DE2627151C2

DE2627151C2 - Verfahren zum Herstellen von mechanisch legierten Metallpulvern mit einer gleichförmigen Dispersion harter Füllerteilchen

Info

Publication number: DE2627151C2
Application number: DE2627151A
Authority: DE
Inventors: Sanford Sauquoit N.Y. Baranow
Original assignee: Special Metals Corp 13413 New Hartford Ny Us
Current assignee: Special Metals Corp 13413 New Hartford Ny Us
Priority date: 1975-06-16
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1984-04-19
Also published as: CA1069350A; JPS5220910A; CH604982A5; BE843030A; IT1064124B; FR2314945A1; FR2314945B1; DE2627151A1; SE7606879L; US4010024A; NL7606506A

Description

Die Erfindung geht aus von einem der US-PS 37 28 088 zu entnehmenden Stand der Technik. Dieser Stand der Technik betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mechanisch legierten Pulvers durch Vermählen von Metallteilchen aus Nickel, Kobalt oder deren Legierungen unter Zusatz von Aluminiumoxid oder Thoriumoxid oder Yttriumoxid.

Das Vermählen der Pulvermischungen erfolgt unter Schutzgasatmosphären, um Oxidationserscheinungen zu vermeiden.

Aus der US-PS 35 91 362 ist ein weiteres Verfahren zum mechanischen Legieren von Metallpulvern bekannt.

Wie der letztgenannten Veröffentlichung zu entnehmen, vergrößert sich die Teilchengröße der Metallteilchen während des Vermahlens, was auf Verschweißungsvorgänge von Metallteilchen untereinander zurückzuführen ist. Dieser Vorgang erfordert langzeitige Mahlvorgänge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung so auszubilden, daß oxidverstärkte Metallpulver innerhalb kürzerer Zeiträume hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß als Folge des Vermahlens in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ein Agglomerieren von Metallteilchen durch gegenseitiges Verschweißen vermieden ist. Das hat zur Folge, daß die zum Erreichen eines angestrebten Mahlungszustandes benötigte Mahldauer gegenüber dem Stand der Technik herabgesetzt ist. Ferner besitzen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Pulver eine Fisher-Zahl von nicht mehr als 15, wohingegen das nach der US-Patentschrift 35 91 362 hergestellte Pulver eine beträchtlich größere Teilchengröße besitzt.

Erfindungsgemäß wird Metallpulver mit Teilchen aus Aluminiumoxid oder Thoriumoxid oder Yttriumoxid vermischt, da diese bei 1000°C eine negative freie Bildungsenergie besitzen, welche wenigstens so groß ist wie diejenige von Aluminiumoxid. Anschließend wird die Mischung während eines Zeitraumes vermählen, der ausreichend lang ist um eine im wesentlichen gleichförmige Dispersion der Oxidteilchen in dem Metallpulver zu gewährleisten. Das Vermählen oder Durchmischen wird in einer Atmosphäre ausgeführt, die hinreichende Sauerstoffgehalte besitzt um ein Verschweißen von Metallpulverteilchen miteinander im wesentlichen zu verhindern. Nach dem Vermählen besitzt das derart hergestellte dispersionsverstärkte Metallpulver eine Fisher-Zahl von weniger als 15. Im allgemeinen werden Fisher-Zahlen von weniger als 10 und meist sogar von weniger als 8 erzielt. Im Anschluß an das Vermählen wird das Pulver wärmebehandelt, um überschüssigen Sauerstoff zu entfernen. Die Wärmebehandlung wird im allgemeinen in einer reduzierenden Atmosphäre, wie in Wasserstoff, ausgeführt

Um ein Verschweißen während des Vermahlens zu verhindern, muß Sauerstoff in einer Menge vorhanden sein, die größer ist als das beim Vermählen der Pulver in Normalatmosphäre häufig vorhandene Sauerstoffangebot. So muß Sauerstoff insbesondere in einer Menge vorhanden sein, die ausreicht, um einzelne Pulverteilchen zu oxidieren, um so eine Pulver-Agglomerierung zu verhindern. Zur Erzielung eines derartigen Sauerstoffangebotes wird Sauerstoff von einem gasförmigen Vorrat, wie in Form von Luft oder von Wasserdampf, oder auch mit Hilfe einer sauerstoffhaltigen Verbindung, wie Ammoniumcarbonat oder Ammoniumbicarbonat, zugeführt. Die in der Mahlvorrichtung erzeugte Wärme verursacht den Zerfall der sauerstoffhaltigen Verbindung, so daß Sauerstoff freigesetzt wird.

Dadurch, daß ein Verschweißen einzelner Pulverteilchen verhindert wird, führt das erfindungsgemäße Verfahren zu besseren Ergebnissen als das Verfahren nach der bereits genannten US-Patentschrift 35 91 362. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine kürzere Zeitdauer erforderlich, um eine gleichmäßige Dispersion von Oxidteilchen in Metallpulvern geringer Teilchengröße zu erzielen. Diese Zeitdauer ist kürzer als bei Verarbeitung von Metallpulverteilchen, die während eines Agglomerierungs- und -disintegrationsvorganges gebildet werden. Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine kleine Teilchengröße aufrechterhalten wird, zeichnet sich das erfindungsgemäß hergestellte Metallpulver in Vergleich zu dem Pulver nach der US-Patentschrift 35 91 362 durch ein größeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aus.

Es kann davon ausgegangen werden, daß jedes beliebige Metallpulver mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens verarbeitet werden kann. Dabei zeigen sich Nickel- und Kobaltpulver, sowie die Pulver aus Legierungen von Nickel und Kobalt als besonders geeignet. Pulver aus Kupfer und Kupferlegierungen sind gleichfalls gut zu verarbeiten. Legierungszusätze, welche nicht leicht durch Wasserstoff reduzierbar sind, wie Chrom, Aluminium, Titan und Zirkonium, sollten jedoch vorzugsweise nach dem Vermählen zugefügt werden.

Wie bereits erwähnt, müssen die Oxidteilchen eine negative freie Bildungsenergie bei 1000⁰C besitzen, die wenigstens so groß ist, wie diejenige des Aluminiumoxids. Die Oxide des Yttriums und Thoriums sind insbesonders geeignet zur Verwendung mit Pulvern aus Nickel. Kobalt und deren Legierungen. Aluminiumoxid eignet sich zur Verarbeitung gemeinsam mit Pulvern aus Kupfer und Kupferlegierungen.

Die auf erfindungsgemäße Weise hergestellten dispersionsverslärkten Metallpulver lassen sich durch

jedes beliebige Verfahren verdichten. Als Beispiele geeigneter Verfahren seien genannt das Strangpressen, Walzen sowie Frei- und Gesenkschmieden.

Zusammenfassend ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Metall, in welchem eine im wesentlichen gleichförmige Dispersion von harten Füllerteilchen enthalten ist Das Verfahren umschließt die folgenden Schritte: Metallpulver wird mit Oxidteilchen vermischt, welche eine negative freie Bildungsenergie bei 1000⁰C besitzen, die wenigstens so groß ist wie diejenige von Aluminiumoxid. Diese Mischung wird ausreichend lange vermählen, um eine im wesentlichen gleichförmige Dispersion der Oxidteilchen in dem Metallpulver zu gewährleisten. Das Vermählen wird in einer Atmosphäre ausgeführt, die ausreichend Sauerstoff enthält, um ein Verschweißen der Metallpulverteiichen aneinander zu verhindern. Nach dem Vermählen wird das derart hergestellte dispersionsverstärkte Pulver wärmebehandelt, um überflüssigen Sauerstoff zu entfernen.

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines mechanisch legierten Pulvers durch Vermählen von Metallteilchen, darunter solchen aus Nickel, Kobalt oder deren Legierungen, unter Zusatz von Aluminiumoxid und/oder Thoriumoxid und/oder Yttriumoxid, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermählen in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erfolgt die hinreichend Sauerstoff enthält um ein Verschweißen der Metallteilchen untereinander zu verhindern, und das nach dem Vermählen das erhaltene Pulver einer Wärmebehandlung in reduzierender Atmosphäre, gegebenenfalls unter Zusatz sauerstoffaffiner Legierungspartner, wie Chrom, unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff durch Mitvermahlen einer aufspaltbaren sauerstoffhaltigen Verbindung zugeführt wird.