DE2443779A1

DE2443779A1 - Magnetitgegenstand und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2443779A1
Application number: DE19742443779
Authority: DE
Inventors: Georg Bockstiegel
Original assignee: Hoganas AB
Current assignee: Hoganas AB
Priority date: 1973-09-26
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1975-04-03
Also published as: JPS5060509A; DK502874A; JPS5648460B2; DD118003A5; US4019239A; SE376552B; NO141075B; FR2244717B1; NO141075C; IT1021469B; FR2244717A1; NO743366L; NL7412462A; SE7313077L; DE2443779B2; GB1479959A

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetitgegenstand von hoher elektrischer Leitfähigkeit sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Magnetitgegenstand, der als Elektrode benutzt werden soll.

Gegenwärtig werden Magnetitelektroden in Form von Platten, Stäben oder Rohren mit oder ohne Boden beim elektrolytischen Korrosionsschutz von Schiffen und Unterwasserbauten aus Eisen und Stahl sowie in der elektrochemischen Industrie benutzt. Diese Elektroden werden durch Vergießen von Haematit tPurpurerz

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O₃) hergestellt, das zu Magnetit (Fe₃O₄) reduziert wird. Diese Art von Gußelektroden besitzt eine Reihe von Nachteilen, und zwar in erster Linie sind dies hohe Herstellungskosten und geringe elektrische Leitfähigkeit. Letztere ist beträchtlich geringer als die von reinem Magnetit. Um den elektrischen Kontakt zwischen der Magnetitelektrode und Stromzuführungskabeln oder -drahten zu verbessern und den elektrischen Potentialabfall in der Elektrode herabzusetzen, werden häufig gewisse Teile derselben mit Kupfer plattiert.

Um Magnetitelektroden mit elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften zu erhalten, die denjenigen von reinem Magnetit vergleichbar sind, hat man nach einer geeigneten Hersellungstechnik geforscht. Es ist versucht worden, geschmolzenen Magnetit zu vergießen, aber um im Gußstück Rißbildung zu vermeiden, muß die Kühlung so langsam verlaufen, daß dieses Verfahren sich als unpraktisch herausstellt.

Es ist versucht worden, diesen Nachteil der langsamen Abkühlung dadurch zu vermeiden, daß man Magnetitpulver verdichtet, um auf diesem Wege eine Elektrode mit guter Leitfähigkeit zu erhalten. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auch diese Herstellungsmethode zu einem Produkt von geringer elektrischer Leitfähigkeit führt, selbst wenn das Produkt nach der Verdichtung gesintert wird.

Die Erfindung betrifft Magnetitelektroden von erheblich verbesserter elektrischer Leitfähigkeit und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Elektroden. Die Grundlage der Erfindung ist ein Verfahren zur Heißpressung einer Vorform, die aus Magnet it-

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pulver gefertigt ist. Es hat sich .ergeben, daß dieses Verfahren ein dichtes Magnetitmaterial mit sehr hoher elektrischer Leitfähigkeit liefert. Deshalb kann die oben erwähnte Kupferplattierung fortgelassen werden, soweit es sich um die Leitfähigkeit handelt, aber aus anderen Gründen kann sie auch nützlich sein.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin _f daß man eine Magnetitelektrode einer Porosität unterhalb 3 %, vorzugsweise unterhalb 1 Volumen-%, vorsieht.

Die erste Stufe des Herstellungsverfahrens besteht in der Erzeugung einer Vorform .aus Magnetitpulver. Diese Vorformen können aus kalt verdichteten Preßlingen aus Magnetitpulver bestehen, wobei es vorteilhaft sein kann, einen zeitweiligen Binder zuzusetzen. Man kann aber auch mit Magnetitpulver gefüllte Blechdosen benutzen. Diese Dosen können offen oder verschlossen sein. Wenn abgedichtete Dosen benutzt werden, müssen sie evakuiert werden, damit si,e sich während der anschließenden Erhitzung nicht verformen.

Die so gefertigte Vorform wird dann auf eine Temperatur zwischen 900 und 1300° C, vorzugsweise zwischen 1000 und 1150° C, erhitzt. Dann wird d£e Vorform bei dieser Temperatur gepreßt, um eine dichte Struktur zu erhalten. Diese Heißpressung kann beispielsweise durch isostatische Pressung oder in einem Preßwerkzeug erfolgen. Wenn die Heißpressung in einem Werkzeug durchgeführt wird, kann dieses eine beträchtlich niedrigere Temperatur als die Vorform, und zwar beispielsweise unterhalb c, haben.

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Wenn eine weitere Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit verlangt wird oder wenn es mit Rücksicht auf die Anbringung von elektrischen Kabeln oder Drähten verlangt wird, können Kupferbleche an !geeigneten Stellen an dem Magnetitkörper nach dem folgenden Verfahren angebracht werden.

Wenn die Vorform aus kalt verdichtetem Magnetitpulver besteht, wird ein dünnes Kupferblech entweder in das heiße Preßwerkzeug

des
vor dem Erhitzen vorverdichteten Magnetitkörper eingelegt oder auf die Oberseite oder rings um den Magnetitvorformling selbst vor oder unmittelbar nach dessen Erhitzung gelegt. Während der Heißpressung haftet das Kupferblech als dünne Kupferschicht an dem Magnetitkörper an. Wenn die Vorform aus einer mit Magnetitpulver gefüllten Blechdose besteht, kann diese aus Kupfer in Fällen gefertigt werden, wo eine Kupferschicht auf der Elektrode erwünscht ist.

Die nachstehenden Beispiele erläutern vorteilhafte Ausführungsweisen der Erfindung.

Beispiel 1

Magnetitpulver einer Teilchengröße von weniger als 30 ,u wurde unter Zusatz von Dextrin als zeitweiligem Bindemittel zu stabförmigen Vorformlingen in einem Verdichtungswerkzeug solcher Art verdichtet, wie es in der Keramik und Pulvermetallurgie verwendet wird. Die so erhaltenen Vorformlinge einer Porosität von 35 % wurden in Luft auf eine Temperatur von . 1150° C erhitzt und bei dieser Temperatur unter einem Druck von 600 MPa (Megapascal, 1 Pa entspricht 1 Newton/m ) in einem Preßwerk-

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zeug ähnlich demjenigen verpreßt, wie es bei der Kaltverdichtung des Pulvers benutzt wurde. Dieses Verfahren führte zu
einem dichten Magnetitkörper von sehr hoher elektrischer Leitfähigkeit.

Beispiel 2

Magnetitpulver wurde in einen Behälter aus Eisenblech eingefüllt, der nach Evakuierung gasdicht verschlossen wurde. Dieser Vorformling einer Porosität von 35 % wurde in einen Autoklaven zur isostatischen Heißverpressung, d.h. in ein heitzbares,
gasgefülltes Hochdruckgefäß eingesetzt, worin er einer Temperatur von 1150° c und einem gleichzeitigen Gasdruck von
100 MPa ausgesetzt wurde. Dieses Verfahren führte zu einem dichten Magnetitkörper, der mit einer dicht haftenden Eisenschicht überzogen war.

Diese Metallschicht, mit der die Elektrode überzogen war, wenn man ein ähnliches Verfahren wie im Beispiel 2 anwendet, kann
auf dem Magnetitkörper belassen oder auf chemischem Wege, z.B. durch Auflösung, auf thermischen Wege, z.B. durch Schmelzen,
oder mit mechanischen Mitteln entfernt werden.

Verglichen mit Magnetitelektroden, wie sie gegenwärtig benutzt werden, bieten die gemäß der Erfindung hergestellten neuen
Elektroden viele Vorteile. Der Hauptvorteil liegt in der höheren elektrischen Leitfähigkeit. Andere Vorteile sind niedrigere Herstellungskosten, verbesserte Möglichkeiten der Formgebung und Dimensionskontrolle sowie in gewissen Anwendungsfällen Ersparnis des KupferÜberzuges.

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Claims

Patentansprüche

1. Magnetitgegenstand von hoher elektrischer Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß er aus im Temperaturbereich von 900 bis 1300° C, vorzugsweise 1000 bis 1150° C, heiß verpreßtem Magnetitpulver'besteht.

2. Verfahren zur Herstellung eines Magnetitgegenstandes von hoher elektrischer Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Vorform aus Magnetitpulver auf eine Temperatur im Bereich von 900 bis 1300° C, vorzugsweise von 1000 bis 1150° C, erhitzt und dann bei dieser Temperatur zu einem dichten Magnetitgegenstand verpreßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform aus Magnetitpulver dadurch hergestellt wird, daß man bei Umgebungstemperatur in einem Preßwerkzeug oder durch isostatische Kaltverdichtung, vorzugsweise nach Zugabe eines zeitweiligen Bindemittels, wie Dextrin, zum Magnetitpulver verdichtet und die Heißpressung der Vorform in einem Preßwerkzeug durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform aus einer Metallblechdose mit Magnetitpulver gefüllt und die Heißverpressung der Vorform in einem Preßwerkzeug durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform aus einer Metallblechdose gefüllt mit Magnetitpulver be-

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besteht, die evakuiert und abgedichtet wird, und man die Heißpressung isostatisch durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallblech, vorzugsweise aus Kupfer, an die Vorform in Kontakt angelegt wird, bevor die Vorform heiß verpreßt wird.

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