DE2263858A1

DE2263858A1 - Verfahren zur verbesserung der verdichtbarkeit und des sinterverhaltens fertiglegierter sphaerolithischer metallpulver

Info

Publication number: DE2263858A1
Application number: DE2263858A
Authority: DE
Inventors: Nathan Lewis Church; Edwin Snape
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-12-28
Publication date: 1973-07-12
Also published as: CA974799A; IT974406B; US3859086A; JPS4879108A; FR2166166A1; BE793539A; LU66763A1; NL7217440A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dn.-lng. R. König ■ Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte · aooo Düsseldorf 30 · . Cecilienallee 7B ■ Telefon 43373a

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28. Dezember 1972 27 942 K

International Nickel Limited, Thames House Millbank London S.W.1/ England

"Verfahren zur Verbesserung der Verdichtbarkeit und des Sinterverhaltens fertiglegierter sphärolithischer Metallpulver"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Verdichtbarkeit und des Sinterverhaltens fertiglegierter sphärolithischer Metallpulver.

Fertiglegierte durch Zersprühen bzw. durch Zerstäuben einer Metallschmelze hergestellte Pulver lassen sich nur schwer verdichten. Derartige Pulver besitzen jedoch aufgrund der Legierungszusammensetzung ihrer Teilchen und des Abschreckens beim Zerstäuben eine hohe Fasbigkeit, die bei Anwendung des herkömmlichen Kaltpressens eine nur geringe Verformung des Pulvers gestattet, selbst wenn Drücke von etwa 615 oder auch 1100 MN/m angewandt werden. Bei den sphärolithischen Pulvern aus rostfreien Stählen ist das Pressen so schwierig, daß sich kaum ausreichend grünfeste Kaltpresslinge ergeben, die ein Ausformen der Presslinge als einheitliches Teil aus dem Presswerkzeug ermöglichen. Um der geringen Verpressbarkeit Rechnung zu tragen, müssen bestimmte Bindemittel und un-

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erwünscht hohe Sintertemperaturen angewandt werden, um Teile aus sphärolithischen Zerstäubungspulvern herzustellen. Die vorerwähnten Schwierigkeiten und schlechten Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Sinterteile stehen in krassem Gegensatz zu der wirtschaftlichen Bedeutung von Sinterteilen aus derartigen Pulvern.

Fertiglegierte sphärolithische Pulver mit besserer Verpressbarkeit lassen sich durch Zersprühen der betreffenden Metallschmelze mit Wasser bei geringem Wasserdruck herstellen. Auf diese Weise hergestellte Pulver besitzen jedoeh einen zu hohen Gehalt an schädlichen Verunreinigungen wie Sauerstoff und Oxyde. Beim Zersprühen mittels Hochdruckwasser lassen sich unregelmäßig geformte Teilchen mit verhältnismäßig guter Verdichtbarkeit und verhältnismäßig geringen Oxydgehalten herstellen. Sinterteile aus derartigen Pulvern besitzen jedoch angesichts der unregelmäßigen Teilchenform eine außerordentlich hohe Porosität. Aus diesem Grunde müssen lange Sinterzeiten bei hohen Temperaturen, beispielsweise ein zwei- bis vierstündiges Sintern bei 1260 C angewandt werden, um die Poren zu schließen. Ein so langzeitiges Hochtemperatursintern ist jedoch aus wirtschaftlichen Gründen nicht erwünscht und führt häufig auch nicht zu ausreichend dichten Sinterteilen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Verdichtbarkeit und das Sinterverhalten fertiglegierter Pulver mit sphärolithischen Teilchen ohne die Gefahr einer Erhöhung des Gehaltes an Sauerstoff oder Oxyden zu verbessern und ein Verfahren zu schaffen, das die Herstellung von Sinterteilen mit verhältnismäßig hoher Dichte bei verhältnismäßig geringem Pressdruck und niedriger Sintertemperatur gestattet.

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Die Lösung der vorerwähnten Aufgabe besteht darin, daß die sphärolithisehen Pulverteilchen, insbesondere von Pulvern aus rostfreien Stählen einem selektiven chemischen Angriff unterworfen werden,bei dem im wesentlichen nur die weniger beständigen Oberflächenzonen angegriffen bzw.. entfernt und auf diese Weise die Oberflächen der einzelnen Teilchen aufgerauht werden. Ein derartiges Aufrauhen läßt sich dadurch erreichen, daß die Pulverteilchen der Einwirkung eines korrodierenden Mediums, beispielsweise einer Säure oder einer Base, ausgesetzt werden, wobei die Wahl des korrodierenden Mediums im Einzelfall von der Natur des Pulvers abhängt und das Aufrauhen auch elektrochemisch erfolgen kann.Bei dem erfindungsgemäßen selektiven Anätzen der Metallteilchen entstehen Vorsprünge oder Rauhigkeiten an der Teilchenoberfläche, wobei die Tiefe des chemischen Angriffs von der. Natur des jeweiligen Mediums und der Einwirkungszeit abhängt.

Es ist von Bedeutung, daß die Rauhigkeit sehr fein und auf die Größe der Pulverteilchen abgestellt ist. Der chemische Angriff sollte daher weder zu tief noch zu gering, jedoch ausreichend sein, um die Oberflächenschicht der Teilchen zu schwächen, so daß diese leicht verformt werden können.

Im allgemeinen gilt, daß ein verhältnismäßig weitgehendes selektives Anätzen keine weitere Verbesserung der Verdichtbarkeit ergibt und nur zu unnötigen Verlusten an Metall und korrodierendem Medium führt. Andererseits ergibt ein zu schwacher selektiver Angriff keine merkliche Verbesserung der Verdichtbarkeit und führt zu längeren Sinterzeiten.Im allgemeinen sollte die Tiefe des

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chemischen Angriffs bei einer Teilchengröße von 40 bis 400 -^m 1 bis 20 ^m, vorzugsweise 5 bis 15 ^m betragen, wobei sich Oberflächenerhebungen bzw. -rauhigkeiten entsprechender Größe ergeben. Außerdem sollte der chemische Angriff ausreichend fein sein, d.h. die Oberflächenzonen geringerer chemischer Beständigkeit sollten gleichmäßig verteilt und verhältnismäßig dicht beieinanderliegen, jedoch jeweils durch Zonen mit größerer Beständigkeit voneinander getrennt sein, so daß sich eine möglichst große Zahl von Oberflächenerhebungen und demzufolge beim Pressen ein möglichst weitgehendes Ineinandergreifen der behandelten Teilchen ergibt.

Während des Ätzens werden die Teilchen mit Ausnahme der sich vollständig lösenden sehr kleinen Teilchen nicht srstört, d.h. die größeren Teilchen bleiben mit Ausnahme des Oberflächenangriffs im wesentlichen erhalten. Dabei behalten die selektiv angeätzten Teilchen im wesentlichen ihre sphärolithische Gestalt, besitzen jedoch auf ihren Oberflächen verformbare mikroskopisch kleine Erhebungen. Die anfängliche Teilchengröße bestimmt sich im allgemeinen nach den gewünschten Eigenschaften des Sinterteils. Verhältnismäßig grobe Pulver mit einer Teilchengröße von beispielsweise 500^4· m oder mehr sind im allgemeinen nicht erwünscht, da ein sehr weitgehender chemischer Angriff mit einer Tiefe von beispielsweise 50 y^m, der sich nur unter Schwierigkeiten erreichen läßt, erforderlich ist, um eine für ein rasches Sintern erforderliche Oberflächenverformung zu erreichen. Hinzu kommt, daß ein sehr weitgehender chemischer Angriff Presslinge mit einem schlechten Aussehen ergibt. Andererseits führen zu feine Pulver zu einem vollständigen Lösen allzu vieler Teilchen und machen einen selektiven Angriff mit einer

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in bezug auf die Teilchengröße hinreichenden Feinheit schwierig, die erforderlich ist, um ein leichtes Verdichten des 'Pulvers zu ermöglichen. Aus diesem Grunde sollte die Teilchengröße vorzugsweise 50 bis 150 ^m betragen. Nach dem selektiven Ätzen kann das· Pulver gewaschen, getrocknet und anschließend mit einem Druck von beispielsweise 155 bis 1080 MN/m verpresst werden, wobei sich Presslinge mit einer Gründichte von beispielsweise 65 bis 85% der theoretischen Dichte ergeben. Die grünen Presslinge können dann beispielsweise bei 980 bis 1150⁰C oder höheren Tenperaturen gesintert werden und ergeben ohne spezielle Zusätze zur Verbesserung des Sinterverhaltens Sinterteile mit hoher Dichte.

Die sphärolithisehen Pulverteilchen können dem chemischen Angriff unmittelbar nach dem Zerstäuben oder auch im Anschluß an eine Vorbehandlung zur Verbesserung des Ätzverhaltens, beispielsweise nach der Bildung einer oder mehrerer metallurgischer Oberflächenphasen unterworfen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Pulver aus rostfreien Stählen, ist jedoch auch für andere fertiglegierte Pulver einschließlich Pulver aus Nickellegierungen geeignet.

Rostfreie Stähle der vorerwähnten Art enthalten im allgemeinen 12 bis 35% Chrom, 0 bis 30% Nickel, 0 bis 0,5% Kohlenstoff, 0 bis 0,5% Sauerstoff, 0 bis 0,2% Stickstoff, 0 bis 0,4% Schwefel, 0 bis 3% Kupfer, 0 bisO^% Phosphor, 0 bis 2% Silizium, 0 bis 10% Mangan, 0 bis 15% Kobalt, 0 bis 10% Molybdän und 0 bis 5% Wolfram, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen.

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Pulver aus rostfreien Stählen können einer Wärmebehandlung unterworfen werden, um sie für das selektive Anätzen vorzubereiten. Eine solche Wärmebehandlung kann dazu dienen, in den Pulverteilchen eine oder mehrere aktive, metallurgische, beispielsweise metallische,insbesondere martensitische, ferritische und/oder austenitische Phasen zu bilden. Bestehen die Pulverteilchen aus zwei oder mehreren metallurgischen Phasen, so kann der Anteil der chemisch weniger beständigen Phase beispielsweise 10 bis 30 Volumenprozent oder mehr betragen. So kann bei einem Pulver aus einem rostfreien Stahl mit 18 bis 35# Chrom, 2 bis 1296 Nickel, 0 bis 0,2% Kohlenstoff, 0 bis 2% Mangan, 0 bis 2% Silizium, 0 bis 2% Kobalt, 0 bis 3% Molybdän und 0 bis 5% Wolfram, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen eine solche Wärmebehandlung, beispielsweise in einem Glühen bei 870 bis 121O⁰C, insbesondere bei 980°C bestehen, um eine in einem ferritischen Grundgefüge verteilte austenitische Phase zu erzeugen. Das Glühen wird dabei vorzugsweise so durchgeführt, daß die austenitische Phase feindispers und im wesentlichen gleichmäßig über die Teilchenoberfläche verteilt ist. Das Anätzen kann bei solchermaßen vorbehandelten Pulvern dann durch Einbringen der Teilchen in ein korrodierendes Medium, beispielsweise in kochende wässrige Schwefelsäure erreicht werden, in der die Oberflächenzonen der Phase mit der geringeren chemischen Beständigkeit gelöst werden.Diese Zonen werden bei einer mittleren Teilchengröße von 50 bis 150 >^m vorzugsweise bis in eine Tiefe von 5 bis 15 /<m entfernt. Danach kann das Pulver beispielsweise in Wasser oder Alkohol gewaschen, getrocknet und anschließend bei verhältnismäßig geringem Druck von beispielsweise 460 MN/m verpresst und alsdann beispielsweise bei 1090 bis 1150⁰C in Wasserstoff gesintert werden.

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Andererseits kann auch bei einem sphärolithischen Pulver aus einem rostfreien Stahl mit 20 bis 35% Chrom, 0 bis 24% Nickel, 0 bis 0,2% Kohlenstoff, 0 bis 2% Mangan, 0 bis 2% Silizium, 0 bis 2% Kobalt, 0 bis 3% Molybdän und 0 bis 5% Wolfram, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen durch ein Glühen bei 650 bis 930⁰C eine Sigmaphase in einem austenitisehen oder ferritischen Grundgefüge erzeugt werden.. Danach kann das Pulver in ein korrodierendes Medium, beispielsweise in eine wässrige, 70%ige Salpetersäure mit einer Temperatur von 70°C eingebracht werden, um die chemisch weniger beständige Sigmaphase an der Oberfläche der Pulverteilchen zu lösen. Das Pulver kann alsdann beispielsweise in Wasser gewaschen, getrocknet und beispielsweise bei 155 bis 1080 MN/m² ge;
gesintert werden.

bis 1080 MN/m gepresst sowie schließlich bei 1090⁰C

Weiterhin kann ein Pulver aus einem rostfreien austenitischen Stahl mit 12 bis 25% Chrom, 12 bis 30% Nickel, 0 bis 1% Silizium, 0 bis 1,5% Molybdän, 0 bis 0,2% Kohlenstoff, 0 bis 2% Wolfram, 0 bis 2% Mangan und 0 bis 2% Kobalt, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen und einem austenitisehen Gefüge in der Weise selektiv angeätzt werden, daß das Pulver beispielsweise 10 bis 60 Minuten in einer Brom-Alkohol-Lösung mit vorzugsweise etwa 10 bis 20 Volumenprozent Brom behandelt wird. Die Behandlung kann auch in Lösungen mit geringeren oder höheren Bromkonzentrationen erfolgen, wenngleich niedrigere Bromkonzentrationen längere Behandlungszeiten erfordern, um die gewünschte Ätztiefe in den weniger beständigen Zonen zu erreichen, während höhere Konzentrationen Schwierigkeiten hinsicht-

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lieh der Überwachung der Ätztiefe mit sich bringen. Die erfindungsgemäße chemische Behandlung eignet sich unter anderem zur Behandlung im wesentlichen austenitischer Pulver. Sofern die Teilchen eines sphärolithischen Pulvers eine oxydische Oberflächenschicht aufweisen, sollte diese Schicht vor der Behandlung in Brom-Alkohol im wesentlichen entfernt werden; dies kann beispielsweise mittels einer sauren Lösung, beispielsweise mit einer Lösung aus 5 bis 15 Teilen Wasser, 5 bis 15 Teilen konzentrierter (38#iger)Salzsäure und 1 Teil konzentrierter (70%iger) Salpetersäure geschehen. Insbesondere sollten Pulver mit mehr als 500 ppm Sauerstoff, oder auch mit 400, 250 und sogar 100 ppm Sauerstoff, deren Teilchengröße 70 bis 150 ^m beträgt, in dieser Weise mit Säure vorbehandelt werden. Die Wasser-Salzäure-Salpetersäure-Lösung besitzt vorzugsweise eine Temperatur von etwa 40 bis 60°C, wobei die Behandlungszeit von der Menge des Sauerstoffs abhängt und beispielsvri.se 1 bis 60 Minuten beträgt. Nach der Vorbehandlung zum Entfernen der oxydischen Oberflächenschichten kann das Pulver beispielsweise in Wasser oder Alkohol gewaschen, getrocknet und alsdann mit der Brom-Alkohol-Lösung behandelt sowie beispielsweise mit einem Druck von 310 oder 620 MN/m verpreßgesintert werden.

620 MN/m² verpreßt und schließlich bei 1090 bis 1150⁰C

Bei konstanter Dicke der Oxydschicht steigt der Sauerstoffgehalt eines Pulvers mit zunehmender Gesamtoberfläche des Pulvers bzw. mit abnehmender Teilchengröße an. So besitzt beispielsweise ein Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 30 .i^m eine Gesamtoberfläche, die etwa dem Zweifachen eines Pulvers gleichen Volumens mit einer mittleren Teilchengröße von 55 jl*J®- entspricht.

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Als korrodierendes Medium für den selektiven chemischen Angriff auf Teilchen eines Pulvers aus rostfreiem Stahl eigent sich auch eine Lösung aus einem Volumenteil Salpetersäure in drei Volumenteilen Salzsäure, eine 10%ige Lösung von Chrom? und Salzsäure in Wasser, deren Gehalte an Chromsäure zur Beschleunigung des Angriffs erhöht werden kann, eine gesättigte Eisen-III-Chlorid-Lösung in Salzsäure mit einem geringen Gehalt an Salpetersäure, e.in"e Lösung von 4 Gewichtsteilen Kupfersulfat und 20 Gewichtsteilen Salzsäure in 20 Gewichtsteilen Wasser und eine Lösung von 50 Gewichtsteilen Salzsäure in Alkohol. Das selektive chemische Ätzen läßt sich auch mit Lösungen durchführen, die beispielsweise Eisen-III-Chlorid oder Kupferchlorid enthalten und ein lochfraßähnliches Ätzen bewirken.

Pulver mit einer ferritischen oder anderen, beispielsweise austenitischen oder martensitischen Phase im Teilchengefüge lassen sich auch mit einer Lösung aus 5 Teilen Kupferchlorid, 100 Teilen Salzsäure, 100 Teilen Äthylalkohol und 100 TeilgiWasser selektiv ätzen, die den Ferrit stärker angreift als den Austenit, jedoch weniger als den Martensit.

Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich auch sphärolithische Pulver aus Nickel-Super-Legierungen mit 10 bis 25% Chrom, 0 bis 30% Kobalt, 0 bis 25% Molybdän, 0 bis 10% Wolfram, 0 bis 6% Niob, 0 bis 5% Aluminium, 0 bis 5% Titan, 0 bis 20% Eisen, 0 bis 1% Mangan, 0 bis 1% Silizium und 0 bis 0,25% Kohlenstoff, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen. Derartige Pulver können ein austenitisches Teilchengefüge besitzen und mit einer bromhaltigen Lösung> beispielsweise mit einer-Lösung von 10 bis 20 Volumenprozent Brom in Alkohol oder mit einer stark oxydierenden Lösung wie beispielsweise Salpetersäure selektiv geätzt werden.

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Das selektive Ätzen solcher Pulver aus einer Nickel-SuperLegierung läßt sich durch-ein Glühen bei beispielsweise 760 bis 1090⁰C verbessern, das zur Ausscheidung einer primären ,γ-Phase in einem austenitischen Grundgefüge führt.

Bei sphärolithischen Pulvern aus einer Chrom, beispielsweise 15 bis 25% Chrom enthaltenden Nickel-Super-Legierung kann auf der Teilchenoberfläche ein passiver Film erzeugt werden, der sich im Bereich der aktiveren Zonen beispielsweise durch eine Halogenionen enthaltende Lösung wie Salzsäure aufbrechen läßt. Durch das örtliche Aufbrechen des oxydischen passiven Films wird die darunter befindliche Metalloberfläche freigelegt, die dann bis auf die gewünschte Ätztiefe beispielsweise durch Halogenionen angegriffen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.

Beispiel

Ein Pulver aus einem rostfreien Stahl mit 0,1% Kohlenstoff, 8,096 Nickel, 27,5% Chrom, 0,66% Sauerstoff und 0,072% Stickstoff, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen wurde durch Zerstäuben einer Schmelze in Argonatmosphäre bei einem Argondruck von 2,76 MN/m erzeugt. Das im wesentlichen sphärolithische Pulver wurde gesiebt, wobei zwei Pulverfraktionen mit einer Teilchengröße von 74 bis 150yu m und einer Teilchengröße von 43 bis fkytsm anfielen. Die Pulverfraktionen wurden 30 Minuten bei 927°C in Wasserstoff geglüht, um in den Pulverteilchen eine feindisperse Austenitphase in einem ferritischen Grundgefüge zu erzeugen. Teilmengen der beiden Pulver-

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fraktionen wurden alsdann zwischen 5 und 60 Minuten unterschiedlich lang mit einer 1Obigen Lösung von Schwefelsäure in Wasser behandelt, anschließend in Alkohol gewaschen und mittels warmer Luft getrocknet. Die Teilmengen wurden dann in einem Werkzeug mit einem (ausschnitt von 12,7 x 31,75 mm bei einem Druck von 308,9 oder 617,8 MN/m verpresst. Alsdann wurde die Gründichte der Presslinge be-stimmt.

Die Presslinge wurden schließlich 30 Minuten bei 1121°C in Wasserstoff gesintert. In der nachfolgenden Tabelle I sind die Untersuchungsergebnisse der erfindungsgemäß · behandelten Pulver einem in derselben Weise hergestellten und geglühten, jedoch nicht selektiv geätzten Pulver 1 gegenübergestellt:

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Tabelle I

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Pul- Behandlungs- Pressdruck Teilchenver zeit H₅SO- (MN/m^) größe

(min)

( m) Dichte (% der theor Dichte)

1	0
2	5
3	5
4	10
VJl	10
6	30
7	30
8	30
9	30
10	60
11	60
12	60

617,8 308,9 308,9 308,9 308,9 308,9 308,9 617,8 617,8 308,9 308,9 617,8

74 Ms

74 bis

43 bis

74 bis

43 bis

74 bis

43 bis

74 bis

43 bis

74 bis

43 bis

43 bis keine Verdichtung geringe Verdichtung geringe Verdichtung geringe Verdichtung mäßige Verdichtung 65,5 66,6 Pressling zerbrochen 75,5 ' 76,2 Pressling zerbrochen 67,3 67,7

65.8 66,3

74.9 75,8

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Die Daten der Tabelle I zeigen, daß das unbehandelte Pulver 1 auch bei einem Pressdruck von 617,8 MN/m nicht verdichtbar ist. Das leichte Ätzen der Pulver 2 bis 5 ergab nur eine mäßige Verdichtbarkeit, so daß die grünen Presslinge beim Handhaben zerbrachen und insgesamt gesehen ein Sintern der Pulver 1 bis 5 nicht möglich war. Das mäßige, 30 Minuten dauernde Ätzen der Pulver 6 und 8 mit einer Teilchengröße von 74 bis 147/i.c.m ließ ein Verdichten bei 308,9 oder 617,8"MN/m zu und ergab Presslinge mit scharfen Kanten und die Handhabung gestattender Grünfestigkeit. Das 30minütige Ätzen der Pulver 7 und 9 mit einer Teilchengröße von 43 bis 74 u m ermöglichte zwar ein Verpressen der Pulver, doch zerbrachen die Presslinge während des Pressens, so daß ein Sintern nicht möglich war. Ein 60minütiges Ätzen beider Pulver mit einer Teilchengröße von 74 bis 147^ m und der Pulver 10, 11 und 12 mit einer Teilchengröße von 43 bis 74/xi ließ ein Verpressen bei 308,9 oder 617,8 MN/m zu, das Grünpresslinge mit scharfen Kanten und einer die Handhabung ermöglichenden Grünfestigkeit ergab. Die verpressbaren Pulver 6, 8 und 10 bis 12 ließen sich mit Erfolg sintern. Obgleich die mittlere Dichte der verschiedenen Sinterproben ziemlich gering war, ergab die mikroskopische Untersuchung, daß im Innern der Sinterteile ein wesentliches Sintern stattgefunden hatte, bei dem sich im Innern eine Dichte von mutmaßlich über 95% der theoretischen Dichte ergab.

Dadis nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten fertiglegierten spharolithisehen Pulver eine bessere Verdichtbarkeit und die daraus hergestellten Grünpresslinge eine verhältnismäßig hohe Gründichte besitzen, können sie bei niedriger Temperatur gesintert werden. Eine geringere Sintertemperatur führt ebenso wie die geringere Zugänglichkeit des Inneren der Presslinge infolge der ver-

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hältnismäßig hohen Dichte zu einer Verringerung der Oxydation beim Sintern chromhaltiger Legierungen.

Beispiel 2

Durch Zersprühen einer Schmelze mittels Argon eines Drucks von 4,14 MN/m wurde ein Pulver aus rostfreiem Stahl mit 0,008% Kohlenstoff, 0,49% Mangan, 0,22% Silizium, 14,7% Nickel, 16,8% Chrom und 1,5% Molybdän, Rest im wesentlichen Eisen hergestellt. Das im wesentlichen aus sphärolithischen Teilen bestehende Pulver wurde gesiebt und die dabei anfallende Pulverfraktion mit einer Teilchengröße von 74 bis 147 μ m zwei Stunden in einer Lösung von 10 Teilen Wasser, 10 Teilen konzentrierter Salzsäure und 10 Teilen konzentrierter Salpetersäure bei 50⁰C gebeizt, um die Öberflächenoxyde zu entfernen. Das Pulver wurde dann in Wasser und Alkohol gewaschen sowie an der Luft getrocknet. Danach wurde das Pulver 10 Minuten mit einer Lösung von 15 Volumenprozent Brom in Alkohol selektiv geätzt, erneut gewaschen und getrocknet. Das geätzte Pulver wurde dann bei einem Druck von 617,8 MN/m gepresst und die Presslinge eine Stunde bei 1121⁰C in Spaltgas gesintert. Die Porosität der gesinterten Presslinge betrug 13%.

Ein Pulver ähnlicher Zusammensetzung mit unterschiedlich gestalteten Teilchen wurde durch Zersprühen in Wasser hergestellt und unter ähnlichen Bedingungen verpresst und gesintert. Die Sinterteile dieses Pulvers besaßen eine hohe Porosität von beispielsweise 16,5%.

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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zum Herstellen von Sinterteilen aus Pulvern der verschiedensten rostfreien Stähle oder Nickel-Super-Legierungen einschließlich Hähne, Bohrer und Schiffsarmaturen wie Befestigungsösen, Teile von Spill, Winden, Muttern und Kniebleche verwenden.

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Claims

International Nickel Limited, Thames House, Millbank London S.W.1/ England

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Verdichtbarkeit und des Sinterverhaltens fertiglegierter sphärolithischer Metallpulver, dadurch gekennzeichne t_f daß die Pulverteilchen selektiv angeätzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver mit einer anfänglichen mittleren Teilchengröße von 40 bis 400ι* m bis auf eine Tiefe von 5 bis 15 A< m angeätzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eines Pulvers mit einer anfänglichen mittleren Teilchengröße von 50 bis 150 .o m angeätzt werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eines Zerstäubungspulvers angeätzt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärolithisehen Pulverteilchen vor dem Anätzen geglüht und dabei mindestens zwei metallurgische Phasen erzeugt werden, von denen eine feindispers in der anderen Phase verteilt ist.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß "beim Glühen eine feindispers in einem ferritischen G-rundgefüge verteilte austenitische Phase erzeugt wird.

7· Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge ken n zeichnet, daß beim Glühen eine feindispers in einem austenitisch-ferritisehen Grundgefüge verteilte Sigmaphase erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eines Pulvers mit 10 bis 25% Chrom, 0 bis 30% Kobalt, 0 bis 25% Molybdän, 0 bis 10% Wolfram, 0 bis 6% Niob, 0 bis 5% Aluminium, 0 bis 5% Titan, 0 bis 20% Eisen, 0 bis 1% Mangan, 0 bis 1% Silizium und 0 bis 0,25% Kohlenstoff , Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel angeätzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Glühen eine in einem austenitischen Grundgefüge feindispers verteilte primäre fr-Phase erzeugt wird.

10. Verfahren,nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eines Pulvers aus einem rostfreien Stahl mit 12 bis 35% Chrom, 0 bis 30% Nickel, 0 bis 3% Kupfer, 0 bis 0,5% Kohlenstoff, 0 bis 0,5% Sauerstoff, 0 bis 0,2% Stickstoff, 0 bis 0,4% Schwefel, 0 bis 0,4% Phosphor, 0 bis 2% Silizium, 0 bis 10% M_angan, 0 bis 15% Kobalt, 0 bis 10% Molybdän, 0 bis 5% Wolfram, Rest einschließt lieh erschmelzungsbedingter · Verunreinigungen selektiv angeätzt werden.

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11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eines Pulvers aus einem rostfreien Stahl mit 18 bis 3596 Chrom, 2 bis 1296 Nickel, 0 bis 0,296 Kohlenstoff, 0 · bis 2% Mangan, 0 bis 296 Silizium, 0 bis 296 Kobalt, 0 bis 396 Molybdän und 0 bis 5% Wolfram, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen selektiv angeätzt werden.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eines Pulvers aus einem rostfreien Stahl mit 20 bis 3596 Chrom, 0 bis 2h% Nickel, 0 bis 0,296 Kohlenstoff, 0 bis 296 Mangan, 0 bis 296 Silizium, 0 bis 296 Kobalt, 0 bis 396 Molybdän und 0 bis 596 Wolfram, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen selektiv angeätzt werden.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eines Pulvers aus einem rostfreien Stahl mit 12 bis 2596 Chrom, 12 bis 3096 Nickel, 0 bis 196 Silizium, 0 bis 1,596 Molybdän, 0 bis 0,296 Kohlenstoff, 0 bis 296 Wolfram, 0 bis 296 Mangan und 0 bis 296 Kobalt, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen selektiv angeätzt werden.

14. Verfahren.nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen mit einem sauren oder basischen Medium behandelt werden.

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Verf ahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen mit einer Brom-Alkohol-Lösung behandelt werden;

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Oberflächenoxyde aufweisende Pulverteilchen vor dem selektiven Ätzen mittels einer sauren Lösung gebeizt werden.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Ätzen elektrochemisch erfolgt.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver nach dem Anätzen bei einem Druck von 155 bis 1080 MN/m² bis auf 65 bis 85% der theoretischen Dichte kaltverdichtet und der Kaltpressling bei mindestens 980°C gesintert wird.

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