Vorgang bekannt. Im wesentlichen alle aus Metallpulvern hergestellten Teile werden zu einem sogenannten rohen Pressling gepresst, wobei gewöhnlich ein mit dem Pulver gemischtes Schmiermittel verwendet wird, um die Erzielung einer grösseren Festigkeit des Presslings zu unterstützen. Einige Teile werden durch ein als Gleitgiessen bekanntes Verfahren hergestellt. Bei diesem Verfahren wird das Metallpulver mit einem flüssigen Medium gemischt und als eine Aufschlqjnmung in eine poröse Form gegossen. Die Flüssigkeit wird dann abgesaugt, wobei ein roher Pulverpressling zurückbleibt, der dann gesintert wird. Das Gleitgiessverfahren wird hauptsächlich in Verbindung mit Pulvern angewendet, die eine schlechte Verdichtungsfähigkeit aufweisen, wie zum Beispiel kugelförmige Pulver.The manufacture of parts from metal powders presents some special features Problems. One of the most troublesome of these problems is obtaining a perfectly dense product. Currently is no method of molding and sintering a dry, loose metal powder known in an economic process. Essentially all parts made from metal powders become one so-called raw pellet pressed, usually a lubricant mixed with the powder is used to achieve to support a greater strength of the pellet. Some parts are made by a process known as slide casting. In this process, the metal powder is mixed with a liquid medium and as a slurry in a poured porous shape. The liquid is then sucked off, leaving a raw powder compact, which is then sintered will. The sliding casting process is mainly used in conjunction used with powders that have poor compactability, such as spherical powders.

109808/1180109808/1180

H 9*»/2 -1-H 9 * »/ 2 -1-

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Bei der Verarbeitung von hoch legierten Pulvern, die häufig als Superlegierungspulver bezeichnet werden, und die stark reaktive Elemente enthalten, wie zum Beispiel Titan, Columbium, Aluminium und so weiter, ergeben sich besondere Probleme, welche diese bekannten Verfahren unzufriedenstellend machen. Die Oberflächen dieser reaktiven Elemente werden fast augenblicklich mit einem Oxydfilm überzogen, der eine Dicke von nur 1 oder 2 Molekülen haben kann, der aber jedes Teilchen wirksam einkapselt. Wegen der physikalischen Struktur des Oxydfilms scheint keine Diffusion des Sauerstoffs in das Metall zu erfolgen und das Oxyd verbleibt als ein stabiler PiIm auf der Oberfläche jedes Teilchens, überdies schliesst die reaktive Art des Metallpulvers die Verwendung von Schmiermitteln aus, deren Überreste einen PiIm auf den Teilchen ergeben. Diese Filme, die gebildet werden, verhindern nicht notwendigerweise, dass die Poren beim Sintern zum Umfang der Metallmasse diffundieren. Sie wirken jedoch als eine Schranke für die Diffusion von Metall zu Metall und ergeben daher eine feste Metallmasse, welche ein verhältnismässig schwaches inneres Netzwerk aufweist, das durch den die Teilchen umgebenden Film bestimmt wird.When processing high alloy powders, often referred to as superalloy powders, which are strong containing reactive elements such as titanium, columbium, aluminum and so on, particular problems arise which make these known methods unsatisfactory. The surfaces of these reactive elements become almost instantaneous covered with a film of oxide which can be as thick as 1 or 2 molecules, but which is effective for each particle encapsulated. Because of the physical structure of the oxide film, there appears to be no diffusion of oxygen into the metal and the oxide remains as a stable particle on the surface of each particle, moreover the reactive one closes Type of metal powder consisting of the use of lubricants, the remains of which give a PiIm on the particle. These films that are formed do not necessarily prevent that the pores diffuse to the circumference of the metal mass during sintering. However, they act as a barrier to diffusion from metal to metal and therefore result in a solid metal mass, which has a relatively weak inner network, which is determined by the film surrounding the particles.

Um diese Probleme zu eliminieren, scheint es, dass das Pulver in trockenem Zustand verarbeitet und In Abwesenheit von Gasen gesintert werden soll, welche mit den reaktiven Elementen reagieren, wie zum Beispiel die Oase Sauerstoff und STickstoff, sowie Wasserdampf. Es wurde Jedoch gefunden, dass das in den gewöhnlichen Metallbehältern ausgeführte Sintern ein unerwünscht poröses Material ergab.To eliminate these problems, it seems that the powder processed in the dry state and sintered in the absence of gases which react with the reactive elements, such as the oasis of oxygen and nitrogen, as well as water vapor. However, it has been found that the sintering carried out in the ordinary metal containers is undesirable porous material resulted.

H 9*»/2 -2-H 9 * »/ 2 -2-

109808/ 1 180109808/1 180

Es wurde ferner gefunden, dass alle diese Probleme vermieden werden können, wenn die Metallpulver im trockenen Zustand im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre verarbeitet und in einem Behälter gesintert werden, der eine keramische Auskleidung oder dergleichen aufweist, mit welcher sich das Metallpulver während des Sintervorganges nicht verbindet. Es wurde gefunden, dass es durch dieses Verfahren möglich ist, als Ausgangsmaterial ein trockenes Metallpulver zu verwenden, das frei von Schmiermittel oder Flüssigkeit ist, und gesinterte Presslinge sogar aus Superlegierungspulvern zu erzeugen, die eine im wesentlichen looffige | Dichte aufweisen (auf der Basis von theoretischen Dichteberechnungen und metallographischer Prüfung). Nach diesem Verfahren hergestellte Presslinge waren frei von de« kontinuierlichen Netzwerk des nicht-metallischen odsr zwischenmetallischen Filas, der solche Presslinge bisher kennzeichnete.It has also been found that all of these problems are avoided can be processed when the metal powder in a dry state in a vacuum or in an inert atmosphere and in a Container are sintered, which has a ceramic lining or the like, with which the metal powder during of the sintering process does not connect. It has been found that by this method it is possible to use a starting material to use dry metal powder that is free of lubricant or liquid, and sintered compacts even made from superalloy powders to produce which is an essentially looffige | Have density (based on theoretical density calculations and metallographic testing). According to this procedure The pellets produced were free from continuous Network of the non-metallic or intermetallic fila that has so far characterized such pellets.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Sintern von Metallpulvern in trockenem Zustand, um die Bildung des Filmnetzwerks zu vermeiden, das sich aus dem Vorhandensein von Schmiermitteln und gasförmigen Reaktionsprodukten ergibt. Das Verfahren ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das trockene Metallpulver in Berührung mit einer keramischen Oberfläche angeordnet wird, welche einen BEhälter für dasselbe begrenzt, dass das trockene Pulver in Berührung mit der keramischen Oberfläche bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise in einem Vakuum geändert wird, in welchem die Teildrücke von Sauerstoff und STickstoff o,oo5 mm nicht überschreiten, und dass das Produkt später abgekühlt wird.The invention thus relates to a method for sintering metal powders in the dry state to avoid the formation of the film network resulting from the presence of lubricants and gaseous reaction products results. The method is characterized according to the invention in that the dry Metal powder is placed in contact with a ceramic surface defining a container for the same, that the dry powder is in contact with the ceramic surface at an elevated temperature, preferably in a vacuum is changed in which the partial pressures of oxygen and nitrogen do not exceed 0.05 mm, and that the product is later cooled down.

H 9^2 109808/1180 H 9 ^ 2 109808/1180

200763a200763a

Die Erfindung wird durch die Bezugnahme auf die folgenden Beispiele besser verständlich sein.The invention will be further elucidated by reference to the following examples be easier to understand.

I. Beispiel I« I. Example I « Astroloy 1st eine Legierung mit der folgenden Zusammensetzung:Astroloy is an alloy with the following composition: Kohlenstoff 0,03 - otloCarbon 0.03 - o t lo Aluminium 4,o - 5,oAluminum 4, o - 5, o

Mo M,5 - 6,0Mon M, 5 - 6.0

Ti 2,8 - 3,8Ti 2.8-3.8

Cr 14,ο -17,oCr 14, ο -17, o

Co 15»o -19*00Co 15 »o -19 * 00

Pe o,5o maximalPe o, 5o maximum Sl o,2o maximalSl o, 2o maximum Nn o,15 maximalNn o, 15 maximum

Nl RestNl rest

B o,oo^-o,o33B o, oo ^ -o, o33

Zr 0,06 maximalZr 0.06 maximum

Cu o,Io maximalCu o, Io maximum S o,ol5maximalS o, ol5 maximum

Astroloypulver von hoher REinhelt wurde unter hohem Vakuum nach einem der üblichen Pulvermetallurgieverfahren hergestellt und in einen Kolben übertragen, der kontinuierlich mit Argon gespült wurde. Das Netallpulver wurde dann aus dem Kolben durch ein geschlossenes System unter Verwendung eines Tygonrohres in einen (keramischen) Tiegel aus reinem Aluminiumoxyd übertragen, wobei sowohl der Tiegel als auch der Kolben mit Argon gespült wurde. Der Tiegel wurde dann unter Argon verschlossen und inAstrology powder of high purity was after under high vacuum one of the usual powder metallurgy processes and transferred to a flask that is continuously flushed with argon became. The netall powder was then in. From the flask through a closed system using a tygon tube Transferring a (ceramic) crucible made of pure aluminum oxide, both the crucible and the flask being flushed with argon became. The crucible was then sealed under argon and placed in

109808/1180109808/1180

einen Vakuumsinterofen eingebracht, der mit Argon gespült worden 1st. Der Ofen wurde dann verschlossen und während vier Stunden unter einem verringerten Druck von weniger als ο,οοΐ mm auf 1.288°+ 12° C erhitzt. Nach Ablauf der vier Stunden wurde der Tiegel und sein Inhalt abgekühlt und der Teil herausgenommen. Der sich ergebende Teil war frei von innerem Filmnetzwerk und hatte eine im wesentlichen loojfige Dichte.introduced a vacuum sintering furnace which had been purged with argon 1st. The oven was then sealed and opened for four hours under a reduced pressure of less than ο, οοΐ mm Heated 1,288 ° + 12 ° C. At the end of the four hours, the crucible and its contents were cooled and the part removed. The resulting portion was devoid of internal film network and was essentially loojfige in density.

Beispiel IIExample II

Der Vorgang des Beispiels I wurde unter Verwendung eines Metallbehälters wiederholt, wobei der Umfang des Pulverkerns mit dem Behälter verschmolz und die Poren vom Umfang in das Innere des Kerns diffundierten, was im Inneren einen grossen Hohlraum ergab. In einigen Fällen unterschieden sich die Poren dadurch, dass sie in der Nähe des Mittelpunkts in einer Ebene lagen.The procedure of Example I was followed using a metal container repeated, with the periphery of the powder core fused to the container and the pores from the periphery into the interior of the Kerns diffused, which resulted in a large cavity inside. In some cases, the pores differed in that they were in a plane near the center.

Beisp«. IIIExample «. III

Der im Beispiel I beschriebene Vorgang wurde mehrere Male wiederholt und lieferte gleichmässig zufriedenstellende Ergebnisse.The procedure described in Example I was repeated several times and delivered consistently satisfactory results.

Das VErfahren gemäßs der Erfindung ermöglicht es, verhältnismässig grobes Pulver (mit einer Teilchengrösse von weniger als o,8 mm) zu verwenden, um die gewünschte Dichte zu erzielen, da die Oberflächenenergie des Pulvers ohne den verunreinigenden Film hoch ist.The method according to the invention enables relatively coarse powder (with a particle size of less than 0.8 mm) to use in order to achieve the desired density, since the surface energy of the powder is high without the contaminating film.

H 9*/2 109808/1180 **5' H 9 * / 2 109808/1180 ** 5 '

Die Erfindung 1st nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described above limited the various amendments can experience without departing from the scope of the invention.

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS

H 94/2 -6-H 94/2 -6-

109808/1180109808/1180

Claims (1)

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dtpl.-lng. H. BERKENfELD, Patentanwälte, Köln Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dtpl.-Ing. H. BERKEN fELD, patent attorneys, Cologne AnlogtAnlogt 'utnBab«vom 17. Februar 197oray// **—·Λ ^Homogeneous Me tale, Inc.' utn B ab «of February 17, 197oray // ** - · Λ ^ Homogeneous Metale, Inc. H 94/2H 94/2 PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1. Verfahren sum Sintern von Metalllpulvern, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver In trockenem Zustand In Berührung mit einer keramischen Oberfläche angeordnet wird, welche einen BEhälter für dasselbe begrenzt, so wie dass das trockene Pulver In Berührung mit der keramischen Oberfläche bei erhöhter Temperatur gesintert und später abekühlt wird.1. Process sum sintering of metal powders, thereby characterized in that the powder in the dry state is placed in contact with a ceramic surface which limits a container for the same, such as that the dry powder in contact with the ceramic Surface sintered at elevated temperature and later cooled will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver In einem keramischen Behälter angeordnet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the powder in a ceramic container is arranged. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver In einem mit kemlschem Material ausgekleideten Behälter angeordnet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the powder in one with kemlschem Material lined container is placed. H. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzelchnet, dass das Pulver In einem mit keramischem Material überzogenen Behälter angeordnet wird. H. The method according to claim 1, characterized in that the powder is placed in a container coated with ceramic material. H 9I/2 -1-H 9I / 2 -1- 109808/1180109808/1180 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennsei ch net, dass der Sintervorgang In einer nicht reaktiven Atmosphäre ausgeführt wird.5. The method according to claim 1, characterized gekennsei ch net that the sintering process in one not reactive atmosphere. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht reaktive Atmosphäre aus einem Fakuum besteht.6. The method according to claim 5, characterized in that the non-reactive atmosphere a faculty exists. 7. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht reaktive Atmosphäre aus einem Inerten Oas besteht.7. The method according to claim, characterized in, that the non-reactive atmosphere consists of an inert oasis. 8. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass ά In der nicht reaktiven Atmosphäre die Teildrücke von Sauerstoff und STlckstoff o,oo5 mm nicht aberschreiten.8. The method according to claim 5 »characterized in that ά In the non-reactive atmosphere, but short of the partial pressures of oxygen and STlckstoff o, oo5 not mm. 109808/1180109808/1180
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3862840A (en) * 1972-12-20 1975-01-28 Airco Inc Process for manufacture of hard and non-deformable alloys without compacting by sintering in the solid-liquid phase

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996040602A1 (en) * 1995-06-07 1996-12-19 Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. Ceramic-coated support for powder metal sintering
US5773147A (en) * 1995-06-07 1998-06-30 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. Ceramic-coated support for powder metal sintering

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