DE3113886A1

DE3113886A1 - Verfahren zur herstellung eines metall- oder metallegierungspulvers

Info

Publication number: DE3113886A1
Application number: DE19813113886
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Eckart Werk Standard Bronzepulver Werke Carl Eckart GmbH and Co
Current assignee: Eckart Werk Standard Bronzepulver Werke Carl Eckart GmbH and Co
Priority date: 1981-04-07
Filing date: 1981-04-07
Publication date: 1982-10-21
Also published as: EP0062221B1; ATE38002T1; EP0152522A2; US4404023A; ES511284A0; BR8201969A; ATE21345T1; EP0152522A3; EP0062221A2; EP0062221A3; EP0152522B1; ES8307147A1; MX157229A; DE3113886C2

Description

PATENTAN WÄUTB

Louis, Pöhlau,LohrentzSSegeth

K.salarplat* 1. »5OO Nürnberg »o

ECKART-WERKE Standard Bronzepulver-Werke Carl Eckart Fürth/Bay.

Verfahren zur Herstellung eines Metall- oder
Metallegierungspulvers

T PATENTANWALTE Louis, PÖhlau, LohrentzfiSegeth K*Mlarplat* 1, tsoo NOrnbtrg mo

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metall- oder Metallegierunerspulvers mit blättchenförmig ausgebildeten Pulverteilchen durch mechanische Zerkleinerung eines duktilen Ausgangsmaterials, wobei die Verformung zu den Blättchen gleichzeitig mit der Zerkleinerung oder in einem gesonderten mechanischen Arbeitsgang erfolgt.

Blättchenförmige Metall- bzw. Metallegieruno-spulver finden wegen ihres ausgeprägten metallischen Glanzes verbreitete Anwendung in Uberzugsmaterialien, z.B. in Karosserielacken. Für die Ausbildung der Blättchen ist eine gewisse Duktilität des Ausgangsmaterials für dessen Verformbarkeit von Bedeutung. Die Entwicklung war und ist deshalb darauf gerichtet, die Verformbarkeit des Ausgangsmaterials zu verbessern.

Durch die duktilen Eigenschaften des Ausgangsmaterials für die Metallpulverherstellung wird die Zerkleinerung des Ausgangsmaterials, das im allgemeinen als Griess vorliegt, erschwert. Es wurde allerdings beobachtet, daß durch einen Gehalt von Blei im Metallgriess das Ausgangsmaterial härter wird und sich somit leichter zerkleinern läßt. Dies hat jedoch die nachteilige Folge, daß die Verformbarkeit der Pulverteilchen stark beeinträchtigt wird und die Ausbildung von Blättchen nur in sehr begrenztem Umfang möglich ist. Deshalb wurden bisher zugunsten einer leichteren Verformbarkeit die Beschwernisse bei der Zerkleinerung des duktilen Ausgangsmaterials und damit der Einsatz eines kostenerhöhenden Aufwandes für den Zerkleinerungsprozess hingenommen. Eine Lösung des Problems, die Zerkleinerbarkeit des Ausgangsmaterials bei gleichzeitiger Beibehaltung seiner Duktilität durch geeignete Zusätze zum Ausgangsmaterial zu erreichen, wurde nicht für möglich gehalten.

Es wurde nun gefunden, daß sich dieses Problem überraschenderweise dadurch lösen läßt, daß für die Herstellung des blättchenförmigen Metall- bzw. Metallerierunrspulvers ein Ausgangsmateria] verwendet wird, in welohom zur Verbesserung von dessen ZerkleinerbaiSceit ein i'Yerndstoff als bei den beim Verformunrspror.esu auftretenden Temperaturen im wesentlichen nur an den Grenzflächen der Kristallite des Ausgangsmaterials eingelagerte Zwischensubstanz enthalten ist. Durch eine derartige Einlagerung des Fremdstoffes in das Metall- bzw. Legierungsgefüge an den Kristallitqrenzen gleichermassen tiollbruchstellen ausp;ebildet, an denen die proben (Griess)Körner beim Zerkleinerungsprozess besonders leicht zerbrechen. Dadurch, daß der Fremdstoff nicht oder nur unwesentlich in die Kristallite des Ausgangsmaterials eingelagert ist, wird die Verformbarkeit der Bruchstücke nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt.

Aufgrund der Forderung, daß der Fremdstoff in den Körnern des Ausgangsmaterials im wesentlichen nur als Zwischensubstanz enthalten, also als resonderte (intermediäre) Phase vorliegen und nicht etwa in den Kristalliten bzw. deren Gitter eingelagert sein soll, ist für den Fachmann die im Einzelfall, d.h. für ein bestimmtes Ausgangsmaterial, durch einige Versuche zu ermittelnde Auswahl des Fremdstoffes sowie die obere Grenze für dessen Anteil im Ausgangsmaterial vorgegeben. Bei einem über dieser Grenze liegenden Anteil würde eine Versprödung der Pulverteilchen an sich eintreten und dadurch die Verformbarkeit des Materials stark beeinträchtigt werden. Dabeiist zu berücksichtigen, daß <ier Einlagerungscharakter des Fremdstoffes als Zwischensubstanz auch noch bei den im Zuge der Verformung des Ausgangsmaterials zu den Blättchen auftretenden Temperaturen (im allgemeinen 60° - 100° C) aufrechterhalten werden muß, also keine Einlagerung der Fremdstoffe in die Kristallite des Ausgangsmaterials stattfinden darf. Dem Anteil der

Fremdstoffe im Ausgangsmaterial ist aber auch dadurch eine obere Grenze gesetzt, daß der Farbcharakter der Metallteilchen erhalten bleiben soll. Die untere Grenze für den Fremdstoffgehalt ergibt sich aufgrund des mit der Erfindung angestrebten Zweckes, nämlich die Zerkleinerbarkeit des Ausgangsmaterials zu verbessern.

Unter "Fremdstoff" wird im Zusammenhang mit der Erfindung auch ein Gemisch verschiedener Ütoffe verstanden. Als Fremdstoffe können Metalle, Metallegierungen, Halbmetalle und deren Verbindungen in Betracht kommen. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, wenn die erfindungsgemäß wirksamen Fremdstoffe erst bei der Herstellung des Ausgangsmaterials aus dessen Metall bzw. Metallen und einem Zusatzstoff gebildet werden und beispielsweise eine intermetallische Verbindung darstellen.

Für ein aus Kupfer oder einer Kupfer/Zink-Legierung bestehendes Ausgannrsmaterial haben sich Wismut und Antimon als.für die Zwecke der Erfindung geeignete Fremdstoffe erwiesen. Dabei liegen deren Anteileim allgemeinen zwischen 0,1 - 5 #j vorzugsweise zwischen 1 und2 %.

Bei der Herstellung des erfinduns-sgemäß verwendeten Ausga"igsmaterials ist so vorzugehen, daß sich das oben beschriebene Gefüge ausbildet, also sich der Fremdstoff an den Kristallitgrenzen alt; Zwischensubstan:: ausscheidet. Dies läßt sich durch eine entsprechende i-'ünrung des Abkühlungsprozesses bei der Verdüsung der den Fremdstoff enthaltenden Schmelze des Ausgangsmaterials unter Berücksichtigung des für das betreffende System (Ausrcangsmaterial/Fremdstoff) geltenden Zustandsdiagramms erreichen oder auch durch eine nachträgliche Wärmebehandlung (z.B. Anlassen).

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben.

Beispiel 1

In einer Laborkugelmühle wurden 2 kg durch Verdüsung gewonnener Messinggriess zerkleinert. Die Legierungszusammensetzung betrug 84- % Cu und 16 % Zn. Der Griess wurde durch Siebung auf eine Teilchengröße von 63 -200jju begrenzt. Anschließend wurde der Mahlversuch unter sonst gleichen Arbeitsbedingungen mit einem Messinggrieas wiederholt, in dem 1,5 % Sb als intermetallische Phase enthalten war. Der bei der Vermahlung erhaltene Peinanteil mit einer Teilchengröße von weniger als 63u, betrug im 1. Versuch ca. 5 %>·> im Fall des Zusatzes von Sb ca. 68 %. Hinsichtlich der Verformung des Griesses zu den blättchenförmigen Teilchen zeigten sich bei beiden Versuchen keine nennenswerten Unterschiede.

Beispiel 2

In einer Betriebskugelmühle wurde im kontinuierlichen Verfahren durch Verdüsung gewonnener Messinggriess zerkleinert. Die Legierungszusammensetzung betrug 84- % Cu und 16 % Zn. Anschließend wurde unter gleichen Arbeitsbedingungen Messinggriess zerkleinert, der aufgrund eines Zusatzes von 1,2 % Bi zu der für die Verdüsung verwendeten Schmelze den erfindungsgemäßen Fremdstoff enthielt. Die Stundenleistung der Kugelmühle konnte bei gleichbleibender Qualität des ausgebrachten Materials um ca. 9 % gesteigert werden.

Beispiel 3

Der Versuch gemäß Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Maßgabe, daß an Stelle von Bi der (Verdüsungs)Schmelze 3 % As zugesetzt worden war. Die Stundenleistung der Mühle konnte bei gleichbleibender Qualität des ausgebrachten Materials um ca. 15 # gesteigert werden.

Beispiel

Der Versuch gemäß Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei an Stelle von Bi der Schmelze 0,8 % Sb zugesetzt worden war. Bei im wesentlichen gleichbleibender Qualität des ausgebrachten Materials konnte die Stundenleistung um ca. 20 # gesteigert werden.

Beispiel 5

Durch Verdüsung hergestellter Kupfergriess wurde in einer Betriebskugelmühle kontinuierlich zerkleinert. Anschließend wurde die Zerkleinerung mit Kupfergriess durchgeführt, dem bei der Herstellung in der für die Verdüsung aufbereiteten Schmelze 0,5 % Bi zugesetzt war. Die Stundenleistung der Kugelmühle konnte bei gleichen Arbeitsbedingungen und übereinstimmender Qualität des ausgetragenen Materials um ca. 30 % erhöht werden.

Beispiel 6

Aluminiumgriess wurde in einer Kugelmühle in Gegenwart von Testbenzin chargenweise vermählen. Anschließend wurde die Zerkleinerung mit Aluminiumgriess durchgeführt, dem

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bei der Herstellung -in der Schmelze 1 ?5 Cer zugesetzt worden war. Die Ausbringung der Kugelmühle konnte, bei sonst gleichen Arbeitsbedingungen und gleicher Qualität des auspretragenen Materials_/ um ca. 14 % gesteigert werden.

Beispiel 7

Der Versuch gemäß Beispiel 6 wurde wiederholt. An Stelle von Cer wurde der Aluminiumschmelze 1,1 % Sb zugesetzt. Die Ausbringung konnte, bei sonst gleichen Arbeitsbedingunren und übereinstimmender Qualität des ausgebrachten Materials, um ca. 20 % gesteigert werden.

Die Zeichnung veranschaulicht die Struktur eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen (He ball)Korns an Hand eines zwecks Verdeutlichung nachgezeichneten Sehliffbildes und eines auf einen durch das Korn gelefrten Schnitt (A-A) bezogenen Diagramms, mit welchem die Verteilung des in das Korn eingelagerten Fremdstoffes (Sb) entlang der Schnittfläche schematisch dargestellt ist. Die Peaks der Diagrammkurve, also die Stellen mit der stärksten Konzentration des Fremdstoffes.befinden sich zwischen den einzelnen Kristalliten, weil sich, entsprechend der Erfindunrslehre, der Fremdstoff beim Erstarren der Schmelze an den Grenzflächen der Kristallite anreichert.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Metall- oder Metalllegierungspulvers mit blättchenförmig ausgebildeten Pulverteilchen durch mechanische Zerkleinerung eines duktilen Ausgangsmaterials, wobei die Verformung zu den Blättchen gleichzeitig mit der Zerkleinerung oder in einem gesonderten mechanischen Arbeitsgang erfolgt, gekennzeichnet druch die Verwendung oinois Auapan^smaterials, in welchem zur Verbesserung von dessen Zerkleinerbarkeit ein Fremdstoff als bei den beim Verformungsprozess auftretenden Temperaturen im wesentlichen nur an den Grenzflächen der Kristallite des Ausgangsmaterials eingelagerte Zwischensubstanz enthalten ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoffanteil im Ausgangsmaterial 0,1 - 5 ^ beträgt .

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoffanteil im Ausgangsmaterial 1 - 2 % beträgt .

4·. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoff Wismut ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdstoff Antimon ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ausgangsmaterial aus Messing als Fremdstoff Wismut verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Aus^an^smaterial

-Z-aus Messinp: als Fremdstoff Antimon verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3, dadurch rekennzeichnet, daß bei einem Ausp;anp;smaterial aus Kupfer ii] es Fremdstoff Wismut verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Aus^an^smaterial aus Aluminium als Fremdstoff Antimon verwendet wird.