DE2915831A1

DE2915831A1 - Verfahren zur herstellung eines gegenstandes aus einem pulverfoermigen material

Info

Publication number: DE2915831A1
Application number: DE19792915831
Authority: DE
Inventors: Jan Adlerborn; Tore Dipl Ing Garvare; Hans Dipl Ing Larker; Jan Dipl Ing Nilsson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1978-05-02
Filing date: 1979-04-19
Publication date: 1979-11-15
Also published as: GB2024256A; JPS6232241B2; FR2424783A1; SE414920C; SE7804992L; JPS54146205A; SE414920B; GB2024256B; FR2424783B1; DE2915831C2

Description

4.4.1979

ReeMe-undPafentanwÄ B/l 20 652 F

Dr.-Ing. JcachJrti Eoocker

β FRANKFUHT/M. 1
tthenaupL 2 · Tel. (M _t1) 28*3 M 2915831

ASEA AB

Västeras/ Schweden Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus einem pulver-

; förmigen Material

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus einem pulverförmigen Material gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Das pulverförmige Material kann metallischer oder keramischer Art sein.

Bei der Herstellung von Gegenständen aus metallischem oder keramischem Material durch Zusammensintern von Pulver aus dem genannten Material durch isostatisches Pressen wird das Pulver zweckmäßigerweise zunächst zu einem handhabbaren Pulverkörper vorgeformt. Dies kann durch loses Sintern geschehen, worunter man versteht, daß das Pulver in einem Formraum gefüllt wird und im Vakuum oder in Schutzgas gesintert wird, so daß ein zusammenhängender stabiler Körper entsteht, ohne daß dabei eine nennenswerte Verdichtung stattfindet. Das Vorformen kann jedoch auch dadurch geschehen, daß das Pulver isostatisch kompaktiert wird, beispielsweise in einer geschlossenen Kapsel aus nachgie-

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bigem Material, wie zum Beispiel einer Kunststoffkapsel. Die Kompaktierung kann vorzugsweise ohne Bindemittel bei Raumtemperatur oder einer anderen Temperatur erfolgen, die wesentlich unter der Sintertemperatur beim Zusammenpressen liegt. Danach kann dem Produkt durch Werkzeugmaschinenbearbeitung die gewünschte Form gegeben werden. Für die Vorformung kann man u.a. auch herkömmliche Techniken zur Herstellung keramischen Guts anwenden. Hierbei wird meistens das Pulver vor dem Formen mit einem temporären Bindemittel, z.B. Methylzellulose, Zellulosenitrat, einem Akrylatbindemittel, einem Wachs oder einer Mischung von Wachsen gemischt. Das Bindemittel wird nach dem Vorformen durch Erhitzung entfernt, so daß der vorgeformte Pulverkörper praktisch frei von Bindemittel ist.

Wenn der vorgeformte Pulverkörper bei der Sintertemperatur isostatisch gepreßt wird, dann muß er zur Erzielung eines dichten gesinterten Produktes in eine Hülle eingeschlossen sein, die während des Pressens das verwendete Druckmittel, normalerweise ein Gas, daran hindert, in den Pulverkörper einzudringen. Die Hülle, die ebenso wie ihr Inhalt während eines Fertigungsvorganges vor dem Verschließen von nichterwünschten Gasen befreit wird, muß beim Pressen eine genügend hohe Festigkeit oder Viskosität haben, damit sie nicht selbst in die Poren des Pulverkörpers hineingedrückt wird. Wenn man als Hülle eine vorgeformte Kapsel aus Glas verwendet, das für ein Pulvermaterial mit über 1000°c

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liegenden Sintertemperaturen einen hohen Schmelzpunkt haben muß, um bei der hohen Sintertemperatur nicht wegzurinnen oder in den Pulverkörper einzudringen, so kann man es nicht verhindern, daß sich das Glas, wenn es weich wird, in den Taschen und anderen Einbuchtungen des vorgeformten Pulverkörpers ansammelt. Dies führt beim Abkühlen des fertiggesinterten Gegenstandes oft zu Brüchen an vorstehenden Teilen des Gegenstandes, da das Pulvermaterial einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als Glas hat. Das Verfahren eignet sich daher nur zur Herstellung von Gegenständen sehr einfacher Form. Man kann, insbesondere wenn es sich um die Herstellung von Gegenständen komplizierter Form handelt, so vorgehen, daß die Hülle unmittelbar auf dem Pulverkörper gebildet wird, indem man den vorgeformten Pulverkörper in eine Aufschlämmung von Partikeln aus hochschmelzendem Glas (für Material mit hoher Sintertemperatur) taucht oder den Körper auf andere Weise mit einer Schicht aus Partikeln eines solchen Glases umgibt und danach den Pulverkörper unter Vakuum bei einer solchen Temperatur erwärmt, daß die Partikel eine dichte Hülle um den Körper bilden. Das letztgenannte Verfahren ermöglicht die Aufbringung einer dünnen und sich der Form des Pulverkörpers anpassenden Hülle, so daß Ansammlungen von Glas auf dem fertiggesinterten Gegenstand und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden. Eine dichte Hülle erhält man erst bei hohen Temperaturen, da das Glas ja hochschmelzender Art sein muß, um nicht wegzurinnen oder beim Sintern des Pulvermaterials in den PuI-

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verkörper einzudringen. Es ist auch bekannt, und zwar für Siliziumnitrid, eine poröse Schicht aus einem niedrigschmelzenden Glas auf einer porösen Schicht aus hochschmelzendem Glas anzubringen. In diesem bekannten Fall wird die •äußere poröse Schicht in eine für das Druckmittel undurchlässige Schicht umgewandelt, während der Pulverkörper entgast wird. Nachdem sich eine dichte Schicht gebildet hat, wird ein Druck auf den eingeschlossenen Pulverkörper mi-t. einem gasförmigen Druckmittel ausgeübt, um der Dissoziation des Siliziumnitrids bei fortgesetzter Temperaturerhöhung entgegenzuwirken. Bei der fortgesetzten Temperaturerhöhung reagiert das Glas der äußeren Schicht mit dem Material der inneren porösen Schicht unter Bildung eines mehr und mehr hochschmelzenden Glases und unter Aufrechterhaltung einer für das Druckmittel undurchlässigen Schicht. Schließlich wird eine für das Druckmittel undurchlässige Glasschicht aus dem innersten Teil der inneren porösen Schicht gebildet, bevor das Glas der äußeren Schicht abrinnt. Diese zuletzt gebildete Glasschicht bildet eine dichte Hülle um den Pulverkörper, wenn das isostatische Pressen des vorgeformten Produktes bei Sintertemperatur durchgeführt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, durch welches Gegenstände aus Pulvermaterial mit hoher Dichte mit größerer Reproduzierbarkeit als durch die bekannten Verfahren herstellbar sind.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Der vorgeformte Körper wird entgast, und zwar zweckmäßigerweise erst dann, nachdem die gasdurchlässige Hülle· auf dem Körper angebracht worden ist.

Eine mögliche Erklärung für die günstigen Resultate, die man mit dem Verfahren nach der Erfindung erreicht, besteht darin, daß das Verfahren effektiver als die bekannten Verfahren die Bildung einer dichten Hülle um den vorgeformten Körper sicherstellt. Bei den bekannten Verfahren, bei denen die dichte Hülle auf dem Körper gebildet wird, erfolgt die Bildung unter Entgasung des Körpers. Das kontinuierliche Entweichen von Gasen, die im Pulverkörper vorhanden sind oder durch Verunreinigungen im Pulverkörper oder im Pulvermaterial selbst gebildet werden, kann dabei zunächst zur Bildung von Blasen und später zu Beschädigungen oder Rissen in der Hülle führen, so daß die gewünschte Dichte Umschließung des Pulverkörpers durch die Hülle nicht zustande kommt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Entweichen von Gasen aus dem Pulverkörper beim Bilden der Hülle zum Einschließen des Pulverkörpers verhindert. Dies geschieht

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dadurch, daß man das Druckgas auf einem Druck hält, der mindestens genauso hoch ist, wie der Druck in dem in den Poren des Pulverkörpers befindlichen oderjgebildeten Gases; Dies führt zur Bildung einer fehlerfreien Hülle.

Als Material für das Pulver wird vorzugsweise ein metallisches oder keramisches Material verwendet, insbesondere ein solches, dessen Sintertemperatur 1000⁰C übersteigt, wie eine auf Eisen basierende Legierung, z.B. ein dreiprozentiger Cr-Mo-Stahl, bestehend aus 0,33 % C, 0,30 % Si, 0,40 % Mn, 0,01 % P, 0,01 % S, 2,8 γα Cr, 0,6 % Mo, Rest Pe, oder ein zwölfprozentiger Cr-Mo-V-Nb-Stahl, bestehend aus 0,18 % C, 0,25 % Si, 0,'δΟ % Mn, 0,01 % P, 0,01 % S, 11,5 % Cr, 0,5 % Ni, 0,5 % Mo, 0,30 % V, 0,25 % Nb, Rest Fe, oder eine auf Nickel basierende Legierung, z.B. eine Legierung, bestehend aus 0,03 % C, 15 % Cr, 17 % Co, 5 % Mo, 3,5 % Ti, 4,4 % Al, 0,03 % B, Rest Ni, oder eine Legierung, bestehend aus 0,06 % C, 12 % Cr, 17 % Co, 3 % Mo, 0,06 % Zr, 4,7 % Ti, 5,3 % Al, 0,014 % B, 1,0 % V, Rest Ni, oder u.a. ein Metalloxid, wie Al₂O,. Die hier in Prozent ausgedrückten Anteile wie auch die folgenden in Prozent angegebenen Anteile sind Gewichtsprozente.

Als Druckmittel beim isostatischen Pressen werden Edelgase, wie Argon und Helium,sowie Stickstoff bevorzugt. Geeignete Druckgase bei der Umwandlung der gasdurchlässigen Hülle in die für das Druckmittel undurchlässige Hülle sind Wasserstoff, insbesondere beim Sintern metallischen Materials, sowie Stickstoff . Es ist jedoch möglich, andere Gase zu verwenden, die dem Pulverkörper nicht durch die Bildung unerwünschter Reaktionsprodukte schaden oder eine nicht tolerierbare porösität des Pulverkörpers verursachen.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung besteht die gasdurchlässige Hülle aus einer den vorgeformten Körper wenigstens annähernd vollständig umgebenden porösen Schicht, die in eine

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gasdichte Schicht um den vorgeformten Körper umgewandelt wird. Die poröse Schicht, die vorzugsweise eine Dicke von 0,05 bis 1 mm hat, kann u.a. durch Eintauchen des vorgeformten Körpers in eine Aufschlämmung aus einem Partikelmaterial für die Hülle aufgebracht werden oder durch Flammspritzen oder ein anderes thermisches Spritzen. Die Partikel haben vorzugsweise eine Größe von 0,1 bis 100 /um.

Entsprechen einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die gasdurchlässige Hülle aus einem oder mehreren auf dem vorgeformten Körper angeordneten plattenförmigen oder anders geformten Teilen, die beim Erwärmen weich werden und unter Änderung ihrer Form dadurch in eine für das Druckmittel undurchlässige Hülle übergehen, daß Teilbereiche dieser Teile bei der Formänderung miteinander in Kontakt kommen und zusammensintern.

Wenn das Pulver eine 1000⁰C übersteigende Sintertemperatur hat, dann kann das Material der Hülle, also das Partikelmaterial bzw. das Material der in den vorgenannten Ausführungsformen verwendeten Formteile, vorzugsweise ein hochschmelzendes Glas sein, wie Vycor-Glas, bestehend aus 96,7 Gewichtsprozent SiO₂, 2,9 Gewichtsprozent B₂O, und 0,4 Gewichtsprozent Al₂O,, oder Quarzglas sowie Mischungen von Partikeln (bei der erstgenannten Ausführungsform) von beispielsweise SiO₂ und B₂O,, die beim Erhitzen eine gasundurchlässige Glasschicht bilden. Es ist auch

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möglich, ein hochschmelzendes metallisches Material zu verwenden, das die Fähigkeit hat, eine für das Druckmittel undurchlässige Schicht zu bilden, wie z.B. Molybdän, Wolfram und andere refraktäre Metalle.

Bei der Verwendung von hochschmelzendem Glas für die Hülle wird zweckmäßigerweise eine Temperatur von 1200 - 1650⁰C benutzt, wenn die Hülle für das Druckmittel undurchlässig gemacht wird.

Wenn das Pulver eine 1000⁰C übersteigende Sintertemperatur hat, dann kann das Material der Hülle, d.h. das Material der Partikel beziehungsweise der Formteile zur Herstellung der Hülle bei den vorgenannten Ausführungsformen, unter gewissen Voraussetzungen auch ein niedrigschmelzendes Glas sein, nämlich dann, wenn die Oberfläche des vorgeformten Pulverkörpers mit einer feinkörnigen Schicht des Materials, aus dem der Pulverkörper besteht, belegt wird, wobei die feinkörnige Schicht verhindert, daß das Glas in geschmolzener Form in den Pulverkörper eindringt, oder wenn eine poröse Schicht aus einem hochschmelzenden Material, wie ein hochschmelzendes Glas oder ein hochschmelzendes metallisches Material, innerhalb der Hülle angeordnet und in eine für das Druckmittel undurchlässige Schicht umgewandelt worden ist. Auch bei der Anwendung von mehr als einer porösen Schicht kann jede poröse Schicht auf die anfangs beschriebene Art durch Eintauchen in eine Aufschlämmung des Partikelmaterials, durch Flammspritzen oder ein anderes

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thermisches Spritzen aufgebracht werden. Jede poröse Schicht kann zweckmäßigerweise eine Dicke von 0,05 bis 1 mm haben, und die Partikel können eine Korngröße von 0,1 bis 100 /um haben. Als Beispiel für geeignete Materialien für die Hüllen aus niedrigschmelzendem Glas kann Pyrex-Glas genannt werden, das 80,3 Gewichtsprozent SiO₂, 12,2 Gewichtsprozent B₂O,, ²⁾⁸ Gewichtsprozent AIpO,, 4,0 Gewichtsprozent Na_?0, 0,4 Gewichtsprozent KpO und 0,3 Gewichtsprozent CaO enthält, ferner ein Aluminiumsilikat, das 58 Gewichtsprozent SiOp, 9 Gewichtsprozent BpO,, 20 Gewichtsprozent Al₂O,, 5 Gewichtsprozent CaO und 8 Gewichtsprozent MgO enthält, sowie Mischungen von Partikeln aus Stoffen, wie z.B. SiO₂, B₂O,, Al₂O, sowie Alkali- und Erdalkalimetalloxide, die beim Erhitzen eine gasundurchlässige Glasschicht bilden.

Bei der Verwendung von niedrigschmelzendem Glas für die Hülle und einer innerhalb der Hülle liegenden porösen Schicht wird vorzugsweise eine Temperatur von 600 - 1000⁰C angewendet, um die Hülle für das Druckmittel undurchlässig zu machen. Die innere Schicht wird danach vorzugsweise durch isostatischen Druck verdichtet, was bei Temperaturen von 1000-1200⁰C geschehen kann, nachdem die äußere Schicht gasdicht geworden ist. Für eine solche Verdichtung ist ein Druck in der Größenordnung von 20 - 300 MPa erforderlich.

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Der Druck und die Temperatur beim Sintern des vorgeformten Körpers sind natürlich von den Eigenschaften des Pulvermaterials abhängig. Normalerweise soll der Druck mindestens 100 MPa, vorzugsweise mindestens 150 MPa betragen. Wenn das Material eine auf Eisen basierende Legierung ist, soll die Temperatur bei mindestens 1000⁰C, vorzugsweise bei 1100-1200°C liegen, und wenn das Material eine auf Nickel basierende Legierung ist, soll die Temperatur bei mindestens 1050⁰C, vorzugsweise,bei 1100 - 1250⁰C liegen. Wenn das Material Aluminiumoxid ist, soll die Temperatur bei mindestens 1200⁰C, vorzugsweise bei 1300 - 1500⁰C liegen.

Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie der schematischen Darstellungen in den Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen;

Fig. 1 einen vorgeformten Körper aus einer auf Nickel basierenden Legierung, dessen Hülle vor der Wärmebehandlung aus einer porösen Schicht eines hochschmelzenden Glases besteht,

Fig. 2 einen vorgeformten Körper aus demselben Material wie in Fig. 1, dessen Hülle vor der Wärmebehandlung aus plattenförmigen Teilen eines hochschmelzenden Glases besteht,

Fig. 3 den Körper nach Fig. 2 nach der Wärmebehandlung, Fig. 4 einen vorgeformten Körper aus einer auf Eisen ba-

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sierenden Legierung, dessen Hülle vor der Wärmebehandlung aus der porösen Schicht eines nidrigschmelzenden Glases besteht,

Fig. 5 einen vorgeformten Körper aus einer auf Eisen basierenden Legierung, dessen Hülle aus plattenförmigen Teilen eines niedrigschmelzenden Glases besteht ,

Fig. 6 den Körper nach Fig. 5 nach der Wärmebehandlung.

Beispiel 1

Eine teilbare Form aus auf Aluminiumsilikat basierendem Material, beispielsweise derselben Art, wie es normalerweise für Kerne bei der Feingießtechnik (investment casting) von Turbinenschaufeln mit Kühlkanälen verwendet wird, welche Form einen turbinenscheibenförmigen Formraum hat, wird mit sphärischem Pulver einer auf Nickel basierenden Legierung gefüllt, das 0,03 % C, 15 % Cr, 17 % Co, 5 % Mo, 3,5 % Ti, 4,4 % Al, 0,03 % B, Rest Ni enthält und eine Korngröße von weniger als 250 /um hat. Das Pulver wird durch leichte Stöße gegen die Form zusammenvibriert und 2 Stunden lang im Vakuum bei 1200⁰C gesintert. Nach dem Abkühlen wird die Form, die erneut verwendet werden kann, geteilt, und die poröse Turbinenscheibe mit im wesentlichen denselben Abmessungen wie der Formraum wird herausgenommen. Die Oberfläche der porösen Turbinenscheibe wird danach mit einer etwa 1 mm dicken Schichb eines feinkörnigen Pulvers belegt,

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dessen Korngröße unter 1 /um liegt und das aus derselben Legierung wie die Turbinenscheibe besteht.

Die in Figur 1 schematisch dargestellte Turbinenscheibe 10 wird dadurch mit einer gasdurchlässigen Hülle in Form einer porösen Schicht 11 überzogen, daß man sie mit einer Wasseraufschlämmung eines Glaspulvers bespritzt, das aus 80,3 Gewichtsprozent SiOp, 12,2 Gewichtsprozent B₂O,, 2,8 Gewichtsprozent Al₂O,, 4,0 Gewichtsprozent Na₂O, 0,4 Gewichtsprozent K₂O und 0,3 Gewichtsprozent CaO besteht. Danach wird die Scheibe 10 mit der Scheibe 11 getrocknet. Der so behandelte vorgeformte Pulverkörper wird dann in einen Hochdruckofen eingebracht, der mit einer Leitung versehen ist, durch die sowohl Gas zur Entgasung des Pulverkörpers abgeleitet als auch Gas zur Erzeugung des erforderlichen Druckes für das isostatische Pressen zugeführt werden kann, und der mit Heizanordnungen versehen ist.

Der in seiner Hülle befindliche vorgeformte Pulverkörper wird zunächs etwa 2 Stunden lang bei Raumtemperatur im Hochdruckofen entgast. Danach wird der Ofen mit unter Atmosphärendruck stehendem Wasserstoff gefüllt und die Temperatur des Ofens bei gleichbleibendem Druck auf 750°C erhöht, was ungefähr 5 Stunden dauern kann. Danach wird die Temperatur sukzessiv während einer Zeitspanne von 2 Stunden von 750⁰C auf 900⁰C erhöht, wobei gleichzeitig sukzessiv Wasserstoff bis auf einen Druck von 0,7 MPa zugeführt wird, so daß der Druck außerhalb der Hülle

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dee vorgeformten Körpers während der ganzen Zeit auf mindestens dem Druck gehalten wird, der in dem in den Poren des vorgeformten Körpers zurückgebliebenen Gas herrscht. Venn die Temperatur 90O⁰C erreicht hat, hat sich eine für den Wasserstoff undurchlässige Hülle, aus der Schicht 11 gebildet. Danach wird weiter Wasserstoff, Argon oder Helium bis zur Erreichung eines Druckes zugeführt, der im Druckmittel bei der endgültigen Sintertemperatur einen Druck von 160 MPa ergibt. Die Temperatur wird danach auf 1250⁰C erhöht, d.h. auf eine für die auf Nickel basierende Legierung geeignete Sintertemperatur. Eine geeignete Zeit für das Sintern unter den angegebenen Bedingungen ist mindestens eine halbe Stunde. Nach beendetem Zyklus muß der Ofen auf eine angemessene Entleerungstemperatur abkühlen und der gesinterte Gegenstand durch Sandstrahlbeblasung von Glas befreit werden.

Bei der Herstellung von Gegenständen aus Pulver mit einer höheren Sintertemperatur, wie z.B. Aluminiumoxid, als die vorstehend genannte Legierung kann für die poröse Schicht ein hochschmelzendes Glas anstelle des vorstehend genannten Biedrigschmelzenden Glases benutzt werden, ohne daß eine feinkörnige Schicht auf den Pulverkörper aufgebracht wird.

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Beispiel 2

Derselbe vorgeformte Körper 10 wie im Beispiel 1 wird in der in Figur 2 gezeigten Art mit einer gasdurchlässigen Hülle umgeben, die aus zwei senkrecht zur Achse der Turbinenscheibe angeordneten Platten 12 und 13 aus dem gleichen Glas besteht, wie das pulverförmige Glas im Beispiel 1. Nachdem der Körper mit der Hülle in einen Hochdruckofen gebracht ist, wird er derselben Behandlung unterzogen wie der Körper im Beispiel 1, d.h. er wird entgast, wärmebehandelt und unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen isostatisch gepreßt. Während der Temperaturerhöhung von 750°C auf in diesem Pall 950⁰C anstelle von 900⁰C im Beispiel 1 und der gleichzeitigen Druckerhöhung wird die Platte 12 weich und verändert ihre Form in der in Figur 3 gezeigten Weise, wobei die Endabschnitte 12a und 13a der Platten zusammensintern, so daß die Hülle dicht wird.

Beispiel 3

Pulver aus 3 # Cr-Mo-V-Nb-Stahl, das 0,33 96 C, 0,40 % Si, 0,60 % Mn, 0,01 % P, 0,01 % S, 2,8 % Cr, 0,6 % Ho, und als Rest Fe enthält und dessen Korngröße unter 800 /im liegt, wird in eine Kapsel aus Kunststoff, z.B. weichgemachtes Polyvinylchlorid, eingebrächt, die einen turbinenscheibenförmigen Innenraum hat. Nach dem Verschließen der Kapsel wird diese in eine Hochdruckpresse gebracht, wo das Pulver

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bei Raumtemperatur und einem Druck von 400 HPa mit öl als Druckmittel isostatisch kompaktiert wird. Nach beendeter Kornpaktierung wird die Kapsel entfernt, und dem gewonnenen vorgeformten Pulverkörper wird durch Werkzeugmaschinenbearbeitung die gewünschte Form gegeben.

Der vorgeformte Körper mit der Form einer Turbinenscheibe 14 wird mit einer gasdurchlässigen Hülle Überzogen, die aus einer inneren, porösen Schicht 16 aus einem hochschmelzenden Glas und einer äußeren porösen Schicht 15 aus einem niedrigschmelzenden Glas besteht. Dies wird dadurch erreicht, daß der Körper zunächst in eine Wasser auf schlämmung aus einem hochschmelzenden Glaspulver getaucht wird, welches aus 96,7 Gewichtsprozent SiOp, 2,9 Gewichtsprozent BpO, und 0,4 Gewichtsprozent Al₂O, besteht, und dann nach erfolgter Trocknung dieser Schicht in eine Wasserauf schlämmung aus einem niedrigschmelzenden Glaspulver getaucht wird, das aus 80,3 Gewichtsprozent SiO₂» 12,2 Gewichtsprozent B₂O,, 2,8 Gewichtsprozent Al₂O,, 4,0 Gewichtsprozent Na₂O, 0,4 Gewichtsprozent K₂O und 0,3 Gewichtsprozent CaO besteht, worauf ein erneutes Trocknen stattfindet.

Der vorgeformte Körper mit den porösen Schichten wird dann in einen Hochdruckofen gebracht und wie im Beispiel 1 bei Raumtemperatur entgast. Nach dem Einfüllen von Wasserstoff bei Atmosphärendruck wird die Temperatur des Ofens bei gleichbleibendem Druck auf 750⁰C erhöht, was ungefähr 5 Stunden dauert. Die Temperatur wird danach 'während einer Zeitspanne

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von 2 Stunden sukzessiv von 750°C auf 900⁰C erhöht unter gleichzeitiger sukzessiver Zufuhr von Wasserstoff bis auf einen Druck von 0,7 HPa, wobei der Druck außerhalb der Hüllen des vorgeformten Körpers während der ganzen Zeit auf mindestens dem Druck gehalten wird, der in dem in den Poren des vorgeformten Körpers zurückgebliebenen Gas herrscht. Wenn die Temperatur 900⁰C erreicht hat, hat sich eine für den Wasserstoff undurchlässige Hülle aus der Schicht 15 gebildet. Danach wird weiter Wasserstoff, Argon oder Helium bis zur Erreichung eines Drucks zugeführt, der bei 1150°C einen Wert von 50 MPa annimmt. Die Temperatur wird danach langsam auf 1150⁰C erhöht. Der Druck steigt dann gleichzeitig.

Diese Temperaturerhöhung erfolgt so langsam, da6 das Glas der inneren Schicht 16 eine gasundurchlässige Schicht bilden kann, bevor das Glas der Hülle 15 abrinnen kann. Der Druck und die Temperatur werden danach auf 100 HPa bzw. 1200⁰C zur Sinterung des vorgeformten Körpers erhöht.

Beispiel 4

Derselbe vorgeformte Körper wie im Beispiel 3 wird in des⁰ in Figur 5 gezeigten Art mit einer gasdurchlässigen Hülle umgeben, die aus zwei senkrecht zur Achse der Turbinenscheibe angeordneten Platten 17 und 18 aus dem gleichen Glas, wie es für die Schicht 15 im Beispiel 3 verwendet wird, besteht

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sowie aus einer innerhalb der Platten liegenden porösen Schicht 19 derselben Art, wie die Schicht 16 im Beispiel Nachdem der Körper mit der Hülle in einen Hochdruckofen gebracht 1st, wird er derselben Behandlung unterzogen wie der . Körper im Beispiel 3» d.h. er wird entgast, wärmebehandelt und unter den im Beispiel 3 genannten Bedingungen isostatisch gepreßt. Während der Temperaturerhöhung von 750⁰C auf in diesem Fall 950⁰C anstelle von 900⁰C im Beispiel 3 und der gleichzeitigen Druckerhöhung wird die Platte 17 weich und verändert ihre Form in der in Figur 6 gezeigten Weise, wobei die Endabschnitte 17a und 18a der Platten zusammensintern, so daß die Hülle dicht wird.

Die Teile 12, 13. 17 und 18 in den Figuren 2 und 5 müssen adclit plattenförmig sein, sondern können auch eine andere Fora haben, wie beispielsweise eine mehr oder weniger gebogene Form oder die Form eines Behälters mit einer öffnung oder die einer Flasche. Die Form wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie sich dem vorgeformten Körper anpaßt.

Nachdem der vorgeformte Körper in der anhand der Beispiele 1-4 beschriebenen Weise gesintert worden ist, wird er einer ersten Wärmebehandlung in Schutzgas, beispielsweise Argon, oder in Yakut» bei 1100°C (Beispiel 1 und 2) beziehungsweise bei 1150⁰C (Beispiel 3 und 4) während einer Zeitdauer von

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ungefähr 2 Stunden unterzogen. Dabei diffundiert gelöster Wasserstoff beziehungsweise Stickstoff aus dem Material, und gleichzeitig lösen sich die noch vorhandenen Reste der Glasschicht, so daß diese leicht vollkommen entfernt werden können. Der Druck bei dieser Behandlung soll 0,1 MPa möglichst nicht übersteigen.

Wenn ein Bindemittel, wie die anfangs beschriebenen Methylzellulosen, Zelluslosenitrat, ein Akrylatbindemittel, ein Wachs oder eine Mischung von Wachsen mit verschiedenen Schmelzpunkten bei der Herstellung des vorgeformten Pulverkörpers verwendet wird, so wird das Bindemittel vor oder nach dem Auftragen der porösen Schichten entfernt, und zwar zweckmäßigerweise durch Erhitzung des Pulverkörpers auf 400 - 700⁰C im Vakuum. Danach kann die Entgasung und die weitere Behandlung erfolgen, wie es für einen vorgeformten Pulverkörper ohne Bindemittel beschrieben wurde.

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Claims

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Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus einem pulverförmigen Material durch isostatisches Pressen eines aus dem Pulver vorgeformten Körpers mittels eines gasförmigen Druckmittels, wobei der vorgeformte Körper mit einer gasdurchlässigen Hülle umgeben wird, die in eine für das Druckmittel undurchlässige und den vorgeformten Körper einschließende Hülle umgewandelt wird, bevor das isostatische Pressen unter Sinterung des vorgeformten Körpers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der gasdurchlässigen Hülle in die für das Druckmittel undurchlässige Hülle stattfindet, während sich die gasdurchlässige Hülle in Kontakt mit einem Druckgas befindet, dessen Druck so gesteuert wird, daß er mindestens so groß ist, wie der gleichzeitig herrschende Druck des in den Poren des vorgeformten Körpers befindlichen Gases.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zur Bildung der für das Druckmittel undurchlässigen Hülle als Druckgas ein Gas benutzt wird, das zumindest zum wesentlichen Teil aus Wasserstoff oder Stickstoff besteht.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige Hülle eine den vorgeformten Körper zumindest annähernd vollständig umgebende poröse Schicht ist,

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die in eine für das Druckmittel undurchlässige und den vorgeformten Körper einschließende Schicht übergeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige Hülle aus einem oder mehreren außerhalb des vorgeformten Körpers angeordneten plattenförmigen oder anders geformten Teilen besteht, die bei Erhitzung weich werden und unter Änderung ihrer Form dadurch in eine für das Druckmittel undurchlässige Hülle übergehen, daß Teilbereiche dieser Teile bei der Formänderung miteinander in Kontakt kommen und zusammensintern.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintertemperatur des Pulvers 1000⁰C übersteigt und daß das Material der Hülle ein Glas mit hohem Schmelzpunkt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Körper auf eine Temperatur von 1200 -165O⁰C zur Bildung der für das Druckmittel undurchlässigen Hülle erhitzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintertemperatur des Pulvere 1000⁰C übersteigt, daß das Material der Hülle ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt ist und daß eine poröse Schicht aus einem

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Material mit hohem Schmelzpunkt innerhalb der erstgenannten Hülle angebracht ist und in eine für das Druckmittel undurchlässige Schicht umgewandelt wird, nachdem die erstgenannte Hülle für das Druckmittel undur chlässig gemacht worden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Körper auf eine Temperatur von 1000 - 1200⁰C unter gleichzeitiger isostatischer Kompaktierung erhitzt wird zur Umwandlung der innerhalb der erstgenannten Hülle angeordneten porösen Schicht in eine für das. Druckmittel undurchlässigen Schicht.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintertemperatur des Pulvers 1000°C übersteigt, daß das Material in der Hülle ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt ist und daß die Oberfläche des vorgeformten Körpers mit einer feinkörnigen Schicht des Materials belegt 1st, aus dem der Pulverkörper besteht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand nach dem Sintern bei niedrigem Druck und einer solchen Temperatur wärmebehandelt wird, daß gelöstes Druckgas aus dem Material herausdiffundieren kann.

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