DE3012301A1

DE3012301A1 - Dense sintered prods. made by powder metallurgy - where powder is pressed into blank, which is sintered in vacuo and then immediately subjected to hot isostatic pressing

Info

Publication number: DE3012301A1
Application number: DE19803012301
Authority: DE
Inventors: Fritz 4150 Krefeld Frehn
Original assignee: Thyssen Edelstahlwerke AG
Current assignee: Thyssen Stahl AG
Priority date: 1980-03-29
Filing date: 1980-03-29
Publication date: 1981-10-08
Also published as: DE3012301C2

Abstract

Initial powders or mixts. of powders are prepressed to make a blank, which is then sintered in vacuo. Directly after sintering, and while the blank is still hot, the same container is employed for the hot pressing of the sintered blank using hot, compressed gas. The powders which are not pre-alloyed can be converted into a dense prod. completely free from microporosity, and with high mechanical strength. The invention provides a simple, inexpensive method of mfg. dense prods. Useful for mfr. of parts made of iron; steel; hard metals; or hard materials with a metal or ceramic binder. The initial metal powders may contain up to 80 wt.% of carbides, nitrides, borides, or silicides.

Description

Verfahren zur pulvermetallurgischen Erzeugung von dichten Process for the powder metallurgical production of densities

Sinterkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgischen ErzeugunG von dichten Sinterkörpern durch Vorpressen der pulverförmigen Ausgangsstoffe, Sintern unter Vakuum und Heißpressen mittels heißer Druckgase. Sintered bodies The invention relates to a method for powder metallurgical Production of dense sintered bodies by pre-pressing the powdery starting materials, Sintering under vacuum and hot pressing using hot compressed gases.

Folgende Verfahren sind Stand der Technik: 1. Sintern vor Preßlingen aus ATetallpulver im Schutzgasofen unter neutraler oder reduzierender Atmosphäre, 2. Sintern von Preßlingen in Vakuumöfen, diskontinuierlich oder im Durchlaufverfahren, 3. Heißverdichten von Metallpulver in einer Form Lus Graphit oder Keramik durch induktive oder konduktive Erwärmung, 4. Heißverdichten von in eine evakuierte Metallhülle eingeschweißte Metallpulver durch heißes Gas, meistens Argon in einem Autoklaven. The following processes are state of the art: 1. Sintering before compacts from ATetal powder in a protective gas furnace under a neutral or reducing atmosphere, 2. Sintering of compacts in vacuum furnaces, discontinuously or in a continuous process, 3. Hot compaction of metal powder in a shape Lus graphite or ceramic by inductive or conductive heating, 4. hot compression of in an evacuated metal shell welded metal powder by hot gas, usually argon in an autoclave.

1 Das Verfahren / wird vornehmlich bei Sinterkörpern angewendet, die aus einer oder mehreren Einzelkomponenten bestehen, z. B. Molybdän oder Sinterstahl. Auch fertigiegierte Pulver ohne besondere Ansprüche, z. 3. gedüste Legierungspulver lassen sich nach diesem Verfahren sintern. 3e'm Sintern ohne Auftreten einer flüssigen Phase entstehen aber keine dichten Körper. Dazu muß nachgepreßtund nachgesintert oder ein Schmiede- bzw. Walzvorgang nachgeschaltet werden. 1 The process / is mainly used for sintered bodies, which consist of one or more individual components, e.g. B. molybdenum or sintered steel. Even finished powders without special requirements, e.g. 3. Sprayed alloy powder can be sintered using this process. 3e'm sintering without occurrence of a liquid Phase, however, no dense bodies are created. This must be re-pressed and re-sintered or a forging or rolling process can be connected downstream.

Das Verfahren 2 ist kostspieliger. Deshalb werden hier nur komplizierte Legierungen, z.B. Hartmetalle, Hartstofflegierungen gesintert.Method 2 is more expensive. So here only get complicated Alloys, e.g. hard metals, hard material alloys sintered.

Dies geschieht vornehmlich mit flüssiger Phase, die eine Dichtsinterung bewirkt. Garantie tür absolut porenfreie W werkstoffe, wie sie in der heutigen Technik benötigt werden, ist aber auch hier, z.B. wegen Verunreinigungen, zu niedriger oder zu hoher Sintertemperaturen nicht gewährleistet.This is mainly done with the liquid phase, which is a dense sintering causes. Guarantee for absolutely pore-free W materials, as they are in today's technology are required, but here too, e.g. due to contamination, is too low or too high sintering temperatures not guaranteed.

Das Verfahren 3, das auch unter Schutzgas oder Vakuum vorgenommen werden kann, scheidet für die meisten Fertigungen wegen des hohen Aufwandes für Formen ci praktisch nur einmal verwendet werden können, aus.The method 3, which is also carried out under protective gas or vacuum can be, separates for most productions because of the high effort for Forms ci can practically only be used once.

Das Verfahren 4 verlang@unbedingt fertiglegierte Pulver, z.B. durch Verdüsen oder mechanische Zerkleinerung von Gußstücken gewonnenes, um die Gnsentwicklung in er geschlossenen Kasse zu vermeiden.Method 4 requires pre-alloyed powders, e.g. through Atomization or mechanical crushing of castings in order to develop the grain to avoid in he closed cash register.

Beim Sintern rr.ft flüssige Phase entstehen Gase und Dän-;p.e, die einen Überdruck in der Kapsel hervorrufen, die sich aufbläht und eine Dichtsinterung unmöglich macht. Die pulvermetallurgisch erzeugten Werkzeug- und Schnellarbeitsstähle werden nac 1 diesen Verfahren gefertigt und zwar ausschließlich aus gedüsten oder mechanisch zerkleinerten fertiglegierten Pulvern.When sintering rr.ft liquid phase, gases and Dän-; p.e, die cause an overpressure in the capsule, which inflates and a dense sintering makes impossible. The powder-metallurgically produced tool and high-speed steels are manufactured according to this process and exclusively from sprayed or mechanically crushed ready-alloyed powders.

Es gibt somit kein Verfahren, nach dem nichtvorlegierte Pulver wirtschaftlich zu einem garantiert dichten Körper ohne Mikroporen und mit verbesserten mechanischen und physikalischen Eigenschaften hergestellt werden können. Derzeit werden Sinterlinge, die aus Einzelkomponenten oder Zusätzen von Legierungspulvern bestehen, mit mehr oder weniger flüssiger Phase in einem Vakuumofen gesintert und in einem zweiten Heißpreßaggregat nachverdichtet. Aus- und Einpacken und neue Erwä mung machen dieses kombinierte Verfahren so kostspielig, daß so verdichtete Teile wegen des schlechten Preis/Leistungsverhältniss@s schwer verkäuflich sind.There is thus no method by which non-pre-alloyed powders are economical to a guaranteed tight body without micropores and with improved mechanical and physical properties can be produced. Currently, sinterlings, which consist of individual components or additions of alloy powders, with more or less liquid phase sintered in one vacuum furnace and in a second Hot pressing unit re-compacted. Unpacking and packing and re-heating do this combined processes so costly that so compacted parts because of the poor price / performance ratio are difficult to sell.

Ähnlich dieren die Verhältnisse bei Verwendung von Kapseln, die für jede Form und Pressung neu erstellt werden müssen. The conditions are similar when using capsules which are suitable for every shape and pressing have to be recreated.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens das es ermöglich@ auf einfachere Weise absolut dichte Sinterkörper herzustellen.The object of the invention is to create a method that enables @ to produce absolutely dense sintered bodies in a simpler way.

Zur Lösung dieser AuQ0'abe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspr@chs vorgeschlagen.To solve this problem, the method with the features of Claims proposed.

Nach den erfindungsgemäßen Verfahren werden hydraulisch, mechanisch oder isos@@tisch kalt ver@@@@te Pulver-Grünlinge ohne Schutzhüllen, wie Kapseln aus rostfreiem Stahl, und ohne Aufbringen von metallisehen bzw. keramischen Schichten in einem Behälter bzw. Ofen unter Vakuum cci Teildruck von inerten Gasen bis zu einer Dichte gesintert, die verhindert, daß Gace auch unter Druck nicht mehr in den Körper eind-ringer In demselben Behälter wird anschließend unter Ausnutzung der bestehenden Hitze isostatisch, also unter Gasdruck, nachverdichtet.The method according to the invention is hydraulic, mechanical or isos @@ table cold ver @@@@ te green powder compacts without protective covers, such as capsules made of stainless steel, and without the application of metallic or ceramic layers in a container or oven under vacuum cci partial pressure of inert gases up to sintered to a density that prevents Gace from falling into the body penetrating into the same container is subsequently taking advantage of the existing heat isostatically compressed, i.e. under gas pressure.

Hierzu ist ein Spezialofen erforderlich, der sowohl die Vakuumsinterung bis @@ 10-4 Torr @e@@@@tet wie auch die isostatische Heißnachver@ichtung bis zu ca. @@@@ bar. Als Ausgangsstoffe kommen sowohl verdüste @e zerkleine@te bereits legierte Pulver in Betracht, die auch mii gewissen Antei@en elementarer Stoffe zur Erzeugung einer @@@@ge@ @@se gemisc @ @ink@@@en. Aber auch Pulvergemische, aic nur i 'z,-r flüssige Phasen zu sintern sind, werden gesintert und denach sofert heiß nachgepreßt. Die Pulvermischungen können neben metallischen Bestandteilen auch größere Mengen bis 80 Gew.-% an Hartstoffen wie Karbide, Nitride, Boride oder Silizide, enthalten.A special furnace is required for this, which is capable of both vacuum sintering up to @@ 10-4 Torr @e @@@@ tet as well as the isostatic hot post-compression up to approx @@@@ bar. Both atomized @e shredded @ te are already used as starting materials Alloyed powders are considered, which also contain certain amounts of elemental substances Generation of a @@@@ ge @ @@ se gemisc @ @ink @@@ en. But also powder mixtures, aic only i 'z, -r liquid phases are to be sintered, are sintered and then as soon as hot repressed. In addition to metallic components, the powder mixtures can also contain larger ones Quantities of up to 80% by weight of hard materials such as carbides, nitrides, borides or silicides, contain.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen gegenüber bekannten Verfahren sind: - es wird nur ein Ofen für die Sinterung und Heißnachverdichtung benötigt, - die Sinterzeit kann um die Hälfte gekürzt werden, - es kann in einer Hitze gesintert und heißverdc': tet und damit Energie gespart sowie Oberflächenoxydation de zu S Sinterlinge, die bisher Schleifarbeit erfordert hat, vermieden werden, - das zweimalige Ein- und Auspacken und dabeimögliche Beschädigung der Teile entfällt.The advantages of the method according to the invention over known methods are: - only one furnace is required for sintering and hot compression, - the Sintering time can be cut in half - it can be sintered in a heat and hot-dipped, saving energy and surface oxidation Sintered pieces, which have previously required grinding work, are avoided - twice There is no need to pack and unpack or damage the parts.

- es entstehen absolut dichte Teile, Ausschluß durch Untersinterung der Poren - die mechanische und physikalischen Eigenschaften werden durch das auf die Sir,terusg direkt folgende Heißverdichten verbessert, - das Preis/Leistungsverhältnis der so hergestellten Teile wird erheblich günstiger.- absolutely tight parts are created, exclusion by under-sintering the pores - the mechanical and physical properties are determined by the the sir, terusg directly following hot compaction improved, - the price / performance ratio the parts produced in this way are considerably cheaper.

Anwendungsbeispiele sind Teile aus Sintereisen und Sinterstahl, Hartmetall, Hartstoff mit oder ohne metallischem Binder, z.B, Stahl, Keramiken.Application examples are parts made of sintered iron and steel, hard metal, Hard material with or without a metallic binder, e.g. steel, ceramics.

Claims

Claim Process for the powder-metallurgy production of densities Sintered bodies by pre-pressing he powdery starting materials, sintering under Vacuum and hot pressing by means of hot compressed gas, characterized in that the Hot pressing immediately after sintering in the still hotter state of the Sintered compacts is carried out in the same container.