DE3140063A1

DE3140063A1 - Presspulver zur herstellung von korrosionsfesten und/oder verschleissbestaendigen gegenstaenden und unter ihrer verwendung gefertigte presswerkzeuge

Info

Publication number: DE3140063A1
Application number: DE19813140063
Authority: DE
Inventors: Lajos 1184 Budapest Balogh; Sándor 1033 Budapest Cégény; András 1126 Budapest Suba; Tivadar 1089 Budapest Tanyi
Original assignee: Vasipari Kutato Intezet
Current assignee: Vasipari Kutato Intezet
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1982-05-13
Also published as: FR2491793A1; DD202311A5; JPS57129868A; GB2087854A; GB2087854B; PL233351A1

Description

DR. STEPHAN G. BESZiDES PATENTANWALT

ZUGELASSENER VERTRETER AUCH BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

PROFESSIONAL REPRESENTATIVE ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

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DACHAU BEI MDNCHEN

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MONCHENER STRASSE 8OA Bundesrepublik Deutschland TELEPHON: DACHAU 4371 Postscheckkonto München {BLZ 700 100 BO)

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P 1 488

Patentansprüche und Beschreibung

zur Patentanmeldung

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Budapest, Ungarn

betreffend

Preßpulver zur Herstellung von korrosionsfesten und/oder verschleißbeständigen Gegenständen und unter ihrer Verwendung gefertigte Preßwerkzeuge

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft neue Preßpulver zur Herstellung von korrosionsfesten und/oder verschleißbeständigen Gegenständen, insbesondere Werkzeugen beziehungsweise Maschinenelementen, bei denen die Korrosionsfestigkeit beziehungsweise Verschleißbeständigkeit unbedingt gefordert werden, ganz besonders Preßwerkzeugen, sowie die unter ihrer Verwendung gefertigten Preßwerkzeuge,, insbesondere zur Herstellung von Depolarisatoren von Trockenelementen, mit einem in der Werkzeugkammer eine geradlinige Bewegung ausführenden Stempel.

Trockenelemente bestehen aus. einer Anode (im allgemeinen einem Kohlestab), aus einer die äußere Umhüllung des Elementes bildenden Kathode (im allgemeinen einem Zinkmantel) und dem zwischen diesen liegenden Depolarisator, der ein aus einer Mangandioxyd (Braunstein) enthaltenden Masse gepreßter Körper ist.

Der Braunsteinkörper wird in der Weise hergestellt, daß seine Bestandteile (Braunstein, Lauge und sonstige Zusätze) in einem Behälter miteinander vermischt werden und die erhaltene Masse in ein Werkzeug eingespeist und in diesem von einem Stempel zu einem Strang gepreßt wird. Das Werkzeug muß an allen Teilen, die mit der zu pressenden Masse in Berührung kommen, wegen des in der Masse enthaltenen alkalischen Mediums korrosionsfest und wegen der Verschleißwirkung des Preßvorganges hochgradig verschleißfest sein.

Derartige Eigenschaften können durch die Verwendung spezieller Metalle beziehungsweise spezielle Metalle enthaltender Legierungen erreicht werden. In erster Linie wird das sogenannte Stellit verwendet, es wurden jedoch

auch schon mit Hartmetallen, mit Titan und mit titanhaltigen Stoffen Versuche gemacht. Die erforderlichen Metalle, wie Wolfram, Kobalt, Nickel, Molybdän und Titan, bringen jedoch einen hohen Aufwand mit sich und meistens ist auch, ihre Beschaffung nicht einfach, da sie in vielen Ländern selten sind und überall mit ihnen in erster Linie der Bedarf der Rüstungsindustrie und der Raumfahrt gedeckt wird. Daher werden diese Metalle in erster Linie nur für Arbeitsgänge (plastische Verformung), bei denen dies unumgänglich ist, verwendet. Die Herstellung von Trockenelementen kann, wenn auch mit-hohem Aufwand und unter ungünstigeren Arbeitsbedingungen, auch anderweitig gelöst werden, weshalb auf diesem Fachgebiet Legierungen aus den genannten Schwermetallen immer seltener anzutreffen sind. So können die notwendigen Werkzeuge aus durch Wärme aus-· härtbaren Kunststoffen oder pulverkeramischen Materialien (Steatit) hergestellt werden, die Lebensdauer dieser Werkzeuge ist ;pdoch geringer und die Herstellung der Depolarisatoren mit ihnen ist mit höherem Aufwand verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik Preßpulver zur Herstellung von korrosionsfesten und/oder verschleißbeständigen Gegenständen, insbesondere Preßwerkzeugen, mit den Anforderungen voll entsprechenden überlegenen Korrosionsfestigkeit und/oder Verschleißbeständigkeit, welche aus leicht zugänglichen und mit geringem Aufwand verbundenen Materialien bestehen, sowie unter ihrer Verwendung gefertigte Preßwerkzeuge, insbesondere zur Herstellung von Depolarisatoren von {Brockenelementen, mit einem in der Werkzeugkammer eine geradlinige Bewegung ausführenden Stempel, welche eine Lebensdauer beziehungsweise Haltbarkeit, die bisher nur solchen aus schwer zu beschaßfenclsi und mit hohem Aufwand verbundenen Materialien eigen war, be-

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ziehungsweise sogar eine noch höhere Lebensdauer haben, zu schaffen.

Das Obige wurde überraschenderweise durch die Erfindung erreicht.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß durch die Verwendung von keramischen Produkten günstigere Ergebnisse erhalten werden können, wenn deren Zusammensetzung abweichend von der Zusammensetzung der bekannten Materialien dieses Typs gewählt wird, indem ein stark erhöhter Aluminiumoxydgehalt vorgesehen wird.

Gegenstand der Erfindung sind daher Preßpulver zur Herstellung von korrosionsfesten und/oder verschleißbeständigen Gegenständen, insbesondere Preßwerkzeugen, aus Aluminiumoxyd und gegebenenfalls neben dem Aluminiumoxyd noch 1 oder mehr die gewünschten physikalisch-mechanischen Eigenschaften verbessernde Zusätze enthaltenden pulvermetallurgischen keramischen Materialien, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß ihre pulvermetallurgischen keramischen Materialien solche

a) mit einem Aluminiumoxydgehalt von mindestens 70 Gew.-% ,

b) mit einer Gesamtmenge der Verunreinigungen von höchstens 0,4- Gew.-% des Aluminiumoxydgehaltes

ο6) einem Siliciuindioxydgoimlt und Eisenoxydgehalt von höchstens je 0,05 Gew»-% das Alumißlutnoxydgehaltefl und

ß) der Summe der ITatriumoxyd- und Kaliumoxydgehalte von höchstens 0,05 Gew.-% des Aluminiumoxydge haltes

c) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von höchstens 3 p-

Datei können sie bis zu 99,99 Gew.-% Aluminiumoxyd enthalten.

Vorzugsweise "beträgt in ihnen die Gesamtmenge der Verunreinigungen höchstens 0,1 Gew.-% des üuminiumoxydgehaltes. ·

Es ist auch bevorzugt, daß in ihnen der Siliciumdioxydgehalt und Eisenoxdgehalt höchstens je 0,002 Gew.-% des Aluminiumoxydgehaltes betragen.

Ferner ist es bevorzugt, daß in ihnen die Summe der Natriumoxyd- und Kaliumoxydgehalte höchstens 0,0025. Gew.-% des Aluminiumoxydgehaltes beträgt.

Vorzugsweise beträgt ihre durchschnittliche Teilchengröße höchstens 1 kl. Unter durchschnittlicher Teilchengröße ist die Größe von nindestens 67% der Teilchen zu ver-

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stehen; dieser Wert ist aus der Verteilung gemäß der Gauß-Kurve "bestimmbar.

Von den obigen bevorzugten Bereichen sind deren Höchstwerte besonders bevorzugt.

Wenn das pulvermetallurgische Material der erfindungsgemäßen Preßpulver ausschließlich aus Aluminiumoxid besteht, dann gibt das zulässige Verunreinigungsverhältnis gleichzeitig die Verunreinigungen in Prozenten der gesamten Menge des Preßpulvers an. .

Die die gewünschten physikalisch-mechanischen Eigenschaften verbessernden Zusätze, welche das pulvormetallurgische Material der erfindungsgemäß^n Px-eßpulver neben den mindestens 70 Gew.-% Aluminiumoxyd wie bereits erwähnt gegebenenfalls noch enthalten kann, sind zum Beispiel die Festigkeit erhöhende Bestandteile, wie Titancarbid, beziehungsweise je nach dem Anwendungsgebiet Bestandteile, die das Sintern beschleunigen, das Teilchenwachstum fördern beziehungsweise die Beständigkeit gegen Wärmestöße und sonstige physikalisch-mechanische Eigenschaften verbessern. In diesem Falle ist der zulässige Gehalt an Verunreinigungen nur als Prozente der Aluminiumoxydmenge (AlpO^-Menge) ausgedrückt. Wenn zum Beispiel der Aluminiumoxydgehalt 75 Gew.-% beträgt, muß die Gesamtmenge der Verunreinigungen unter 0,4% von 75 Gew.-%, das heißt unter 0,3 Gew.-% der Gesamtmenge des Preßpulvers liegen. Entsprechend betragen die zulässigen höchsten Siliciumdioxyd- und Eisenoxydgehalte je 0,0375 Gew.-%, ■ vorzugsweise je 0,0015 Gew.-%, und die Summe der Natriumoxyd- und Kaliumoxydgehalte höchstens 0,0375 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 0,001875 Gew.-%, der Gesamtmenge des Preßpulvers„

Gegenstand der Erfindung sich auch Pfeßwerkzeuge, ins-

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besondere zur Herstellung von Depolarisatoren von Trockenelementen, mit einem in der Werkzeugkammer eine geradlinige Bewegung ausführenden Stempel, welche dadurch, gekennzeichnet sind, daß mindestens ihr Stempel aus erfindungsgemäßen Preßpulvern gefertigt ist.

Vorzugsweise sind auch die Kammer und die mit dem zu pressenden Medium unmitterbar in Berührung kommenden sonstigen Teile der erfindungsgemäßen Preßwerkzeuge aus erfindungsgemäßen Preßpulvern gefertigt.

Es ist auch "bevorzugt, daß zumindest der Stempel der erfindungsgemäßen Preßwerkzeuge aus Preßpulvern, die neben dem Aluminiumoxyd noch 1 oder mehr die gewünschten physikalisch-mechanischen Eigenschaften verbessernde Zusätze enthalten, gefertigt ist.

Die aus den erfindungsgemäßen pulvermetallurgischen keramischen Preßpulvern gefertigten Gegenstände sind wesentlich korrosionsbeständiger als die aus den "bekannten keramischen Preßpulvern gefertigten. Unter 1 200°C ist das Material praktisch korrosionsbeständig, selbst vom Kryolith wird es nur über 90O⁰C angegriffen. Die Lebensdauer der aus den erfindungsgemäßen Preßpulvern gefertigten erfindungsgemäßen Preßwerkzeuge übertrifft die Lebensdauer selbst der Stellitpreßwerkzeuge um das Mehrfache. Die erfindungsgemäßen Preßwerkzeuge haben also den großen Vorteil, daß sie aus leicht zugänglichen und mit geringem Aufwand verbundenen Materialien gefertigt sind und dennoch eine Lebensdauer, die diejenige, zu deren Erreichung bisher der Einsatz von schwer zu beschaffenden und mit hohem Aufwand verbundenen Materialien unerläßlich war, übertrifft, aufweisen.

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Zwar ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Preßpulver zur Herstellung von Preßwerkzeugen bevorzugt, sie verbessern jedoch in allen denjenigen Fällen die Herstellungs- und Gebrauchsbedingungen, in welchen auf pulvermetallurgischem Wege Gebrauchsgegenstände, insbesondere Werkzeuge, bei denen die Korrosionsfestigkeit und/oder die Verschleißbeständigkeit einen bedeutenden Einfluß auf die Lebensdauer haben.', herzustellen sind.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde ein Preßpulver der folgenden Zusammensetzung bereitet.

99,99 Gew.-% Aluminiumoxyd,

insgesamt 0,0025 Gew.-% Natriumoxyd und Kaliumoxyd

und je 0,002 Gew.-% Siliciumdioxyd und Eisenoxyd.

Die durchschnittliche Teilchengröße des Preßpulvers betrug Λ μ. Bei der Fertigung von Depolisatorkörpern von Trockenelementen hatten aus diesem Preßpulver gefertigte Stempel eine 6- bis 7-mal so lange Lebensdauer wie die gleichen Stempel aus Stellit der gleichen Preßwerkzeuge (260 bis Schichten im erstgenannten Fall statt 40 Schichten im letztgenannten Fall).

Beispiel 2

Es wurde ein Preßpulver der folgenden Zusammensetzung

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"bereitet.

99,6 Gew.-% je 0,05 Gew.-%

insgesamt 0,05 Gew.-%

Aluminiumoxid,
Siliciumoxyd und Eisenoxyd und Hatriumoxyd und Kaliumoxyd.

Die durchschnittliche Teilchengröße des Preßpulvers betrug 2 ja. Bei der Fertigung von Depolis at orkorpern von Trockenelementen betrug die Lebensdauer der aus diesem Preßpulver gefertigten Stempel das 4- bis 4-^ 5-fache der Lebensdauer von gleichen Stempeln aus Stellit der gleichen Preßwerkzeuge (160 bis 180 Schichten im erstgenannten Fall statt 40 Schichten im letztgenanten Fall).

Claims

Patentansprüche

Preßpulver zur Herstellung von korrosionsfesten und/oder verschleißbeständigen Gegenständen, insbesondere Preßwerkzeugen, aus Aluminiumoxyd und gegebenenfalls neben dem Aluminiumoxyd noch 1 oder mehr die gewünschten physikalisch-mechanischen Eigenschaften verbessernde Zusätze enthaltenden pulvermetallurgischen keramischen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß ihre pulvermetallurgischen keramischen Materialien solche

ä) mit einem Aluminiumoxydgehalt von mindestens 70 Gew.-%,

b) mit einer Gesamtmenge der Verunreinigungen von höchstens 0,4 Gew.-% des Aluminiumoxydgehaltes

bei

einem .Siliciumdioxydgehalt und Eisenoxydgehalt von höchstens je 0,05 Gew.-% des Aluminiumoxydgehaltes und

ß) der Summe der Natriumoxyd- und Kaliumoxydgehalte von höchstens 0,05 Gew.-% des Aluminiumoxydgehaltes

c) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von höchstens 3 /u

sind.

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2.) Preßpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in ihnen die Gesamtmenge der Verunreinigungen höchstens 0,1 Gevr.-% des Aluminiumoxydgehaltes beträgt .
3·) Preßpulver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in ihnen der Siliciumdioxydgehalt und Eisenoxydgehalt höchstens je 0,002 Gew.-% des Aluminiumoxydg ehalt es betragen.
4-.) Preßpulver nach Anspruch 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß in ihnen die Summe der ITatriumoxyd- und Kaliumoxydgehalte höchstens 0,0025 Gew.-% des Aluminiumoxydgehaltes beträgt.
5·) Preßpulver nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß ihre durchschnittliche Teilchengröße höchstens 1 p. beträgt.
6.) Preßwerkzeuge, insbesondere zur Herstellung von Depolarisatoren von Trockenelementen, mit einem in der Werkzeugkammer-eine geradlinige Bewegung ausführenden Stempel, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ihr Stempel aus Preßpulvern nach Anspruch Λ bis 5 gefertigt ist.
7.) Preßwerkzeuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch ihre Kammer und mit dem zu pressenden Medium unmittelbar in Berührung kommenden sonstigen Teile aus Preßpulvern nach Anspruch 1 bis 5 gefertigt sind.

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8.) Preßwerkzeuge nach Anspruch 6 oder ¹^dadurch gefeennzeichnet, daß zumindest ihr Stempel aus Preßpulvern, die Beben dem Aluminiumoxyd noch 1 oder mehr die gewünschten physikalisch-mechanischen Eigenschaften verbessernde Zusätze enthalten, gefertigt ist.

Beschreibung