DE2120927C3 - Verfahren zum Sintern von Preßkörpern aus hochschmelzendem Metall- oder Legierungspulver - Google Patents
Verfahren zum Sintern von Preßkörpern aus hochschmelzendem Metall- oder LegierungspulverInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sintern von Preßkörpern aus hochschmelzendem
Metall- oder Legierungspulver durch Erhitzen mittels Elektronenbeschuß im Vakuum.
7um Sintern von Preßkörpern aus Metallpulver ist es aus der US-PS 22 27 177 bekannt, diese in einem
inaktiven Gas einer Glimmentladung auszusetzen. Bei solchen Gli.nmentlaäungen, die vorzugsweise bei
einem Druck von 5 uis 0,1 Torr unterhalten werden,
erfolgt die Erwärmung des Preßkörpers durch auftreffende Ionen, die bei ihrer Umladung vielfach
störende Fremdatome im Preßkörper ergeben.
Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf ein Verfahren zum Sintern von Preßkörpern aus hochschmelzendem Metall- oder Legierungspulver durch
Erhitzen mittels Elektronenbeschuß im Vakuum, bei dem die Preßkörper direkt durch die auftreffenden
Elektronen erhitzt werden, ohne daß durch die Restgasatmosphäre die Gefahr einer Verunreinigung
besteht.
Aus der DT-AS 1115030 ist ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung
von metallischen Schmelzblöcken bekannt, bei dem die Oberfläche des metallischen
Schme,lzblockes im Hochvakuum mittels Elektronenstrahlen
beschossen wird, wobei als Elektronenstrahlquellen eine oder mehrere ringförmige Glühkathoden
verwendet werden können.
Aus der US-PS 33 81 157 ist es bekannt, mittels einer
rin£»förmißen HnhlkathnHp in »jnsr Ebsns rsdis! auf
einen Gegenstand gerichtete Elektronenstrahlen zu erzeugen, um beispielsweise einen Schweiß- oder Lötvorgang,
ein Zonenschmelzen, ein Drahtziehen oder ein Aufdampfen vorzunehmen.
Es sind auch Sinterverfahren für pulvermetallurgisch hergestellte Preßkörper mittels Elektronenbeschuß der
Oberfläche im Vakuum bekannt, bei welchem der zu sinternde»Preßkörper unter dem fokussierten Elektronenstrahl
bewegt wird.
Der Sinterprozeß verläuft dabei jedoch sehr langsam, weil aufeinanderfolgend nur kleine Flächen des Preßknrpcrs
der 1 rhit/ung ausgesetzt worden. Die aul
dem erhitzten Teil der Oberfläche ausgeschiedenen Gase werden teilweise von der bereits dem Beschluß
ausgesetzten Fläche absorbiert. Außerdem ist es nicht möglich, Preßkörper verschiedener Konfiguration und
Dicke gleichmäßig /u erhitzen. Deswegen lassen sich praktisch nur flache dünne Preßkörper mit kleinen
Abmessungen erhitzen, wobei diese auch nicht länger auf Zwischentemperaturen gehalten werden können,
so daß vor der Schrumpfung des Preßkörpers ein Teil der Gase in diesem verbleibt, die tiefe Oberflächenrisse
und Innenlunker hervorrufen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sinterverfahren für Preßkörper aus hochschmelzendem
Metall- ouer Legierungspulver durch Erhitzen mittels Elektronenbeschuß im Vakuum anzug; ->en, das sowohl
das Sintern der Preßkörper zu beschleunigen als auch die Qualität der gesinterten Körper zu steigern gestattet,
wie auch das Sintern von Preßkörpern von großen Abmessungen und komplizierter Form ermöglicht.
Dies wird bei einem Sinterverfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
nach Erreichen eines Vakuums von etwa 10"7 Torr die gesamte Oberfläche des als Anode geschalteten Preßkörpers
gleichzeitig dem Elektronenbeschuß von einer diesen umgebenden Kathode ausgesetzt wird, wobei
eine Temperatur von 10 bis 15% der Schmelztemperatur des Werkstoffs gehalten wird, bis die
Gasausscheidung aufhört, und der Preßkörper dann, wenn der Druck von 10"7 Torr wieder erreicht ist, mit
einer Geschwindigkeit von 500C pro Minute bis auf Sintertemperatur erhitzt wird.
Auf diese Weise kann das Sintern der Preßkörper erheblich beschleunigt werden, und es können auch
Preßkörper mit großen Abmessungen und komplizierter Form gesintert werden. Die Erhitzung auf 10 bis
15% der Schmelztemperatur des Preßkörpers, so lange, bis die Gasausscheidung aufhört, gibt die Möglichkeit'
die Qualität der erhaltenen Werkstücke zu steigern, da die Bildung von Lunkern und tiefen Oberflächenrissen
vermieden werden kann.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Heizkörper
zur Erwärmung des Preßkörpers zeichnet sich dadurch aus, daß der in Form von Fäden oder Stäben
ausgeführte, den Preßkörper innerhalb der Vakuumkammer umgebende Heizkörper gleichzeitig als
Kathode geschaltet ist.
Eine derartige Vorrichtung gewährleistet eine höhere Leistung und höhere Qualität der hergestellten Werkstücke,
auch wenn diese kompliziertere Form besitzen.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert
werden. Es zeigt:
F;g. 1 einen Vakuumofen in veriikaier Schnittdarstellung
durch die Längsachse,
Fig. 2 iinen Schnitt H-II nach Fig. 1.
Der Vakuumofen zur Durchführung des Sinterns von Preßkörpern besitzt ein zylindrisches wassergekühltes
Gehäuse 1 mit einem Deckel 2 und einer Hubvorrichtung 3.
Im Gehäuse 1 sind auf Hochspannungsisolatoren 4 Schirme 5 aus Metall, z. B. aus Molybdänblech, angeordnet.
Ein an elektrischen Stromzuleitungen 7 befestigter Heizkörper 6 ist als Kathode aus Wolframoder
Molybdänblechen oder -draht ausgebildet, die die
gan/e Oberfläche des /u bearbeitenden l'reükörpcrs 9
umgibt. Der Heizkörper ist an eine gleichgerichtete
Hochspannung geschaltet (in der/cchnung nicht d.ir
gestellt) Fin fisch 8 /ur Aufnahme des Preßkorpeis 9
in einer bestimmten [.age hat einen Antrieb /um vertikalen
Vorschub durch eine Vakuumdichtung 10 Das Gehäuse 1 und der Tisch 8 sind geerdet. Der Ofen ist
mit einer mechanischen Pumpe und einer öltrcicn
Hochvakuumpumpe (nicht gezeigt) ausge.usiel, um im
Olenraum ein Vakuum von etwa 10 Torr herzustellen. Ein optisches Pyrometer 11 und nicht dargestellte
Thermoelemente sind für Temperaturmessungen am Preßkörper und an einzelnen Ofenteilen bestimmt.
Bei der Durchführung <les Verfahrens arbeitet der
Vakuumofen folgendermaßen: Der Deckel 2 wird mittels der Vorrichtung 3 gfiölmc. Auf den Tisch 8 wird
der Preßkörper 9 gelee* Der Fl"- '!.orper 6 wird um den
Preßkörper 9 herum in c.!._■;,:!- isi Abstand zu dessen
Oberfläche angeordnet. "■ r λ wird der Deckel 2 abgesenkt
und der Ofen _...Jiiicht verschlossen. Das notwendige
Vakui' η wir<1 im Olenraum mit Hiii'e von
Vakuumpumpen '—icht gezeigt) hergestellt. Danach
wird die Heizspannungsquelle eingeschaltet und die Kathode - der Heizkörper 6 - auf eine Temperatur
erhitzt, bei welcher eine Elektronenemission von seiner Oberfläche entsteht. Auf diese Weise wird ein gerichteter
Elektronenstrom von der Kathode auf die ganze Oberfläche des zu bearbeitenden Preßkörpers 9, der als
Anode dient, erzeugt. Beim Auftreffen der Elektronen auf der Oberfläche des Preßkörpers 9 findet dessen
Erhitzung bis auf etwa 10 bis 15% der Schmelztemperatur dieses Werkstoffes statt und wird auf 'ieser
Temperatur so lange gehalten, bis die Gasausscheidung aufhört. Die Dauer der Behandlung hängt von der
Menge der flüchtigen Zusätze imPulverab. Das weitere Erhitzen des Preßkörpers 9 wird mit einer Geschwindigkeit
von 50°C/min bis zur Sintertemperatur durchgeführt. Die Kathode wird nach isothermischem Halten
auf Sintertemperatur abgeschaltet. Nach dem Abkühlen des Preßkörpers auf Zimmertemperatur wird der
Ofen geöffnet und der Preßkörper herausgenommen.
Wenn der Hochspannungsisolator 4 anstatt der Durchführung 10 benutzt wird, kann an den 1 isch 8
c:<i h< h·.·>
posii■. ■, i' ucnu.il .mgdegt * rdcn. und d ^
Olciifjch.ius.' I. die Schirme 5 und der llei/korpci f>
können geerdet werden. Dabei ändert sich das Prinzip
des Sinterverfahrens nicht, weil .m.:, .n ü leset I ail
s der als Kathode dienende I le'Aorper 6 aui negativem
Potential /u dem als Anode .Wirkenden Prettkörpcr 1J
bleibt Die Benutzung einer solchen Schaltung Iur die
Olenstromversorgunt; bietet die Möglichkeit, die ILispannungsquelle
und die Hoehspannungsqu.Mle /u
ίο trennen, so daß sich der Olenbetrieb vercinta ht
Das Verfahren ist beim Sintern von Prelikörperr. aus
Wolfram, Molybdän-. Niobpulvern und anderen Hoch
schmelzenden Metallen und ihren Legierungen enrihi
worden.
is Die Anwendung dieses Sinterverfahrens gab Λ>
Möglichkeit, aus den obenerwähnten Metallen praktisch porenfreie Sinterkörper herzustellen, die n,-25Ü
mm Durchmesser und bis 4(X) mm Höhe haben Die Werkstücke enthielten wenig Gasbcimengunücn.
die gleichmaßig im Gefüge verteilt waren.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde beispielsweise ein Preßkörper 9 aus hochschmelzendrη
Metallen und Legierungen mit einem Gewicht von 0,5 kg und einer Anfangsporosität von 50 bis 60% in
einem Vakuumofen behandelt, wie er in den Zeichnungen dargestellt ist. Nach Abdichten Jes Ofens
und Erreichens eines Vakuums von 10'7 Torr ist dann
der Preßkörper mit dem Heizkörper 6, der gleichzeitig als Kathode geschaltet worden ist, bis auf eine Temperatur
von 3000C erhitzt worden. Durch die Gasentwicklung
steigt dabei der Druck im Ofen auf
10~2 Torr an, wobei man bei der Entgasung eine
Spannung von 0,3 bis 0,8 kV anlegt. Ist ein Vakuum von 10"7 Torr wieder erreicht, wird das Sintern d's
Preßkörpers fortgeführt und seineTemperaturmiteiner Geschwindigkeit von 50°C/min erhöht, wobei die
Spannung von 0,8 auf 2,5 kV erhöht wurde. Der Abstand des Heizkörpers 6 vom P:e-ßkörper 9 betrug
15 bis 20 mm.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verjähren /um Sintern von Preßkörpern aus
hochschmelzendem Metall- oder Legierungspulver durch Erhitzen mittels Elektronenbeschuß im Vakuum,
dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen eines Vakuums von etwa 10"' Torr die gesamte Oberfläche des als Anode geschalteten
Preßkörpers gleichzeitig dem Elektronenbeschuß von einer diesen umgebenden Kathode ausgesetzt
wird, wobei eine Temperatur von 10 bis 15% der
Schmelztemperatur des Werkstoffes gehalten wird, bis die Gasausscheidung aufhört, und der Preßkörper
dann, wenn der Druck von 10'" Torr wieder
erreicht ist, mit einer Geschwindigkeit von 500C pro Minute bis auf Sintertemperatur erhitzt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Heizkörper zur Erwärmung
des Preßkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß der in Form von Fäden oder Stäben ausgeführte,
den Preßkörper innerhalb der Vakuumkammer umgebende Heizkörper gleichzeitig als
Kathode geschaltet ist.
25
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712120927 DE2120927C3 (de) | 1971-04-28 | Verfahren zum Sintern von Preßkörpern aus hochschmelzendem Metall- oder Legierungspulver |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19712120927 DE2120927C3 (de) | 1971-04-28 | Verfahren zum Sintern von Preßkörpern aus hochschmelzendem Metall- oder Legierungspulver |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2120927A1 DE2120927A1 (en) | 1972-11-09 |
| DE2120927B2 DE2120927B2 (de) | 1976-07-15 |
| DE2120927C3 true DE2120927C3 (de) | 1977-03-03 |
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