DE3235704C2 - Verfahren zur Herstellung metallischer Chrombleche und mit diesem Verfahren herstellbare Chrombleche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung metal­ lischer Chromgrob- und -feinbleche (nachstehend "Bleche" genannt) aus metallischen Chrompulvern, sowie die mit diesem Verfahren herstellbaren Bleche.

Bisher wurden keine Versuche oder praktischen Erprobungen ge­ macht, um geformte Erzeugnisse, wie Bleche, aus metallischem Chrompulver herzustellen, weil metallische Chromblöcke sehr spröde sind. Andererseits hat metallisches Chrom jedoch von Natur aus ausgezeichnete Eigenschaften, wie hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen, hohe Beständigkeit gegen verschie­ dene Säuren und hohe Korrosionsbeständigkeit, und ist viel wirtschaftlicher verglichen mit Legierungszusätzen, wie Nickel und Kobalt, die zur Erzielung einer gewünschten Wär­ mebeständigkeit zulegiert werden. Deshalb hat metallisches Chrom sehr breite und ausgedehnte potentielle Anwendungs­ möglichkeiten als Element in Legierungen, um den Legierun­ gen Wärme- und Korrosionsbeständigkeit zu verleihen, oder als Grundbestandteil wärmebeständiger oder korrosionsbestän­ diger Legierungen. Andererseits hat metallisches Chrom den inhärenten Nachteil, daß es im allgemeinen spröde ist und somit große Schwierigkeiten beim plastischen oder bildsamen Bearbeiten auftreten, so daß die tatsächlichen Anwendungs­ möglichkeiten metallischen Chroms stark eingeschränkt waren. Deshalb bestand ein starkes Bedürfnis nach einer Verbesse­ rung der Sprödigkeit und nach einer besseren Bearbeitbarkeit metallischen Chromes.

In der vorstehenden Situation sind aufgrund der inhärenten ausgezeichneten Eigenschaften verschiedenartige und breite Anwendungsmöglichkeiten für metallische Chrombleche zu er­ warten, wenn derartige Bleche wirtschaftlich und vorteilhaft herstellbar sind.

Es wurden deshalb verschiedene ausgedehnte Studien und Ex­ perimente durchgeführt, um die metallischem Chrom zu eigene Sprödigkeit und schlechte Bearbeitbarkeit zu verbessern und ein Verfahren zur direkten Herstellung geformter Erzeugnisse aus metallischem Chrompulver zu entwickeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem metallische Chrombleche, deren Her­ stellung bisher praktisch unmöglich oder zumindest sehr schwierig war, einfach herstellbar sind. Das herkömmliche Verfahren zum Walzen von Metallpulvern ist ein spezielles Formverfahren, mit dem Pulver aus leicht zu formenden Me­ tallen, wie Aluminium, Kupfer und Nickel, in Bleche geformt wird, aber nach allgemeiner Auffassung ist es sehr schwierig, mit diesem herkömmlichen Walzverfahren geformte Erzeugnisse aus spröden Metallpulvern herzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.

Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, daß es trotz dieses herkömmlichen Wissens möglich ist, metallische Chrombleche mit für praktische Anwendungen befriedigender Festigkeit aus metallischem Chrompulver herzustellen, wenn dabei besondere Verfahrensbedingungen eingehalten werden.

Als Ausgangsmaterial des erfindungsgemäßen Verfahrens kann handelsübliches, gewöhnliches metallisches Chrompulver mit einer Teilchengröße zwischen 37 µm und 74 µm verwendet werden.

Vorzugsweise wird jedoch elektrolytisch gewonnenes Chrompul­ ver oder vakuumentgastes metallisches Chrompulver mit hoher Reinheit verwendet, wobei die vorherrschende Teilchengröße zwischen 37 µm und 74 µm (-200 bis -400 mesh), besonders be­ vorzugt zwischen etwa 47 µm und 74 µm (-200 bis -300 mesh) betragen sollte.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist ferner die folgenden Ver­ fahrensschritte auf:

(1) Walzen oder Verdichten des Pulvers zu Blechen

Zum Walzen des Pulvers können herkömmliche Verfahren ver­ wendet werden. Es ist ein Walzdruck von etwa 2 bis 7 t/cm² (etwa 200 bis 700 MPa) erforderlich, um aus dem metallischen Chrompulver ein gewalztes Blech von etwa 0,3 mm Dicke zu erhalten, wobei beispielsweise zwei Walzen mit 150 mm Durch­ messer und 40 mm Zuführbreite verwendet werden. Die so er­ haltenen Blecherzeugnisse weisen üblicherweise eine Zugfe­ stigkeit von etwa 4 bis 5 MPa (etwa 0,4 bis 0,5 kg/mm²) auf.

(2) Sintern der gewalzten Bleche

Das Sintern der im Verfahrensschritt (1) erhaltenen gewalz­ ten, verdichteten Formteile wird bei einer Temperatur zwi­ schen 900 und 1400°C, vorzugsweise zwischen 1000 und 1200°C, 30 Minuten bis 2 Stunden lang in einem üblichen Elektroofen durchgeführt. Vorzugsweise wird ein inertes Gas, wie Wasser­ stoff, Argon und/oder Helium, als Schutzgas beim Sintern ver­ wendet.

Bei einer Sintertemperatur unter 900°C wird kaum eine zu­ friedenstellende Sinterung erzielt, während bei einer Sinter­ temperatur über 1400°C die Sublimation metallischen Chromes beträchtlich wird. Die Sinterung kann mit einem üblichen Induktionsheizverfahren durchgeführt werden.

(3) Erneutes Walzen oder Umwalzen

Die derart gewonnenen, geformten und gesinterten Erzeugnis­ se werden erneut gewalzt mit einer Quer­ schnittsverminderung oder einem Verformungsgrad von 5 bis 50%, besonders bevorzugt 10 bis 40%, wobei beispielsweise zwei Walzen verwendet werden. Wenn der vorstehende Verfor­ mungsgrad von 5 bis 50% nicht mit einem einzigen Walzvor­ gang erzielbar ist, wird das Walzen solange wiederholt, bis der gewünschte Verformungsgrad erzielt ist.

Wenn der Verformungsgrad beim Umwalzen kleiner als 5% ist, kann keine Verbesserung der Zugfestigkeit des Verfahrenser­ zeugnisses erzielt werden, während andererseits ein Ver­ formungsgrad von mehr als 50% beim Umwalzen zu einer erheb­ lichen Rißneigung des Verfahrenserzeugnisses führt.

(4) Glühen

Die umgewalzten Bleche werden wieder für vorzugsweise etwa 30 Minuten bis 2 Stunden auf vorzugsweise 500 bis 1100°C erwärmt, um eventuelle Spannungen in den Erzeugnissen abzubauen oder feine Risse in den Erzeugnissen zu beseitigen. Das Heizver­ fahren kann in einem elektrischen Induktionsofen durchge­ führt werden, vorzugsweise in Anwesenheit eines inerten Ga­ ses, wie Wasserstoff, Argon und/oder Helium.

Glühen unterhalb 500°C reicht nicht aus, um die erwünschten Ergebnisse des Glühvorganges zu erzielen, während Glühen oberhalb 1100°C gelegentlich die Rekristallisation des Me­ talles bewirken kann und dadurch die Materialeigenschaften verschlechtert.

Bleche aus metallischem Chrom mit zufriedenstellenden Eigen­ schaften lassen sich nur erzielen, wenn die vorstehenden Verfahrensschritte eingehalten werden.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten er­ findungsgemäßen metallischen Chrombleche zeigen gute mecha­ nische Eigenschaften mit einer maximalen Zugfestigkeit von etwa 320 MPa (etwa 3,2 kg/mm²). Die Bleche lassen sich bei­ spielsweise zu Bändern, Spänen, Hohlkörpern, wie zylindri­ schen Erzeugnissen, verarbeiten.

Somit lassen sich unter den speziellen, erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen erstmals metallische Chrombleche mit guten Eigenschaften auf befriedigende Weise aus metallischem Chrompulver herstellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter, keine Einschränkung darstellender Ausführungsformen näher erläu­ tert.

Elektrolytisch gewonnenes metallisches Chrompulver mit einer Teilchengröße von etwa 47 µm (-300 mesh) wird Walzen mit 150 mm Durchmesser und 40 mm Zuführbreite sowie einer Dreh­ zahl von 5 min^-1 bei einem Druck von etwa 300 MPa (3 t/cm²) zugeführt, und zu Blechen mit 0,3 mm Dicke gewalzt. Diese gewalzten Bleche werden nachstehend als "A" bezeichnet.

Entgastes, hochreines metallisches Chrompulver mit einer Teilchengröße von etwa 74 µm (-200 mesh) wird in ähnlicher Weise wie vorstehend erläutert mit einem Walzdruck von etwa 700 MPa (etwa 7 t/cm²) gewalzt und gewalzte Bleche hergestellt, die nachstehend als "B" bezeichnet werden.

Die gewalzten Bleche A und B werden unter verschiedenen Bedingungen den Verfahrensschritten des Sinterns, Umwalzens und Glühens unterworfen und metallische Chrombleche herge­ stellt. Das Sintern und Glühen wird in einem Elektroofen in Wasserstoffatmosphäre durchgeführt. Die Verfahrensbedingun­ gen und die Zugfestigkeiten der hergestellten Chrombleche sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung metallischer Chrombleche aus metallischem Chrompulver, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Bereitstellen metallischen Chrompulvers mit einer Teilchengröße zwischen 37 µm und 74 µm,
• b) Walzen des Chrompulvers mit einem Walzendruck von etwa 200 bis 700 MPa zu Blechen,
• c) Sintern der gewalzten Bleche bei einer Temperatur zwischen 900 und 1400°C,
• d) Umwalzen der gesinterten Bleche mit einem Verformungsgrad von 5 bis 50%, und
• e) Glühen der umgewalzten Bleche.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glühen etwa 30 Minuten bis 2 Stunden lang bei einer Temperatur zwischen etwa 500 und 1100°C durchgeführt wird.

3. Chrombleche, herstellbar mit einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2.