DE2415868B2

DE2415868B2 - Verfahren zum traenken eines poroesen koerpers mit einem traenkmetall

Info

Publication number: DE2415868B2
Application number: DE19742415868
Authority: DE
Inventors: Yasuhisa Toyota; Komiyama Yoshiro Okazaki; Kondo Katsumi; Murakami Hideki; Noda Fumiyoshi; Tsuzuki Yoshihiro; Toyota; Aichi Kaneko (Japan)
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1973-04-03
Filing date: 1974-04-02
Publication date: 1977-07-28
Also published as: DE2415868C3; DE2415868A1; JPS5523892B2; JPS49123910A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tränken eines porösen Körpers mit einem Tränkmetall, bei welchem der poröse Körper zusammen mit einer Schmelze des Tränkmetalls in einer Metallform angeordnet und ein hydrostatischer Druck ausgeübt wird.

Es ist bereits bekannt, flüssiges Metall in eine offene Stahlform zu gießen und anschließend unter Druck eines Oberstempels die vollständige Füllung der Form und die Kristallisation der Schmelze herbeizuführen. Durch diese Druckeinwirkung während der Kristallisation wird ein lunker- und porenfreies Gefüge erzielt; die verwendeten Drucke liegen zwischen 1000 und 5000 kp/cm² (»Gießereitechnik«, 17.Jg, Heft 12, 1971, Seiten 403 bis 406).

Bekannt ist außerdem, beim Tränken eines porösen Nickelchromkörpers mit Aluminium dem Kapillardruck dadurch entgegenzuwirken, daß die Metallschmelze unter Einwirkung einer Zentrifugalkraft oder eines hydrostatischen Drucks zugeführt wird, wobei dicht abschließende Formen verwendet werden (»Journal of Metals«, Nov. 1964, Seite 902).

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das Tränkmetall in ein Druckgefäß eingebracht und geschmolzen. In das Druckgefäß wird anschließend ein poröser Körper eingebracht. Nach dem Evakuieren des Druckgefäßes wird der poröse Körper in die Metallschmelze untergetaucht. Dann wird das Druckgefäß mittels Stickstoff oder Argon unter Druck gesetzt, wodurch der poröse Körper mit dem flüssigen Metall getränkt wird.

Die bei diesem bekannten Verfahren bei Temperaturen von bis zu 1000°C verwendeten Drucke von 1000 bis 2000 kp/cm² erfordern sehr aufwendige Druckgefäße sowie zusätzlich eine Einrichtung zum Erzeugen und Anlegen eines Vakuums.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu vereinfachen, daß es für die Massenproduktion geeignet ist

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zum Tränken des porösen Körpers aus Siliciumnitrid oder Kohlenstoff (>o mit der Schmelze einer Aluminiumlegierung ein hydrostatischer Druck von 0,3 bis 3 t/cm² mittels eines Metallpreßvorgangs aufgebracht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß sich mit ihm auf sehr einfache Weise in der 6s Massenfertigung mit Metall getränkte poröse Körper herstellen lassen, deren Anteil an nicht mit Metall eefülltem Poren sehr gering ist und deren Bruchfestigkeit verglichen mit im Druckgefäß mit Metall getränkten Körpern überraschend hoch ist, d.h. das Zwei- bis Dreifache beträgt.

Beispiel 1

Unter Verwendung von Siliciumnitrid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 5 μπι wurde ein Formkörper (mit einer Dichte von 1,96 g/cm^J) von 10 mm Länge, 100 mm Breite und 10 mm Dicke unter Anwendung eines Drucks von 1000 kg/cm² hergestellt. Er wurde in einer Metallform angeordnet, worauf eine geschmolzene Aluminiumlegierung A bei 720°C eingegossen und der Inhalt der Form mit einem Druck von etwa 2000 kg/cm² beaufschlagt wurde, wobei der geformte Körper aus Siliciumnitrid mit der Aluminiumlegierung imprägniert wurde. Der Formkörper aus Siliciumnitrid, der auf diese Weise in der Aluminiumlegierung eingehüllt war, wurde durch Erwärmen von dieser Umhüllung getrennt. Die Bruchfestigkeit des so erhaltenen mit Metall !imprägnierten Körpers betrug 2330 kg/cm².

Mikroskopische Untersuchungen seines Aufbaus zeigten eine gleichmäßige Verteilung des Siliciumnitrids in der Aluminiumlegierung. Die Bruchfestigkeit wurde dadurch ermittelt, daß ein Probekörper (10 mm χ 35 mm χ 6 mm) mit einer Stützweite von 30 mm aufgelegt und in der Mitte mit einer Geschwindigkeit von 0,2 mm/min belastet wurde, worauf die Größe der Last gemessen wurde, unter der der Probekörper brach.

Beispiel 2

Der gleiche Formkörper wie in Beispiel 1 wurde in einer Metallform, in die eine geschmolzene Aluminiumlegierung B bei 720° C eingegossen worden war, einem Druck von 300 kg/cm² ausgesetzt, wodurch man einen mit Aluminiumlegierung imprägnierten Formkörper aus Siliciumnitrid erhielt, dessen Bruchfestigkeit nach der obigen Meßmethode bei 1925 kg/cm² lag.

Beispiel 3

Gesinterter Kohlenstoff mit einer Porosität von 15,3% (20 mm lang, 100 mm breit und 10 mm dick, Bruchfestigkeit 325 kg/cm²) wurde in einer Metallform angeordnet, worauf eine geschmolzene Aluminiumlegierung C bei 700⁰C eingegossen und der Inhalt der Form einem Druck von 2000 kg/cm² ausgesetzt wurde, wodurch man einen mit Aluminiumlegierung imprägnierten, gesinterten Kohlenstoffkörper erhielt. Der Grad der Imprägnierung mit dem Metall betrug 94,6% und die Bruchfestigkeit des imprägnierten Körpers 1710 kg/cm². Als Grad der Metallimprägnierung ist der Anteil der Poren in dem Sinterkörper zu verstehen, die mit dem geschmolzenen Metall gefüllt sind.

Beispiel 4

Es wurde ein Imprägnierungsverfahren wie in Beispiel 1 ausgeführt, wobei der Imprägnierungsdruck auf 700 kg/cm² geändert wurde. Der mit Metall imprägnierte Formkörper aus Siliciumnitrid, den man auf diese Weise erhielt, wies eine Bruchfestigkeit von 1950 kg/cm² auf.

Beispiel 5

Ein Formkörper, der in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurde, wurde in einem elektrischen Ofen auf 75O⁰C erwärmt und in einer Preßvorrichtung einem Druck von 2000 kg/cm² ausgesetzt,

worauf sich die gleiche Behandlung wie in Beispiel 1 anschloß. Der auf diese Weise erhaltene, mit Metall imprägnierte Formkörper aus Siliciumnitrid hatte eine Bruchfestigkeit von 2200 kg/cm².

Beispiel 6

Der gleiche Formkörper wie in Beispiel I wurde durch einen Brenner in einer Metallform auf 720⁰C vorgeheizt, worauf eine geschmolzene Aluminiumlegierung B bei 72O⁰C in die Form gegossen wurde. Hieran schloß sich die gleiche Behandlung wie in Beispiel 2 an. Die Bruchfestigkeit des so erhaltenen imprägnierten Körpers betrug 2630 kg/cm².

Beispiel 7

Der gesinterte Kohlenstoff nach Beispiel 3 wurde mit einem Brenner in einer Metallform auf 250⁰C vorgeheizt, worauf eine geschmolzene Aluminiumlegierung C bei 700°C in die Form gegossen wurde. Hieran schloß sich die gleiche Behandlung wie in Beispiel 3 an. Der so erhaltene mit Metall imprägnierte, gesinterte Kohlenstoff wies einen Grad der Metallimprägnation von 96% und eine Bruchfestigkeit von 1930 kg/cm² auf.

Beispiel 8

Der Formkörper nach Beispiel 1 wurde in einem

ίο Elektroofen auf etwa 700⁰C vorgeheizt, in einer Metallform angeordnet und in diese eine geschmolzene Aluminiumlegierung A bei 720⁰C eingegossen. Der Forminhalt wurde dann mit 700 kg/cm² unter Druck gesetzt, worauf sich die gleiche Behandlung wie in Beispiel 1 anschloß. Die Bruchfestigkeit des erhaltenen mit Metall imprägnierten Körpers betrug 2200 kg/cm².

Die vorstehend genannten Aluminiumlegierungen haben folgende Zusammensetzung in Gew.-%.·

Legierung Cu

Si

Mg

Zn

Fe

Mn

Ni

Ti

A	0,8-1,3	11,0-13,0	0,7-1,3	<0,l	<0,8	<0,l	1,0-2,5	<0,2	Rest
B	<0,7	<0,3	9,5-11,0	<0,l	<0,4	<0,l	—	<0,2	Rest
C	<0,2	8,0-10,0	0,4-0,8	<0,2	<0,5	0,3-0,8	—	<0,2	Rest

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Tränken eines porösen Körpers mit einem Tränkmetall, bei welchem der poröse Körper zusammen mit einer Schmelze des Tränkmetalls in einer Metallform angeordnet und ein hydrostatischer Druck ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tränken des porösen Körpers aus Siliciumnitrid oder Kohlenstoff mit der Schmelze einer Aluminiumlegierung ein hydrostatischer Druck von 0,3 bis 3 t/cm² mittels eines Metallpreßvorgangs aufgebracht wird.