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Verfahren zur Herstellung von Metallverbundstoffen II Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallverbundstoffen durch Aufbringen
einer oder mehrerer Deckschichten auf ein Grundmaterial unter Anwendung von Druck
und Wärme.
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Für die Herstellung von Metallverbundstoffen, die auch als plattierte
Materialien bezeichnet werden, sind besondere Verfahren entwickelt worden. Beim
Walzschweissverfahren für Bleche erfolgt ein gemeinsames Verwalzen von Grundwerkstoff
und Plattiermetall bei der Verschweisstemperatur. Beim Kaltwalzverfahren erfolgt
das Verwalzen der Bleche bei Temperaturen erheblich unterhalb der Verschweisstemperatur.
Beim Press-Schweissverfahren wird das Plattiermetall bei Schweisstemperatur unter
hohem Pressdruck mit dem Grundmetall verbunden, und beim Lötverfahren erfolgt das
Verbinden der Metallschichten unter Wärme und Druck unter Verwendung eines Bindemittels.
Beim Verbundgussverfahren schliesslich
wird das Grundmetall mit
dem Plattiermetall umgossen oder umgekehrt.
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Metallverbundstoffe haben in verschiedene Anwendungsgebiete Eingang
gefunden, da Nachteile bestimmter Werkstoffe durch Plattierung kompensiert werden
können.
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Durch geeignete Auswahl der Komponenten der Metallverbundstoffe lassen
sich auf diese Weise Werkstoffe mit äusserst wertvollen Eigenschaften erhalten.
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Versieht man zum Beispiel Stahl mit einer Kupferplattierung, so besitzt
der erhaltene Werkstoff infolge des Kupfergehalts eine ausgezeichnete elektrische
Leitfähigkeit, wobei die Stahlkomponente gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften
des Werkstoffs dahingehend betimmt, dass dieser als Federmaterial verwendet werden
kann. Ein Metallverbundstoff aus einer korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung
(zB.Typ 6053) und einer hochfesten Aluminiumlegierung (ZB.Typ 2024-) besitzt eine
hohe Festigkeit und ist gleichzeitig korrosionsbeständig.
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In ähnlicher Weise können Metallverbundstoffe aus Kupfer und nichtrostendem
Stahl hergestellt werden, die eine bemerkenswerte Wärmeleitfähigkeit mit ausgezeichneter
Korrosionsbeständigkeit verbinden.
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Wie vorstehend dargelegt, sind bereits verschiedene Verfahren zur
Verbindung der Verbundstoffkomponenten unter Anwendung von Druck auf die Verbindungsflächen
bekannt.
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Eines dieser Walzverfahren wird so durchgeführt, dass man zwei oder
mehr Metallschichten Ubereinanderliegend durch die Klemmpunkte von Presswalzen hindurchlaufen
lässt. Dieses Walzverfahren kann zwar mit hoher Produktivität durchgeführt werden;
es unterliegt Jedoch Beschränkungen hinsichtlich der Auswahl der Kombinationen der
Verbundstoffkomponenten, und die Kontaktflächen dieser Verbundstoffkomponenten
müssen
vor dem Verwalzen in komplizierter Weise vorbehandelt werden. Darüber hinaus ist
das Verfahren ungeeignet zur Herstellung von stangen- und röhrenförmigen Verbundprofilen.
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Es ist weiterhin bekannt, Metallverbundprofile durch Plattieren eines
drahtförmigen Grundmaterials mit anschliessender thermischer Behandlung des plattierten
Drahts zur Bewirkung einer gegenseitigen Diffusion zwischen dem Grundmaterial und
der Plattierschicht, sowie Durchmesserverminderung des plattierten Drahts durch
Ziehpressen herzustellen.
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Das vorgenannte Verfahren ist zwar zur Herstellung voh flächigen oder
röhrenförmigen Verbundmetallen geeignet; seine Anwendung ist jedoch auf diejenigen
Materialien beschränkt, die per se einer Plattierung zugänglich sind.
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So kann dieses Verfahren zum Beispiel nicht für Metalllegierungen
angewendet werden. Weiterhin ist für die Durchführung des Plattierverfahrens eine
komplizierte tiberfachung erforderlich, so dass die Produktionskosten bei diesem
Verfahren sehr hoch liegen.
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Auch die Plattierung durch Explosionsdruck ist bekannt.
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Hierbei bringt man nach dem Auflegen der Plattiermaterialschicht auf
das Grundmaterial bestimmte Schießpulver auf die Plattiermaterialschicht auf. Durch
den Explosionsdruck wird das Plattiermaterial mit dem Grundmaterial verbunden. Obwohl
die Verbindung zwischen den Materialschichten bei diesem Verfahren sehr gut durchgeführt
werden kann, bestehen Probleme hinsichtlich des Zustandes der Plattieroberfläche
infolge-des komplizierten Metallflusses im Oberflächenbereich. Darüber hinaus ist
dieses Verfahren mit relativ hohen Kosten verbunden.
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Bei der Verdichtung von pulvrigem Plattiermaterial unter Verwendung
von Walzen oder Preßstempeln erfolgt im allgemeinen im oberen, nahe dem Stempel
gelegenen Teil eine stärkere Verdichtung als in den unteren Partien; ähnliches gilt
für die Verwendung von Walzen. Die lokalen Dichteunterschiede führen ihrerseits
zu Ungleichmässigkeiten bei der Auswirkung der Wärmebehandlung. Darüber hinaus ist
die mittlere relative Verdichtungszahl mit 50 bis 70 sehr gering. Die relative Verdichtungszahl
gibt die durch das Pressen erreichte Dichte in Prozenten der Dichte des kompakten
Werkstoffs (dh. 100%ige Verdichtung) an.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung von Metallverbundstoffen zur Verfügung zu stellen, wobei
bevorzugte Gesichtspunkte die Herstellung von Verbundstoffen mit beliebiger Gestalt
und beliebigem Aufbau, die freie Auswahl der Verbundstoffkomponenten, herabgesetzte
Produktionskosten, gute Bindungsfestigkeit zwischen den Verbundstoffkomponenten
und eine erhöhte und gleichmässige Verdichtung des oder der Plattiermäterialien
im Endprodukt betreffen. Die--se Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von
Metallverbundstoffen durch Aufbringen von Deckschichten auf ein Grundmaterial unter
Anwendung von Druck und Wärme, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Deck-
oder Plattiermaterial pulverförmig einsetzt und durch Verdichten unter statischem
Fließdruck mit dem Grundmaterial verbindet sowie den erhaltenen Verbundkörper einer
Wärmebehandlung zur Sinterung des Deckmaterials und wechselseitigen Diffusion an
den Materialgrenzflächen unterwirft.
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Das Verfahren der Erfindung dient zwar vorzugsweise zur Herstellung
von Metallverbundstoffen, es ist Jedoch grundsätzlich auf alle Verbundstoffe anwendbar.
Das Verfahren der
Erfindung zur Herstellung von Verbundstoffen besteht
also im Prinzip darin, dass man auf ein Grundmaterial oder mehrere Grundmaterialien,
die sich im wesentlichen im festen bzw.
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kompakten Zustand befinden, ein Plattiermaterial oder mehrere Plattiermaterialien
aufbringt, die sich im wesentlichen im pulverförmigen Zustand befinden, und die
so erhaltene Verbundanordnung der Verdichtung unter statischem Fliessdruck, zum
Beispiel hydrostatischem Druck oder statischem 2Nck inerter Gase, aussetzt, um eine
Verbindung der Verbundstoffkomponenten herbeizuführen. Nach der Verdichtung schliessen
sich eine oder mehrere Wärmebehandlungen in einer nichtoxydierenden Umgebung an,
um das Sintern des Plattiermaterials und die gegenseitige Diffusion an den Grenzflächen
zwischen Grundmaterial und Plattiermaterial zu bewirken.
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Der Ausdruck statischer Fliessdruck" bezeichnet hier den durch fliessende
Medien, wie Flüssigkeiten oder Gase, bewirkten Druck. Die Verdichtung wird vorzugsweise
bei einem statischen Fliessdruck im Bereich von 15co bis 20 ooo kg/cm2 durchgeführt.
Weiterhin erfolgt die thermische Behandlung vorzugsweise bei einer Temperatur, die
etwa 50 bis 5000C unterhalb der niedrigeren Schmelztemperatur der beiden Materialien
liegt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen: Figuren 1 bis 5 geschnittene Draufsichten einer Anordnung (in verschiedenen
Stufen) bei der Herstellung eines stangenförmigen Metallverbundkörpers mit kreisförmigem
Querschnitt gemäss einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung; Figuren 6
bis io geschnittene Draufsichten einer Anordnung (in verschiedenen Stufen) bei der
Herstellung eines platten- bzw. bandförmigen Metallverbundkörpers gemäss einer
weiteren
Ausführungsform der Erfindung; Figuren 11 bis 13 geschnittene Draufsichten einer
Anordnung (in verschiedenen Stufen) bei der Herstellung eines vielschichtigen, stangenförmigen
Metallverbundkörpers mit kreisförmigem Querschnitt in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung; und Figuren 14 bis 16 geschnittene Draufsichten einer Anordnung (in
verschiedenen Stufen) bei der Herstellung eines röhrenförmigen Metallverbundkörpers
in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Die Figuren 1 bis 5 zeigen die Anwendung des Verfahrens der Erfindung
zur Herstellung eines stangenförmigen Metallverbundkörpers mit kreisförmigem Querschnitt,
der aus einem Kern aus einer Nickellegierung und einer Kupferdeckschicht besteht.
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Der Nickellegierungskern 1 wird fest im Innern eines Gummischlauchs
2 angeordnet, der seinerseits durch ein Metallstützrohr 3 gehalten wird. Hierdurch
entsteht ein zylindrischer Zwischenraum 4 zwischen dem Nickellegierungskern 1 und
dem Gummischlauch 2, wie in Figur 1 dargestellt.
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Das Verfahren der Erfindung kann auch ohne Gummi schlauch 2 durchgeführt
werden; die Verwendung eines Gummischlauchs gewährleistet jedoch eine gleichmässigere
Verdichtung der pulvrigen Plattierkomponente bei der späteren Druckverdichtung und
ist deshalb bevorzugt. Das Metallstützrohr 3 dient der Verhinderung einer unerwünschten
Dehndung des Gummischlauchs 2 beim Einfüllen der pulvrigen Deckschichtkomponente
in der nächsten Stufe.
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In Figur 2 ist der zylindrische Hohlraum 4 mit der pulvrigen Deckschichtkomponente
6 gefüllt. Im vorliegenden Fall handelt es sich hierbei um Kupferpulver, das eine
relative Verdichtungszahl im Bereich von 20 bis 40 besitzt, wobei davon ausgegangen
wird, dass das kompakte,-völlig porenfreie Material eine relative Verdichtungszahl
von loo besitzt.
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Nach dem Einfüllen der Deckschichtkomponente entfernt man das Metallstützrohr
3 und unterwirft die gesamte Anordnung der Verdichtung unter Einwirkung von statischem
Fliessdruck, im vorliegenden Fall hydrostatischem Druck, wobei der Druck etwa 6000
kg/cm2 erreicht (Figur 3). Durch die Verdichtung unter Einwirkung des statischen
Fliessdrucks steigt die relative Verdichtungszalll der pulvrigen Plattierkomponente
6 auf einen Wert im Bereich von 80 bis 90.
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Nach Beendigung der Verdichtung entfernt man den Gummischlauch 2,
wie in Figur 4 dargestellt. Der verbleibende Gesamtkörper wird dann etwa 1 bis 20
Stunden einer thermischen Behandlung im Bereich von 500 bis loooOC unterworfen.
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Die Wärmebehandlung verursacht die Sinterung der verdichteten pulvrigen
Deckschichtkomponente 6, dh. des verdichteten Kupferpulvers, sowie gleichzeitig
eine wechselseitige Diffusion an der Grenzfläche zwischen der Kern- und der Deckschichtkomponente,
dh. zwischen dem Nickellegierungskern 1 und der Kupferdeckschicht 6. Nach der Durchführung
der thermischen Behandlung beträgt die relative VerdichtungszakS der pulvrigen Kupfer-Deckschichtkomponente
9o bis loo, und die Bindungsfestigkeit zwischen dem Nickellegierungsgrundmetall
und der Kupferschicht ist durch die beschriebene wechselseitige Diffusion an der
Grenzfläche zwischen den beiden Komponenten erheblich verstärkt.
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Die so erhaltene Metallverbundstange wird weiterhin üblichen Verarbeitungsstufen,
wie Presszi ehen, thermischen Behandlungen und Walzen, unterworfen, um ein Stangenprofil
der gewunschten Abmessung zu erhalten, wie in Figur 5 dargestellt.
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Eine weitere Zsusführungsform der Erfindung ist in den Figuren 6 bis
1o dargestellt, die die Anwendung des Verfahrens der Erfindung zur Herstellung eines
platten- bzw.
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bandförmigen Metallverbundkörpers aus einer Nickellegierungsgrundschicht
und
einer Kupferpiattierschicht zeigen.
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Ein Grundblech 11 aus einer Nickellegierung wird im Inneren einer
Gummiumhüllung 12 fixiert, die wiederum von einem Metallstützgehäuse 13 getragen
wird. Auf beiden Seiten bleiben Hohlräume 14 bestehen, wie in Figur 6 dargestellt.
Wie in der vorhergehenden Ausführungsform, wird auch hier die Verwendung der Gummiumhüllung
12 bevorzugt, um eine gleichmässige Verdichtung der pulvrigen Plattierkomponente
bei der späteren Verdichtung unter statischem Fliessdruck zu erhalten. Die Verwendung
des Metallstützkastens 13 dient der Verhinderung einer unerwünschten Dehnung der
Gummiumhüllung 12 beim Einfüllen der pulvrigen Plattierkomponente in der nächsten
Stufe.
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In Figur 7 sind die Hohlräume 14 auf beiden Seiten des Grundblechs
11 mit der pulvrigen Plattierkomponente 16, dh. Kupferpulver, mit einer relativen
Verdichtungszahl im Bereich von 20 bis 40 gefüllt.
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Nach dem Einfüllen der Plattierkomponente entfernt man den Metallstützkasten
13 und unterwirft den gesamten verbleibenden Körper der Verdichtung unter Anwendung
von hydrostatischem Druck von etwa 6000 kg/cm2 (Figur 8). Hierdurch steigt die relative
Verdichtungszahl der pulvrigen Plattierkomponente 16 auf einen Wert im Bereich von
80 bis 90.
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Nach beendeter Verdichtung entfernt man die Gummiunhüllung 12, wie
in Figur 9 dargestellt, und unterwirft den gesamten verbleibenden Körper etwa 1
bis 20 Stunden der thermischen Behandlung im Bereich von 500 bis 1000°C. Hierdurch
wird ein Sintern der pulvrigen Plattierkomponente 16, dh. des verdichteten Kupferpulvers,
bewirkt, wobei gleichzeitig eine gegenseitige Diffusion an der Grenzfläche zwischen
der Plattier- und Grundkomponente, dh. zwischen dem Nickellegierungsgrundblech und
dem Kupferplattierpulver, stattfindet. Nach
Beendigung der Wärmebehandlung
beträgt die relative Verdichtungszahl der pulvrigen Kupferplattierkomponente 90
bis loo, und die Bindungsfestigkeit zwischen der Nickellegierung und der Kupferschicht
ist durch die wechselseitige Diffusion an der Grenzfläche zwischen den beiden Komponenten
erheblich verstärkt worden.
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Das so erhaltene Verbundblech wird weiteren Verarbeitungsstufen, wie
wiederholtem Walzen und thermischen Wärmebehandlungen, unterworfen,um ein Bandprofil
der gewünschten Abmessungen, wie in Figur 10 dargestellt, zu erhalten.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 11 bis
13 dargestellt, die die Anwendung des Verfahrens der Erfindung zur Herstellung eines
vielschichtigen stangenförmigen Verbundkörpers aus einem Nickellegierungskern, einer
inneren Kupferschicht und einer äusseren Aluminiumschicht zeigen.
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Zunächst wird ein Metall-Stangenverbundkörper 20, wie in Figur 11
gezeigt, nach einem ähnlichen Verfahren, wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt, hergestellt.
Dieser Metall-Stangenverbundkörper 20 besteht aus einem Nickellegierungskern 21
und einer Kupferumhüllung 26, die den Kern kompakt umgibt, wobei die Deckschichtkomponente
26 im Endprodukt, dh. dem vielschichtigen Metall-Stangenverbundkörper, zur inneren
Schicht wird.
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Als nächstes wird die plattierte Metallstange 20 im Inneren eines
Gummischlauchs 22 fixiert, der seinerseits von einem Metallsttzrohr 23 umgeben ist.
Der zylindrische Hohlraum zwischen dem Stangenkörper 20 und dem Gummischlauch 22
wird mit pulvrigem Aluminium 27 gefüllt, wie in Figur 12 dargestellt. Die relative
Verdichtungszahl des Aluminiumpulvers 27 liegt im Bereich von 20 bis 40.
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Nach der Entfernung des Metallstützrohrs 23 wird der gesamte Körper
einer Verdichtung unter Anwendung von statischem Fliessdruck , zB hydrostatischem
Druck von etwa 6000 kg/cm2 unterworfen. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl
der pulvrigen Aluminium-Deckschichtkomponente auf einen Wert im Bereich von 80 bis
90. Der so erhaltene stangenförmige Metallverbundkörper zeigt das Querschnittsprofil
eines- mehrschichtigen Kern-Deckschicht-Aufbaues, wie in Figur 13 dargestellt, dh.,
der stangenförmige Metallverbundkörper besteht aus der Nickellegierungskernkomponente
21, der inneren Kupfer-Umhüllungskomponente 26, die die Kernkomponente umgibt, und
der äusseren Aluminium-Deckkomponente 27, die die innere Umhüllungskomponente umgibt.
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Als nächstes wird der stangenförmige Metallverbundkörper vier Stunden
einer thermischen Behandlung bei 650°C in einer Wasserstoffatmosphäre unterworfen,
um ein Sintern des Aluminiumpulvers sowie gleichzeitig eine wechselseitige Diffusion
an der Grenzfläche zwischen der inneren Kupferschicht und der äusseren Aluminium-Deckschichtkomponente,
sowie an der Grenzfläche zwischen dem Nickellegierungskern und der inneren Kupferumhüllungskomponente
zu bewirken. An diese Wärmebehandlung schliesst sich eine Reihe üblicher Verarbeitungsstufen,
wie wiederholtes hydrostatisches Pressen, Wärmebehandlungen, Ziehen und Tiefziehen
bzw. Gesenkarbeit, an, um ein vielschichtiges stangenförmiges Metallverbundprofil
der gewünschten Abmessungen zu erhalten.
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Für den Fall, dass die innere Umhüllungsschicht aus einem Metallpulver
hergestellt werden soll, das durch die Anwendung des statischen Fliessdrucks weniger
verdichtet wird, kann das in den Figuren 11 bis 13 dargestellte Verfahren modifiziert
werden. In diesem Fall wird der in Figur 11 dargestellte stangenförmige Metallverbundkörper
20 vier Stunden einer thermischen Behandlung bei 9oo°C in einer
Wasserstoffatmosphäre
unterworfen, um das Sintern des Kupferpulvers sowie eine wechselseitige Diffusion
an der Grenzfläche zwischen dem Nickellegierungskern und der Kupfer-Deckschichtkomponente
zu bewirken. An diese thermische Behandlung schliesst sich hydrostatisches Pressen
oder Ziehen oder Tiefziehen bzw. Gesenkarbeit an, um den Durchmesser des stangenförmigen
Metallverbundkörpers aufden gewünschten Wert zu bringen.
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Der so erhaltene stangenförmige Metallverbundkörper wird dann im Inneren
des Gummischlauchs 22 fest angeordnet, der seinerseits von aussen durch das Metallstützrohr
23 gehalten wird. In ähnlicher Weise,wie wie bei dem in Figur 12 dargestellten Verfahren
wird Aluminiumpulver in den zylindrischen Hohlraum zwischen dem Stangenkörper 20
und dem Gummi schlauch 22 mit einer relativen Verdichtungszahl im Bereich von 20
bis 40 eingefüllt.
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Nach Entfernung des Metallstützrohrs 23 erfolgt die Verdichtung durch
Anwendung von statischem Fliessdruck, zum Beispiels hydrostatischem Druck, von etwa
6000 kg/cm2 auf den gesamten vcrbleibenden Körper. Die verdichtete Metallverbundstange
wird dann weiteren Verarbeitungsstufen, ähnlich denen in der Ausführungsform, die
in den Figuren 11 bis 13 dargestellt ist, unterworfen, um ein Endprodukt der gewünschten
Abmessungen zu erhalten.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 14 bis
16 dargestellt, die -die Anwendung.des Verfahrens der Erfindung zur Herstellung
eines röhrenförmigen Metallverbundkörpers aus einem Nickellegierungs-Kernrohr und
einem Kupfer-Deckrohr zeigt.
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Es wird ein Nickellegierungs-Kernrohr 31 hergestellt, das einen inneren
Metallstützstab 35 umgibt. Der gesamte so hergestellte Körper wird fest im Inneren
eines Gummischlauchs
32 angeordnet, der aussen von einem Metallstützrohr
33 umgeben ist, so dass ein zylindrischer Hohlraum 34 um das Kernrohr 31 herum,
wie in Figur 14, entsteht.
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Als nächstes wird Kupferpulver in den zylindrischen Hohlraum 34 mit
einer relativen Verdichtungszahl von 2c bis 40 eingefüllt. Nach der Entfernung des
Metallstützstabes 35 und des Metallstützrohrs 33 wird der gesamte verbleibeide Körper
der Verdichtung unter Einwirkung von statischem Fliessdruck, zB hydrostatischem
Druck, wie in Figur 15 dargestellt, unterworfen, wobei die relative Verdichtungszahl
der Kupferdeckkomponente 36 auf einen Wert im Bereich von 8c bis 90 ansteigt.
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Nach Beendigung der Wärmebehandlung zur Sinterung und wechselseitigen
Diffusion erhält man ein Metallverbundrohr, wie in Figur 16 dargestellt, das aus
dem Nickellegierungs-Kernrohr und der gesinterten Kupferdeckschicht 36 besteht,
die mit der Nickellegierung'durch die wechselseitige Diffusion an der Grenzfläche
fest verbunden ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform verhindert die Verwendung des
inneren Metallstützstabes das unerwünschte Verbiegen des Kernrohrs während der Verdichtung,
aufgrund einer nleichmäigen Einfüllung der pulvrigen Deckschichtkomponente.
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In der vorhergehenden Beschreibung handelt es sich bei sämtlichen
Nickellegierungen um Nickelbasislegierungen.
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Die vorstehenden Ausführungen zeigen, dass die Verwendung des im wesentlichen
pulverförmig vorliegenden Plattiermaterials eine Erhöhung der gesamten, bei der
Sinterung und der Diffusion reaktiven Oberfläche bewirkt, und die Anwendung des
statischen Fliessdrucks bei der Verdichtung eine gleichmässige Anwendung des Verdichtungsdrucks,
dh. eine gleichmässige und verbesserte relative Verdichtungszahl, die ein Maß für
die Dichte darstellt, des Plattiermaterials
in den Endprodukten
gewährleistet.
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Die Beispiele erläutern die Erfindung.
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Beispiel 1 Es wird o,o5 bis o,5o% Kohlenstoff enthaltender Stahl als
Grundmaterial in Verbindung mit Kupfer-Plattiermaterial vom F. 1083°C verwendet.
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Der bei der Verdichtung angewendete hydrostatische Druck liegt im
Bereich von 1500 bis 12 ooo kg/cm2, ünd die relative Verdichtungszahl des pulvrigen
Plattiermaterials nach der Verdichtung liegt im Bereich von 85 bis 90. Die thermische
Behandlung erfolgt in reduzierender (oxydierbarer bzw. dioxydierbarer)Atmosphäre,
zB in Wasserstoff, bei Temperaturen im Bereich von 500 bis 1000°C für eine Dauer
von etwa 1 bis 2o Stunden. Die relative Verdichtungszahl nach der thermischen Behandlung
liegt im Bereich von 95 bis 100. Die erhaltenen Produkte wurden mit gutem Erfolg
zur Herstellung von elektrisch leitenden Federn und Anschlussteilen für Telefonsysteme
verwendet.
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BeisPiel 2 Es wird 0,05 bis o,5o% Kohlenstoff enthaltender Stahl als
Grundmaterial in Verbindung mit Aluminium-Plattiermaterial vom F. 660°C verwendet.
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Der bei der Verdichtung angewendete hydrostatische Druck beträgt über
3000 kg/cm2, und die relative Verdichtungszahl des pulvrigen Plattiermaterials nach
der Verdichtung liegt im Bereich von 90 bis 95..Die thermische Behandlung erfolgt
in reduzierender Atmosphäre, zB in Wasserstoff bei Temperaturen im Bereich von 350
bis 63o0C für eine Dauer von 1 bis 20 Stunden. Die relative Verdichtungszahl nach
der thermischen Behandlung liegt im Bereich von 95 bis ioo. Die erhaltenen Produkte
wurden mit gutem Erfolg als Anoden für Vakuumröhren verwendet.
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Beispiel 3 Es wird Aluminium als Grundmaterial in Verbindung mit Kupfer-Plattiermaterial
verwendet. Der bei der Verdichtung angewendete hydrostatische Druck liegt im Bereich
von 3000 bis 12 ooo kg/cm², und die relative Verdichtungszahl des pulvrigen Plattiermaterials
nach der Verdichtung liegt im Bereich von 85 bis 90. Die thermische Behandlung erfolgt
in ähnlicher Atmosphäre, wie in den vorhergehenden Beispielen, bei einer Temperatur
im Bereich von 400 bis 5300C für eine Dauer von 1 bis 20 Stunden. Die relative Verdichtungszahl
nach der thermischen Behandlung liegt im Bereich von 95 bis 1oo. Die erhaltenen
Produkte wurden mit gutem Erfolg als Anschlussteile und elektrische Zuleitungen
verwendet.
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Beispiel 4 Es wird eine Fe-Ni-Legierung vom F. 1440°C in Verbindung
mit Kupfer-Plattiermaterial verwendet.
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Der bei der Verdichtung angewendete hydrostatische Druck 2 liegt im
Bereich von 3000 bis 12 000 kg/cm2; die relative Verdichtungszahl des pulvrigen
Plattiermaterials nach der Verdichtung liegt im Bereich von 85 bis 9o. Die thermische
Behandlung erfolgt in ähnlicher Atmosphäre, wie bei den vorhergehenden Beispielen,
bei einer Temperatur im Bereich von Soo bis looo°C für eine Dauer von 1 bis 20 Stunden.
Die relative Verdichtungszahl nach der thermischen Behandlung liegt im Bereich von
95 bis 100. Die so erhaltenen Produkte wurden mit Vorteil als Zuleitungen verwendet,
die teilweise in Weichgläser von Vakuumröhren eingeschmolzen wurden.
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Beispiel 5 Es wird Magnesium (Mg) vom F. 650°C als Grundmaterial in
Verbindung mit Silber (Ag)mF.96o,80C als Plattiermaterial verwendet.
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Der bei der Verdichtung angewendete hydrostatische Druck
liegt
im Bereich von 1500 bis 20 ooo kg/cm2; die relative Verdichtungszahl des pulvrigen
Plattiermaterials nach der -Verdichtung liegt im Bereich von 85 bis 9o. Die thermische
Behandlung erfolgt in reduzierender Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von
300 bis 600°C für eine Dauer von etwa 1 bis 20 Stunden. Die relative Verdichtungszahl
des Plattiermaterials nach der thermischen Behandlung liegt im Bereich von 95 bis
100. Die so erhaltenen Produkte wurden mit gutem Erfolg als Batterie elektroden
verwendet.
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Beispiel 6 Es wird eine hochfeste Aluminiumlegierung (Typ 2024) als
Grundmaterial in Verbindung mit einer korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung (Typ
6053) als Plattiermaterial verwendet; die Schmelztemperatur der verwendeten Legierung
liegt im Bereich von 620 bis 660°C. Die Verdichtung erfolgt bei einem hydrostatischen
Druck im Bereich von 500 bis 20 ooo kg/cm2; die relative Verdichtungszahl des pulvrigen
Plattiermaterials steigt hierdurch auf einen Wert im Bereich von 85 bis 95. Die
thermische Behandlung erfolgt in reduzierender Atmosphäre bei einer Temperatur im
Bereich von 300 bis 630°C für eine Dauer von etwa 1 bis 2c Stunden. Die relative
Verdichtungszahl des Plattiermaterials nach der thermischen Behandlung liegt im
Bereich von 95 bis 100. Die erhaltenen Endprodukte wurden aufgrund ihrer hohen Festigkeit,
die mit einer ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit gepaart ist, mit gutem Erfolg
zur Herstellung von Flugzeugteilen verwendet. ' Beispiel 7 Es wird eine Aluminiumlegierung
(Typ 5052) vom F. im Bereich von 620 bis 660 C als Grundmaterial in Verbindung mit
Kupfer als Plattiermaterial verwendet.
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Die Verdichtung erfolgt bei einem hydrostatischen Druck von über 3000
kg/cm². Hierdurch steigt die Verdichtungszahl
des pulvirgen Plattiermaterials
auf einen Wert im Bereich von 85 bis 95. Die thermische Behandlung erfolgt in reduzierender
Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 6Do°C für eine Dauer von
1 bis 20 Stunden. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl des Plattiermaterials
auf einen Wert im Bereich von 95 bis loo. Die erhaltenen Produkte wurden mit gutem
Erfolg für Mikrowellenübertragungsröhren verwendet.
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Beispiel 8 Es wird eine Kupfer-Beryllium-Legierung vom F. etwa looo°C
als Grundmaterial inVerbindung mit einem Kupfer-Plattiermaterial verwendet.
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Die Verdichtung erfolgt bei einem hydrostatischen Druck im Bereich
von 3000 bis 12 000 kg/cm². Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl des pulvrigen
Plattiermaterials auf einen Wert im Bereich von 85 bis 90. Die thermische Behandlung
erfolgt in reduzierender Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis
loooOC für eine Dauer von etwa 1 bis 20 Stunden. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl
des Plattiermaterials auf einen Wert im Bereich'von 95 bis 7oo. Die erhaltenen Produkte
wurden mit gutem Erfolg zur Herstellung elektrisch leitender Federn verwendet.
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Beispiel 9 Ein nichtrostender Stahl vom Austenit-Typ (18 bis 24% Chrom,
8 bis 20% Nickel, Rest Eisen) vom F. im Bereich von 1480 bis 15o50C wird als Grundmaterial
in Verbindung mit einer Kupfer-Nickel-Legierung (70 bis 90% Kupfer, 30 bis 10% Nickel)
vom F. itn Bereich von 880 bis 950°C als Plattiermaterial verwendet.
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Die Verdichtung erfolgt bei einem hydrostatischen Druck von über 3000
kg/cm2. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl des pulvrigen Plattiermaterials
auf etwa
85 bis 86. Die thermische Behandlung erfolgt in reduzierender
Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis looo°C für eine Dauer von
etwa 1 bis 20 Stunden.
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Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl des Plattiermaterials
auf etwa 98 bis 100. Die so erhaltenen Produkte wurden als Unterwasserkabel verwendet.
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Beispiel 1o Es wird Kupferphosphat vom F. im Bereich von 880 bis 950
0C als Grundmaterial in Verbindung mit einem Silber-Plattiermaterial verwendet.
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Die Verdichtung erfolgt bei einem hydrostatischen Druck von über 3coo
kg/cm2. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl des pulvrigen Plattiermaterials
auf einen Wert im Bereich von 85 bis 9o. Die thermische Behandlung erfolgt in nicht-oxydierender
(nicht-oxydierbarer) Atmosphäre, wie Argon oder Stickstoff, bei einer Temperatur
von 400 bis 920°C für eine Dauer von etwa 1 bis 20 Stunden.
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Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl des Plattiermaterials
auf einen Wert im Bereich von 97 bis ioo. Die so erhaltenen Produkte wurden mit
gutem Erfolg zur Herstellung von Federn für elektrische Kontakte verwendet.
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Beispiel 11 Es wird Kupfer als Grundmaterial und Nickel vom F. 14530C
als Plattiermaterial verwendet.
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Die Verdichtung erfolgt bei einem hydrostatischen Druck im Bereich
von 3000 bis 12 000 kg/cm2. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl des Plattiermaterials
auf einen Wert im Bereich von 85 bis 90. Die thermische Behandlung erfolgt in nicht-oxydierender
Atmosphäre, wie Argon oder Stickstoff, bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis
ioooOC für eine Dauer von 1 bis 20 Stunden. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl
des Plattiermaterials auf einen Wert im Bereich von 95 bis loo. Die so erhaltenen
Produkte wurden mit gutem Erfolg für Verbindungen in elektrischen
Schaltkreisen
zur Anwendung unter hohen Temperaturen verwendet.
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Beispiel 12 Es wird Kupfer als Grundmaterial und Silber als Plattiermaterial
verwendet.
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Die Verdichtung erfolgt bei einem statischen Gasdruck eines inerten
Gases, wie Argon, von über 3000 kg/cm2. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl
des pulvrigen Plattiermaterials auf einen Wert im Bereich von 85 bis 9o. Die thermische
Behandlung erfolgt bei einem Vakuum von lo bis 1 -6 Torr bei einer Temperatur im
Bereich von 400 bis 920°C für eine Dauer von etwa 1 bis 20 Stunden. Die relative
Verdichtungszahl des Plattiermaterials nach der thermischen Behandlung liegt im
Bereich von 97 bis loo. Die so erhaltenen Produkte wurden mit gutem Erfolg als Verbindungsleitungen
in Transistoren verwendet.
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Beispiel 13 Es wird nichtrostender Stahl als Grundmaterial verwendet,
der von Kupferplattierschichten sandwichartig eingeschlossen wird. Die Verdichtung
erfolgt bei einem statischen Gasdruck eines inerten Gases im Bereich von 3000 bis
12000 kg/cm2.
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Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl des pulvrigen Plattiermaterials
auf einen Wert im Bereich von 85 bis 9o.
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Die thermische Behandlung erfolgt in nicht-oxydierender Atmosphäre,
wie Argon oder Stickstoff, bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis ?oooOC für
eine Dauer von etwa 1 bis 20 Stunden. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl
des Plattiermaterials auf einen Wert im Bereich von 95 bis loo. Die so erhaltenen
Produkte wurden mit Vorteil für Ornamente verwendet.
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Beispiel 14 Es wird nichtrostender Stahl als Grundmaterial und Kupfer
als Plattiermaterial verwendet. Die Verdichtung erfolgt bei einem statischen Gasdruck
eines inerten Gases im Bereich
von 3000 bis 12 000 kg/cm². Hierdurch
steigt die relative Verdichtungszahl des pulvrigen Plattiermaterials auf einen Wert
im Bereich von 85 bis 90. Die thermische Behandlung erfolgt in reduzierender Atmosphäre
bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 1000°C für eine Dauer von etwa 1 bis
20 Stunden. Hierdurch steigt die relative Verdichtungszahl des Plattiermaterials
auf einen Wert im Bereich von 95 bis 100. Die so erhaltenen Produkte wurden erfolgreich
zur Herstellung von Küchengeschirr verwendet.
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Bei dem Verfahren der Erfindung erfolgt die Verdichtung vorzugsweise
in einem Druckbereich von 1500 bis 20 000 kg/cm², isbesondere 3000 bis 12 000 kg/cm2,
besonders bevorzugt 5000 bis 10 000 kg/cm2 und ganz besonders bevorzugt 4000 bis
8000 kg/cm2, wobei in vielen Fällen ein Druck um etwa 6000 kg/cm2 zu besonders guten
Ergebnissen führt.
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Die Temperatur bei der Wärmebehandlung liegt unterhalb der Schmelztemperatur
des Plattiermaterials bzw. des niedriger schmelzenden Materials. Sie liegt im allgemeinen
mindestens etwa 100, z.B. 20°C oder 500C, unterhalb dieser Schmelztemperatur. Andererseits
hängt die untere Temperaturgrenze bei der Wärmebehandlung stark von den verwendeten
Materialien ab, so daß keine allgemein gültigen Temperaturwerte angegeben werden
können.
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- Patentansprüche -