DE2403449B2

DE2403449B2 - Formteile fuer die isostatische heissverdichtung

Info

Publication number: DE2403449B2
Application number: DE19742403449
Authority: DE
Inventors: Günter Adolf Dr.-Ing. 4300 Essen Ostermann
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1974-01-25
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1976-04-22
Also published as: NL7500353A; CH587093A5; SE407529B; FR2258921A1; FR2258921B1; GB1490773A; SE7500394L; AT341308B; ATA45575A; DE2403449A1

Description

Die Erfindung betriift für die isostatische Heißver- *o dichtung geeignete Formteile, die aus Vorpreßkörpern aus pulverförmigen Metallen, Metalloxiden, Carbiden, Nitriden, Boriden und/oder Siliciden bestehen und mit gas- und flüssigkeitsdichten Hüllen versehen sind.

In der Pulvermetallurgie sind Formteile bekannt, die »5 aus pulverförmigen Materialien bestehen und einer isostatischen Heißverdichtung unterworfen werden. Um zu vermeiden, daß die für die isostatische Heißverdichtung verwendeten Gase und Flüssigkeiten durch die poröse Formteiloberfliiche in das Innere der Körper gelangen, werden die Formteile in Kapseln oder Hüllen verdichtet, die hinreichend elastisch bzw. plastisch sind und sich bei der Verdichtungstemperatur nicht zersetzen.

Es ist bekannt, Formteile in Glas- oder Metallkapseln bei hohen Temperaturen isostatisch zu verdichten. Nachteilig ist, daß Metallkapsein nur dann wirtschaftlich gefertigt werden können, wenn sie eine einfache geometrische Form — beispielsweise die Form eines Zylinders — haben. *°

Weiterhin müssen die Wandungen der Metallkapseln so dick sein, daß sie gut geschweißt werden können. Es muß ferner damit gerechnet werden, daß Metallkapseln und pulverförmige Materialien beim isostatischen Heißverdichtungsworgang teilweise miteinander *5 verschweißt werden, was zu Deformationen und Brüchen der Formteile führt, wenn Kapsel und Formteil ungleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Auch die Anwendung der Glaskapseltechnik, insbesondere dann, wenr das Schlickergußverfahren angewendet wird, setzt für geometrisch komplizierte Formteile die Fertigung von Masken oder Kernen voraus, wodurch erhebliche Kosten entstehen. Weiterhin wird das Glas, welches sich bei der isostatischen Heißverdichtung im plastischen Zustand befindet, z. T. in die Oberflächenporen der Formteile eingepreßt, wodurch die Beschaffenheit der Formteiloberfiäche beeinträchtigt wird. Beim Füllen der Glas- und Metallkapseln kann es auch zu einer unerwünschten Entmischung der pulverförmigen Materialien kommen. Außerdem ist die Entgasung der in den Kapseln befindlichen pulverförmigen Materialien im Vakuum bei erhöhter Temperatur erforderlich, wobei durch Zusetzen der Ableitungsrohre durch entweichende Substanzen häufig Schwierigkeiten auftreten und die Entgasung unvoll- ^6s ständig ist. Es bereitet ferner große Schwierigkeiten, bei der formtreuen Abbildung von Kanten und Ecken eine geringe Ausschußquote zu erzielen.

In der deutschen Auslegeschrift 22 08 250 ist ein Verfahren zur Herstellung eines isostatisch druckgesinterten Körpers beschrieben, bei dem der Körper aus Pulver kaltgepreßt wird und mit einer Hülle, entweder aus Material mit niedrigerem Schmelzpunkt als der des Preßkörpers oder aus Material, das zusammen mit dem Werkstoff des Preßkörpers ein Eutektikum bildet, versehen wird, wonach der Körper in einem Vakuum-Ofen unter vermindertem Druck erhitzt wird, so daß die Hülle schmilzt, und der Körper schließlich unter direkter Einwirkung eines inerten, gasförmigen Druckmittels isostatisch druckgesinten wird. Die Hülle kann aus Emaille, Glas oder in bestimmten Fällen auch aus Nickel bestehen und wird durch Flammspritzen, Plasmaspritzen oder Tauchen auf den kaltgepreßten Körper aufgetragen. Bei diesem bekannten Verfahren ist es nachteilig, daß die Hülle nach ihrem Aufbringen nicht gasdicht ist, sondern durch einen zusätzlichen Schmelzvorgang in den gasdichten Zustand überführt werden muß. Außerdem ergeben sich bei diesem Verfahren auch Schwierigkeiten durch das Auftreten einer flüssigen Phase; denn wird der Preßkörper durch den geschmolzenen Hüllenwerkstoff gut benetzt, so dringt der Werkstoff in den Preßkörper ein; ist die Benetzbarkeit des Preßkörpers aber gegenüber dem Werkstoff der geschmolzenen Hülle nicht gut, so tropft die Hülle vom Preßkörper ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Formteile für die isostatische Heißverdichtung zu schaffen, deren gas- und flüssigkeitsdichte Hüllen, insbesondere bei der Serienfertigung kleiner, kompliziert gestalteter Formteile in einfacher Weise aufgebracht werden können, ohne daß die Hüllen zeitweilig in der Flüssigphase vorliegen, porös sind und ganz bestimmte Schmelzpunkte aufweisen müssen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wtrd dadurch gelöst, daß die mit den Vorpreßkörpern fest verbundenen, aufgedampften Hüllen aus Metallen, Metalloxiden, Carbiden, Nitriden, Boriden und/oder Siliciden bestehen und eine Dicke von 0,001 bis 0,5 mm haben.

Die Herstellung der entsprechend der Erfindung gestalteten Formteile erfolgt durch ein Verfahren, bei dem folgende bekannte Maßnahmen zur Anwendung kommen:

a) Herstellung der Vorpreßkörper durch Sintern, Schlickern, Kaltpressen oder Warmpressen,

b) Entgasung der Vorpreßkörper bei vermindertem Druck und erhöhter Temperatur,

c) Aufdampfen der Hüllen auf die entgasten Vorpreßkörper bei vermindertem Druck und erhöhter Temperatur,

wobei die Maßnahmen b) und c) unmittelbar nacheinander in der gleichen Apparatur durchgeführt werden.

Mit der Erfindung werden gegenüber dem Stand der Technik mehrere Vorteile erreicht. So kann der Hüllenwerkstoff entsprechend den Eigenschaften der Vorpreßkörper ausgewählt werden. Zum Beispiel können schwer zu verdichtende Materialien mit hochwarmfesten Hüllen versehen werden oder die Hüllen können aus korrosions- und oxidationsbeständigem Material bestehen. Da die Entgasung der Vorpreßkörper und das Aufdampfen der Hüllen unter vermindertem Druck erfolgt, können beide Maßnahmen unmittelbar nacheinander durchgeführt werden, wodurch uner-

wünschte Verunreinigungen vermieden werden. Sehr vorteilhaft ist auch, daß sich Dicke und Struktur der Hüllen genau einstellen lassen. Dadurch, daß die Hüllen dünnwandig sind, wird eine formtreue Abbildung der Ecken und Kanten erreicht und unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Hülle und Vorpreßkörper wirken sich nicht nachteilig aus. Schließlich können die Methoden zur Herstellung der Vorpreßkörper den Eigenschaften der pulverförmigen Materialien (Schüttdichte, Preßbarkeit, Duktihtät) optimal angepaßt werden.

Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsheispiels näher erläutert. Durch mechanisches Legieren (Mahlen) wurde ein pulverförmiees Gemenge folgender Zusammensetzung hergestellt· 0,15% C, 15% Cr, 16,5% Co, 5,2% Mo, 4,25% Al, 3,5% Ti, 1,0% Fe, 0.05% B und Nickel als Rest. Das pulverförmige Gemenge hatte nach dem Mahlvorgang eine Teilchengröße von 5 bis 200 μτη, und die Fülldichte betrug 60%. Aus dem Gemenge wurde auf einer Zweistempelpresse bei Raumtemperatur und einem Preßdruck von 6 Mp -citt² ein haltbarer Vorpreßkörper hergestellt. Um die Festigkeit des Vorpreßkörpers noch zu erhöhen, wurde er bei 1100 C und 10 ⁴ Torr I h gesintert. Diese Sinterung bewirkte lediglich eine Verfestigung aber keine Verdichtung des Vorpreßkörpers. Der verfestigte Vorpreßkörper wurde anschließend bei 900 bis 1000 C und 10 ^β Torr während 30 min von adsorbierten Gasen und Feuchtigkeit befreit. Bei dieser Behandlung rotierte der verfestigte Vorpreßkörper und wurde einem Elektronenstrahl ausgesetzt. Der verfestigte, entgaste Vorpreß-

körper wurde mittels des Elektronenstrahls bei 900 bis Iö00"C gehalten und mit einer 100 μηι dicken Hülle aus 50% Fe und 50% Ni bedampft. Die Fe-Ni-Legierung befand sich in einem wassergekühlten Kupfertiegel, wurde durch einen Elektronenstrahl bei

ib i600^aC und 10~⁶ Torr verdampft und bildete auf dem Vorpießkörper die erfindungsgemäße Hülle. Während des Aufdampfens der Hülle wurde der Vorpreßkörper umgesetzt, damit die Hülle eine gleichmäßige Dicke erhielt. Das Aufdampfen der mit dem Vorpreßkörper

*o fest verbundenen Hülle war nach 30 min abgeschlossen. Das aus Vorpreßkörper und Hülle bestehende Formteil war für die isostatische Heißverdichtung geeignet.

Claims

Patentanspruch:

Für die isostatisch Heißverdichtung geeignete Formteile, die aus Vorpreßkörpern aus pulverförmigen Metallen, Metalloxiden, Carbiden, Nitriden, Boriden und/oder Siliciden bestehen und mit gas- und flüssigkeitsdichten Hüllen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Vorpreßkörpern fest verbundenen, aufgedampften Hüllen aus Metallen, Metalloxiden, Carbiden, Nitriden, Boriden und/oder Siliciden bestehen und eine Dicke von 0,001 bis 0,5 mm haben.

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