DE4104275C2

DE4104275C2 - Formteil und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4104275C2
Application number: DE4104275A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Kuwabara; Kiyoshi Ikegami; Teruaki Yoshida; Koji Takahashi; Tamotsu Harada; Takeshi KOMIYAMA; Fumio Hirai; Masamichi Hayashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-02-13
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: US5590388A; FR2658183B1; GB9102960D0; DE4104275A1; GB2243160B; FR2658183A1; GB2243160A; US5374391A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils, und ein Formteil, das sich durch hohe Abriebfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus zeichnet.

Zur Herstellung von Vorformen bei der Produktion von Formteilen aus Keramik und dergleichen gibt es das uniaxiale Formpressen, bei dem ein Pulvergemisch aus Rohmaterialien in einer Richtung gepreßt wird, das hydrostatische Formpressen, bei dem das Pulver gemisch granuliert wird, dem erhaltenen Granulat ein Additiv für das Formpressen hinzugefügt und das so erhaltene Gemisch unter hydrostatischem Druck gepreßt wird, und ein Verfahren, welches von einer Spritzgießmaschine Gebrauch macht.

Bei dem uniaxialen Formpressen erfolgt die Formge bung dadurch, daß das sich aus Partikeln verschie dener Formen zusammensetzende gemischte Rohmate rial in nur eine Richtung gepreßt wird, um es plastisch zu verformen. Dieses lediglich in eine einzige axiale Richtung erfolgende Formpressen des Pulvergemisches ist außer Stande, einen gleich förmigen Druck auf das gesamte Rohmaterial aus zuüben, und zwar wegen des Reibungswiderstands zwischen benachbarten Teilen, unterschiedlicher Partikelgröße, -härte und dergleichen. Dies macht es schwierig, ein Formteil durchgehend gleichför miger Dichte herzustellen.

Bei dem hydrostatischen Formpressen besteht die Möglichkeit, gleichzeitig einen gleich großen Druck auf die Partikeloberfläche des gemischten Rohmaterials auszuüben. Dadurch kann man ein Form teil herstellen, welches eine im Vergleich zu dem durch uniaxiales Preßformen hergestellten Arti kel gleichmäßigere Dichte besitzt. Allerdings er fordert ein solches Verfahren als dem eigentlichen hydrostatischen Formpressen vorgeschalteten Pro zeß das Granulieren, um die Partikel aus dem Rohmaterialgemisch mit einheitlicher Größe zu erhalten, und weiterhin einen Zusatzprozeß zur Beigebung eines flüssigen Additivs zu den Parti keln, um auf diese einen hydrostatischen Druck ausüben zu können. Außerdem muß man mittels eines Entwachsungsprozesses das flüssige Additiv nach der Formung aus der erhaltenen Vorform ent fernen. Als mögliche Additive sind in der US-Z Progress in Powder Metallurgy, Vol. 43, "1987 Annual PM Conference Proceedings" (May 17-20, 1987, Dallas, Texas), S. 789-792 Wachs und thermoplastische Stoffe ausgegeben. Die Dichtwerte der Produkte liegen bei 90- 97%. Zu berücksichtigen ist, daß die für das hydrostatische Formpressen erforderliche Appara tur äußerst teuer ist. Insoweit ist die Produkti vität des hydrostatischen Preßformens mangelhaft, so daß die Formteile entsprechend teuer sind.

Das Spritzgießverfahren wurde insbesondere im Hin blick auf eine verbesserte Zykluszeit bei der Produktion, verbesserte Oberflächenrauhigkeit der Vorformen und Massenproduktivität verwendet.

Die herkömmliche Methode dieser Art enthält grundsätzlich folgende Schritte: zunächst wird ein gemischtes partikelförmiges Rohmaterial ge wünschter Zusammensetzung abgewogen. Um die Fließ fähigkeit, die Druckübertragungsfähigkeit und die Formbarkeit des Pulvergemisches zu verbessern, wird dem Gesamtgewicht anschließend in einem An teil von 20-50 Gew.-% eines Additivs geringer Vis kosität, welches sich aus organischen Verbindungen wie zum Beispiel Petroleumparaffin und einem Phe nolharz zusammensetzt, beigegeben, um das Mate rial gleichförmig zu mischen und so ein Rohma terialgemisch zu erhalten.

Beim Spritzgießverfahren wird zur Verbesserung der Fließfähigkeit des Rohmaterialgemisches letzte res auf 120 bis 180°C erwärmt. Das so erwärmte ge mischte Rohmaterial wird in eine auf dieselbe Temperatur wie das Rohmaterialgemisch vorgeheiz te Form eingespritzt, um es zu formen, bevor es abkühlt und sich verfestigt und schließlich eine Vorform bildet. Nachdem aus der so erhaltenen Vor form mittels eines sogenannten Entwachsungsprozes ses das dünnflüssige Additiv entfernt worden ist, wird die Vorform gesintert oder gebrannt, um das Formteil zu erhalten.

Um das in einem so hohen Verhältnis wie 20-50 Gew.-% dem Gesamtgewicht beigefügte Additiv innig unter zumischen, und um das gemischte Rohmaterial in die Form einzubringen, ist es aber notwendig, die Fließ fähigkeit des Rohmaterialgemisches zu verbessern. Hierzu muß man die Form vorheizen und darüber hinaus auch die partikelförmigen Rohmaterialien und das dünnflüssige Additiv. Ferner ist es nötig, eine strenge Temperatursteuerung der Form vorzunehmen, um eine Vorform zu erhalten, indem man das Rohma terialgemisch in die Form einspritzt, um es zu formen, bevor das Material abgekühlt und verfestigt wird.

Da weiterhin das dünnflüssige Additiv sich aus orga nischen Verbindungen zusammensetzt, zum Beispiel Petroleumparaffin und Phenolharz, besteht der mög liche Nachteil, daß das Material Ursache ist für Brüchigkeit und Hauptursache ist für Defekte in dem fertigen Formteil, wenn das Additiv nicht durch den Entwachsungsprozeß vor dem Sintern der Vorform zersetzt oder entfernt wird.

Allerdings ist es notwendig, die Vorform 5 bis 10 Tage lang unter Druck oder unter reduziertem Druck zu erwärmen, um das dünnflüssige Additiv, d. h. die organische Verbindung, zu beseitigen, ohne dabei die Vorform abträglich zu beeinflussen.

In den vergangenen Jahren sind verschiedene Arten von Materialien umfangreich für insbesondere Keramikformteile eingesetzt worden. Es wurden in ver schiedenen Anwendungsbereichen Verbundstoffe ein gesetzt, die Keramikmaterialien enthalten und eine hohe Lebensdauer aufweisen. Als Beispiele seien Elektrodenspitzen für Widerstandsschweißgeräte, Kontakte für Leistungsschalter für Dauer-Starkstrom und dergleichen erwähnt.

Wie aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 1 52 232/1989 hervorgeht, gibt es in Verbindung mit der einen Keramik-Kupfer-Verbundstoff enthaltenden Elektrodenspitze die technische Idee, am Umfang einer aus einer Kupferlegierung bestehenden Elektro denspitze mittels Laserstrahl oder dergleichen eine Keramik wie zum Beispiel Aluminiumoxid (Al₂O₃) an zuschweißen, um eine dünne Keramikschicht auf der Elektrodenspitze zu bilden.

Gemäß der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 78 683/1979 gibt es den Vorschlag, eine Keramik in das freie Ende einer aus einer Kupferlegierung be stehenden Elektrodenspitze einzubetten, um dadurch die Lebensdauer der Elektrodenspitze zu verlängern.

Aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 2479/1985 läßt sich der Vorschlag entnehmen, eine Keramik mit einer Kupferlegierung zu mischen und das so erhaltene Gemisch anschließend zu Sintern, um dadurch die Lebensdauer zu erhöhen.

Allerdings hat der zum Beispiel in der genannten japanischen Patent-Offenlegungsschrift 1 52 232/1989 offenbarte Verbundstoff den Nachteil, daß die Be netzbarkeit zwischen der Kupferlegierung einerseits und der Keramik andererseits schlecht ist und da mit die Keramik sich leicht von der Kupferlegie rung ablöst.

Der Verbundstoff nach der japanischen Patent-OS 78 683/1979 neigt zu einer elektrischen Entladung zwischen der Kupferlegierung und der Keramik. Wenn er folglich als Elektrodenspitze für ein Widerstandsschweißgerät verwendet wird, so ist keine sehr lange Lebensdauer zu erwarten.

Andererseits wird bei dem Stand der Technik gemäß der japanischen Patent-OS 2479/1985 die Lebens dauer nur um etwa 20 bis 30% erhöht, verglichen mit der keramikfreien Kupferlegierung. Damit weist die Elektrodenspitze aber noch nicht die angestreb te Langlebigkeit auf.

Bei den Keramikmaterial enthaltenden Verbundstof fen aus diesem Stand der Technik besitzen Kupfer partikel, die als Hauptmaterial für die Elektro denspitze verwendet werden, häufig eine dentriti sche Struktur. Deshalb ist es für Partikel einer anderen Verbindung schwierig, in Zwischenräume der dentritischen Struktur hineinzugelangen.

Selbst wenn die Kupferpartikel kugelige Form be sitzen, ist es lediglich möglich, Keramikteilchen mit einer Partikelgröße in der Größenordnung von Mikrometer durch herkömmliche Verfahren des Hin zufügens der keramischen Partikel zu verteilen. Folglich ist es unmöglich, den Anteil beizugeben der Keramik zu erhöhen, ohne dabei den elektri schen Widerstand des Verbundstoffs heraufzusetzen.

In einigen Fällen kann man als Material für Elektro denspitzen eine Cr-Cu-Legierung verwenden, wenn man die mechanische Festigkeit verbessern und verhin dern will, daß verschiedene Partikel-Spezies eines Schweißmetalls in die Elektrode hineindiffun dieren.

Indessen ist die Benetzbarkeit der Cr-Cu-Legierung bezüglich eines galvanisierten Schweißmetalls hoch, so daß beim Verschweißen des galvanisier ten Schweißmetalls unter Verwendung der Cr-Cu-Le gierung als Elektrodenmaterial die Legierung durch Schmelzung an dem Schweißmetall haftet. Es wurden die folgenden Nachteile festgestellt: wenn Metalle wie zum Beispiel Zn und Fe durch Schweißen oder dergleichen veranlaßt werden, in die Cr-Cu-Legierung einzudringen, so werden Zn, Fe und Cr mit Sauer stoff aus der Atmosphäre oxidiert, so daß die um fangreicheren Oxide die Struktur der Legierung spröde machen, die Legierung bricht und schließ lich eine Schmelzverbindung eingeht. Weiterhin erhöht sich ihr elektrischer Widerstand durch das Eindringen von Metallen, so daß die elektri sche Leitfähigkeit abnimmt.

Auch wurden hinsichtlich der aus beispielsweise einem Keramikformteil dieser Art gebildeten Elek trodenspitze abhängig von der Zusammensetzung des Formteils folgende Nachteile erkannt, die anhand der Fig. 1a und 1b erläutert werden sollen.

Fig. 1a zeigt den Zustand einer aus einem Formteil der Cr-Cu-Legierung gemäß dem Stand der Technik gebildeten Elektrodenspitze 10, nachdem diese zum Schweißen verwendet wurde. Aus der Zeich nung ist deutlich am freien Ende ein Riß oder ein Sprung A erkennbar.

Fig. 1B ist eine vergrößerte Darstellung des Ris ses A, betrachtet durch ein metallurgisches Mikros kop mit 100facher Vergrößerung. Man erkennt, daß in die Struktur eines Grundmetalls 12 Fe 14 und eine Diffusionsschicht 16 aus Fe und Zn einge drungen sind.

Um die oben angesprochenen Nachteile zu vermei den, wurde als Elektrodenmaterial eine mit disper giertem Aluminiumoxid verstärkte Kupferlegierung verwendet, die dadurch erhalten wurde, daß eine aus Aluminiumoxid bestehende Keramikkomponente in der Kupfer-Kristallstruktur als Grundmetall diffundiert und gesintert wurde. Durch diese Maß nahme erreicht man, daß die Zwischenräume in der Kristallstruktur des Kupfers sich mit dem Alumi niumoxid füllen, um so das Eindringen von Metal len wie Zn und Fe durch das sogenannte Pinning (= Aufstecken) zu verhindern. Wird als Grundme tall für ein Elektrodenmaterial in der nach die sem Verfahren geformten Elektrodenspitze Kupfer verwendet, so geschieht dies häufig unter Verwen dung von Kupferpulver mit dentritischer Struktur. Es ist schwierig, bei Kupferpulver mit dentriti scher Struktur andere Metallkomponenten in die Zwischenräume der Partikel zu verteilen und ein zutreiben. Wenn andererseits aber Aluminiumoxid in den Zwischenräumen der Partikel des Kupfer pulvers dispergiert ist, so lassen sich allenfalls Partikel mit einer Teilchengröße in der Größenord nung von einigen Mikrometern dispergieren. Die Menge des als Keramikkomponente beizugebenden Aluminiumoxids konnte daher nicht erhöht werden, ohne gleichzeitig den elektrischen Widerstand der Kupferlegierung heraufzusetzen.

Selbst wenn das Verfahren der Legierungsoxidation eingesetzt wird, erfolgt das Diffundieren von Sauerstoff in das Innere der Kristallstruktur hinein, welches zur Bildung einer Keramik er forderlich ist, nur in unzureichendem Maß. Des halb ist die Menge der zuzugebenden Keramik nicht heraufzusetzen, ohne in nennenswertem Um fang den elektrischen Widerstand des Verbund stoffs anzuheben.

In anderen Worten: selbst wenn die mit Aluminium oxid dispergierte und verstärkte Kupferlegierung als Elektrodenmaterial eingesetzt wird, wird die Keramikkomponente, zusammengesetzt aus feinem Aluminiumoxid, nicht in einem solchen ausreichen den Maß dispergiert und angelagert, daß das so genannte Pinning der Zwischenräume der Teilchen in dem Kupferpulver stattfindet.

Insoweit läßt sich schwer sagen, ob die durch das Eindringen von Metallen wie Zn und Fe verursach te Schmelzverbindung nach dem Schweißen des gal vanisierten Schweißmetalls gelöst worden ist. Außerdem wird die Betriebslebensdauer durch den Anteil von 20 bis 30% lediglich verlängert, ver glichen mit dem Fall, daß die Cr-Cu-Legierung als Elektrodenmaterial verwendet wird.

Man kann nämlich nicht sagen, daß die Verwendung einer mit dispergiertem Aluminiumoxid verstärkten Kupferlegierung als Elektrodenmaterial in der Praxis aufgrund ihrer Effekte zu bevorzugen ist, wenn man den komplizierten Herstellungsprozeß und die dazu aufzubringenden Herstellungskosten be rücksichtigt.

Selbst wenn Kohlenstoffpartikel zum Auffüllen der Zwischenräume der Partikel des Kupferpulvers ver wendet werden, so können diese nicht in großer Menge eingesetzt werden, da sie die elektrische Leitfähigkeit des Kupferpulvers herabsetzen. Weiterhin lagert sich elementarer Kohlenstoff ab, ohne das eine Umsetzung in eine Keramik beim Sintervorgang stattfindet, und somit ist eine Dispersion und Ablagerung einer dichten Keramik ebenso unmöglich, wie es unmöglich ist, das Eindringen von Metallen Zn und Fe nennenswert zu stoppen. Fig. 2a zeigt eine Elektrodenspitze 20 nach einem Schweißvorgang, bei der eine Kupferlegie rung mit dispergiertem Aluminiumoxid verwendet ist. Am freien Ende erkennt man einen Riß B, welcher durch den Um stand verursacht ist, daß das sogenannte Pinning nicht gleichförmig stattgefunden hat. Fig. 2b ist eine vergrößerte Darstellung des Risses B, betrachtet durch ein metallurgisches Mikroskop mit 100facher Vergrößerung. Man erkennt das Eindringen von Fe 24 und einer Oxidlegierung 26 aus Fe, Zn und Cu. In das Innere der Elektrodenspitze hin ein konnte eine Diffusion einer Diffusionsschicht 28, bestehend aus Zn und Fe, erfolgen.

Aus der DE-Z Keramische Zeitschrift, 38, Nr. 2 (1986), S. 79-82 sind verschiedene Lösungsmittel für die Bereitstellung keramischer Gieß schlicker bekannt. Speziell geht es dabei um das Foliengießen oxidischer und nicht-oxidischer keramischer Pulver. Der mit Hilfe gewisser Be netzungsmittel oder Additive erhaltene Gießschlicker läuft aus einem Behälter auf ein Band und wird dort getrocknet. Die Herstellung von Formteilen ist nicht erwähnt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Form teilen anzugeben, welches in Verbindung mit einer wirtschaftlichen Apparatur und einem einfachen Prozeß die Herstellung von Formteilen mit durchwegs gleicher Dichte und stabilen Eigenschaften ermöglicht, indem ein flüssiges Additiv einer Rohmaterial-Pulvermischung hinzu gefügt wird, um die Fließfähigkeit und die Druckübertragungsfähigkeit des Pulvergemisches zu verbessern. Außerdem soll die Erfindung Form teile angeben, die nach einem solchen Verfahren hergestellt werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 angegebene Ver fahren; Formteile sind den Ansprüchen 18, 27 und 29 angegeben. Die Formteile haben aufgrund von vorbestimmten Mengen an Zusätzen (Additiven) eine verbesserte Lebensdauer und Korrosionsbeständigkeit, wobei jedoch der elektrische Widerstand nicht nennenswert erhöht wird. Die Zusätze sollen dem pulverförmigen Rohmaterial vorab hinzugefügt, um dadurch zu ver hindern, daß eine oder mehrere Metallkomponenten aus den Bestandteilen eines Materials in die Be standteile des anderen Materials hineindiffun dieren, um somit die Ausbildung irgendwelcher Legierungen oder fester Lösungen zu unterbin den, welche durch die Reaktion der Metallkompo nente oder der Metallkomponenten des einen Ma terials mit Bestandteilen des anderen Materials entstehen, und um die Bildung irgendwelcher Oxide zu unterbinden.

Die Formteile gemäß der Erfindung zeichnen sich durch hervor ragende mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit aus, wobei die Betriebs lebensdauer als Elektrode dadurch verlängert ist, daß seine Schmelzverbindungsneigung bezüglich eines Schweißmetalls nach dem Schweißen von gal vanisierten Schweißmetallen, Aluminiumlegierungen und dergleichen herabgesetzt ist.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Seitenansicht einer Elektro denspitze, die gemäß dem Stand der Technik unter Verwendung einer Cr-Cu-Legierung hergestellt ist;

Fig. 1b eine vergrößerte Ansicht des freien Endes der Elektrodenspitze aus der Cr-Cu-Legierung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2a eine Seitenansicht einer Elektroden spitze, bei der gemäß dem Stand der Technik eine Kupferlegierung mit dispergiertem Aluminiumoxid verwen det wird;

Fig. 2b eine vergrößerte Ansicht des freien Endes der Elektrodenspitze mit der dispergiertes Aluminiumoxid enthal tenden Legierung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer uniaxialen Formpreßmaschine, mit der das erfindungsgemäße Verfahren aus führbar ist;

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Be ziehung zwischen dem Feuchtigkeits gehalt in Vorformen und den beim Spritzgießen aufgebrachten Drücken gemäß dem Versuchsbeispiel B1;

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Be ziehung zwischen den Vorformdichten und den aufgebrachten Drücken gemäß Versuchsbeispiel B1;

Fig. 6 eine grafische Darstellung der Be ziehung zwischen den Dichten der Formteile und den aufgebrachten Drücken gemäß Versuchsbeispiel B1;

Fig. 7 eine grafische Darstellung der Be ziehungen zwischen den Dichten der Formteile und den beim Spritzgießen aufgebrachten Drücken gemäß Versuchsbeispiel B2;

Fig. 8 eine grafische Darstellung der Be ziehungen zwischen den Dichten der Formteile und den beim Spritzgießen aufgebrachten Drücken gemäß Versuchsbeispiel B3 und dem dazugehörigen Vergleichsbeispiel;

Fig. 9 eine tabellarische Übersicht über Testergebnisse von Formtei len, die gemäß Versuchsbeispiel D nach einer bevorzugten Ausführungs form des erfindunsgemäßen Verfah rens hergestellt wurden;

Fig. 10a eine tabellarische Übersicht über Zusammensetzungen der Form teile gemäß Versuchsbeispiel E2 nach einer bevorzugten Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfah rens;

Fig. 10b eine Übersicht über die Testergeb nisse von Formteilen gemäß Versuchsbeispiel E2 nach der bevor zugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 10c eine Übersicht über die Testergeb nisse von Formteilen gemäß Versuchsbeispiel E3 nach der bevor zugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Herstellungsverfahrens;

Fig. 10d eine grafische Darstellung der Test ergebnisse der Formteile ge mäß Versuchsbeispiel E4 nach einer bevorzugten Ausführungsform des er findungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 11 eine Übersicht über die Testergeb nisse von Formteilen gemäß Versuchsbeispiel E5 nach einer be vorzugten Ausführungsform der Er findung;

Fig. 12 eine Tabelle von Testergebnissen von Formteilen gemäß Versuchs beispiel F1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;

Fig. 13 eine Übersicht über die Zusammen setzungen von Formteilen ge mäß Versuchsbeispiel F2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des er findungsgemäßen Herstellungsverfah rens;

Fig. 14 eine tabellarische Übersicht über die Testergebnisse der beim Versuchsbei spiel F2 gemäß der bevorzugten Aus führungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erhaltenen Formteile;

Fig. 15a eine Übersicht über die Zusammen setzungen von Formteilen ge mäß Versuchsbeispiel F3 nach einer bevorzugten Ausführungsform des er findungsgemäßen Herstellungsverfah rens in Verbindung mit vorgewählten Bedingungen nach dem Sintern;

Fig. 15b eine tabellarische Übersicht über die Zusammensetzungen von beim Versuchs beispiel F3 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erhal tenen Formteilen;

Fig. 16a eine tabellarische Übersicht über Testergebnisse unter Verwendung von galvanisierten Stahlplatten als Schweißmetalle in bezug auf Formteile, die gemäß Versuchsbeispiel G3 nach einer bevorzugten Ausführungs form des erfindungsgemäßen Herstel lungsverfahrens erhalten wurden;

Fig. 16b eine tabellarische Übersicht über Testergebnisse, die unter Zugrunde legung von Aluminiumplatten als Schweißmetalle in bezug auf nach dem Versuchsbeispiel G3 gemäß einer be vorzugten Ausführungsform der Erfin dung erhaltenen Formteilen erhalten wurden;

Fig. 17 eine Übersicht über die Zusammen setzungen von Formteilen ge mäß Versuchsbeispiel G2 nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er findung;

Fig. 18 eine Übersicht über die Testergebnisse von Formteilen gemäß Versuchs beispiel G2 nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;

Fig. 19a eine Übersicht über Zusammensetzun gen von Formteilen gemäß Ver suchsbeispiel G3 nach der bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung und vorgewählten Bedingungen nach dem Sintern;

Fig. 19b eine Übersicht über die Testergebnis se von Formteilen gemäß Ver suchsbeispiel G3 nach der bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 20a eine Übersicht über Testergebnisse unter Zugrundelegung von galvanisier ten Stahlplatten als Schweißmetalle in bezug auf nach dem Versuchsbei spiel H1 gemäß der Erfindung herge stellte Formteile;

Fig. 20b eine Übersicht über Testergebnisse unter Zugrundelegung von Aluminium platten als Schweißmetalle in bezug auf Formteile, die gemäß Ver suchsbeispiel H1 nach einer bevor zugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Herstellungsverfahrens pro duziert wurden;

Fig. 21 eine Übersicht über die Zusammen setzungen von Formteilen ge mäß Versuchsbeispiel H2 nach der be vorzugten Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 22 eine Übersicht über Testergebnisse von Formteilen gemäß Versuchs beispiel H2;

Fig. 23 eine Übersicht über Versuchsbedingun gen bei dem ersten bis siebten Ver such gemäß Versuchsbeispiel I gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungs verfahrens;

Fig. 24 eine schematische Skizze von Hohl räumen in offenem Zustand;

Fig. 25 eine schematische Skizze von Hohl räumen in geschlossenem Zustand;

Fig. 26 eine Vertikalschnittansicht einer bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungs verfahrens eingesetzten Formmaschine;

Fig. 27 eine grafische Darstellung des Ab laufs des Prozesses bei der Herstel lung eines Formteils sowohl gemäß Versuchsbeispiel I nach der bevorzugten Ausführungsform der Er findung als auch nach dem Stand der Technik;

Fig. 28 eine Skizze, welche die Kompressions dichten von Partikeln in den jewei ligen Stadien des Versuchsbeispiels I gemäß der bevorzugten Ausführungs form des erfindunsgemäßen Herstel lungsverfahrens veranschaulicht;

Fig. 29 eine schematische Skizze, welche die Beziehung zwischen einem Gemisch, Stanzelementen und einer Form beim Übergangsprozeß nach Versuchsbei spiel I gemäß der Erfindung veran schaulicht;

Fig. 30 eine vergrößerte Detaildarstellung von Fig. 29; und

Fig. 31 eine vergrößerte Detailansicht einer bei einem Übergangsprozeß gemäß Ver suchsbeispiel I nach der Erfindung gebildeten Brücke.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 3 ein Herstellungsverfahren für Formteile gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrie ben werden, wobei eine uniaxiale Preßformmaschine verwendet wird.

Die uniaxiale Preßformmaschine enthält einen Unter stempel 34 und einen Oberstempel 36, die einander in einem Hohlraum 32 einer Form 30 gegenüberliegen.

In einem ersten Schritt wird ein Rohmaterial 37 gemischt, welches sich zusammensetzt aus einem Pul ver mit hohem Elastizitätsmodul und einem Pulver eines niedrigen Elastizitätsmoduls, zum Beispiel ein Metall-Keramik-Verbundstoff, ein Pulver, wel ches sich aus gewachsenen dentritischen Kristallen zusammensetzt, wie beispielsweise ein Elektrolyt pulver, wie Platten, hergestellt als durch Löschen koaguliertes Pulver, oder wie ein Pulver mit na delförmigen Hörnern. Diesem Material wird als Flüssigphasenprodukt ein flüssiges Additiv 39 beigefügt.

In diesem Fall kann das flüssige Additiv 39 ausge wählt werden aus Wasser, Alkoholen wie beispiels weise Äthanol, Methanol und Isopropanol, aromati schen Verbindungen wie Toluol, Xylol und Benzol, sowie gesättigten organischen Verbindungen wie beispielsweise Hexan. Nebenbei bemerkt, ist es notwendig, das flüssige Additiv 39 in einer Menge beizugeben, die geeignet ist, die Zwischenräume in dem Rohmaterial 37 auszufüllen, um den hydro statisch aufgebrachten Druck zu erhalten, was im folgenden noch näher erläutert wird. Die Menge sollte abhängig von beispielsweise der Form, dem Typ, der Partikelgröße, der Partikelgrößen-Ver teilung und dergleichen des verwendeten Pulvers vorgewählt sein. Insbesondere ist es ratsam, das flüssige Additiv 39 in einem Verhältnis von bei spielsweise 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des Rohmaterials 37, beizugeben.

Beim zweiten Schritt wird ein in dem ersten Schritt erhaltenes Gemisch oder Gemenge 38, das sich aus dem Rohmaterial 37 und dem flüssigen Zusatz 39 zusammensetzt, in den Hohlraum 32 der uniaxialen Preßformmaschine nach Fig. 3 eingege ben. Danach wird das Gemisch 38 zur Bildung einer Vorform unter Verwendung des Unterstempels 34 und des Oberstempels 36 einer uniaxialen Formpres sung unterzogen. Dabei wird der aufgebrachte Druck durch den flüssigen Zusatz 39 gleichmäßig auf das Rohmaterial 37 übertragen, wobei der zu übertragende Druck deshalb gleichmäßig auf das Rohmaterial 37 aufgebracht wird, weil der flüssi ge Zusatz 39 in dem Material enthalten ist. Da mit erzielt man die gleichen Effekte wie beim hydrostatisch aufgebrachten Druck anstelle des uniaxial aufgebrachten Drucks. Damit wird das Gemisch 38 gleichmäßig komprimiert.

Die uniaxiale Preßformung wird in der oben be schriebenen Weise fortgesetzt, so daß ein Über schuß des flüssigen Additivs 39 in dem Gemisch 38 über einen durch die Form 30, den Unterstem pel 34 und den Oberstempel 36 gebildeten Spalt ausgetragen wird. Hierzu ist das Spiel zwischen Oberstempel 36 und Unterstempel 34 einerseits und der Form 30 andererseits schmaler oder kleiner als die Größe der Teilchen des Rohmaterials 37. Demzufolge leckt das flüssige Additiv 39 durch den Spielraum nach außen, wohingegen das Roh material 37 innerhalb des Hohlraums verbleibt. Beim dritten Schritt wird vorzugsweise ein Druck von 30 MPa bis 10 GPa aufgebracht.

Schließlich werden Unterstempel 34 und Oberstempel 36 zum Öffnen der Form 30 voneinander getrennt, wodurch das Gemisch 38 aus der Form 30 entnehm bar ist.

Versuchsbeispiel A1

Zu 100 Gew.-% eines gemischten Rohmaterials 37, bestehend aus 96 Gew.-% elektrolytischem Kupfer pulver (325 Maschen), 1 Gew.-% Ni-Pulver (mittle re Teilchengröße: 0,5 µm) und 3 Gew.-% Al₂O₃- Pulver (mittlere Teilchengröße 0,4 µm), wurden 10 Gew.-% Titan-Isopropoxid hinzugefügt, und die Bestandteile wurden kräftig gemischt.

Dann wurden zu dem Rohmaterial 37 30 Gew.-% eines flüssigen Additivs 39 hinzugegeben, letzteres bestehend aus 20 Gew.-% Aceton und 80 Gew.-% Äthanol, und das Ganze wurde zu einem Gemisch 38 kräftig vermischt. Dabei lagerte sich das Titan- Isopropoxid an der Oberfläche des dentritisch ge wachsenen Elektrolyt-Kupferpulvers und den Ober flächen der anderen Komponenten des mit dem flüs sigen Additiv 39 vermischten Rohmaterials ab und koagulierte.

Das Gemisch 38 wurde dann in einen Hohlraum 32 einer uniaxialen Preßformmaschine, wie sie in Fig. 3 ge zeigt ist, eingefüllt, und es wurde unter einem Druck von 300 MPa formgepreßt.

In diesem Fall betrug der Spielraum zwischen der Form 30 einerseits und dem Unterstempel 34 und dem Oberstempel 36 andererseits 100 bis 200 µm, wobei die Gleitfläche zwischen dem Oberstempel 36 und der Form 30 geschlichtet war. Im Zuge der Preßformung, während der angelegte Druck über 30 MPa zunahm, floß überschüssiges flüssiges Addi tiv 39 durch die Lücke zwischen der Form 30 und dem Unterstempel 34 und dem Oberstempel 36. Die ses abfließende Material bestätigte, daß auf das Rohmaterialgemisch 37 durch das flüssige Additiv 39 ein gleichförmiger Druck aufgebracht wurde.

Nach dem weiteren Erhöhen des Drucks auf 300 MPa wurde das Gemisch 38 aus der uniaxialen Preß formmaschine entnommen. Zum Entnehmen der aus dem Gemisch 38 bestehenden Vorform aus der Preßformmaschine war ein Druck (durch eine ex terne Kraft hervorgerufen) von 10 MPa oder weni ger erforderlich, so daß das Entnehmen der Vor form sehr einfach durchzuführen war.

Dann wurde die Vorform des Gemisches 38 gesintert. Nach dem Sintern lag ein Keramikformteil vor, in welchem Al₂O₃ und TiO₂ fein dispergiert waren. Trotz einer Dichte von 95% und mehr läßt sich der theoretische Wert bei einem Sinterkör per nicht allgemein ermitteln. Das bei dem Ver suchsbeispiel A1 hergestellte Formteil hatte eine Dichte von 99% oder mehr, es wurden keine Hohlräume festgestellt. An den Korngrenzen wurden zusätzlich zu TiO₂ auch Ti(N,C) fest gestellt, so daß in dem Körper befindliches H₂ keine Probleme aufwarf.

Dann wurde ein Rohmaterialgemisch 37 verwendet, indem anstelle des elektrolytischen Kupferpul vers atomisiertes Kupferpulver mit einer mittle ren Partikelgröße von 8 µm vorhanden war. Die ses Gemisch wurde der uniaxialen Preßformung bei einem Druck von 300 MPa in der oben erläuterten Weise ausgesetzt. Es ergab sich ein Form teil guter Qualität.

Vergleichsbeispiel A1

Es wurde lediglich ein Rohmaterialgemisch 37 mit der gleichen Zusammensetzung wie beim Versuchs beispiel A1 24 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Dann wurde das Material in eine uniaxiale Preß formmaschine gemäß Fig. 3 eingegeben, um bei einem Druck von 300 MPa eine Vorform zu bilden. In die sem Fall stieg der Innendruck im Hohlraum 32 an, und es war eine externe Kraft entsprechend einem Druck von 50-100 MPa erforderlich, um die Vorform aus der uniaxialen Preßformmaschine zu entfernen. Deshalb war es praktisch nicht möglich, die Vor form ohne deren Verformung aus der Maschine zu entnehmen. Sämtliche Vorformen, die nach diesem Verfahren hergestellt wurden, wurden zerstört. Beim Versuchsbeispiel A1 blieb die Form 30 selbst nach 100 Pressungen sauber, und es konnte kein Haftenbleiben von Rohmaterial 37 beobachtet wer den, während ein durch die Vorform verursachtes Schleifen an der Innenfläche der Form 30 zu beobachten war, nachdem die Vorform beim Vergleichs beispiel A1 nach der ersten Pressung herausgenommen worden war, so daß die polierte Oberfläche zer kratzt oder sich in einem angeschmolzenen Zu stand befand.

Versuchsbeispiel A2

Einem gemischten Rohmaterial 37, bestehend aus 90 Gew.-% Siliziumnitrid, 5 Gew.-% Aluminiumoxid und 5 Gew.-% Ytriumoxid mit einer mittleren Par tikelgröße von 1,2 µm wurde eine geeignete Menge flüssigen Additivs 39 beigegeben, welches sich zusammensetzte aus einer Acrylharzemulsion, Ammoniumalginat und einem wasserlöslichen Phenol harz. Dem wurde weiterhin Wasser zugefügt, und zwar im Verhältnis von 50 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Rohmaterial 37. Es erfolgte in einer Kugelmühle eine 24stündige Naßmischung. Das erhaltene Gemisch 38 wurde 48 Stunden lang bei 70°C entlüftet und dann getrocknet und auf eine Partikelgröße von 30 Maschen gemahlen. Der Feuchtigkeitsgehalt des so gemahlenen Gemen ges 38 ermittelte sich mit Hilfe eines Feuch tigkeitsreglers und eines Wassersprühers auf 18- 21%. Damit war das Gemenge 38 für die Herstel lung der Vorform fertig. Das Gemenge 38 fühlte sich beim Reiben zwischen den Fingern teigig an.

Dann wurde das Gemisch 38 unter einem Druck von 200 MPa zu Vorformen mit einer Größe von 80 × 30 × 40 mm uniaxial formgepreßt. In den so geformten 30 Vorformen wurden keine durch Laminierung ver ursachten Risse beobachtet.

Nach dem jede der Vorformen bei 650°C entwächst war, wurde sie zwei Stunden lang bei 1750°C unter 250 bar einer kapselfreien HIP-Sinterung unterzogen. Im allgemeinen wird eine Vorform, wenn sie nach dem Entwachsen unter Druck durch Sintern calziniert wird, gekrümmt oder verformt, wenn der Unterschied in der internen Dichte der Vorform groß ist, und es entstehen viele Form fehler, Risse und Brüche, wobei die Fehler häu fig visuell nicht wahrgenommen werden können. Im Fall der oben beschriebenen Vorformen jedoch traten Risse in lediglich einer von 30 Vorformen auf. Dies ist ein sehr gutes Ergebnis.

Vergleichsbeispiel A2

Es wurde lediglich ein Rohmaterialgemisch 37 mit der Zusammensetzung wie im Versuchsbeispiel A2 in einer Kugelmühle naßgemischt, 48 Stunden lang bei 70°C getrocknet und dann auf eine Teilchen größe von 30 Maschen gemahlen. Das so gemahlene Rohmaterial wurde uniaxial unter den gleichen Bedingungen wie beim Versuchsbeispiel A2 zur Er zeugung von Vorformen uniaxial preßgeformt.

In diesem Fall wurden durch Lamellierung Risse an 29 von 40 derart hergestellten Vorformen festge stellt, die zu fehlerhaften Formteilen führten. Als die Vorformen dann unter denselben Bedingun gen wie im Versuchsbeispiel A2 gesintert wurden, erschienen offenbar durch Lamellierung (Lamination) verursachte Risse in sämtlichen Sinterkörpern, und diese waren verformt.

Im folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Herstellen von Keramikformteilen wird einem Pulvergemisch aus Rohmaterialien zur Schaffung eines Rohmaterialgemisches ein flüssiges Additiv zugesetzt, welches sich zusammensetzt aus minde stens einem der Alkohole wie Äthanol und 2-Propa nol, Ketonen wie zum Beispiel Aceton, Arenen wie Benzol, Toluol und Xylol, Alkanen wie Hexan, fluorhaltigen Alkanen, sowie Wasser, wobei der Zusatz in einem Verhältnis von etwa 5-40 Gewichts teilen pro 100 Gewichtsteile Pulvergemisch er folgt. Wenn der Anteil niedriger als 5 Gewichts teile ist, läßt sich die Fließfähigkeit des Pul vergemisches nicht verbessern. Da weiterhin der hydrostatisch aufgebrachte Druckzustand sich im Anfangsstadium des Spritzgießens nicht reali sieren läßt, werden Hohlräume von Partikeln des Pulvergemisches durch plastische Verformung der eingefüllten Materia lien, blockiert, und folglich wird der Ablauf weg des hinzugegebenen flüssigen Additivs ge füllt. Wenn hingegen der Anteil höher als 40 Gewichtsteile ist, wird ein Überschuß des flüs sigen Additivs beim Aufbringen von Druck sepa riert, und die Pulverkomponenten werden in der Flüssigkeit dispergiert und suspendiert und an schließend veranlaßt, durch die Grenze zwischen einem feststehenden Formteil und einem bewegli chen Formteil oder durch eine HIP-Entlüftung zu entweichen. Wenn ferner der Anteil der Flüs sigphase 40 Gewichtsteile überschreitet, kann es zu einer Segregation der Komponenten, der Partikelgröße oder dergleichen beim Mischen der Komponenten kommen. Gegenüber herkömmlich ver wendete dünnflüssige Additive, d. h. organischen Verbindungen wie Petroleumparaffin und Phenol harz, die in einem Anteil von 20-50 Gew.-% dem Gesamtgewicht des Rohmaterialgemisches zu gegeben werden, besitzt das hier beigegebe ne flüssige Additiv eine vergleichsweise niedrige Viskosität und mithin hohe Fließ fähigkeit, so daß die Mischfähigkeit mit den pulverförmigen Rohmaterialien gut ist. Deshalb läßt sich ein Rohmaterialgemisch innig vermi schen, ohne daß es nötig ist, einen Kneter zum Zuführen des gemischten Rohmaterials, die Form, oder das flüssige Additiv und das Rohmaterial gemisch selbst vorab zu erwärmen.

Weiterhin wird das so gut gemischte Rohmaterial in die Form eingesprizt und in einem hydrosta tisch belasteten Druckzustand gehalten, indem Druck auf das Gemisch ausgeübt wird. Demzufol ge überträgt sich der Druck über die in dem hy drostatischen Druckzustand gehaltene Flüssig phase. Obschon die Dispersion des Drucks auf grund von Reibung zwischen einzelnen Partikeln und aufgrund des sogenannten Brückenphänomens, bei dem Pulverpartikel sich mit ihren Enden verbinden, ungleichmäßig war, und bislang ein extremer Druck erforderlich war, wird der Druck in dem hydrostatisch erzeugten Druckzustand beim vorliegenden Beispiel gleichmäßig und glatt übertragen. Deshalb kann man groß bemes sene Schwerformteile formen.

Wenn weiterhin der Innendruck der Form auf einen gewissen Schwellenwert oder darüber ansteigt, wird der hydrostatisch aufgebrachte Druckzu stand in der Form zerstört, indem nämlich die Flüssigphase des Gemisches in der Form zer stört wird, so daß ein Überschuß der Flüssig keit durch eine Entlüftungsöffnung in der Form oder durch andere Lücken entweicht. Nachdem die überschüssige Flüssigkeit ausgelaufen ist, wird das Rohmaterialgemisch unter plastischer Ver formung des Pulvers, einer sogenannten Verschlin gung (Entanglement) gehalten, so daß der Anteil des flüssigen Additivs von etwa 1 Gew.-% bis weniger als 5 Gew.-% im Metallformteil oder von 3 Gew.-% bis weniger als 15 Gew.-% in einem Keramikformteil beträgt. Da der Überschuß des flüssigen Additivs aus diesen Formteilen ent weicht, kann vermieden werden, daß sich Defekte und Brüchigkeiten aufgrund der Streuung oder Ver dampfung der Flüssigkeit in einem anschließenden Trocknungsschritt ausbilden. Da weiterhin eine geeignete Menge des flüssigen Additivs in dem Formteil verbleibt, während der Überschuß des flüssigen Additivs abläuft, ist es nicht not wendig, eine Entwachsung vorzunehmen, für die eine relativ lange Zeitspanne erforderlich ist. Man kann also auf den Prozeß zum Beseitigen des nicht benötigten, sich aus den organischen Ver bindungen zusammensetzenden flüssigen Additiv vor der Sinterung verzichten.

Da die Form über die Flüssigphase mit den Roh materialien in Berührung kommt und außerdem in dem flüssigen Additiv eine Verbindung mit her vorragender Reinigungskraft wie beispielsweise ein "Flonsolve" welches Fluor enthält, enthal ten ist, wird die Form stets sauber gehalten, und es kommt weder zu einem Anschmelzen der Form noch zu einem Abschleifen der Form. Des halb ist es möglich, die Lebensdauer der Form zu erhöhen und dennoch qualitativ hochstehende Vorformen mit geringer Oberflächenrauhigkeit zu erhalten. Die durch Sintern der hoch qualitativen Vorformen erhaltenen Form teile besitzen demgemäß geringe Oberflächen rauhigkeit und haben ausgezeichnete Qualität.

Diese Ausführungsform der Erfindung soll im fol genden anhand von Versuchsbeispielen erläutert werden.

Versuchsbeispiel B1

Ein Pulvergemisch aus Rohmaterialien wurde wie folgt abgewogen: 350-Maschen-Elektrolytkupfer pulver, Metall-Chrom-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2 µm, Aluminiumoxidpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 0,6 µm, 325-Maschen-Titanpulver und 325-Maschen-Metall- Aluminium-Pulver zu 98,3 Gewichtsteilen, 0,8 Ge wichtsteilen, 0,5 Gewichtsteilen, 0,3 Gewichts teilen bzw. 0,1 Gewichtsteilen.

Dem Pulvergemisch wurde im Verhältnis von 12 Ge wichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Pulvergemisch ein flüssiges Additiv hinzugefügt, zusammenge setzt aus 80 Vol.-% Äthanol und 20 Vol.-% 2-Pro panol, und dies wurde gemischt, bis ein innig vermischtes Gemenge vorlag, welches als Rohma terialgemisch diente. Dieses Rohmaterialgemisch wurde dann unter Drücken von 29,43-196,2 nPa in einer Spritzgießmaschine zu Vorformen gegos sen. Die so erhaltenen Vorformen hatten eine Brei te von 18 mm und eine Länge von 80 mm. Dann wurden die Vorformen 32 Stunden bei 100°C getrockent, um getrennt den Gewichtsanteil des in den Vor formen verbliebenen Anteils des flüssigen Addi tivs nach und vor dem Trocknen zu berechnen und daraus die Dichten der Vorformen zu bestimmen. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen den Feuch tigkeitsgehalten und den beim Spritzgießen auf gebrachten Drücken für die jeweiligen Vorformen, während Fig. 5 die Beziehungen zwischen deren Dichten und den dann aufgebrachten Drücken ver anschaulicht.

Anschließend wurden die Vorformen getrennt mit einer Geschwindigkeit von 15°C/min unter Ver wendung eines Sinterofens erhitzt und jeweils 30 Minuten auf 250°C, 350°C und 650°C gehal ten, um anschließend 30 Minuten auf 950°C, 30 Minuten auf 1000°C und 2 Stunden auf 1050°C gehalten zu werden, um dadurch Sinterkörper als Formteile zu erhalten. Die Beziehungen zwischen den Dichten und den nach dem Spritzgie ßen aufgebrachten Drücken für die jeweiligen Formteile sind in der grafischen Darstellung in Fig. 6 dargestellt.

Aus den Fig. 4 und 5 läßt sich entnehmen, daß der Überschuß an flüssigem Additiv durch Anwendung eines Drucks von bis zu etwa 78,48 nPa voll ständig ausgetragen wird. Selbst wenn der angeleg te Druck 176,98 nPa übersteigt, nimmt die Dichte etwas zu. Daraus läßt sich verstehen, daß derartige Drücke die Obergrenze des zum Ausbrin gen des überschüssigen flüssigen Additivs erfor derlichen Drucks übersteigen, wodurch die Vorform in starkem Maße einer plastischen Verformung un terzogen wird.

Aus Fig. 6 ersieht man, daß alle Drücke über 78,48 nPa zu Formteilen mit praktisch derselben Dichte führen. Bei einem Druck von mehr als 1800 kgf/cm² jedoch erleidet eine Vorform eine pla stische Verformung aufgrund von Überdruck, wodurch Strömungswege in der Vorform blockiert werden. Es ist daher zu verstehen, daß die Dichte des sich ergebenden Formteils aufgrund des Vorhanden seins von Hohlräumen in der blockierten Form ab nimmt.

Versuchsbeispiel B2

In einem durch Ablöschen koagulierten Aluminium pulver mit 325 Maschen wurden Siliziumkarbid- Whisker dispergiert, so daß eine Konzentration von 20 Vol.-% vorlag, um auf diese Weise ein Pulvergemisch als Rohmaterial zu erhalten. Als flüssiges Additiv wurde ein fluorhaltiges Alkan, das sogenannte "Flonsolve" in einem Anteil von 12 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Pulver gemisch hinzugefügt, und dieses Material wurde dann innig vermischt, um ein Rohmaterialgemisch zu erhalten.

Das Rohmaterialgemisch wurde dann bei Zimmertem peratur unter Drücken von 29,43-196,2 nPa mit Hilfe einer Spritzgießmaschine gegossen. Die so erhaltenen Vorformen hatten jeweils eine Breite von 35 mm und eine Länge von 100 mm. Jede der Vorformen wurde 24 Stunden lang auf 80°C er hitzt, um das Flonsolve zu beseitigen. An schließend wurden die Vorformen separat mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min erwärmt und jeweils 30 Minuten lang auf 150°C und 380°C gehalten, um dann zum Sintern eine Stunde lang in einer Argongasatmosphäre aus 600°C erwärmt zu werden, um dadurch Formteile zu erhalten. Die Beziehungen zwischen den dichten Drücken beim Spritzgießen sind für die jeweiligen Formteile in der grafischen Darstellung nach Fig. 7 gezeigt.

Jedes der so erhaltenen Formteile wurde dann einer isostatischen Heißpressung (im fol genden als HIP bezeichnet) unterzogen, um ein dichtes Produkt hoher Festigkeit zu erhalten. Das Formteil wurde zunächst zu einer Größe von 28 × 8 × 72 mm geformt. Dieses Form teil wurde in eine Kapsel aus rostfreiem Stahl eingebracht. Die Kapsel wurde entlüftet und dann vakuumverpackt, um den Artikel 30 Minuten lang beim 560°C unter einem Druck von 2000 atm einer HIP-Behandlung zu unterziehen.

Die Dichten der so behandelten Artikel wurden gemessen. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß die durch Sintern unter Drücken von mehr als 19,62 nPa erhaltenen Artikel fast eine reale Dichte von mindestens 97% der theoreti schen Dichte besaßen. Bei den herkömmlichen Spritzgießbedingungen nach dem Stand der Tech nik ist es notwendig, die erhaltene Vorform auf 600°C zu erwärmen, um eine vollständige Ver dampfung des dünnflüssigen Additives wie zum Beispiel Petroleumparaffin und Phenolharz zu erhalten, welches zur Erhöhung der Fließfähig keit und Füllfähigkeit beigefügt wird. Wenn al so die Vorform auf 600°C erwärmt und dann ent wachst wird, reagiert das Additiv mit dem Alu minium, welches in der Vorform als Grundmetall enthalten ist. Daher war es unmöglich, einen Spritzgießvorgang durchzuführen, wenn Aluminium als Rohmaterial verwendet wurde. Aus diesem Grund war es bei den herkömmlichen Methoden üblich, ein Rohmaterial durch uniaxiales Formpressen oder durch Extrudieren zu erhalten und das so erhaltene Rohmaterial zur Formgebung zu gießen. Außerdem wurde herausgefunden, daß ohne Zugabe des Additivs die Whisker agglomerieren, so daß Schwierigkeiten beim Einfüllen des Rohmaterials in die Form entstehen und es deshalb unmöglich ist, Formteile herzustellen.

Hingegen ist es bei dem Herstellungsverfahren für Formteile gemäß dieser Ausführungs form möglich, in einfacher Weise Formtei le herzustellen, indem man von Aluminium als Roh material ausgeht und nach dem Spritzgießvorgang den HIP-Prozeß (isostatisches Heißpressen) durch führt.

Versuchsbeispiel B3

Es wurde als Rohmaterial ein Pulvergemisch ab gewogen aus Siliziumkarbidpulver mit einer mitt leren Teilchengröße von 0,8 µm, Ytriumoxid- Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,4 µm, Aluminiumoxid-Pulver mit einer mitt leren Teilchengröße von 0,6 µm und Lanthan oxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1 µm, und zwar im Verhältnis von 89 Ge wichtsteilen, 5 Gewichtsteilen, 4 Gewichtsteilen bzw. 2 Gewichtsteilen. Als flüssiges Additiv wur de gereinigtes Wasser in einem Verhältnis von 20 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile des Pul vergemisches hinzugegeben, und die Mischung wurde 24 Stunden lang in einer Kugelmühle naßgemischt. Das sich ergebende Gemisch wurde unter reduzier tem Druck entlüftet, und sein Freuchtigkeitsge halt wurde auf 20 Gew.-% eingestellt. Nach dem Kneten dieses Rohmaterialgemisches in einem Kne ter wurde das geknetete Gemisch in einer Spritz gießmaschine unter Drücken von 29,43-196,2 nPa zu Vorformen gepreßt.

Die so erhaltenen Vorformen wurden getrocknet und anschließend zu Keramikformteilen gesintert, de ren Dichten separat berechnet wurden. Die grafi sche Darstellung in Fig. 8 zeigt die Beziehungen zwischen dem beim Spritzgießen aufgebrachten Drüc ken und den Dichten der einzelnen Keramikform teile.

Als Vergleichsbeispiel wurde ein gemischtes Roh material vorbereitet, indem dasselbe Pulvergemisch aus Rohmaterialien wie im Versuchsbeispiel B3 be reitet wurde, nämlich ein Pulvergemisch durch Ab wiegen von Siliziumkarbit-Pulver mit einer mittle ren Teilchengröße von 0,8 µm, Ytriumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,4 µm, Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchen größe von 0,6 µm und Lanthanoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1 µm, und zwar im Verhältnis von 89 Gewichtsteilen, 5 Ge wichtsteilen, 4 Gewichtsteilen bzw. 2 Gewichts teilen. Dem wurde ein dünnflüssiges Additiv zuge setzt, bestehend aus 30 Vol.-% Bakelit und 70 Vol.-% Petroleumparaffinwachs, wobei das Mischungsverhält nis des Additivs 40 Vol.-% auf 100 Vol.-% Pulver gemisch betrug. Das Gemisch wurde dann innig ver mengt.

Das so erhaltene gemischte Rohmaterial wurde von einem auf 160°C vorgeheizten Kneter vollständig geknetet und dann unter Drücken von 29,43-196,2 nPa in einer auf 80°C vorgeheizte Form ge spritzt, um Vorformen zu bilden. Die Zykluszeit dieses Prozesses wurde auf 40 Sekunden eingestellt, einschließlich der Haltezeit unter Druck. An schließend wurden die erhaltenen Vorformen sepa rat mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min auf 180°C aufgeheizt, dann 4 Stunden lang auf die ser Temperatur gehalten, schließlich 6 Stunden lang jeweils auf 260°C und 300°C gehalten. Dann wurden die Vorformen mit einer Geschwindig keit von 1°C/10min von 300°C ausgehend erwärmt und jeweils 6 Stunden auf 330°C, 350°C, 380°C und 420°C gehalten. Sie wurden dann mit einer Geschwindigkeit von 1°C/10 min von 220°C weiter erwärmt und jeweils für 6 Stunden auf 330°C, 350°C, 380°C und 420°C gehalten. Weiterhin wurden sie mit einer Geschwindigkeit von 1°C/ 20 min von 420°C aus erwärmt und jeweils 12 Stun den lang auf 430°C, 450°C, 480°C, 500°C, 520°C, 540°C und 560°C gehalten, um anschließend in dem Ofen abzukühlen. Die Gesamtzeit für den oben beschriebenen Entwachsungsprozeß betrug et wa 7 Tage. Die Dichten der so erhaltenen Keramik formteile sind in der grafischen Darstellung in Fig. 8 durch O-Markierungen angegeben.

Wie aus der oben erläuterten Einstellung der Be dingungen hervorgeht, erfordert das Verfahren nach dem Vergleichsbeispiel, nämlich das Ver fahren unter Verwendung des dünnflüssigen Addi tivs, das Entwachsen und das Sintern nach einem komplizierten und langwierigen Temperaturführungs verfahren, und darüber hinaus gestattet das Ver fahren die Herstellung von ordentlichen Keramik artikeln lediglich im Druckbereich von 107,91-127,53 nPa, verglichen mit dem Versuchsbei spiel B3, wie aus den O-Markierungen des Ver gleichsbeispiels in Fig. 8 hervorgeht. Beim Ver gleichsbeispiel wurden Risse in sämtlichen Kera mikformteilen bei Drücken außerhalb des oben an gegebenen Bereichs festgestellt. Daher ist es le diglich möglich, innerhalb eines schmalen Druckbe reichs zu arbeiten.

Außerdem wurden bei dem Versuchsbeispiel B3 Risse in den Keramikformteilen unter Drücken oberhalb von 1800 kgf/cm² ausgebildet. Hieraus ist ver ständlich, daß der hydrostatisch aufgebrachte Druckzustand bei Drücken oberhalb dieses Grenz werts zerstört wurde, so daß die Partikel sich gegenseitig störten und damit während der Sinterung starke Restspannungen hinterließen. Außerdem versteht sich, daß beim Spritzgießen bei Drücken unterhalb von 88,67 nPa beim Versuchsbeispiel B3 der Abstand zwischen den Partikeln aufgrund der Segregation größer ist, so daß ein wirksamens Sintern nicht durchgeführt werden kann. Dementsprechend läßt sich sagen, daß beim Versuchsbeispiel B3 das Entwachsen und das Sintern mit dem komplizierten und langwieri gen Temperatureinstellen bei der Produktion von Keramikformteilen nutzlos ist und ein vergrößer ter stabiler Bereich vorhanden ist, in welchem die stabile und ordentliche Herstellung von Ke ramikartikeln möglich ist.

Im folgenden wird ein drittes Ausführungsbei spiel für Formteile und deren Herstel lungsverfahren erläutert.

Bei dieser Ausführungsform wurde das nachfolgend beschriebene Experiment durchgeführt, bei dem Schweißelektrodenspitzen mit Verbundstofformteilen verwendet wurden. Analysierte man die Elektro denspitzen, nachdem diese zum Schweißen einge setzt worden waren, so war eine Diffusion von Metallkomponenten aus den Werkstücken heraus in starkem Ausmaß bei jeder der Elektrodenspitzen aus dem Stand der Technik zu beobachten. Die in die Elektrodenspitzen diffundierten Metall komponenten reagieren mit den Komponenten der Elektrodenspitze und bilden eine Legierung oder eine feste Lösung. Deshalb erhöht sich der elek trische Widerstand der Elektrodenspitze, und es entsteht Wärmeerzeugung am freien Ende der Elek trodenspitze, so daß hierdurch die Diffusion wei ter gefördert wird und schließlich Oxide an der Elektrodenspitze gebildet werden.

Um die Lebensdauer und die Korrosionsbeständig keit derartigen Elektrodenspitzen zu verbessern, muß daher in dem für die Herstellung der Elek trodenspitze zu verwendenden Material mindestens eine Komponente enthalten sein, die imstande ist, die Diffusion von Metallkomponenten aus einem Werkstück in die Elektrodenspitze sowie die Bil dung einer festen Lösung von vornherein zu ver hindern.

Als Legierungskomponenten eines Kupfer als Haupt komponente enthaltenden Verbundmaterials wird mindestens eine von den Komponenten Cr, Ni, Co, Fe und dergleichen beigegeben, um die Festig keit zum Verhindern des Eindringens der Metall komponenten aus dem Werkstück zu erhöhen, und mindestens eine der Komponenten Zn, Al, Si, B, P, Mn, Mo, W, V, Nb, Ti, Zr, Hf, Ca, Mg, Be und dergleichen zugegeben, um die Korrosionsbe ständigkeit zu erhöhen, und es wird mindestens eine der Komponenten Sb, Bi, Pb, Ag, Au und dergleichen hinzugefügt, um die Verdichtung bei der Sinterung zu unterstützen. Sämtliche der oben angegebenen Zusatzkomponenten erhöhen den elektrischen Widerstand der Elektrodenspitze. Damit die praktische Anwendung einer die ge nannten Stoffe enthaltenden Elektrodenspitze möglich ist, muß man die Legierungskomponenten in einem Mengenanteil von höchstens 50 Gew.-% einsetzen. Außerdem ist es nötig, ihren Anteil auf mindenstens 0,3 Gew.-% einzustellen, um die Effekte der Zusatzkomponenten eintreten zu las sen. Deshalb werden die Zusatzkomponenten so eingestellt, daß ihre Menge nicht weniger als 0,5%, jedoch weniger als 30 Gew.-% beträgt.

In die Bestandteile für die Elektrodenspitze wird eine kleine Menge mindestens eines Oxids wie CuO, Cu₂O, Ag₂O, SnO oder ZnO oder feiner Kohlenstoff, beispielsweise Ruß, einge bracht, damit dies ein Teil einer Sauerstoff quelle bei der Reaktion während der Sinte rung oder einer Reaktion während des Gießvor gangs oder ein vorläufiger Teil der Reaktion ist. Wenn man beispielsweise CuO nimmt, so be seitigt das Kupferoxid sehr leicht Sauerstoff in einer inerten Atmosphäre oder einer mit Was serstoffgas angereicherten inerten Atmosphäre, so daß eine Umsetzung in metallisches Kupfer erfolgt. Der dabei freigesetzte aktive Sauer stoff oxidiert Cr, Ni, Co, Al, Ti und/oder dergleichen, welches ein aktives Metall ist, um Keramikpartikel zu bilden. Bei dieser Reak tion wird von dem Werkstück her eindringendes Metall eher oxidiert als Kupfer. Deshalb wird auch erwartet, daß eine Austauschreaktion er folgt, bei der Sauerstoff an das Metall gelangt, um zu Diffundieren und einzudringen. Damit ist es nicht notwendig, der Reaktion das Fortschrei ten um 100% zu ermöglichen.

Weiterhin werden die aufgebrachten Keramiken da zu benutzt, die Matrix an den Keramiken zu bin den, wodurch ein durch Keramik geformtes Me tall entsteht. In anderen Worten: Keramikparti kel werden vergrößert, um eine Verdichtung durch Sintern zu erzielen. Im folgenden wird das Ver fahren nach diesem Ausführungsbeispiel detaillier ter durch ein Versuchsbeispiel erläutert.

Versuchsbeispiel C

Es wurde Kupferpulver mit einer baumartig ge wachsenen, dentritischen Form als Haupt-Rohmate rial sowie andere Rohmaterialien abgewogen und zusammengebracht, nämlich 0,8 Gew.-% Cr, 0,5 Gew.-% Ni, 0,5 Gew.-% Al, 0,6 Gew.-% Ti, 0,1 Gew.-% B, 0,1 Gew.-% Fe und 1,2 Gew.-% O₂. Die Stoffe wurden mit einem Mischer gemischt und dann unter Druck mit Hilfe einer Preßformmaschine zu Vorfor men uniaxial formgepreßt. Nach dem Trocknen der so erhaltenen Vorformen wurden diese in einem Vakuum-Sinterofen gesintert und dann einer Lö sungsbehandlung unterzogen. Nach der Lösungsbe handlung wurden sie gekühlt und dann vergütet, um Elektrodenspitzen aus einem Keramikformteil zu erhalten.

Bei dem oben beschriebenen Prozeß werden Elektro denspitzen-Proben hergestellt, die bei dem Ver suchsbeispiel C verwendet werden. Im Vergleichs beispiel C werden Elektrodenspitzen-Muster mit Kupfer als Hauptkomponente sowie 0,8 Gew.-% Cr verwendet. Die Elektrodenspitzen-Proben sowohl beim Versuchsbeispiel C als auch beim Vergleichs beispiel C wurden als kuppel- oder domförmige Elektroden mit einem Spitzendurchmesser von 6-12 mm ausgebildet.

Mit den jeweiligen Elektrodenspitzen-Proben wurde ein Dauertest für die Punktschweißung an galvani sierten, 0,75 mm dicken Stahlplatten als Werk stücke bei vorgegebenen Bedingungen durchgeführt, nämlich einem Druck von 17,658-19,62 nPa, einem Schweißstrom von 11 000 A und einer Schweißzeit von 12 Sekunden. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß beim Vergleichsbeispiel C bei 600 Punkten eine Schmelzverbindung zwischen Elektrodenspitze und Werkstück auftrat. Hingegen zeigte sich beim Versuchsbeispiel C, daß eine Schmelzverbindung zum ersten Mal bei 2000 Punkten erfolgte. Dabei läßt sich feststellen, daß die Elektrodenspitze gemäß Versuchsbeispiel C eine dreimal größere Lebensdauer hat als beim Vergleichsbeispiel.

Als nächstes wurden die Abschnitte der Spitzen mit Hilfe eines EPMA analysiert. Beim Vergleichsbei spiel C wurde festgestellt, daß die Eindringung von Zn in sehr starkem Maße erfolgt war, beim Versuchsbeispiel C hingegen nur sehr schwach aus geprägt war, einige Male schwächer als beim Ver gleichsbeispiel.

Weiterhin wurde eine Identifizierung der gebilde ten Produkte mittels Röntgendiffraktion versucht. Sowohl im Versuchsbeispiel als auch im Vergleichs beispiel C wurde die Bildung von CuZn sowie Cu₅ Zn₈ beobachtet, was Bestandteile der jeweiligen Legierungen der Elektrodenspitzen waren. Allerdings wurde ausschließlich beim Vergleichsbeispiel C die Ausbildung von Cu₂O, Cu₂Cr₂O₄ und ZnO₂ erkannt.

Bezüglich der Wanderungskorrosion an den Spitzen entstand beim Vergleichsbeispiel C eine Differenz von 0,7 bis 1,1, beim Versuchsbeispiel hingegen wurde lediglich eine Differenz von nur 0,5 mm beobachtet.

Unter Zugrundelegung der Analyseergebnisse der im Spitzenabschnitt nach Gebrauch gebildeten Pro dukte unter Anwendung des EPMA, der Identifika tionsergebnisse der gebildeten Produkte mittels Röntgendiffraktion und der Daten der Wanderungs korrosion beim Vergleichsbeispiel C läßt sich feststellen, daß eine große Menge Zn von den Werkstückteilen in Tiefenrichtung der Elektroden spitzen-Probe diffundierte und tief eindrang und dadurch eine große Menge einer neuen Legierung bildete. Die so gebildete neue Legierung war Ursache für eine Zunahme des elektrischen Wider stands der Probe, und dementsprechend erhöhte sich die erzeugte Wärmemenge, wobei schließlich das freie Ende der Probe oxidierte. Dadurch wie derum erhöhte sich die an der Probe erzeugte Wär memenge noch weiter, so daß mit der Wärmeerzeu gung eine Haftung des geschmolzenen Zn am freien Ende der Elektrodenspitzen-Probe sowie die Aus bildung einer Isolierschicht durch Oxidation einherging. Dementsprechend trat häufiger eine Wanderungskorrosion durch elektrische Entladung auf.

Beim Versuchsbeispiel C dringt aus dem Werkstück diffundiertes Zn nur in sehr geringer Menge in das Material ein, verglichen mit dem Vergleichsbei spiel C, und außerdem ist die Eindringtiefe sehr flach. Man kann also sagen, daß das Eindringen und das Diffundieren von Zn verhindert werden durch die additiven Komponenten oder aufgebrach ten Keramikpartikel, und daß die Korrosionsbe ständigkeit verbessert wird. Die Härte der Spitzen betrug H_RB 65 für das Versuchsbeispiel C und H_RB 63 bis H_RB für das Vergleichsbeispiel C. Aus den obigen Daten bestätigt sich, daß bei dieser Ausführungsform verhindert wird, daß ein oder mehrere Metallkomponenten aus einem Mate rial, zum Beispiel einem Werkstück, in ein an deres Material, nämlich einer Elektrodenspitze, diffundieren und dort eindringen. Dadurch wird die Bildung irgendwelcher Legierungen oder fe ster Lösungen durch die Reaktion der Metallkom ponenten (n) des einen Materials mit dem ande ren Material ebenso verhindert wie die Ausbil dung irgendwelcher Oxide. Dadurch werden sowohl die Haltbarkeit und Festigkeit als auch die Korrosionsbeständigkeit der Elektrodenspitze signifikant verbessert.

Im folgenden soll ein viertes Ausführungsbeispiel für Formteile und deren Herstellungsver fahren erläutert werden.

Wie beim Versuchsbeispiel C angegeben, werden in Schweißelektrodenspitzen, die allgemein Gebrauch von Keramikformteilen machen, nach der Verwendung Oxide an den Elektrodenspitzen gebildet. Um die Haltbarkeit und die Korrosionsbeständigkeit einer derartigen Elektrodenspitze zu verbessern, ist es deshalb notwendig, daß ein Material, aus dem die Elektrodenspitze hergestellt wird, mindestens einen Bestandteil enthält, der imstande ist, von vornherein zu verhindern, daß Metallkompo nenten aus einem Werkstück in die Elektroden spitze diffundieren und eine feste Lösung bil den. In das Kupferpulver, welches eine dentriti sche Struktur besaß und ein Grundmetall für die Elektrodenspitzen darstellte, wurde mindestens ein Oxidpulver, Kohlenstoffpulver oder Metall pulver mit geringer Partikelgröße eingebracht, welches die Hohlräume der dentritischen Struk tur auszufüllen vermag, um Teil einer Sauerstoff quelle oder Kohlenstoffquelle bei der Reaktion während der Calzinierung oder ein Vorläufer teil der Reaktion zu sein. Während des Einsatzes veranlaßt ein derartiger Bestandteil, daß ein Metall oder Kohlenstoff diffundiert und das Oxid selbst in ein elementares Metall um ge wandelt wird. Der dabei freigesetzte Sauer stoff oxidiert ein aktives Metall unter Bildung von Keramikpartikeln.

Außerdem werden die aufgebrachten Keramiken da zu benutzt, die Matrix an die Keramiken zu binden, um so ein durch Keramik geformtes Metall zu erhalten. In anderen Worten, die Keramikpar tikel werden vergrößert, um eine Verdichtung durch Sintern zu ermöglichen.

Versuchsbeispiel D

Es wurden gemischte Rohmaterialien getrennt durch Abwägen und Zusammenschütten bereitet: 325-maschi ges, dentritisches Elektrolytkupferpulver als Haupt-Rohmaterial und weitere Rohmaterialien aus 0-1,5 Gew.-% Cr als Aufbring- und Verstärkungsma terial, 0-0,7 Gew.-% Ni, 0,5-1,5 Gew.-% Al₂O₃, 0,5-1,5 Gew.-% TiO₂, 0-0,3 Gew.-% Si und 0-3 Gew.-% SiC als dispergierende Stoffe, 0-0,8 Gew.-% Co und 0-0,5 Gew.-% Ti als Auftrag- und Verstär kungsmaterialien, 0-0,8 Gew.-% Fe, 0-0,3 Gew.-% TiC, 0-0,5 Gew.-% TiN, 0-10 Gew.-% TiB₂ und 0-10 Gew.-% ZrB₂ als Materialien zur Bildung fester Lösung, zum Auftragen und für die Ver stärkung, 1-10 Gew.-% Titanisopropoxid als Dis pergier- und Verstärkungsmaterial sowie 0-3 Gew.-% Aluminiumisopropoxid als Dispergier- und Ver stärkungsmaterial.

Die so erhaltenen gemischten Rohmaterialien wurden dann 10 bis 30 Minuten in einem Mischer vermengt, wobei ihr Feuchtigkeitsgehalt auf 10 bis 15% gehalten wurde.

Dann wurden die so erhaltenen Gemische separat unter einem Druck von 98,1-196,2 nPa uniaxial mit einer Formmaschine formgepreßt, um Vorformen zu erhalten. Diese Vorformen wurden mindestens 2 Stunden lang bei einer Trocknungstemperatur von 80 bis 120°C getrocknet. Anschließend wur den sie 3 bis 5 Stunden lang bei einer Sintertem peratur von 980 bis 1060°C in einem Vakuum- Sinterofen gesintert und weiter 1 bis 2 Stunden lang bei 1000°C einer Lösungsbehandlung unter zogen.

Nach der Lösungsbehandlung wurden sie mit Gas un ter Beisein von Stickstoff gekühlt.

Anschließend wurden sie 1 bis 2 Stunden bei einer Temperatur von 500°C einer Alterungsbehandlung zur Vergütung unterzogen, um Elektrodenspitzen aus den entsprechenden Formteilen zu erhalten. Der elektrische Widerstand der so erhaltenen Elektrodenspitzen wurde auf 0,1 bis 100 µΩ × cm gemessen, und zwar mit einem Präzisionswider standsgerät mit einem Anschlußdurchmesser von 30 mm, und es wurden ihre verschiedenen physika lischen Eigenschaften ermittelt. Anschließend wurden die Elektrodenspitzen einer Präzisions prägung unterzogen, um Elektrodenspitzen-Proben zu erhalten.

Mit den so erhaltenen Elektrodenspitzen-Proben gemäß Versuchsbeispielen 1 bis 9 und Vergleichs beispielen 1 und 2 gemäß Fig. 9 wurde ein Dauer test für durchgehendes Punktschweißen durchge führt unter Verwendung von doppelseitig galvani sierten Stahlplatten von 0,75 g/m² als Werk stücke, wobei die Testbedingungen ein angeleg ter Druck von 17,658-19,62 nPa, ein Schweiß strom von 11 kA und eine Schweißzeit von 12 Se kunden gegeben waren.

Die Elektrodenspitzen-Proben hatten jeweils einen Spitzendruchmesser von 6 mm, wobei die Festle gung der Schweißbarkeit dadurch erfolgte, daß die Untergrenze für einen Warzendurchmesser auf 3,6 mm festgelegt wurde.

Wie aus den Daten gemäß Fig. 9 hervorgeht, stell te sich heraus, daß bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 die Häufigkeit der Schweißungen vor der der Schmelzverbindung der Elektrodenspitze mit dem Werkstück 600 bzw. 800 Punkte betrug, wäh rend bei den Versuchsbeispielen 1 bis 9 gemäß der Erfindung die Anzahl der Schweißungen 2500 Punkte im schlechtesten Fall und 3000 bis 3500 Punkte in den meisten Fällen betrug. Hieraus ist ersichtlich, daß die erfindunsgemäßen Elek trodenspitzen in ihrer Haltbarkeit für das Dauer-Punktschweißen erheblich verbessert wurden.

Greift man das siebte Beispiel als typisches Bei spiel für diese Ausführungsform heraus, so las sen sich die Elektrodenspitzen-Probe und die verschiedenen Testergebnisse wie folgt erläu tern und analysieren:
Durch Abwägen und Zusammenfügen wurde ein Rohma terial gemischt aus 94,7 Gew.-% 325-maschigem dentritischen Elektrolyt-Kupferpulver als Haupt rohmaterial, 0,3 Gew.-% Cr als Auftrag- und Verstärkungsmaterial mit einer Partikelgröße von höchstens 10 µm, 5 Gew.-% Ni als Disper giermaterial mit einer Partikelgröße von höch stens 5 µm, und 5 Gew.-% Titanpropoxid, 1 Gew.-% Aluminiumisopropoxid und 0,2 Gew.-% Polycarbosilan als Dispergier- und Verstärkungs materialien. Aus den so abgewogenen Rohmateria lien wurden in einem aus Äthanol und Xylol be stehenden Lösungsmittel vorab Aluminiumisopro poxid und Polycarbosilan als Dispergier- und Verstärkungsmaterialien gelöst. Die Lösung wur de den anderen Rohmaterialien beigegeben, und die Gesamtmenge der Rohmaterialien wurde unter Verwendung von Äthanol erneut in einem Mischer naßgemischt. Nach der Naßmischung wurde der Inhalt des Lösungsmittels in dem Rohmaterial gemisch auf 12 Gewichtsteile pro 100 Gewichts teile Rohmaterial eingestellt, abgewogen in einem auf 60°C eingestellten Trockner.

Das so erhaltene Rohmaterialgemisch wurde dann unter einem Druck von 98,1-196,2 nPa uniaxial in einer Formmaschine zu einer stabähnlichen Vorform mit dem Abmessungen 20×20×75 mm formgepreßt.

Die so erhaltene Vorform wurde 6 Stunden lang bei 80°C und dann 6 Stunden lang bei 110°C ge trocknet.

Anschließend wurde zunächst Stickstoffgas mit einem Volumenstrom von 50 ml/min in einem Vakuum sinterofen eingeleitet, und die so getrocknete Vorform wurde mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min in dem Ofen erwärmt und 30 Minuten lang auf 250°C, 15 Minuten lang auf 320°C, 15 Mi nuten lang auf 380°C und 30 Minuten lang auf 485°C gehalten und dann weiter auf 650°C er wärmt und eine Stunde lang gehalten.

Die Heizgeschwindigkeit wurde dann, um die Vor form zu sintern, geändert auf 15°C/min, und zwar jeweils für 30 Minuten auf 750°C, 880°C, 920°C, 970°C und 1030°C, anschließend jeweils eine Stunde lang auf 1050°C und 1060°C.

Nach dem Abkühlen der so behandelten Vorform auf 1020°C bei einer Kühlgeschwindigkeit von 80°C/min und dem einstündigen Halten auf dieser Tempera tur erfolgte eine Abkühlung in Stickstoffgas- Atmosphäre und eine unmittelbar anschließende Vergütungsbehandlung während zwei Stunden bei einer Temperatur von 500°C, um Elektrodenspitzen Proben aus einem Formteil zu erhalten.

Es wurden die physikalischen Eigenschaften der so erhaltenen Elektrodenspitzen-Probe gemessen, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:
Die Elektrodenspitzen-Probe besaß eine Dichte von 8,87 g/cm², eine Härte H_RB von 65-68, einen Linearkontraktions-Koeffizienten von 15,6% und einen elektrischen Widerstand von 2 µΩ.

Außerdem wurde ein Dauertest für die kontinuierli che Punktschweißung durchgeführt. Das Ergebnis: 3500 Schweißpunkte waren erforderlich, bevor die Schmelzverbindung eintrat. Weiterhin wurde die Elektrodenspitzen-Probe durch Röntgendiffraktion nach dem Test analysiert. Es bestätigte sich, daß Al₂O₃, TiC, TiN und TiO₂ als Bestandteile vorhanden waren.

Weiterhin wurden die gebildeten Keramikpartikel durch ein Elektronenmikroskop betrachtet. Es wur de bestätigt, daß ihre Partikelgröße eine Fein heit von etwa 20-70⊗ hatte, außerdem waren die Partikel an ihrer Grenzschicht mit der Matrix ver bunden.

Wie aus den oben angegebenen Daten entnommen wer den kann, war selbst dann, als die Keramik im Ver gleich zum Vergleichsbeispiel 2 in großer Menge hinzugefügt wurde, der elektrische Widerstand 2 µΩ und niedriger als 6 µΩ gemäß Ver gleichsbeispiel 2.

Daher ist es bei dieser Ausführungsform der Erfin dung möglich, den Zwischenkorn-Widerstand, die Zwischenkorn-Entladung und die elektrolytische Korrosion aufgrund der Bindung der hinzugefügten und/oder auf der Metallmatrix aufgetragenen Ke ramiken zu reduzieren und somit die Keramiken in einer Menge hinzuzufügen, die größer ist als ir gendwelche herkömmlichen Mengen.

Im folgenden soll ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Formteile unter Be zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wer den. Das Herstellungsverfahren für die Keramik formteile gemäß diesem Ausführungsbeispiel be inhaltet die Verwendung von elektrolytischem Kupferpulver als Hauptkomponente, um als Basis metall das eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisende Kupfer zur Verfügung zu haben.

Da Kupfer allerdings eine geringe Härte besitzt, wurde zur Bildung einer Cu-Cr-Legierung Chrom pulver hinzugegeben. Diese Legierung besitzt eine mechanische Festigkeit von 441,45 nPa, ausgedrückt durch die Zugfestigkeit, was auf die hohe zwischenatomare Kraft zurückzuführen ist. Da außerdem der elektrische Widerstand gering ist, hat die Legierung ein elektrisches Leitvermögen in der Größenordnung von 70-80% gegenüber rei nem Kupfer. Außerdem ist das Ausmaß der Wärme erzeugung an der in Kontakt mit einem Schweißme tall kommenden Oberfläche gering.

Wenn allerdings die oben erläuterte Legierung als Material für eine Elektrode zum Schweißen eines galvanisierten Schweißmetalls eingesetzt wird, dringen Metallkomponenten wie Zn und Fe, die von den Komponenten der Legierung verschieden sind, in die Kristallstruktur der Legierung leicht ein, und diese verschiedenen Metallkomponenten werden durch Sauerstoff in der Arbeitsumgebung oxidiert, wodurch vergrößerte Oxide entstehen, so daß die Kristallstruktur brüchig wird und die Legierung zu Rißbildungen neigt und schließlich an dem Schweißmetall anschmilzt. Um das zu der Schmelz verbindung führende Phänomen bei dieser Ausfüh rungsform zu vermeiden, ohne jedoch dabei die elektrische Leitfähigkeit der Legierung zu sen ken, wurde feines Chrompulver in das elektroly tische Kupferpulver eindiffundiert, und es wurde dann eine Keramik gebildet, bei der die Kristall struktur dicht gemacht wurde, um das Eindringen von fremden Metallkomponenten zu verhindern. Bei der Keramikerzeugung wurden gereinigte und nicht-oxidierte Pulver verwendet.

Außerdem wurde vor der Keramikbildung gemischtes Rohpulver plastisch durch Formpressen oder derglei chen verformt, um so Partikel des Rohpulvers zu veranlassen, sich aneinander zu binden. Anschließend wurden Teile der Oberfläche oxidiert, um einen 0,001 bis 0,01 µm dicken Oxidfilm zu bilden.

Der Grund für die Erzeugung eines Teil-Oxidfilms besteht darin, daß, wenn die Gesamtoberfläche des Rohpulvers mit dem Oxidfilm bedeckt wäre, ein an schließendes Sintern behindert würde, was einer Bildung einer dichten Keramik entgegensteht. Außer dem behindert ein Oxidfilm, der dicker ist als 0,01 µm, den Sintervorgang. Eine Oxidschicht, die dünner als 0,001 µm ist, verhindert jedoch die Bildung von Chromoxiden sowie das Wachstum der Oxidschichten, so daß eine erfolgreiche Ausbildung der Keramiken nicht stattfindet und damit die gewünschten Effekte nicht erreicht werden.

Die auf den Oberflächen der Materialpartikel in der Vorform gebildeten Oxidschichten sammeln sich an den Korngrenzen während des Endstadiums des Sintervorgangs, und gleichzeitig erleichtern sie die Oxidierung von Chrom und damit den Sinter vorgang gemäß folgender Reaktion:

Zur Bildung der Oxidschichten auf den Oberflächen der Materialpartikel in der Vorform wurde letztere in der Atmosphäre einer Wärmebehandlung bei 100 bis 300°C, vorzugsweise bei 130 bis 250°C aus gesetzt.

Nach der Wärmebehandlung wird die Vorform in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Volumengeschwindig keit von 10 bis 300 ml/min gesintert, um vor dem Sintervorgang aus dem System absorbierten Sauer stoff zu eliminieren und die Oxidschichten auf den Oberflächen der Partikel gleichförmig zu ma chen. Volumengeschwindigkeiten von mehr als 300 ml/min führen zu einer breiteren Temperaturver teilung in einem Ofen und mithin zu dem Nicht erreichen der Gleichmäßigkeit. Volumengeschwin digkeiten von weniger als 10 ml/min können die gewünschten Effekte nicht herbeiführen.

Das Sintern erfolgt in einem Temperaturbereich von 950 bis 1065°C während einer Zeitspanne von mindestens 30 Minuten, höchstens jedoch 6 Stun den.

Sämtliche Temperaturen unterhalb 950°C können den Sintervorgang nur sehr schwierig vorantrei ben. Andererseits verursachen Temperaturen ober halb von 1065°C, daß der Sinterkörper erweicht und sich verformt und die Kupferkomponente ver dampft. Das verdampfte Kupfer verfestigt sich dann mit der Folge, daß das Formteil zusammenbricht. Hier besteht das Problem, daß der Arbeiter einen Schock, zumindest einen Schreck, erleidet. Deshalb muß man die Tempe ratur in dem oben angegebenen Bereich halten.

Diese Ausführungsform wird im folgenden anhand von Versuchsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Versuchsbeispiel E1

Es wurde ein Pulvergemisch aus Rohmaterialien ausgewogen, wobei als Hauptkomponente für ein Basismetall elektrolytisches Kupferpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 44 µm und als Zusatzkomponente Chrompulver mit einer mitt leren Teilchengröße von 0,8 µm im Verhältnis von 98,5 Gew.-% bzw. 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, gemischt wurden.

Dem Pulvergemisch wurde Äthanol zugegeben, und das Gemisch wurde in einer Kugelmühle naßge mischt, um das Chrompulver in das elektrolyti sche Pulver hineinzudispergieren und mit ihm zu vermischen.

Der Anteil an Äthanol wurde dann auf etwa 12 bis 13% eingestellt, und dieses Pulvergemisch wurde dann plastich verformt. Anschließend wurde das so verformte Pulvergemisch durch uniaxiales Pressen zu einer Vorform mit dem Abmessungen 22×22×75 mm geformt.

Die so erhaltene Vorform wurde 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet und dann 1 Stunde lang bei 110°C sowie 4 Stunden lang bei 210°C in der Atmosphäre einer Warmbehandlung unterzogen, um auf diese Weise Oxidschichten in der Größenord nung von 0,001 bis 0,01 µm auf den Oberflä chen der die Vorform bildenden Partikel zu er zeugen.

Die so behandelte Vorform wurde mit einer Ge schwindigkeit von 10°C/min in einer Stickstoff atmosphäre bei einer Volumengeschwindigkeit von 40 ml/min auf 650°C erwärmt und auf dieser Temperatur 30 Minuten lang gehalten. Nach der Herabsetzung der Volumengeschwindigkeit des Stickstoffs auf 15 ml/min wurde die Vorform mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min auf 1030°C erwärmt und auf dieser Temperatur 1 Stunde lang gehalten, bevor sie weiter mit einer Geschwin digkeit von 3°C/min auf 1055°C erwärmt und auf dieser Temperatur 15 Minuten lang gehalten wurde, um die Vorform zu sintern.

Nach dem Sintern wurde der erhaltene Sinterkör per in einem Sinterofen gekühlt und 2 Stunden lang bei 1000°C in einer Argonatmosphäre einer Lö sungsbehandlung unterzogen, dann mit Öl gekühlt, um ein Formteil zu erhalten.

Dieses mit dem oben geschilderten Prozeß gebilde te Formteil wurde als Muster oder Probe für verschiedene Tests hergenommen.

Zunächst soll ein Schweißbarkeitstest beschrieben werden. Unter Verwendung von zwei aufeinanderge legten Schweißmetallen, bestehend aus mit jeweils 45 g/m² Zink auf beiden Seiten plattierten Stahlplatten einer Dicke von 0,8 mm wurde so wohl die Fähigkeit für kontinuierliches Punkt schweißen als auch das Verhalten der Schmelzbin dung bezüglich der Schweißmetalle unter folgen den Bedingungen geprüft: 19,62 nPa angeleg ter Druck, 10 000 A Schweiß-Gleichstrom und 10 Se kunden Schweißzeit.

Bei den Tests wurden Spitzen, die von dem oben beschriebenen Sinterkörper Gebrauch machen, mit Wasser gekühlt. Zum Vergleich wurde Kupfer mit dispergiertem Alumiumoxid verwendet.

Das Ergebnis: die Häufigkeit möglicher durchge hender Punktschweißungen verbesserte sich das 2,4fache, während sich die prozentuale Schmelz verbindung von 14,3% beim Vergleichsbeispiel auf 3,14% verringerte.

Die Dichte der Probe beim Vergleichsbeispiel be trug 8,65, gemessen nach dem Archimedrischen Verfahren, während die Dichte der Probe bei diesem Versuchsbeispiel auf 8,89 erhöht war.

Die Härte H_RB war beim Vergleichsbeispiel 72, gemessen in Rockwell-Härte unter Verwendung einer Stahlkugel, während die Härte H_RB beim vorliegenden Versuchsbeispiel 52 betrug, also 72% des Wertes des Vergleichsbeispiels.

Als Ergebnis der chemischen Analyse ergab sich, daß das Keramikformteil 98,1% Cu, 1,5% Cr und 0,4% O₂ enthielt, was den Sauerstoff-Anteil bestätigte. Aus diesem Ergebnis leitet sich das folgende Reaktionssystem ab:

3CuO₂ (CuO teilweise) + 2 Cr = Cr₂O₃ + Cu.

Man kann verstehen, daß der Transfer von Elektro nen stattgefunden hat zwischen den Kupferpartikeln, auf denen die Oxidschichten durch die Wärmebehand lung gebildet wurden und dem Chrom aufgrund des Sinterns zum Oxidieren des Chroms was zu der Ver besserung der kontinuierlichen Punktschweißfähig keit führt.

Die Kristallinität der Proben wurde beobachtet, indem die Proben mittels eines Flüssigkeitsgemi sches aus FeCl₃ und HCl₃ geätzt wurden. Die Probe nach dem Vergleichsbeispiel hatte eine fa serige Form, während bei der Probe des Versuchs beispiels ein dichtes Kristallgitter beobachtet wurde.

Bei der Beobachtung der Struktur mittels Elektronen mikroskop beobachtete man die Ablagerung von Ke ramikkomponenten an den Kristallkörnern des Kup fers. Man versteht, daß derartige Keramikkomponen ten durch Oxidation im Laufe der Keramikbildung des Chroms abgelagert wurden. Außerdem wurde die Bindung von an den Kristallkörnern des Kupfers angelagerten Komponenten beobachtet. Bei dieser Bindung handelt es sich um eine chemische Bin dung, die mit der Diffusion einhergeht.

Zum Identifizieren der Chromoxide wird eine Mikro fokus-Röntgenanalyse eingesetzt, und dabei wurden Cr₂O₃ und eine geringe Menge CrO₂ festge stellt.

Versuchsbeispiel E2

Es wurden die gleichen pulverförmigen Rohmaterialien wie im Versuchsbeispiel E1 verwendet. Dem 1. bis 26. Pulvergemisch wurde mit den in Fig. 10a in Form eines Diagramms angegebenen Zusammensetzungs verhältnisses Äthanol beigegeben. Jedes der sich ergebenden Gemische wurde 5 Tage lang in einer Ku gelmühle naßgemischt, um das Chrompulver in das elektrolytische Kupferpulver hineinzudispergieren und mit ihm zu vermischen.

Die 61203 00070 552 001000280000000200012000285916109200040 0002004104275 00004 61084 erhaltenen Mischungen wurden separat wie im Versuchsbeispiel E1 zu Vorformen verarbeitet. Die so erhaltenen Vorformen wurden bei 80°C getrocknet. Anschließend wurden die Vorformen gemäß den in Fig. 10a beim 1. bis 26. Prozeß angegebenen Bedingungen behandelt, um die Formteile zu erhalten.

Der 1. bis 26. gesinterte Körper, die auf diese Weise hergestellt wurden, wurden separat als Pro ben zur Durchführung der gleichen Tests wie im Ver suchsbeispiel E1 hergenommen. Die Ergenisse sind in Fig. 10b niedergelegt. Kollektiv läßt sich aus diesen Testergebnissen schlußfolgern, daß, wenn die Menge des hinzugegebenen Chroms im Bereich von mindestens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,8 Gew.-% bis höch stens 2,4 Gew.-% liegt, das sich ergebende Kera mikformteil in der Praxis gut eingesetzt werden kann.

Versuchsbeispiel E3

Es wurden die gleichen pulverförmigen Rohmateria lien wie bei den Versuchsbeispielen E1 und E2 ver wendet, und in der gleichen Weise wie bei den Ver suchsbeispielen E1 und E2 wurden Vorformen herge stellt, wobei das hinzugegebene Chrompulver einen Anteil von 0,8 Gew.-% und 1,4 Gew.-% besaß.

Die so erhaltenen Vorformen wurden separat einer Wärmebehandlung bei 240°C in der Atmosphäre aus gesetzt, um Oxidschichten von etwa 0,001 bis 0,01 µm an den Oberflächen der die Vorformen bilden den Partikel zu erzeugen.

Die so behandelten Vorformen wurden separat bei 1060°C in einer Argonatmosphäre unter einem Vo lumenstrom von 10 ml/min gesintert.

Nach dem Sintern wurden die erhaltenen Sinterkör per 4 Stunden lang unter einer Temperatur von 1000°C gehalten und mittels Ölkühlung abgelöscht, woraufhin sich eine 4stündige Vergütungsbehand lung bei variierten Temperaturen im Temperatur bereich von 300 bis 600°C anschloß, um Keramik formteile zu erhalten. Beide Proben von Keramik formteilen gemäß diesem Versuchsbeispiel hatten eine Dichte von 8,91 bis 8,93 g/cm³.

Die Beziehung zwischen der Härte und der Alterungs- oder Vergütungstemperatur in bezug auf die ein zelnen Formteile ist in Fig. 10c allgemein dar gestellt. Die Markierungen ⊗ und × kennzeichnen Formteile mit 0,8 Gew.-% beigegebenem Chrompulver bzw. 1,4 Gew.-% zugegebenem Chrom pulver.

Wie aus Fig. 10c ersichtlich ist, sollte die Ver gütungstemperatur in geeigneter Weise in dem Be reich von 450 bis 530°C, vorzugsweise im Bereich von 480 bis 520°C eingestellt werden.

Versuchsbeispiel E4

Es wurden die gleichen pulverförmigen Rohmate rialien wie im Versuchsbeispiel E3 verwendet und in der gleichen Weise wie im Versuchsbeispiel E3 calziniert. Dann wurde eine Vergütungstemperatur auf 500°C eingestellt, und die so erhaltenen Sin terkörper wurden Lösungsbehandlungen bei variieren den Temperaturen in einem Temperaturbereich von 800 bis 1060°C unterzogen. Die Beziehung zwischen der Härte und der Temperatur bei der Lösungsbe handlung ist für jedes der so erhaltenen Form teile grafisch in Fig. 10d dargestellt. Die Mar kerungen ○ und × kennzeichnen die Keramikformtei le mit 0,8 Gew.-% bzw. mit 1,4 Gew.-% Chrompulver.

Die Härte H_RB beträgt für praktische Anwendun gen 50 oder darüber. Eine Härte unterhalb H_RB 50 kann der Erweichung, dem Verschleiß und dem externen Druck nicht widerstehen, wenn ein Ke ramikformteil mit einer derart geringen Härte als Elektrode verwendet wird, und deshalb die Stromdichte abnimmt. Wie aus Fig. 10d ersichtlich, sollte die Temperatur bei der Lösungsbehandlung in geeigneter Weise in dem Bereich von 950 bis 1050°C, vorzugsweise 980 bis 1030°C liegen.

Versuchsbeispiel E5

Es wurden die gleichen pulverförmigen Rohmateria lien wie bei den Versuchsbeispielen E1 und E4 ver wendet, und es wurden wie bei den Versuchsbei spielen E1 und E4 getrennt Vorformen hergestellt, denen das Chrompulver in Anteilen von 0,8 Gew.-%, 1,4 Gew.-% bzw. 2,4 Gew.-% hinzugefügt war.

Die so erhaltenen Vorformen wurden separat einer Wärmebehandlung bei 300°C in Atmosphäre ausge setzt, um etwa 0,001 bis 0,01 µm dicke Oxid schichten an den Oberflächen der die Vorformen bildenden Partikel zu erzeugen.

Die so behandelten Vorformen wurden bei 1060°C in einer gemischten Gasatmosphäre aus Sauerstoff und Stickstoff bei einer Volumengeschwindigkeit von 300 ml/min gesintert.

Nach dem Sintern wurden die erhaltenen Sinterkör per getrennt 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 1000°C in einer Argonatmosphäre gehalten, um sie einer Lösungsbehandlung zu unterziehen, und die so behandelten Sinterkörper wurden durch Ölkühlung abgelöscht, woran sich eine Vergütungs behandlung in einer Zeit von 4 Stunden bei einer Temperatur von 500°C anschloß, um Form teile zu erhalten.

Die Wasserstoffkonzentration in der gemischten Gasatmosphäre betrug jeweil 0 Gew.-%, 5 Gew.-%, 15 Gew.-% bzw. 35 Gew.-%.

Die so erhaltenen 1. bis 12. Sinterkörper wurden getrennt als Proben zur Durchführung derselben Tests wie bei den Versuchsbeispielen E1 und E2 unter den gleichen Bedingungen, wie sie dort an gegeben sind, verwendet. Die Ergebnisse sind in Fig. 11 gezeigt.

Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, erhöht sich die Sinterdichte der erhaltenen Sinterkörper, da Was serstoff einen Überschuß an Sauerstoff beseitigt und die Kupferpartikel reduziert, deren Oberflä chen bei der Wärmebehandlung übermäßig oxidiert worden waren. Dadurch verbessern sich die Test ergebnisse sowohl hinsichtlich Härte als auch Häufigkeit der Schmelzbindung.

Im folgenden wird ein bevorzugtes sechstes Ausfüh rungsbeispiel von Keramikformteilen und Verfahren zu ihrer Herstellung erläutert.

Bei der Herstellung von Formteilen gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine CuCr-Legierung verwendet, bei der elektrolyti schem Kupferpulver als Grund- oder Basismetall Chrompulver zugegeben ist.

Wenn allerdings diese Legierung als Material für eine Elektrode zum Schweißen eines galvanisier ten Schweißmetalls eingesetzt wird, dringen Me tallkomponenten wie Zn und Fe, die sich von den Komponenten der Legierung unterscheiden, in die Kristallstruktur der Legierung leicht ein, und diese verschiedenen Metallkomponenten werden durch Sauerstoff in der Arbeitsatmosphäre oxi diert, so daß vergrößerte Oxide entstehen und dadurch die Kristallstruktur brüchig wird. Die Legierung neigt zur Rißbildung und schließlich zu einer Schmelzverbindung mit dem Schweißme tall.

Deshalb wird bei dieser Ausführungsform zur Vermeidung des zu der Schmelzbindung führenden Phänomens ohne Absenkung der elektrischen Leit fähigkeit der Legierung feines Chrompulver in das elektrolytische Kupferpulver diffundiert, und das so erhaltene Gemisch wird dann in einer inerten Gasatmosphäre wie beispielsweise Stick stoffgas gesintert, um sowohl eine Nitritschicht als auch eine Karbitschicht auf der Oberfläche des Chroms zu erzeugen und dadurch in Erschei nung tretende Keramikpartikel entsprechend der Ablagerung von Chrom zu verstärken, wodurch das Eindringen andersartiger Metallkompnenten ver hindert wird.

Das Chrom wird in einem Verhältnisbereich von mindestens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-% zugegeben. Alle Mengen von mehr als 3 Gew.-% veranlassen eine Sensibilisierung der Korngren zen, so daß die Oxidation des Chroms bis zu einem Ausmaß größer als notwendig fortschreitet, so daß dort eine Zwischenkorn-Korrosion erfolgt und darüber hinaus ein Elektrodenmaterial aus einer solchen Legierung im Laufe der Zeit verformt wird. Deshalb lassen sich die beabsichtigten Effekte praktisch nicht erreichen, wenn das Chrom in einem derartigen Ausmaß zugegeben wird. Anderer seits führt eine Zugabe einer Menge von weniger als 0,4 Gew.-% zu der Situation, daß die beabsich tigten Effekte nicht eintreten.

Um die erwähnte inerte Gasatmosphäre zur Verfügung zu stellen, wird entweder Stickstoffgas allein oder ein Gasgemisch aus Stickstoffgas und Argon gas und/oder Wasserstoffgas als inertes Gas ver wendet. Die Verwendung von Argongas alleine ist teuer, während die Verwendung von lediglich Was serstoffgas ein Explosionsrisiko bedeutet.

Man kann auch die Reaktionswirksamkeit durch Bei gabe von Kohlenmonoxid, Amoniak und/oder derglei chen zu dem inerten Gas verbessern.

Für eine Reinigung der Oberfläche des oxidierten Pulvers, zum Verbessern der Wirkung der Nitrie rung des Chroms und zur Karbonisierung des Chroms wird kohlenstoffhaltiges Material in einem sol chen Anteil zugeführt, daß ein Kohlenstoffrest höchstens 0,1 Gew.-% ausmacht.

Kohlenstoffreste von mehr als 0,1 Gew.-% verhin dern eine Verdichtung des Sinterkörpers. Im Hin blick auf die Erzielung einer innigen Dispersion ist es nötig, das Kohlenstoff-Material in dem oben angegebenen Bereich zuzugeben.

Vorzugsweise wird das kohlenstoffhaltige Mate rial in Form einer Flüssigkeit wie Alkohol zuge geben, man kann es jedoch in feiner Teilchenform zugeben, zum Beispiel in Form von Ruß.

Um die Oberfläche des oxidierten Pulvers zu reini gen, wird ein Temperaturbereich von bis zu höchstens 700°C eingestellt, in dem das hinzugefügte kohlenstoffhaltige Material ver dampft.

Der Durchsatz des inertes Gases wird durch Ansau gen mittels Vakuumpumpe auf etwa 0,5 bis 20 l/min gehalten. Durchsätze von mehr als 20 l/min er weitern den Temperaturbereich des Ofens, was zu einer reduzierten Reinigungswirkung führt. Durch sätze oder Durchstromgeschwindigkeiten von weni ger als 0,5 l/min machen den Reinigungsvorgang unmöglich.

Das Sintern erfolgt unter einem Druck von nicht weniger als 9810 Pa, jedoch bis zu 0,981 nPa. Der Sinterdruck wird im Anfangsstadium niedriger eingestellt und anschließen nach und nach erhöht. Jegliche Drücke unterhalb von 9810 Pa kön nen nicht zu einer guten Sinterwirkung führen. Drücke höher als 10 kgf/cm² verhindern hingegen die Sinterung.

Versuchsbeispiel F1

Es wurde ein Pulvergemisch aus Rohmaterialien aus gewogen, und zwar mit einer Hauptkomponente für das Grundmetall aus elektrolytischem Kupferpul ver mit mittlerer Teilchengröße von 44 µm, und additiven Komponenten aus Chrompulver mit einer Teilchengröße von 1,6 µm sowie Ruß in der Wei se, daß die Verhältnisse 98,55 Gew.-%, 1,4 Gew.-% bzw. 0,5 Gew.-% betrugen, sämtlich bezogen auf das Gewicht des Pulvergemisches.

Dem Pulvergemisch wurde Äthanol zugegeben, und dieses Gemisch wurde in einer Kugelmühle naßge mischt, um das Chrompulver in das elektrolytische Kupferpulver hineinzudispergieren und zu diffundie ren.

Der Äthanolanteil wurde auf etwa 12 bis 13% ein gestellt, und das so eingestellte Pulvergemisch wurde dann unter einem Druck von 150 MPa uniaxial zu einer Vorform mit den Abmessungen 22 × 22 × 75 mm gepreßt.

Die erhaltene Vorform wurde 6 Stunden lang bei 80°C getrocknet und dann 4 Stunden lang in der Atmos phäre auf 110°C zum Trocknen erwärmt.

Die so getrocknete Vorform wurde dann mit einer Ge schwindigkeit von 10°C/min in einer Stickstoff atmosphäre bei einem Durchsatz von 2 l/min auf 350°C erwärmt und auf dieser Temperatur 1 Stunde gehalten, um anschließend bei einer Geschwindigkeit von 10°C/min auf 485°C erwärmt und 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten zu werden. In der Vorform enthaltener Sauerstoff wurde im Verlauf dieses Prozesses eliminiert.

Nachdem die Vorform weiter auf 900°C mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min erwärmt wurde und auf dieser Temperatur 30 Minuten in einem Ofen ge halten wurde, wurde Stickstoffgas unter einem Druck von 5 bar in den Ofen eingeleitet, um eine gebil dete Keramik-Schutzschicht gleichmäßig zu stabili sieren. Die so behandelte Vorform wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min auf 980°C erwärmt und 30 Minuten auf dieser Temperatur ge halten, dann mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min weiter auf 1030°C erhitzt und 30 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten, schließlich mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min weiter auf 1050°C erwärmt und auf dieser Temperatur 30 Minuten lang gehalten.

Dann wurde der so erhaltene Sinterkörper sofort auf 1000°C abgekühlt und zur Bildung einer Lösung des Chroms 4 Stunden lang gehalten, woran sich das Ablöschen durch Ölkühlung anschloß.

Nach dem Ablöschen wurde der Sinterkörper 2 Stun den lang bei 500°C einer Vergütungsbehandlung unterzogen, um Feinteilchen aus Chrom abzulagern und zu erzeugen und Restspannung aufzubringen.

Das so erhaltene Formteil wurde als Probe für folgende verschiedene Tests hergenommen:

Zunächst soll ein Schweißbarkeitstest beschrieben werden.

Unter Verwendung von zwei Schweißmetallen, die auf einandergebracht wurden und die sich jeweils aus mit 45 g/m² Zink auf beiden Seiten plattierten Stahlplatten mit einer Dicke von 0,8 mm zusammen setzten, wurde sowohl die Fähigkeit für die durch gehende Punktschweißung als auch das Verhalten der Schmelzverbindung bezüglich der Schweißmetal le unter folgenden Schweißbedingungen geprüft: angelegter Druck 19,62 nPa, Schweiß-Gleich strom 10 000 A, Schweißzeit 10 Sekunden.

Zu Vergleichszwecken wurde Kupfer mit 0,8 Gew.-% dispergiertem Aluminiumoxid verwendet.

Die Ergebnisse sind in Fig. 12 gezeigt. Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, betrug die Häufigkeit möglicher kontinuierlicher Punktschweißungen 2500 Punkte für dieses Beispiel gegenüber 900 Punkten bei den Vergleichsbeispielen. Die Anzahl der Häufigkeit möglicher kontinuierlicher Punkt schweißungen verbesserte sich also auf etwa 278%, während die Schmelzbindung auf 1/5 verringert wur de. Es ist ersichtlich, daß die Haltbarkeit der Proben bei diesem Versuchsbeispiel signifikant verbessert wurde.

Die Dichte der Probe des Vergleichsbeispiels betrug 8,76 g/cm³, gemessen nach dem archimedischen Verfahren, während die Dichte der Probe des Ver suchsbeispiels auf 8,89 g/cm³ erhöht wurde.

Die Härte der Proben wurde unter Zugrundelegung der Rockwell-B-Skale gemessen. Die Härte H_RB der Probe des Vergleichsbeispiels betrug 74, wäh rend die Härte H_RB der Probe des Versuchsbei spiels 53 betrug, also 72 % der Härte des Ver gleichsbeispiels ausmachte.

Als ein Ergebnis einer chemischen Analyse hat sich ergeben, daß das Formteil 98,5% Cu, 1,38% Cr, 0,03% C und 0,01% N mit dem Rest O₂ ent hielt, was das Vorhandensein von Sauerstoff und Stickstoff bestätigte. Es wurde geschätzt, daß der hinzugefügte Kohlenstoff in Form von Kohlen monoxid und Kohlendioxid verdampft war.

Durch Beobachten der Struktur und durch Analyse der aufgetragenen Schicht und der Ablagerungen wurde bestätigt, daß in den Kristallkörnern des Kupfers weder Kohlenstoff noch Stickstoff vorhan den war. Hieraus wurde geschlossen, daß Kohlen stoff und Stickstoff mit Chrom reagiert hatten. Außerdem wurde ermittelt, daß das Karbit und Ni trit des Chroms in der Form Cr₂C₃ bzw. CrN₂ vorlagen, teilweise eine amorphe Schicht enthal tend.

Versuchsbeispiel F2

Es wurden die gleichen pulverförmigen Rohmaterialien wie im Versuchsbeispiel F1 verwendet. Dem 1. bis 28. Pulvergemisch mit ihren entsprechenden, in Fig. 13 dargestellten Zusammensetzungsverhältnissen wurde Äthanol als Flüssigkeit beigegeben. Jedes der er haltenen Gemische wurde in einer Kugelmühle naßge mischt, um das Chrompulver in das elektrolytische Kupferpulver hineinzudispergieren und mit diesem zu vermischen.

Als beizugebende kohlenstoffhaltige Stoffe wurde Äthylzellosolve jeweils mit einem Anteil von 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischungen beim 6., 12., 18. und 19. Beispiel verwendet, während in den übrigen Fällen Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von 50 A in den in Fig. 13 angege benen Mengen verwendet wurde.

Nach dem Trocknen der Rohmaterialgemische wurde deren Feuchtigkeitsanteil auf 11 bis 13 Gew.-% bei 70°C eingestellt.

Jedes der Gemische wurde auf Zimmertemperatur ab gekühlt und wie im Versuchsbeispiel F1 geformt, um eine Vorform mit Abmessungen 22 × 22 × 75 mm zu erhalten. Die erhaltene Vorform wurde 24 Stun den lang bei 80°C sowie 24 Stunden bei 110°C getrocknet.

Dann wurde der Druck in einem Ofen auf etwa 0,1 bis 0,3 torr mit Hilfe einer Vakuumpumpe in einer Stick stoffatmosphäre bei einer Volumengeschwindigkeit von 10 l/min reduziert.

Anschließend erfolgte das Sintern unter den in Fig. 13 angegebenen Bedingungen. Die in Fig. 13 ange gebenen Drücke sind gesteuerte Drücke, und die Änderungen des Gasdrucks, verursacht durch die thermische Ausdehung des in den Ofen eingeleiteten Gases, werden automatisch gesteuert.

Nachdem das Sintern 60 Minuten lang durchgeführt wurde, wurden die so erhaltenen Sinterkörper einer Lösungsbehandlung und einer Vergütungsbehandlung wie bei den entsprechenden Prozessen im Versuchs beispiel F1 unterzogen.

Das 1. bis 18. nach dem oben erläuterten Prozeß hergestellte Formteil wurden als Proben für die dem Versuchsbeispiel F1 entsprechenden Tests hergenommen. Die Ergebnisse in Fig. 14 ge zeigt.

Wie aus den Fig. 13 und 14 ersichtlich ist, betrug die Häufigkeit möglicher kontinuierlicher Punkt schweißungen 900 Punkte, während der Prozentsatz der Schmelzverbindung 14,3% der Probe aus Kupfer mit 0,8 Gew.-% dispergierten Aluminiumoxid des Vergleichsbeispiels betrug, während die Pro ben beim vorliegenden Versuchsbeispiel gemäß der Erfindung eine Verbesserung auf etwa das 2fache der Häufigkeit möglicher kontinuierlicher Punkt schweißungen und einer Verringerung auf 1/10 bis 1/50 des Schmelzbindungsverhaltens zeigten. Hie raus läßt sich ableiten, daß die erfindungsgemäßen Keramikformteile hervorragend als Elektrodenma terialien geeignet sind.

Vorzugsweise wird als flüssiges, kohlenstoffhal tiges Material Äthylzellosolve verwendet.

Versuchsbeispiel F3

Es wurden die gleichen pulverförmigen Rohmateria lien wie bei den Versuchsbeispielen F1 und F2 verwendet, und es wurden Keramikformteile gefer tigt, bei denen Chrompulver im Verhältnis von 0,8 Gew.-%, 1,4 Gew.-% und 2,4 Gew.-% zugegeben war, wobei die entsprechenden Zusammensetzungs bereiche von Chrom und anderen Zuschlagstoffen ebenso wie die entsprechenden Zusammensetzungen des inerten Gases und des Zusatzgases für die Inertgasatmosphäre, die Zusammensetzungsbereiche und die Zusammensetzungen gemäß Fig. 15a wie bei den Versuchsbeispielen F1 und F2 gewählt waren, mit der Ausnahme, daß lediglich die Sinterzeit auf 30 Minuten verkürzt wurde. Hinsichtlich des zuzugebenden kohlenstoffhaltigen Materials wurde Äthylzellosolve beim 16. bis 18. Fall eingesetzt, in den übrigen Fällen Ruß.

Die so erhaltenen Formteile wurden sepa rat als Proben für die gleichen Tests wie bei den Versuchsbeispielen F1 und F2 hergenommen. Die Ergebnisse sind in Fig. 15b gezeigt.

Wenn man die Testergebnisse dieses Versuchsbei spiels gemäß Fig. 15b vergleicht mit denjenigen des Versuchsbeispiels F2 gemäß Fig. 14, so er gibt sich, daß die Proben bei dem vorliegenden Versuchsbeispiel in grundlegenden physikalischen Eigenschaften wie Dichte und Härte stabiler sind und bezüglich Schmelzbindungsverhalten und Häu figkeit möglicher kontinuierlicher Punktschwei ßungen stärker verbessert sind. Hieraus wird ab geleitet, daß die Oberfläche des Rohpulvers durch die Zugabe von NH₃, CO und/oder H₂ zu dem inerten Gas gereinigt worden ist.

Bezüglich der Sinterzeit wurde bei dem Versuchs beispiel F2 eine Zeit von 60 Minuten bei jeder Vorform gewählt. Obschon die Sinterzeit bei je dem Fall des vorliegenden Versuchsbeispiels dem gegenüber auf 30 Minuten verkürzt worden ist, konnten dennoch die gewünschten Effekte erzielt werden.

Hieraus wird hergeleitet, daß sowohl die Wirksamkeit beim Nitrieren als auch beim Karbonisieren unter Begünstigung des Sinterverhaltens verbessert wurde.

Im folgenden wird ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Formteile und deren Herstellungsverfahren erläutert.

Die im Zuge des Produktionsprozesses der Form teile gemäß der Erfindung erhaltene Cu-Cr-Legie rung unterliegt bei einer Schweißung von galvani sierten Schweißmetallen und Aluminiumlegierungen einer Schmelzbindung oder Schmelzverbindung. Um bei dieser Ausführungsform das zu der Schmelz verbindung führende Phänomen ohne Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit der Legierung zu vermeiden, wird feines Chrom-, Aluminium- und Titanpulver veranlaßt, in das elektrolytische Kupferpulver einzudiffundieren, und dann wird die sich ergebende Mischung in einer Atmophäre aus inertem Gas, zum Beispiel Stickstoffgas, ge sintert, um sowohl eine Nitritschicht als auch eine Karbidschicht auf der Chromoberfläche zu er zeugen und so die in Erscheinung tretenden Kera mikpartikel entsprechend der Ablagerung von Chrom zu vergrößern und das Aluminium zu Al₂O₃ zu oxidieren, das Titan zu TiO₂ und TiO zu oxi dieren und weiterhin das Titan zu TiN, TiC und Ti(C, N) zu nitrieren und zu karbonsieren, um die Keramikpartikel zu vergrößern, wodurch das Ein dringen von anderen Metallkomponenten verhindert wird.

Das Chrom, das Aluminium und das Titan werden in Zusammensetzungsbereichen von mindestens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, von mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 1,2 Gew.-% bzw. von mindestens 0,03 Gew.-% bis höchstens 1,0 Gew.-% zugegeben. Jegliche Mengen an Chrom von mehr als 3,0 Gew.-% verursachen eine Sensibilisierung der Korngrenzen, so daß die Oxidierung des Chroms bis zu einem nicht benötigten Ausmaß fortschreitet und damit eine Zwischenkorn-Korrosion oder dergleichen dort auftritt und ferner ein aus einer solchen Legie rung bestehendes Elektrodenmaterial sich im Lau fe der Zeit verformt. Deshalb lassen sich die beabsichtigten Wirkungen praktisch nicht erreichen, wenn das Chrom in einer solchen Menge zugegeben wird. Andererseits resultiert die Beigabe von Chrom in Mengen von weniger als 0,4 Gew.-% in einer Nicht-Erreichung der beabsichtigten Wir kungen. Bezüglich des Aluminiums führen Mengen von weniger als 0,05 Gew.-% dazu, daß die beab sichtigten Wirkungen nicht eintreten. Mengen von mehr als 1,2 Gew.-% erhöhen jedoch den elektri schen Widerstand der Legierung noch mehr und machen es damit unmöglich, die Legierung in der Praxis einzusetzen. Bezüglich des Titans resul tiert die Beigabe von Mengen unterhalb 0,03 Gew.-% in einem Nicht-Eintreten der beabsichtigten Wir kungen, während Mengen von mehr als 1,0 Gew.-% den elektrischen Widerstand der Legierung ver größern und diesen damit für den praktischen Ge brauch brauchbar machen.

Um die oben erwähnte Inertgas-Atmosphäre zu schaffen, wird entweder Stickstoffgas allein oder ein Gasgemisch verwendet, welches sich aus Stick stoffgas und Argongas und/oder Wasserstoffgas zusammensetzt. Die Verwendung von Argongas allein ist teuer, während die Verwendung von ausschließ lich Wasserstoffgas ein Explosionsrisiko dar stellt.

Man kann die Reaktionswirksamkeit durch Zugabe von Kohlenmonoxidgas, Amoniakgas und/oder der gleichen zu dem inerten Gas verbessern.

Im Hinblick auf die Reinigung der Oberfläche des oxidierten Pulvers, die Verbesserung der Nitrierwirksamkeit des Chroms und des Titans und die Verwendung bei der Karbonisierung des Chroms und des Titans wird ein kohlenstoffhalti ges Material mit einem solchen Anteil beigege ben, daß der Restkohlenstoff höchstens 0,1 Gew.-% ausmacht. Alle Kohlenstoffreste von mehr als 0,1 Gew.-% verhindern eine Verdichtung des sich ergebenden Sinterkörpers. Außerdem wird im Hin blick auf eine innige Dispersion die Zugabe von kohlenstoffhaltigem Material innerhalb des oben angegebenen Bereichs notwendig sein.

Versuchsbeispiel G1

Es wurde ein Pulvergemisch aus Rohmaterialien durch Abwägen von elektrolytischem Kupferpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 44 µm als Hauptkomponente zur Bildung eines Grundmetalls sowie als Zusatzkomponenten von Chrompulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1,6 µm, Aluminiumpulver mit einer mittle ren Teilchengröße von 0,8 µm, Titanpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1,8 µm und Ruß derart bereitgestellt, daß, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pulvergemisches, die Propor tionen 98,0 Gew.-%, 1,4 Gew.-%, 0,4 Gew.-%, 0,2 Gew.-% bzw. 0,5 Gew.-% waren.

Dem Pulvergemisch wurde Äthanol beigegeben, und dieses Gemisch wurde in einer Kugelmühle naßge mischt, um das Chrompulver in dem elektrolytischen Kupferpulver zu verteilen und zu diffundieren.

Der Anteil von Äthanol wurde dann auf 12 bis 13% eingestellt, und das so eingestellte Pulverge misch wurde mit einem Druck von 150 MPa zu einer Vorform mit den Abmessungen 22 × 22 × 25 mm durch uniaxiales Pressen geformt.

Die erhaltene Vorform wurde 6 Stunden lang bei 80°C getrocknet und dann auf 110°C erwärmt, um sie in der Atmosphäre 4 Stunden lang zu trocknen.

Die so getrocknete Vorform wurde dann mit einer Ge schwindigkeit von 10°C/min in einer Stickstoff atmosphäre bei einem Durchsatz von 21/min auf 350°C erwärmt und auf dieser Temperatur 1 Stun de lang gehalten, anschließend wurde sie mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min auf 485°C erwärmt und auf dieser Temperatur 1 Stunde lang gehalten. In der Vorform absorbierten Sauerstoff wurde im Verlauf dieses Prozesses elminiert.

Nachdem die Vorform bei einer Geschwindigkeit von 10°C/min weiter auf 900°C erhitzt wurde und 30 Minuten lang in einem Ofen auf dieser Temperatur gehalten wurde, wurde Stickstoffgas mit einem Druck von 5 bar in den Ofen eingebracht, um eine gebildete Schutz-Keramikschicht gleichförmig zu stabilisieren. Die so behandelte Vorform wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min auf 980°C erwärmt und 30 Minuten auf dieser Tempe ratur gehalten, dann mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min weiter auf 1030°C erwärmt und 30 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten, und schließlich mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min weiter auf 1050°C erhitzt und 30 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten.

Der so erhaltene Sinterkörper wurde dann sofort auf 1000°C abgekühlt und zur Bildung einer Lö sung des Chroms 4 Stunden gehalten, woran sich das Löschen des Sinterkörpers durch Ölkühlung an schloß.

Nach dem Abschrecken wurde der Sinterkörper einer zweistündigen Vergütungsbehandlung bei 50°C un terzogen, um Feinteilchen von Chrom abzulagern und auszubilden und Restspannung aufzubringen.

Das so erhaltene Formteil wurde als Probe für folgende Tests hergenommen:

Zunächst soll der Schweißbarkeitstest erläutert werden.

Es wurden zwei Schweißmetalle aufeinandergebracht, jeweils bestehend aus mit 45 g/m² Zink auf bei den Seiten plattierten Stahlplatten mit einer Dicke von 0,8 mm, um die Fähigkeit für konti nuierliches Punktschweißen ebenso wie das Schmelz verbindungsverhalten bezüglich der Schweißmetalle zu untersuchen, wobei die Schweißbedingungen 200 kgf/cm² aufgebrachter Druck, 10 000 A Schweiß- Gleichstrom und 10 Sekunden Schweißzeit betrugen.

Unter Verwendung von zwei aufeinander gelegten Schweißmetallen aus Aluminiummaterial gemäß JIS (Japanische Industrienorm) A 5052 P mit einer Dicke von 2,5 mm wurde sowohl die Fähigkeit für das kontinuierliche Punktschweißen als auch das Schmelzverbindungsverhalten bezüglich der Schmelz metalle unter den Schweißbedingungen eines aufge brachten Drucks von 88,67 nPa und einem Schweißstrom von 3500 A getestet.

Zu Vergleichszwecken wurde ein dispergiertes Alu miniumoxid enthaltendes Kupfer mit einem Alumi niumoxidanteil von 0,8 Gew.-% verwendet.

Die Ergebnisse sind in den Fig. 16a und 16b dar gestellt. Wie aus dieser Übersicht hervorgeht, verbesserte sich die Häufigkeit möglicher kon tinuierlicher Punktschweißungen der galvanisier ten Stahlplatte gemäß Fig. 16a und der Aluminium legierung gemäß Fig. 16b um 200% bzw. 330% ge genüber dem Vergleichsbeispiel. Andererseits re duzierte sich das Schmelzverbindungsverhalten (die Anzahl der Schmelzverbindungen) in jedem Fall auf 0. Hieraus ist ersichtlich, daß die Lebens dauer der Proben gemäß diesem Versuchsbeispiel signifikant verbessert wurde.

Die Dichte der Probe des Vergleichsbeispiels be trug 8,76, gemessen nach dem archimedischen Ver fahren, während die Dichte der Probe des Ver gleichsbeispiels auf 8,91 erhöht wurde.

Die Härten der Proben wurden nach der Rockwell- B-Skala gemessen. Die Härte HRB der Probe des Vergleichsbeispiels betrug 74, während die Härte HRB der Probe des Versuchsbeispiels 62 betrug, also 84% der Härte des Vergleichsbeispiels aus machte.

Als Ergebnis einer chemischen Analyse ergab sich, daß das Formteil 98,48% Cu, 1,38% Cr, 0,03% C, 0,07% N und im übrigen O₂ enthielt, was das Vorhandensein von Sauerstoff und Stick stoff bestätigte. Es wurde gefolgert, daß der beigegebene Kohlenstoff in Form von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid verdampft war.

Durch Beobachtung der Struktur und durch Analyse der abgelagerten Schicht und der Ablagerungen wurde bestätigt, daß Kohlenstoff und Stickstoff in den Kristallkörnern des Kupfers nicht vorhan den sind. Daraus folgt, daß Kohlenstoff und Stick stoff mit Chrom und Titan reagiert haben. Außer dem wurde erkannt, daß das Karbid und das Nitrid vom Chrom und Titan in der Form von Cr₂C₃ und CrN₂ bzw. TiN, TiC und Ti(Cn) vorlagen, teil weise enthaltend eine amorphe Schicht.

Versuchsbeispiel G2

Es wurden die gleichen pulverförmigen Rohmaterialien wie im Versuchsbeispiel G1 verwendet. Dem ersten bis 35. Pulvergemisch mit ihrem entsprechend, in Fig. 17 dargestellten Zusammensetzungsverhältnissen wurde als flüssiges Mittel Äthanol zugesetzt. Jedes der sich ergebenden Gemische wurde in einer Kugelmühle naß gemischt, um das Chrompulver in das elektrolytische Kupferpulver hineinzudispergieren und es damit zu vermischen.

Hinsichtlich des hinzuzugebenden kohlenstoffhalti gen Materials wurde jeweils Äthylzellosolve in einer Menge von 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, beim 7., 13., 19., 20. und 27. Bei spiel verwendet, während in den übrigen Fällen Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von 50 A in den entsprechenden in Fig. 17 angegebenen Mengen ver wendet wurde.

Nachdem die Gemische aus den Rohmaterialien getrock net waren, wurde ihr Feuchtigkeitsgehalt auf 11 bis 13 Gew.-% bei 70°C eingestellt.

Jedes der Gemische wurde auf Zimmertemperatur ab gekühlt und dann wie beim Versuchsbeispiel G1 ge formt, um eine Vorform mit den Abmessungen 20 × 20 × 70 mm zu erhalten. Diese Vorform wurde 24 Stunden lang bei 80°C und 24 Stunden bei 110°C getrocknet.

Der Druck in einem Ofen wurde dann mittels einer Vakuumpumpe in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Volumengeschwindigkeit von 11 l/min auf 0,1 bis 0,3 tor reduziert.

Dann erfolgte unter den in Fig. 17 angegebenen Bedingungen der Sintervorgang. Die in Fig. 17 dar gestellten Drücke sind gesteuerte Drücke, wobei die Änderungen des Gasdrucks, hervorgerufen durch die Wärmeausdehnung des in den Ofen eingeleiteten Gases, automatisch gesteuert wurden.

Nachdem der Sintervorgang 60 Minuten lang durch geführt wurde, wurden die so erhaltenen Sinter körper einer Lösungsbehandlung und einer Vergü tungsbehandlung wie bei den entsprechenden Prozes sen nach dem Versuchsbeispiel G1 unterzogen.

Der mit dem oben geschilderten Prozeß erhaltene 1. bis 35. Formkörper wurde jeweils als Probe für die gleichen Tests wie beim Versuchs beispiel G1 hergenommen. Die Ergebnisse sind in Fig. 18 dargestellt.

Wie aus den Fig. 17 und 18 entnehmbar ist, betrug die Häufigkeit möglicher kontinuierlicher Punkt schweißungen 900 Punkte, während die prozentuale Schmelzverbindung 14,3% bezüglich der Proben be trug, welche aus Kupfer mit darin dispergiertem Kupferoxid in einer Menge von 0,8 Gew.-% als Ver gleichsbeispiel hergestellt wurde, wohingegen die Proben dieses Versuchsbeispiels gemäß der Erfin dung eine Verbesserung um das zweifache der Häu figkeit möglicher kontinuierlicher Punktschwei ßungen und einer Reduzierung des Schmelzverbin dungsverhaltens praktisch 0 zeigten. Daher läßt sich sagen, daß die erfindungsgemäßen Keramik formteile sich hervorragend als Elektrodenmate rialien eignen.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß als kohlenstoff haltiges Flüssigmaterial Äthylzellosolve vorzugs weise verwendet wird.

Versuchsbeispiel G3

Es wurden die gleichen pulverförmigen Rohmateria lien wie bei den Versuchsbeispielen G1 und G2 ver wendet, und es wurden Formteile hergestellt, wobei Chrom-, Aluminium- und Titanpulver in Kombi nation im Verhältnis 0,8 Gew.-%, 0,3 Gew.-% und 0,1 Gew.-%; 1,5 Gew.-%, 0,5 Gew.-% und 0,3 Gew.-%, sowie 2,8 Gew.-%, 0,5 Gew.-% und 0,3 Gew.-% beigegeben wurden, wozu die entsprechenden Zusam mensetzungsbereiche für das Chrom, das Aluminium, das Titan und das kohlenstoffhaltige Material ebenso wie die Zusammensetzungen eines Inertgases und additiver Gase für die jeweilige Inertgas- Atmosphäre in Fig. 19a angegeben sind. Die Durch führung entsprach den Versuchsbeispielen G1 und G2 mit der Ausnahme, daß der Sintervorgang auf 30 Minuten verkürzt wurde.

Als zuzugebendes kohlenstoffhaltiges Material wurde Äthylzellosolve beim 13. bis 15. Beispiel verwendet, in den übrigen Fällen wurde Ruß ver wendet.

Die so erhaltenen Formteile wurden separat als Proben für einige Tests entsprechend den Versuchsbeispielen G1 und G3 hergenommen. Die Ergebnisse sind in Fig. 19b angegeben.

Vergleicht man diese Testergebnisse des Versuchs beispiels gemäß Fig. 19b mit den Ergebnissen des Versuchsbeispiels G2 gemäß Fig. 18, so zeigt sich, daß die Proben beim Versuchsbeispiel hier hinsichtlich der grundlegenden physikalischen Eigenschaften wie Dichte und Härte stabiler sind und hinsichtlich des Schmelzverbindungsverhaltens ebenso wie hinsichtlich der Häufigkeit möglicher kontinuierlicher Punktschweißungen verbessert sind. Daraus läßt sich ableiten, daß die Ober fläche des Rohpulvers durch die Zugabe von Nh₃. CO und/oder H₂ zu dem inerten Gas gereinigt wurde.

Was die Sinterzeit angeht, so wird beim Versuchs beispiel G2 eine Zeit von 60 Minuten in jedem einzelnen Fall zum Sintern der Vorformen gewählt. Obschon hier die Sinterzeit auf 30 Minuten in jedem Fall herabgesetzt wurde, konnten dennoch die gewünschten Effekte erzielt werden.

Daraus wird hergeleitet, daß sowohl die Wirksam keit des Nitrierens als auch die Wirksamkeit des Karbonisierens verbessert worden ist, was den Sintervorgang erleichtert.

Im folgenden wird eine achte Ausführungsform von erfindungsgemäßen Formteilen und de ren Herstellungsverfahren näher erläurtert.

Die im Zuge des Herstellungsprozesses der Formteile erhaltene CuCr-Legierung gemäß der Erfindung unterliegt beim Schweißen von galvanisierten Schweißmetallen und Aluminiumle gierungen einer Schmelzverbindung.

Um das zu der Schmelzverbindung führende Phäno men dieser Ausführungsform zu vermeiden, ohne dabei jedoch die elektrische Leitfähigkeit der Legierung herabzusetzen, werden feines Chrom-, Aluminium- und Titanpulver veranlaßt, in das elektrolytische Kupferpulver einzudiffundieren, und dann wird eine Keramik gebildet, wodurch die Kristallstruktur dicht gemacht wird, indem das Eindringen von fremden Metallkomponenten unterbunden wird. Bei der Keramikerzeugung wer den gereinigte und nicht-oxidierte Pulver ver wendet.

Vor der Keramikbildung wird das gemischte Roh pulver durch Preßformung oder dergleichen plastisch verformt, um die Partikel des Pul vers zu veranlassen, aneinander zu haften. Des halb werden ihre Oberflächen einer Behandlung unterzogen durch die eine Oxidschicht in der Größenordnung von 0,001 bis 0,01 µm sich auf den Teilchen bildet und Teile des zugege benen Aluminiums und Titans oxidiert werden.

Der Grund, warum sich eine Teil-Oxidschicht aus bildet, besteht darin, daß, wenn die Gesamtflä che des Rohpulvers mit der Oxidschicht bedeckt ist, eine anschließende Sinterung verhindert wird, was die Ausbildung einer dichten Keramik verhindert. Oxidschichten, die dicker als 0,01 µm sind, verhindern den Sintervorgang. Oxid schichten von weniger als 0,001 µm Dicke behindern die Ausbildung von Chromoxiden sowie das Wachstum der Oxidschichten, so daß eine erfolgreiche Ausbildung der Keramiken nicht stattfindet und mithin die gewünschten Effekte nicht erzielt werden können.

Die an den Oberflächen der Partikelteile einer Vorform gebildeten Oxidschichten sammeln sich in den Korngrenzen während der Endstufe des Sintervorgangs an, und gleichzeitig fördern sie die Oxidierung von Chrom, Aluminium und Titan und damit den Sintervorgang gemäß folgen der Reaktionen:

Zur Ausbildung der Oxidschichten auf den Ober flächen der Partikel der Vorform wurde die Vorform einer Wärmebehandlung bei 100 bis 300°C, vorzugsweise 130 bis 250°C in der Atmosphäre unterzogen.

Nach der Wärmebehandlung wird die Vorform in einer Stickstoffatmosphäre bei einem Volumen strom von 10 bis 300 ml/min im Hinblick auf die Beseitigung von vor dem Sintervorgang aus dem System absorbiertem Sauerstoff gesintert, und an den Oberflächen der Partikel werden gleich mäßige Oxidschichten gebildet. Durchflußge schwindigkeiten von mehr als 300 ml/min verbrei tern die Temperaturverteilung in dem Ofen, was eine Gleichmäßigkeit verhindert. Im Gegensatz dazu lassen Durchflußgeschwindigkeiten von we niger als 10 ml/min die gewünschten Wirkungen nicht eintreten.

Der Sintervorgang erfolgt in einem Temperatur bereich von 950 bis 1065°C während einer Zeit spanne von mindestens 30 Minuten, höchstens je doch 6 Stunden.

Temperaturen von weniger als 950°C machen den Fortschritt des Sintervorgangs schwierig. Tempe raturen oberhalb von 1065°C bewirken, daß sich der Sinterkörper erweicht und verformt und die Kupferkomponente verdampft. Das verdampfte Kup fer wird dann verfestigt und verursacht einen Zusammenbruch des Keramikformteils, so daß der betreffende Arbeiter einen Schock oder zumindest einen Schreck erleidet.

Versuchsbeispiel H1

Es wurde ein Pulvergemisch aus Rohmaterialien ausgewogen, wobei als Hauptkomponente für ein Grundmetall elektrolytisches Kupferpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 44 µm und als Zusatzkomponente Chrompulver mit einer mitt leren Teilchengröße von 0,8 µm, Aluminium pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 2,4 µm und Titanpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1,8 µm im Verhältnis 98,6 Gew.-%, 0,8 Gew.-%, 0,4 Gew.-% bzw. 0,2 Gew.-% verwendet wurden, jeweils bezogen auf das Ge samtgewicht des Pulvergemisches.

Dem Pulvergemisch wurde Äthanol zugegeben, und dieses Gemisch wurde dann in einer Kugelmühle naßgemischt, um das Chrom-, Aluminium- und Ti tanpulver in dem elektrolytischen Kupferpulver zu dispergieren und es mit diesem zu vermischen.

Der Anteil des Äthanols wurde auf etwa 12 bis 13% eingestellt, und das so eingestellte Pulver gemisch wurde dann zu einer Vorform mit einer Größe von 22 × 22 × 75 mm uniaxial gepreßt.

Diese Vorform wurde 4 Stunden lang bei 80°C getrocknet und dann 1 Stunde bei 110° sowie 4 Stunden bei 210° in der Atmosphäre einer Wärme behandlung unterzogen, um auf diese Weise Oxid schichten in der Größenordnung von 0,001-0,01 µm auf den Oberflächen der die Vorform bil denden Teilchen auszubilden.

Die so behandelte Vorform wurde mit einer Ge schwindigkeit von 10°C/min in einer Stickstoff atmosphäre bei einem Durchsatz von 40 ml/min auf 650°C erwärmt und 30 Minuten lang auf 650°C gehalten. Nach dem Herabsetzen des Durchsatzes des Stickstoffs auf 15 ml/min wur de die Vorform mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min auf 1030°C erwärmt und auf dieser Temperatur eine Stunde gehalten, um anschließend mit einer Geschwindigkeit von 3°C/min auf 1055°C erwärmt und auf dieser Temperatur 15 Minuten gehalten zu werden, um die Vorform zu Sintern.

Nach dem Sintern wurde der erhaltene Sinterkör per in einem Sinterofen gekühlt und 2 Stunden lang beim 1000°C in einer Argonatmosphäre einer Lösungsbehandlung unterzogen, anschließend ab gekühlt, um ein Formteil zu erhalten.

Das Formteil, welches mit Hilfe des oben erläuterten Prozesses hergestellt wurde, wurde in Form von Proben für nachstehend erläu terte, verschiedene Tests verwendet.

Zunächst soll ein Schweißfähigkeitstest erläu tert werden. Es wurden zwei Schweißmetalle ver wendet, die aufeinandergelegt wurden und je weils aus Stahlplatten mit einer Dicke von 0,8 mm bestanden, die beidseitig mit jeweils 45 g/min² Zink plattiert waren. Es wurde sowohl die Fähig keit für kontinuierliches Punktschweißen als auch das Schmelzverbindungsverhalten bezüglich der Schweißmetalle bei einem angelegten Druck von 200 kgf/cm², einem Schweiß-Gleichstrom von 10 000 A und einer Schweißzeit von 10 Sekunden getestet. Die Ergebnisse sind in Fig. 20a dar gestellt.

Die aus dem oben beschriebenen Sinterkörper her gestellten Spitzen wurden bei den Tests wasser gekühlt. Zu Vergleichszwecken wurde Kupfer mit darin dispergierten Aluminiumoxid verwendet.

Die Verwendung von zwei aufeinandergelegten Schweißmetallen aus Aluminiumplattenmaterial 5052 (entsprechend JIS A 5052 P, US-Norm AA 5052, DIN AlMg 2,5, französiche Norm NF A-G 25C, kana dische Norm CSA 5052 und australische Norm A 5052) mit einer Dicke von 2 mm wurde der Prü fung der kontinuierlichen Punktschweißfähigkeit ebenso wie das Schmelzverbindungsverhalten be züglich der Schweißmetalle geprüft, und zwar bei einem angelegten Druck von 68,67 nPa und einem Schweiß-Gleichstrom von 35 000 A. Als weiteres Vergleichsbeispiel wurde zusätzlich zu dem Kupfer mit dispergiertem Al₂O₃ ein handelsüblicher Chrom-Kupfer verwendet.

Die Ergebnisse sind in Fig. 20b zusammengefaßt.

Wie aus Fig. 20a hervorgeht, wurde die Häufig keit möglicher kontinuierlicher Punktschweißun gen auf das 1-7fache der Häufigkeit bei Kupfer mit dispergiertem Aluminiumoxid als Vergleichs beispiel verbessert, während die prozentuale Schmelzverbindung gegenüber dem Kupfer mit dispergiertem Aluminiumoxid von 14,3% auf 0% abnahm.

Die Dichte der aus mit Aluminiumoxid dispergier tem Kupfer bestehenden Proben des Vergleichsbei spiels betrug 8,65%, gemessen nach dem archi medischen Verfahren, während die Dichte der Pro be gemäß dem Versuchsbeispiel auf 8,92 erhöht wurde.

Die Härte der Probe des Vergleichsbeispiels aus mit Alumiumoxid dispergiertem Kupfer betrug 72 H_RB, gemessen mit dem Rockwell-Härtetest un ter Verwendung einer Stahlkugel, während die Härte H_RB der Probe gemäß dem Versuchsbei spiel 63 betrug, also 72% des Vergleichsbei spiels.

Als Ergebnis einer chemischen Analyse ergab sich, daß das Keramikformteil 98,1% Cu, 1,5% Cr, 0,4% Al, 0,2% Ti und 0,9% O₂ enthielt, was den Gehalt an Sauerstoff bestätigte. Aus diesem Ergebnis läßt sich folgendes Reaktionssystem ableiten:

3 CuO₂ (CuO in part) + 2 Cr = Cr₂O₃ + Cu

3 CuO + 2 Al = 3 Cu + Al₂O₃

2 CuO + Ti = 2 Cu + TiO₂

Man versteht, daß der Transfer von Elektronen zwischen den Kupferpartikeln, auf denen bei der Wärmebehandlung die Oxidschichten gebildet wur den, und dem Chrom, dem Aluminium und dem Titan aufgrund der Sinterung auftrat, mit der das Chrom, das Aluminium und das Titan oxidiert wur den, was zu einer Verbesserung der dauernden Punktschweißfähigkeit führte.

Die Kristallinität der Proben wurde durch Ätzen der Proben mit einem Flüssigkeitsgemisch auf FeCl₃ und HCl₃ geprüft. Es ergab sich, daß die Proben nach dem Vergleichsbeispiel faseri ge Form besaßen, während die Proben des Ver suchbeispiels eine dichte Kristallgitterstruk tur besaßen.

Bei der Betrachtung der Struktur wurde ein Elek tronenmiskroskop verwendet, und man beobachtete die Ablagerung von Keramikkomponenten auf den Kristallkörnern des Kupfers. Derartige Keramik komponenten haben sich aufgrund der Oxidation im Verlauf der Keramikausbildung des Chroms nieder geschlagen. Ferner wurde die Bindung der auf die Kristallkörner des Kupfers aufgetragenen Komponenten beobachtet. Deren Bindung war eine chemische Bindung, einhergehend mit der Diffu sion.

Zum Indentifizieren der Oxide wurde eine Mirko fokus-Röntgenanalyse durchgeführt, und es wurden Cr₂O₃, TiO_2, Al₂O₃ und geringe Mengen von CrO₂ und TiO festgestellt.

Obschon metallisches Aluminiumpulver und metal lisches Titaniumpulver als Rohmaterialien für die Oxide von Aluminium und Titan bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wurden, kann man diese Stoffe auch gleich von Anfang an in Form eines Oxids beigeben.

Versuchsbeispiel H2

Es wurden die gleichen pulverförmigen Rohmateria lien wie beim Versuchsbeispiel H1 verwendet. Dem 1. bis 35. Pulvergemisch wurde Äthanol zugesetzt, die entsprechenden Zusammensetzungsverhältnisse sind in Fig. 21 dargestellt. Jedes Gemisch wurde 5 Tage lang in einer Kugelmühle naßgemischt, um das Chrompulver in dem elektrolytischen Kupfer pulver zu dispergieren und es damit zu vermischen.

Die erhaltenen Gemische wurde separat wie beim Versuchsbeispiel E1 geformt, um einzelne Vor formen zu erhalten. Diese Vorformen wurden bei 80°C getrocknet. Anschließend wurden sie ent sprechend den 1. bis 35. Prozeßbedingungen gemäß Fig. 10a behandelt, um Formteile zu er halten.

Der 1. bis 35. so erhaltene Sinterkörper wurden separat als Proben zur Durchführung der gleichen Tests wie beim Versuchsbeispiel H1 hergenommen. Die Ergebnisse sind in Fig. 22 dargestellt. Kollektiv läßt sich aus diesen Testergebnissen herleiten, daß das erhaltene Keramikformteil in der Praxis gut anwendbar ist, wenn die Men gen an Zusätzen bei Chrom im Bereich von minde stens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, vor zugsweise von mindestens 0,8 Gew.-% bis höchstens 2,4 Gew.-% liegen, bei Aluminium im Bereich von mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 1,5 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 0,8 Gew.-% liegen, und bei Titan im Bereich von mindestens 0,03 Gew.-% bis höchstens 1,0 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,0 Gew.-% bis höchstens 0,6 Gew.-% liegen.

Im folgenden soll ein neuntes Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäßen Formteilen und deren erfindungsgemäßem Herstellungsverfahren erläutert werden.

Beim herkömmlichen uniaxialen Formpressen unter liegen individuelle Partikel komplizierten Be wegungsabläufen, verursacht durch Reibungswi derstand zwischen benachbarten Partikeln und/ oder Differenzen in Größe, Härte und dergleichen der Partikel oder im Material und/oder unter schiedlicher Oberflächenrauhigkeit und der gleichen einer einen Hohlraum 44 definierenden Form einer Formvorrichtung 40, wie sie in Fig. 26 gezeigt ist.

Folglich ist es schwierig, einen gleichförmigen Druck auf ein Rohmaterial 45 auszuüben, welches sich nur aus den Partikeln zusammensetzt, um eine Vorform mit durchwegs gleicher Dichte zu erhalten. Es wurde daher versucht, die Dichte dadurch zu erhöhen, daß man einen übergroßen Druck auf das Rohmaterial 45 aufbrachte, um dieses plastisch in einen Zustand zu verformen, wie er in den Fig. 24 und 25 skizziert ist. Auch in diesem Fall bleiben Abschnitte gerin ger Dichte und Abschnitte hoher Dichte in der Vorform.

Wird die so erhaltene Vorform gesintert, um ein Formteil zu bilden, so wird zwi schen den Partikeln 45a des Rohmaterials 45 verbliebenes Gas 45b ausgetrieben durch Wege, die gebildet werden durch Zwischenräume zwischen Partikeln in Abschnitten geringer Dichte des Rohmaterials 45, das in Form eines zusammenge preßten Pulvers vorliegt, wie in Fig. 24 skizziert ist. Dieses Austreiben von Gas er folgt, wenn die Partikel beim Sintern ver dichtet werden. In Abschnitten hoher Dichte des komprimierten Rohmaterials 45 wird, wie aus Fig. 25 ersichtlich ist, das verbleibende Gas 45b jedoch von Partikeln 45a umgeben, so daß sogenannte geschlossene Hohlräume erzeugt werden. Das verbliebene Gas 45b wird in den geschlossenen Hohlräumen eingeschlossen und wird nicht ausgetrieben. Obschon das Volumen des verbliebenen Gases 45b abnimmt, bis der Verdichtungsdruck beim Sintern einen Gleichge wichtszustand bezüglich des Innendrucks des verbliebenen Gases 45b erreicht, während die Vorform nach und nach gesintert wird, ist es schwierig, die geschlossenen Hohlräume voll ständig verschwinden zu lassen.

Beim vorliegenden Versuchsbeispiel hingegen, bei dem ein Gemisch 50 mit einem flüssigen Addi tiv 49 dem Rohmaterial 45 in Pulverform beige geben wird, bilden, wenn das Material einem uniaxialen Formpreßvorgang unterzogen wird, die individuellen Partikel des Rohmaterials 45 durch Vernetzung und Querverbindungen der Spitzen und/oder Kanten der Partikel mitein ander Brücken 64 in Freiräumen 62a bis 62d zwischen der den Hohlraum 44 der Formvorrich tung 40 bildenden Formwand und den Stempeln. Anschließend wird ein Überschuß des flüssigen Additivs 49 durch Hohlräume in den Brücken 64 entfernt, während das Rohmaterial 45 unter einem Druck in dem Druckbereich, in welchem das Rohmaterial 45 elastisch verformbar ist, zu einer Vorform verarbeitet wird, und zwar geschieht dies durch einen hydrostatisch auf gebrachten Druckzustand. Im Ergebnis läßt sich eine Vorform mit durchwegs gleicher Dichte er halten. Außerdem läßt sich das zwischen den Par tikeln verbliebene Gas beim Sintern austreiben.

Versuchsbeispiel I

Beim Herstellungsverfahren von Formtei len gemäß Versuchsbeispiel I wird die in Fig. 26 dargestellte Formvorrichtung 40 verwendet. Zu nächst wird ein in Fig. 23 dargestelltes flüssi ges Additiv 49 zu dem 1. bis 7. Rohmaterial, welches in Pulverform vorliegt, beigegeben. Die Rohmaterialien sind ebenfalls in Fig. 23 ange geben. Die Gemische 60 werden anschließend ge mischt.

Dann werden die Gemische 60 in Hohlräume 44 der Formvorrichtung 40 eingefüllt. Dabei haben Spielräume 42a bis 42d, die zwischen der den Hohlraum 44 bildenden Formwand und einem Unter stempel 46 sowie einem Oberstempel 48 definiert sind, die in Fig. 23 angegebenen Größen. Die Gleitflächen des Unterstempels 46 und des Ober stempels 48 mit der Form 40 sind poliert.

Anschließend beginnt das Pressen jedes der Ge mische 60 zwischen dem Unterstempel 46 und dem Oberstempel 48. In Fig. 27 ist die Relation zwi schen den aufgebrachten Drücken und den Dichten im Zuge des Formvorgangs bei diesem Versuchs beispiel durch eine ausgezogene Linie 66 kennt lich gemacht, während die Beziehung im Zuge der Formung im Stand der Technik ohne flüssi ge Additive durch eine Linie 68 dargestellt ist. Weiterhin ist die Beziehung zwischen den Men gen ausgedrückten überschüssigen Zusatzes und dem jeweils aufgebrachten Druck durch eine Linie 70 angegeben.

Während eines Grobbelastungsprozesses, in Fig. 27 bei A angedeutet, sind die Partikel des das Gemisch 60 bildenden Rohmaterials 47 in dem flüssigen Additiv 49 unabhängig dispergiert, wie in Fig. 28a angedeutet ist.

Eine weitere Druckaufbringung veranlaßt, daß sich die Partikel 45a bewegen und der Über schuß des Flüssiganteils ausgetragen wird, wo durch der Komprimierungsprozeß der Partikel 45a in einen Übergangsprozeß B übergeht, bei dem eine solche Dichte vorhanden ist, daß die Kanten und/oder Spitzen der Partikel 45a des Rohmaterials 47 miteinander in Verbindung ge langen, wie dies in Fig. 28b dargestellt ist. Bei dem Übergang zum Übergangsprozeß B beträgt der aufgebrachte Druck etwa 73,575 nPa.

Während des Übergangsprozesses B werden der Unterstempel 46 und der Oberstempel 48 durch die Reaktionskraft seitens des Gemisches 60 an den jeweiligen Berührungsflächen 46a, 48a mit dem Gemisch 60 gespannt, wie in Fig. 29 an gedeutet ist. Als Ergebnis tendieren die Kon taktflächen 46a, 48a zu einer Erstreckung in Richtung auf die Form 62, wodurch der Spiel raum 62a bis 62d schmaler wird. Hinsichtlich der Fließfähigkeit der das Gemisch 60 bildenden Partikel 45a besitzt ein Teil der Partikel 45a, der in der Mitte gelegen ist, eine höhere Fließfähigkeit als der übrige Teil der Par tikel 45a in der Nähe der Form 62, weil der Reibungswiderstand zwischen der Wandfläche der Form 42 und den Partikeln 45a größer ist als zwischen benachbarten Partikeln 45a. Die stärkste Beanspruchung wird also auf die Kanten 60a bis 60d des Gemisches 60 wegen der oben angegebenen beiden Hauptgrün de aufgebracht. Das Ergebnis ist, daß die Ver dichtung der Partikel 45a an den Kanten 60a bis 60d beginnt. Wenn der aufgebrachte Druck ansteigt, werden die Abschitte der Partikel 45a, die aufgrund der Verdichtung miteinan der in Verbindung gelangt sind, schließlich zwischen den Kanten 60a bis 60d und der Wand fläche der Form 42 unter Bildung von Brücken 64 vernetzt (Fig. 31).

Die so gebildeten Brücken 64 verhindern, daß Partikel 45a des Gemisches 60 aus dem Hohlraum 44 herausfließen. Weiterhin wird der hydrosta tisch aufgebrachte Druckzustand durch das in ge eigneter Menge verbleibende flüssige Additiv 49 aufrechterhalten, wodurch sich der Kompressions vorgang der Partikel 45a zu einem Dichtebelastungs prozeß C verlagert. Schließlich wird bei diesem Prozeß ein gleichförmiger Druck auf das gesamte Gemisch 60 ausgeübt. In dem Dichtebelastungspro zeß C wird, wie durch die ausgezogene Linie 66 in Fig. 27 angedeutet ist, die Verdichtung des Ge misches 60 unter einem Druck in einem Druckbe reich vorangetrieben, in welchem das Gemisch 60 elastisch verformt wird, und zwar über einen hydrostatisch aufgebrachten Druckzustand, während ein Überschuß der flüssigen Komponente ausgetragen wird. Als Ergebnis wird die gemäß diesem Versuchs beispiel geformte Vorform homogen und besitzt in jedem Abschnitt eine gleichmäßige Dichte. Da die Partikel 45a in den Bereich elastischer Verformung gelangen, werden auch die zwischen den Partikeln be findlichen Hohlräume im Zustand offener Hohlräume belassen.

Wenn beim Dichtebelastungsprozeß C ein Druck von mehr als 147,15 nPa aufgebracht wird, erhöht sich die Dichte der Vorform nur spärlich. Zu die ser Zeit kann die Formung der Vorform abgeschlos sen werden. Beim Verfahren nach dem Stand der Technik hingegen, bei dem ohne flüssige Additive gearbeitet wird, ist es, wie durch die ausgezo gene Linie 68 angedeutet, notwendig, den aufge brachten Druck weiter auf 7357,5 nPa zu er höhen, einschließlich der anschließenden Sinte rung, um eine gewünschte Dichte der Vorform zu er halten, um den Formvorgang abzuschließen. Bei dem Verfahren nach dem vorliegenden Versuchsbeispiel kann man daher eine Vorform mit einem Druck er reichen, der nur etwa 1/50 bis 1/100 des bei dem herkömmlichen Verfahren erforderlichen Drucks ausmacht.

Die Dicke der Vorformen, wie sie im Stand der Tech nik hergestellt werden, beträgt höchstens etwa 10 mm.

Nach dem Verfahren gemäß diesem Versuchsbeispiel gefertigte Vorformen können eine Dicke von bis zu etwa 120 mm besitzen.

Schließlich werden die nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltenen Vorformen separat gesintert um Formteile herzustellen. Die bei dem her kömmlichen Verfahren erhaltene Vorform ist im kom primierten Zustand sämtlicher Abschnitte nicht gleichförmig und besitzt geschlossene Hohlräume, wie in Fig. 28 (d) dargestellt ist. Deshalb kann eine derartige Vorform keine ausreichende Festig keit besitzen. Andererseits entspricht der kompri mierte Zustand der Vorform, wie er durch das Ver fahren gemäß diesem Versuchsbeispiel erreicht wird, einem Zustand mit offenen Hohlräumen, wie es in Fig. 28 (c) dargestellt ist. Demnach läßt sich das im Inneren der Vorform enthaltene Gas austreiben, um jegliche Hohlräume nach der Calzinierung zu vermeiden. Die Formteile besitzen also eine sehr hohe Dichte.

Bei dem erfindunsgemäßen Herstellungverfahren von Formteilen gemäß obiger Beschreibung wird, weil das Preßformen in einem hydrostatisch aufge brachten Druckzustand unter Verwendung eines flüs sigen Zusatzes durchgeführt wird, ein Druck gleich mäßig auf das Pulvergemisch aus Rohmaterialien auf gebracht, wodurch hochqualitative Formteile mit durchwegs gleicher Dichte und geringer Ober flächenrauhigkeit in einfacher Weise dadurch her stellbar sind, daß man mit einem einfachen Her stellungsprozeß einen relativ geringen Druck auf bringt. Da das flüssige Additiv eine hohe Reini gungskraft besitzt, wird die Form stets sauber gehalten, wodurch die Betriebslebensdauer der Form beträchtlich verlängert wird.

Weiterhin ist es bei dem erfindungsgemäßen Herstel lungsverfahren zum Herstellen von Formteilen möglich, die Benetzbarkeit mit einer Matrix für eine Zwischenflächen-Bindung zu verbessern, so daß durch Sintern dichte Keramikformteile gefertigt werden können. Wenn ein derartiges Keramikformteil als Elektrodenmaterial oder dergleichen eingesetzt wird, kann man die Diffusion oder das Eindringen einer oder mehrerer Metallkomponenten eines Werk stücks in die Elektrode verhindern und außerdem die Entstehung jeglicher Legierungen oder fester Lösungen mit der Metallkomponente ebenso ausschal ten wie die Ausbildung irgendwelcher Oxide. Damit läßt sich eine Reduzierung des interkristallinen Widerstands, des interkristallinen Ablaufs und die elektrolytische Korrosion der Grundmasse er reichen.

Außerdem werden aufgrund des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens von Formteilen spe zielle Effekte erzielt, beispielsweise eine hervorragende mechanische Festigkeit und elektri sche Leitfähigkeit eines Formteils, was insbesondere bei Verwendung als Elektrodenmate rial wichtig ist. Außerdem wird die Lebensdauer des Elektrodenmaterials aufgrund der Reduzierung des Schmelzverbindungsverhaltens bezüglich eines Schweißmetalls verlängert. Das Elektrodenmaterial läßt sich aufgrund der Verbesserung der Sinterungs- Effizienz billig herstellen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Formteils, umfassend folgende Schritte:

- in einem ersten Schritt werden pulverförmige Rohmaterialien und 10-30 Gew.-% eines flüssigen Additivs gemischt, um ein Roh materialgemisch zu erhalten, wobei das pulverförmige Rohmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, die Metallpulver, Keramikpulver und ein Gemischpulver aus Metall- und Keramikpulver enthält, und das flüssige Additiv im wesentlichen aus mindestens einem Element aus der Gruppe besteht, die aus Alkoholen, Arenen, Ketonen, Alkanen und Wasser besteht,
- in einem zweiten Schritt wird das im ersten Schritt erhaltene Roh materialgemisch in einem hydrostatischen Druckzustand formge preßt, um einen Überschuß des flüssigen Additivs zu entfernen und eine Vorform zu erhalten, und
- in einem dritten Schritt wird die im zweiten Schritt gebildete Vor form gesintert, um ein Formteil zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die pulver förmigen Rohmaterialien enthalten: Cu als Hauptkom ponente und ein Gemisch aus mindestens zwei Pulvern aus der Gruppe Cr, Ni, Co, Fe, Ti, V, Mn, Mo, Al, Mg und Si sowie mindestens einem Oxid wie CuO, Cu₂O, Ag₂O und SnO.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei dem das flüssige Additiv im wesentlichen aus einem Element der Gruppe besteht, die aus Methanol, Äthanol und 2-Propanol, Benzol, Toluol und Xylol, Aceton, Hexan, Fluor enthaltenden Alkanen und Wasser besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im zweiten Schritt das im ersten Schritt erhaltene gemischte Rohmaterial unter Verwendung einer uniaxialen Preßformmaschine einer uniaxialen Preßformung unterzogen wird, um dadurch einen Überschuß des flüssigen Additivs aus einer Form zu beseitigen und eine Vorform zu erhalten.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die uni axiale Preßformung durchgeführt wird, indem ein Gemisch über den hydrostatisch aufgebrachten Druck zustand unter einem Druck innerhalb eines Druck bereichs gepreßt wird, in welchem das Gemisch elastisch verformt wird, um dadurch das Gemisch in eine Vorform zu bringen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im zweiten Schritt das im ersten Schritt erhaltene gemischte Rohmaterial unter Verwendung einer Spritzgießmaschine in eine Form eingespritzt und unter einem über einem Einspritzdruck liegenden Druck geformt wird, um so einen Überschuß des flüssi gen Additivs aus einer Form auszutragen und die Vorform zu erhalten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der über dem Einspritzdruck liegende Druck sich zusammen setzt aus einem Einspritzdruck, einem Druck, bei dem das gemischte Rohmaterial in der Form in einem hydrostatisch aufgebrachten Druckzustand gehalten wird, und einem Druck zum Beseitigen des überschüssigen flüssigen Additivs aus der Form.

8. Verfahren nach Anspruch 1, umfassen die Schritte:

- in dem ersten Schritt wird ein Pulvergemisch aus Rohmaterialien naßgemischt, welches enthält: elektrolytisches Kupferpulver als Hauptkomponente und Chrompulver in einem Zusammensetzungsbe reich von mindestens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pulvergemisches, und ein kohlenstoffhaltiges Material, in welchem der Kohlenstoffrest in einen Bereich von höchstens 0,1 Gew.-% fällt, oder Chrompulver in einem Verhältnis von min destens 4 mg bis höchstens 30 mg pro Gramm Pulvergemisch und ein kohlenstoffhaltiges Ma terial, in welchem der Kohlenstoffrest in einem Anteil von höchstens 1 mg pro Gramm Pulverge misch vorhanden ist, um das Chrompulver in das elektrolytische Kupferpulver einzudiffundieren und dadurch das Rohmaterialgemisch zu erhalten;
- in dem dritten Schritt wird die in dem zweiten Schritt erhaltene Vorform in einem Temperaturbereich von höch stens 700°C unter einer Inertgas-Atmosphäre behandelt, unterzogen, und anschließend wird die Vorform in einem Temperaturbereich von mindestens 950°C bis höchstens 1065°C in einer Inertgas- Atmoshpäre gesintert, deren Druck niedriger ist als 0,981 nPa, um auf diese Weise eine Ver stärkung auf einem Teil der Oberfläche des Chrompulvers abzulagern.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die im dritten Schritt abgelagerte Verstärkung minde stens ein Karbid, ein Nitrid oder ein Kohlenstoff nitrit aus der Gruppe Cr₄C₃, Cr₃C₂, CrN₂, CrN und Cr(C, N) ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Inertgas-Atmosphäre dadurch erhalten wird, daß man einem inerten Gas H₂, CO oder NH₃ zu setzt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:

- in dem ersten Schritt wird, um das Rohmaterial gemisch zu erhalten, ein Pulvergemisch aus Rohma terialien naßgemischt, welches aufweist: elektro lytisches Kupferpulver als Hauptkomponente und Chrompulver in einem Zusammensetzungsbereich von mindestens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pulvergemisches, oder in einem Verhältnis von mindestens 4 mg bis höchstens 30 mg pro Gramm Pulvergemisch, um das Chrompulver in das elektrolytische Kupferpulver einzudiffundieren;
- in dem dritten Schritt wird die im zweiten Schritt erhaltene Vorform einer Wärmebehandlung innerhalb eines Temperaturbereichs von mindestens 100°C und höchstens 300°C unter einer Inert gas-Atmosphäre ausgesetzt, und dann wird die Vor form in einem Temperaturbereich von mindestens 950°C bis höchstens 1065°C unter Inertgas- Atmosphäre gesintert, um dadurch eine keramische Verstärkung auf einem Teil der Oberfläche des Chrompulvers abzulagern und zu dispergieren.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die im dritten Schritt aufgebrachte und dispergierte Ver stärkung mindestens eines Oxids ist, welches aus der Gruppe CrO, CrO₂ und Cr₂O₃ ausgewählt ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:

- in dem ersten Schritt wird zur Erhaltung eines Rohmaterialgemisches ein Pulvergemisch aus Roh materialien naßgemischt, welches aufweist: elektro lytisches Kupferpulver als Hauptkomponente, und Chrompulver innerhalb eines Zusammensetzungsbe reichs von mindestens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pulvergemisches, Aluminiumpulver in einem Zu sammensetzungsbereich von mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 1,2 Gew.-%, Titanpulver in einem Bereich von mindestens 0,03 Gew.-% bis höchstens 1,0 Gew.-% und ein kohlenstoffhaltiges Material, in welchem der Kohlenstoffrestanteil in einen Be reich von höchstens 0,1 Gew.-% fällt, oder Chrom pulver in einem Verhältnis von mindestens 4 mg bis höchstens 30 mg pro Gramm Pulvergemisch, Aluminiumpulver in einem Verhältnis von mindestens 0,5 mg bis höchstens 12 mg pro Gramm Pulverge misch, Titanpulver in einem Verhältnis von min destens 0,3 mg bis höchstens 10 mg pro Gramm Pulvergemisch, und kohlenstoffhaltiges Material, in dem der Kohlenstoffrest in einem Verhältnis von höchstens 1 mg pro Gramm Pulvergemisch vor handen ist, um das Chrompulver, das Aluminium pulver und das Titanpulver in das elektrolytische Kupferpulver einzudiffundieren; und
- in dem dritten Schritt wird die im zweiten Schritt geformte Vorform einer Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von höchstens 700°C in einer Inertgas-Atmosphäre unterzogen, und anschließend wird die Vorform in einem Temperaturbereich von mindestens 950°C bis höchstens 1065°C in einer Inertgas-Atmosphäre, deren Druck niedriger als 0,981 nPa, gesintert, um dadurch auf einem Teil der Oberfläche des Chrompulvers und auf min destens Teilen der Oberflächen des Aluminiumpul vers und des Titanpulvers eine Verstärkung aufzu tragen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die im dritten Schritt erhaltene Verstärkung aufweist: mindestens ein Karbid oder Nitrid, ausgewählt aus der Gruppe Cr₄C₃, Cr₃C₂, CrN₂, CrN, TiN und TiC;
mindestens ein Kohlenstoffnitrid aus der Gruppe Cr(C, N) und Ti(C, N); und
mindestens ein Oxid aus der Gruppe Al₂O₃, TiO₂ und TiO.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Inertgas-Atmosphäre dadurch erhalten wird, daß man einem Inertgas H₂, CO oder NH₃ beigibt.

16. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:

- in dem ersten Schritt wird ein Pulvergemisch aus Rohmaterialien naßgemischt, welches aufweist: elektrolytisches Kupferpulver als Hauptkomponente und Chrompulver in einem Zusammensetzungsbereich von mindestens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pulvergemisches, oder in einem Verhältnis von mindestens 4 mg bis höchstens 30 mg pro Gramm Pulvergemisch, Aluminium pulver in einem Zusammensetzungsbereich von min destens 0,05 Gew.-% bis höchstens 1,2 Gew.-%, be zogen auf das Gesamtgewicht des Pulvergemisches, oder in einem Verhältnis von mindestens 0,5 mg bis höchstens 12 mg pro Gramm Pulvergemisch, und Titanpulver in einem Zusammensetzungsbereich von mindestens 0,03 Gew.-% bis höchstens 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pulvergemisches, oder in einem Verhältnis von mindestens 0,3 mg bis höchstens 10 mg pro Gramm Pulvergemisch, um das Chrompulver, das Aluminiumpulver und das Titan pulver in das elektrolytische Kupferpulver einzu diffundieren und so ein Rohmaterialgemisch zu erhalten; und
- in dem dritten Schritt wird die im zweiten Schritt erhaltene Vorform einer Warmbehandlung in einem Temperaturbereich von mindestens 100°C bis höchstens 300°C in einer Inertgas-Atmosphäre unterzogen, und dann wird die Vorform in einem Tem peraturbereich von mindestens 950°C bis höchstens 1065°C in einer Inertgas-Atmosphäre gesintert, um auf diese Weise eine keramische Verstärkung auf einem Teil der Oberfläche des Chrompulvers und auf mindestens Teilen der Oberflächen des Alumi niumpulvers und des Titanpulvers abzulagern und zu dispergieren.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die auf gebrachte und dispergierte Verstärkung beim dritten Schritt mindestens ein Oxid aus der Gruppe CrO, CrO₂, Cr₂O₃, Al₂O₃, TiO und TiO₂ auf weist.

18. Formteil, mit Kupfer als Hauptkompo nente und mit Cr und Ni als wesentlichen Komponenten in folgenden Zusammensetzungbereichen: 0,1 Cr < 2 Gew.-%
0,1 Ni < 10 Gew.-%und weiterhin mindestens eine Zusatzkomponente ent haltend, ausgewählt aus der Gruppe mit folgenden Zusammensetzungsverhältnissen:0 Fe < 5 Gew.-%
0 Co < 5 Gew.-%
0 Al < 10 Gew.-%
0 Ti < 20 Gew.-%
0 Mo < 3 Gew.-%
0 Si < 3 Gew.-%
0 V < 3 Gew.-%
0 Mg < 1 Gew.-%
0 C < 5 Gew.-%und mit mindestens einem Zusammensetzungsbereich, der aus der Gruppe mit folgenden Bereichen ausgewählt ist:0 O₂ < 10 Gew.-%
0 N₂ < 5 Gew.-%
0 B < 10 Gew.-%

19. Formteil nach Anspruch 18, bei dem das Kupfer als Hauptkomponente elektrolytisches Kupfer oder sauerstofffreies Kupfer in Pulverform mit einer Partikelgröße von 100 µm oder weniger ist.

20. Formteil nach Anspruch 18, bei dem Ti, Al oder Si in Form einer organischen Verbindung eingebracht sind, dargestellt durch die allgemeine Formel Ti(OR)₄, Al(OR)₃ oder Si(OR)₄.

21. Formteil nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei dem die Zusatzkomponente in Form eines Äthylats, Propoxids, Butoxid oder einer Kar bonyl-Verbindung zugegeben ist.

22. Formteil, welches als Hauptkomponen te Kupfer und als Zusatz-Rohmaterialien mindestens zwei Pulver aus der Gruppe Cr, Ni, Co, Fe, Ti, V, Mn, Mo, Al, Mg und Si in einem Verhältnis von nicht weniger als 0,5 Gew.-%, jedoch weniger als 30 Gew.-% enthält.

23. Formteil, enthaltend Kupfer als Grund metall sowie Chrom in einem Zusammensetzungsbereich von mindestens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Keramikformteils, oder in einem Verhältnis von mindestens 4 mg bis höchstesn 30 mg pro Gramm Formteil, wobei auf der Außenfläche eines Teils des Chroms eine Verstärkung ausgebildet ist, gebildet durch Ablagern einer Kar bidschicht und/oder einer Nitridschicht.

24. Formteil nach Anspruch 23, bei dem die Verstärkung mindestens ein Karbid oder ein Nitrit aus der Gruppe Cr₄C₃, Cr₃C₂, CrN₂ oder CrN und/oder ein Kohlenstoffnitrid Cr(C, N) ist.

25. Formteil mit Kupfer als Grundmetall sowie Chrom in einem Zusammensetzungsbereich von mindestens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Keramikteils, oder in einem Verhältnis von mindestens 4 mg bis höchstens 30 mg pro Gramm Formteil, und mit einer aufgetragenen und dispergierten Verstärkung, gebildet durch Ausbilden eines Teils des Chroms zu einer Keramik.

26. Formteil nach Anspruch 25, bei dem die aufgetragene und dispergierte Verstärkung min destens ein Oxid aus der Gruppe CrO, CrO₂ und Cr₂O₃ ist.

27. Formteil, gekennzeichnet durch:
Kupfer als ein Grundmetall;
Chrom in einem Zusammensetzungsbereich von minde stens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, bezo gen auf das Gesamtgewicht des Formteils, oder in einem Verhältnis von mindestens 4 mg bis höch stens 30 mg pro Gramm Formteil;
Aluminium in einem Zusammensetzungsbereich von mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 1,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Formteils, oder in einem Verhältnis von mindestens 0,5 mg bis höchstens 12 mg pro Gramm Formteil; und
Titan in einem Zusammensetzungsbereich von minde stens 0,03 Gew.-% bis höchstens 1,0 Gew.-%, be zogen auf das Gesamtgewicht des Formteils, oder in einem Verhältnis von mindestens 0,3 mg bis höchstens 10 mg pro Gramm Formteil, und mit einer folgendermaßen erhaltenen Verstärkung:
Aufbringen einer Karbidschicht und/oder einer Nitridschicht auf die Außenfläche des Chroms; Auftragen einer Oxidschicht auf die Außenfläche von mindestens einem Teil des Aluminiums; und Auftragen einer Oxidschicht auf die Außenfläche von mindestens einem Teil des Titans sowie einer Karbid- oder Nitridschicht auf die Außenfläche des restlichen Teils.

28. Formteil nach Anspruch 25, bei dem die Verstärkung aufweist:
mindestens ein Karbid oder Nitrid aus der Gruppe Cr₄C₃, Cr₃C₂, CrN₂, CrN, TiN und TiC;
mindestens ein Kohlenstoffnitrit aus der Gruppe Cr(C, N) und Ti(C, N); und
mindestens ein Oxid aus der Gruppe Al₂O₃, TiO₂ und TiO.

29. Formteil, gekennzeichnet durch:
Kupfer als ein Grundmetall;
Chrom in einem Zusammensetzungsbereich von min destens 0,4 Gew.-% bis höchstens 3,0 Gew.-%, bezo gen auf das Gesamtgewicht des Formteils, oder in einem Verhältnis von mindestens 4 mg bis höchstens 30 mg pro Gramm des Formteils;
Aluminium in einem Zusammensetzungsbereich von mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 1,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Keramikteils, oder in einem Verhältnis von mindestens 0,5 mg bis höchstens 12 mg pro Gramm des Formteils; und
Titan in einem Zusammensetzungsbereich von min destens 0,03 Gew.-% bis höchstens 1,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Keramikteils, oder in einem Verhältnis von mindestens 0,3 mg bis höchstens 10 mg pro Gramm des Formteils, und
eine aufgetragene und dispergierte Verstärkung, gebildet durch Ausbilden eines Teils des Chroms und mindestens Teilen des Aluminiums und des Ti tans zu Keramiken.

30. Formteil nach Anspruch 29, bei dem die aufgetragene und dispergierte Verstär kung mindestens ein Oxid aus der Gruppe CrO, CrO₂, Cr₂O₃, Al₂O₃, TiO und TiO₂ ist.

31. Formteil nach Anspruch 29, bei dem die in dem Formteil enthaltene Menge Sauer stoff in einem Bereich von mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 1,5 Gew.-% oder in einem Verhältnis von mindestens 0,5 mg bis höchstens 15 mg pro Gramm des Formteils liegt.