DE4117415A1

DE4117415A1 - Verfahren zur herstellung einer kapsel fuer den einsatz beim isostatischen pressen

Info

Publication number: DE4117415A1
Application number: DE4117415A
Authority: DE
Inventors: Takao Fujikawa; Yasuo Manabe; Kazuhiko Nakajima
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 1992-02-13
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: US5147086A; DE4117415C2; JP3099829B2; JPH0499207A; KR940009656B1; KR920004067A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ei ner Kapsel für den Einsatz beim isostatischen Pressen, sowohl für das isostatische Heißpressen (HIP-Verfahren) als auch für das isostatische Warmpressen (WIP-Verfahren). Beide werden zur Herstellung eines gesinterten Körpers hoher Dichte eingesetzt, indem ein hoher hydraulischer Druck auf ein zu behandelndes Material, wie es ein aus Pulver geformter Körper aus Keramik, Metall, Harz oder ähnlichem darstellt, bei hoher Temperatur ausgeübt wird. Es kann auch eingesetzt werden für das Diffusionsfügen von zwei oder mehreren unterschiedlichen Materialien durch Ausüben eines hohen hydraulischen Druckes auf die Materialien bei hoher Temperatur.

Das HIP- und das WIP-Verfahren, bei denen ein Druckfor men durch Einsatz eines Fluids als Druckmedium unter ei nem hohen Druck von einigen hundert bis einigen tausend Kilopond pro Quadratzentimeter (kp/cm²) bei hoher Tempe ratur erfolgt, ist in den letzten Jahren schnell in im mer stärkerem Maße als Technik eingesetzt worden, bei dem schwierig zu verarbeitende pulverförmige Materialien zu hochdichten Produkten gesintert wurden oder als Tech nik zum Festphasen-Diffusionsfügen, da die Verfahren ho he Arbeitsdrücke vorsehen und isostatisches Zusammenpres sen sichern.

Das HIP-Verfahren arbeitet mit einem Hochdruckgas als Druckmedium, wodurch es möglich wird, eine hohe Tempera tur von 2000°C oder mehr zu erzeugen. Dagegen arbeitet das WIP-Verfahren mit einem wärmebeständigen Öl oder ähn lichem und gestattet Temperaturen von bis zu 300°C höch stens.

Sowohl beim Sintern eines pulverförmigen Materials zu ei ner hochdichten Masse als auch beim Festphasen-Diffu sionsverbinden ist eine Vorbehandlung in Form der Ab deckung der gesamten Oberfläche des zu behandelnden Materials mit einem gasundurchlässigen Material erfor derlich, um das Eindringen des Druckmediums in das zu behandelnde Material zu verhüten.

Als Vorbehandlungsverfahren wird ein Verfahren, bei dem das zu behandelnde Material aus einem pulverförmi gen Material besteht, so durchgeführt, daß das Materi al in einem metallischen Behälter oder einer Kapsel unter Vakuum hermetisch abgeschlossen wird. Das ist beispielsweise in der JP-OS (KOKAI9 47-16 308 (1972) oder 57-1 16 702 (1982) beschrieben.

Nach der in der JP-OS (KOKAI) 47-16 308 (1972) beschrie benen Technik werden ein alternierender Stapel von zu behandelnden plattenähnlichen Materialien 101 und me tallische Folien 102 in eine Metallkapsel 107 einge schlossen, wobei die Kapsel aus einem rohrförmigen Teil 103, einem Bodenteil 104 und einem Deckel 106 mit einem Vakuumrohr besteht. Das rohrförmige Teil 103, das Boden teil 104 und der Deckel 106 sind aneinandergeschweißt. Nach der Evakuierung der geschweißten Vorrichtung durch das Vakuumrohr 105 wird das Rohr 105 mechanisch zusam mengedrückt, um es zu verschließen. Anschließend wird das Rohr 105 über dem verschlossenen Teil abgeschnitten. Schließlich wird der verbliebene Teil des Vakuumrohrs 105 durch Schweißen, Schmelzbinden oder ähnlichem abge dichtet, um zu einer Kapsel 107 zu gelangen, in der die zu behandelnden Materialien 101 unter Vakuumbedingungen enthalten sind.

Die auf diese Weise vorbereitete Kapsel wird in einen Ofen einer HIP-Vorrichtung eingebracht und einer HIP-Be handlung unter vorher bestimmten Bedingungen unterworfen. Anschließend wird die Kapsel 107 entfernt und die Folien 102 werden fortgenommen, um plattenähnliche gesinterte Produkte zu erhalten.

Nach der in der JP-OS (KOKAI) 57-1 16 702 (1982) beschrie benen Technik wird gemäß Fig. 12 ein zu behandelndes Material 101 in eine metallische Kapsel 107 eingebracht, die aus einem rohrförmigen Teil 109, einem unteren Deckel 110 und ähnlichem besteht, und der Raum zwischen dem Ma terial 101 und der Kapselwand 107 wird mit fließfähigen pulverförmigen Teilchen ausgefüllt. Die Kapsel 107 wird über ein Rohr 112 evakuiert, und ein Zwischenteil des Rohres 112 für das Abdichten hermetisch geschlossen, wo nach die HIP-Behandlung folgt.

Metallkapseln üblicher Bauweise, hergestellt durch Schwei ßen unbearbeiteter Materialien als rohrförmige oder flache Objekte weisen eine dünne Materialstärke auf, sind selbst sehr steif und haben die folgenden Nachteile.

Wegen der hohen Steifigkeit der Kapseln üblicher Bauart zeigen die Kapseln einen vergleichsweise hohen Widerstand gegen plastische Verformung, sogar bei hohen Temperaturen. Wie in Fig. 13 gezeigt, hat daher eine derartige Kapsel 107 den Nachteil des Schrumpfens zu einer Stundenglas- ähnlichen Gesamtform während einer HIP-Behandlung. Dem entsprechend wird es im Falle eines zu behandelnden Ma terials mit einer geringen Stärke von etwa 1 mm schwie rig, wegen der Deformierung zu einer Stundenglas-ähnlichen Form eine Planfläche zu gewährleisten.

Abgesehen davon ist es bei der Abdichtung des zu behan delnden Materials in einer aus dem Stand der Technik be kannten Kapsel erforderlich, den Innendurchmesser der Kap sel genau zu bestimmen, um einen vorbestimmten Raum zwi schen der äußeren peripheren Oberfläche des zu behandeln den Materials und der inneren peripheren Oberfläche der Kapsel vorzusehen. Es ist daher erforderlich, die Dimen sionen der Kapsel in Übereinstimmung mit den entsprechen den Dimensionen eines gegebenen zu behandelnden Mate rials zu bestimmen. Ein solches Verfahren ist umständ lich und nur wenig produktiv.

Andererseits besteht bei dem Verfahren, bei dem Pulver teilchen eingesetzt werden, um den Raum zwischen dem zu behandelnden Material und der Kapsel auszufüllen, die zusätzliche Notwendigkeit für die Bereitstellung der Pulverteilchen, und der Arbeitsgang des Auffüllens des Pulvers in den Raum kommt dazu. Zur Zeit der Eva kuierung der Kapsel ist es darüber hinaus erforderlich, Mittel vorzusehen, damit die Pulverteilchen nicht abge saugt werden. In dieser Hinsicht ist die Produktivität des Verfahrens mit Schwierigkeiten behaftet.

Zusätzlich arbeiten die üblichen Verfahren mit einem System, in dem ein Teil des für die Evakuierung verwen deten steifen Rohres zusammengedrückt wird, dann abge schnitten und danach durch Schweißen, Schmelzbinden oder ähnlichem versiegelt wird. Nach diesem System ist es schwie rig, vorteilhafte Abdichtungsbedingungen zu erhalten, und die Kapsel weist Mängel bei der Dichtheit auf und hält nur ein geringes Vakuum.

Für die Entfernung der Kapsel nach der HIP-Behandlung ist es weiterhin erforderlich wegen der hohen Steifigkeit der Kapsel selbst diese mittels einer Drehmaschine abzuschlei fen oder ein Verfahren zur Auflösung der Kapsel in einer starken Säure anzuwenden. Die Entfernung der Kapsel mit tels eines solchen Verfahrens weist eine geringe Produk tivität auf und ist für die Massenbehandlung kleinforma tiger Formkörper ungeeignet.

Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Kapsel für das isostatische Pressen be reitzustellen, bei dem man gute Sichtheitsqualität er reicht, das die Herstellung blättchenartiger Formkörper gestattet und das bei guter Produktivität für die Massen behandlung kleinformatiger Formkörper geeignet ist.

Ein durch diese Erfindung zur Erreichung obiger Aufgabe vorgesehenes technisches Mittel ist ein Verfahren zur Her stellung einer Kapsel für das isostatische Pressen, wo bei das Verfahren aus folgenden Stufen besteht:
einer ersten Stufe, bei der ein zu behandelndes Material mit einer Metallfolie mit einer Stärke von 30 bis 300 Mikrometer umgeben wird, wobei das Material eine Keramik, ein Metall, ein Harz oder ähnliches ist; und
einer zweiten Stufe des Verschweißens der Metallfolie, bei dem das zu behandelnde Material von der verschweißten Me tallfolie abgedichtet umhüllt ist, wodurch eine Kapsel entsteht. Das Verschweißen kann mittels TIG-Schweißen aus geführt werden.

Eine andere Variante der Erfindung besteht in einem Ver fahren, in dem das Verschweißen mittels Widerstandnaht schweißen durchgeführt wird.

Erfindungsgemäß wird ein beutelförmiger Körper 1A mit einer Beschickungsöffnung 3 aus einer metallischen Folie 2 geformt. Die Folie hat eine Stärke von 30 bis 300 Mikro meter. Wenn nun ein zu behandelndes Material 6 im Inneren dieser metallischen Folie 2 angeordnet und der beutel förmige Körper 1A evakuiert wird, wird die den beutelför migen Körper 1A bildende Folie leicht zu einer Form de formiert, die den äußeren Flächen des zu behandelnden Ma terials 6 entspricht, so daß die Evakuierung wirksam durch geführt werden kann.

Nach der Evakuierung werden das zu behandelnde Material 6 und ein Rohr 7 für die Evakuierung mit einer Überlappungs schweißnaht 11 versehen. Der Schweißvorgang erfolgt unter Evakuierungsbedingungen, so daß ein hoher Grad an Vakuum im Inneren des beutelförmigen Körpers 1A nach der Abdich tung vorhanden ist. Darüber hinaus werden die gegenüber liegenden Seiten der Metallfolie 2 durch die Evakuierung miteinander in Kontakt gebracht, so daß die Schweißnaht 11 leicht zustande kommt, und man die Käpsel 1 gut abge dichtet erhalten kann.

Die Überlappungsschweißnaht 11 erhält man mit Hilfe des sogenannten TIG-Verfahrens (Wolfram-Schutzgasschweißen), einem Schutzgas-Lichtbogen-Schweißverfahren, bei dem das Schweißen unter einer Schutzgasatmosphäre aus Argon, He lium oder einem Gemisch dieser beiden mittels einer Wolf ramelektrode 5E erfolgt, wie in Fig. 5 gezeigt. Es ist daher möglich, die Überlappungsschweißnaht 11 wirtschaft licher zu erhalten als beim YAG-Laserschweißen oder beim Elektronenstrahlschweißen.

Erfindungsgemäß erzielt man nach der zweiten Ausführungs form die Überlappungsschweißnaht 11 mittels des Wider standsnahtschweißens, wo gemäß Fig. 6(1) und 6(2) die Me tallfolien 2 zwischen ein Paar Kupferlegierungsrollen 5A und 5A festgeklemmt werden und das Punktschweißen wieder holt wird, um eine kontinuierliche Naht zu erhalten. Dieses Verfahren ist wirtschaftlicher als das Verfahren des YAG-Laserschweißens oder des Elektronenstrahlschwei ßens. Zusätzlich befreit das Festklemmen der Metallfolie 2 zwischen den Kupferlegierungsrollen 5A, 5A von der Not wendigkeit spezieller Klemmvorrichtungen.

Wenn die auf diese Weise vorbereitete Kapsel 1 isosta tisch gepreßt wird, zeigt sie selbst keine Steifigkeit, so daß die isostatische Preßbehandlung des zu behandeln des Materials 6 effektiv durchgeführt werden kann.

Darüber hinaus kann das Material 6 nach der isostatischen Preßbehandlung leicht aus der Kapsel entnommen werden, indem die Kapsel 1 an einer entsprechenden Stelle aufge schnitten wird, da sie ja aus einer dünnen metallischen Folie 2 besteht.

Die Erfindung soll nachstehend durch Beispiele näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung be deuten

Fig. 1 Perspektivansicht eines beutelförmigen Körpers und eines zu behandelnden Materials für eine Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2(1) und 2(2) Perspektivansichten von zwei zu behandelnden Materialbeispielen, enthalten in einem beutelförmigen Körper;

Fig. 2(3) vergrößerte Teilansicht von Fig. 2(2) im Schnitt;

Fig. 3(1) und 3(2) Perspektivansichten für zwei Evaku ierungsbeispiele;

Fig. 4 Seitenansicht zur Erläuterung des TIG-Schweißens;

Fig. 6(1) und 6(2) Ansichten zur Erläuterung des Wider standsnahtschweißens;

Fig. 7 Schnittansicht zum Überlappungsschweißen unter Einsatz einer Klemme;

Fig. 8 Teilschnitt mit dem zu behandelnden eingeschlos senen Material, das eine Überzugsschicht auf weist;

Fig. 9 Teilschnitt einer Kapsel mit einem abgesenkten Abschnitt für die Aufnahme des zu behandelnden Materials;

Fig. 10 Perspektivansicht einer Metallfolie mit einer Vielzahl von darin enthaltenen abgesenkten Ab schnitten;

Fig. 11 und 12 Teilschnitte eines Verfahrens nach dem Stand der Technik; und

Fig. 13 Schnitt durch eine deformierte Kapsel, herge stellt nach dem bekannten Verfahren.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung beschrie ben.

In Fig. 1 ist ein beutelförmiger Körper 1A dargestellt, aus dem eine Kapsel für die HIP- oder WIP-Behandlung hergestellt werden soll. Der beutelförmige Körper 1A wird aus zwei übereinander liegenden rechtwinkligen Metallfolien 2 gebildet, wobei an den Folien 2 eine Überlappungsschweißnaht 4 an drei Seiten des Recht ecks gebildet wird. Die verbleibende eine Seite wird vorerst nicht verschweißt und stellt die Einfüllöff nung 3 dar. Das Material für die Metallfolien 2 kann unter Berücksichtigung der Eignung für die HIP- oder WIP-Temperatur und die Reaktionsfähigkeit des Folien materials mit dem zu behandelnden Material ausgewählt werden.

Um die Nachteile des Standes der Technik wirksamer zu überwinden, wird als Folienmaterial ein weicheres Material bevorzugt. So können beispielsweise Aluminium, Blei, Weichstahl, rostfreier Stahl, Kupfer, Platin, Tantal, Molybdän oder ähnliches verwendet werden.

Die Materialdicke der Metallfolie 2, die erfindungsge mäß eingesetzt werden soll, hängt von der Flexibilität, der plastischen Verformbarkeit, der Bruchfestigkeit usw. des Materials ab und liegt speziell im Bereich von 30 bis 300 Mikrometer.

Wenn die Dicke der Metallfolie kleiner als 30 Mikrome ter ist, kann die Folie Feinlunker aufweisen. In einer solchen Situation kann die streng abzusichernde Gas dichtheit des Folienmaterials gefährdet sein. Außerdem kann die Metallfolie 2 während des Transports durch An kratzen beschädigt oder perforiert werden. Somit ist eine Folienstärke unter 30 Mikrometer für den prakti schen Gebrauch nicht zufriedenstellend.

Wenn die Foliendicke über 300 Mikrometer liegt, kann andererseits die Metallfolie nicht mittels eines ein fachen Verfahrens geschnitten werden, z. B. durch ein Scherenpaar oder durch Abscheren. Weiterhin kann die Entfernung der Kapsel nach einer HIP-Behandlung nicht einfach durchgeführt werden und erfordert den Einsatz einer Drehmaschine oder ähnlichem. Dementsprechend ver ringert sich die Erfindungsqualität.

Es ist speziell empfehlenswert, daß die Metallfolie 2 eine Dicke von 100 Mikrometer oder darunter hat, wo durch ein leichtes Schneiden der Folie 2 vom Stand punkt der Kapselentfernung nach der HIP-Behandlung er möglicht wird. Das Abdichten durch die Schweißnaht 4 erfolgt durch TIG-Schweißen oder Widerstandsnahtschwei ßen.

Durch HIP oder WIP wird ein Material 6 behandelt, das aus einem Einzelstück aus Keramik, Metall oder Harz oder einem Komposit aus zwei oder mehreren davon be steht, oder das aus zwei oder mehreren plattenähnlichen Proben besteht, die zu verbinden sind.

Das zu behandelnde Material 6 wird durch die Einfüll öffnung 3 in den Innenraum der Metallfolie 2 gebracht, der von dem beutelförmigen Körper 1A gebildet wird. Danach wird, wie aus Fig. 2(1) zu entnehmen, ein Rohr 7 in den beutelförmigen Körper 1A eingeführt. Dies er folgt durch die Einfüllöffnung 3, die als Öffnungsbe reich 9 für das Anbringen des Rohres 7 dient. Der Öff nungsbereich wird gasdicht durch einen Kleber, einen O-Ring, Löten, Schweißen bei 8 oder ähnliches verschlos sen.

Das Rohr 7 kann entweder aus Metall oder einem Harz be stehen, und der Einsatz eines Klebers auf Epoxybasis oder einer anderen Basis ist einfach und wird bevorzugt. Wenn das Rohr 7 aus Metall besteht kann allerdings Lö ten oder Schweißen als Maßnahme zum Verschließen des Öff nungsbereiches 9 eingesetzt werden.

Die Position, an der das Rohr 7 für die Evakuierung angesetzt ist, muß nicht auf die Einfüllöffnung 3 beschränkt sein. Es ist auch möglich, wie aus Fig. 2(2) und 2(3) zu entnehmen, eine der Metallfolien 2 mit einer Öffnung 9 zu versehen, um dort das Rohr 7 anzusetzen, es dann in diese Öffnung 9 einzuführen und die Öffnung 9 gasdicht mittels eines Klebstoffes, eines O-Ringes, Löten, Schweißen oder ähnlichem bei 8 zu verschließen. In diesem Falle wird, wenn das zu behandelnde Material in dem beutelförmigen Kör per 1A enthalten ist, die Gasdichtheit entweder durch Verschluß der Einfüllöffnung 3 mittels Schweißnaht 4 in gleicher Weise wie der Verschluß der anderen drei Ränder des Rechtecks erreicht oder durch mechanisches Aneinanderpressen der oberen und unteren Metallfolien des beutelförmigen Körpers 1A.

Als nächstes wird, wie in Fig. 3(1) und 3(2) zu sehen, ein Vakuumschlauch 10 einer Vakuumpumpe oder ähnlichem mit dem Rohr 7 verbunden und der beutelförmige Körper 1A evakuiert. Nachdem das gewünschte Vakuum erreicht worden ist, wird die Evakuierung mit der Vakuumpumpe oder ähnlichem fortgesetzt, während die obere und un tere Metallfolie 2 des beutelförmigen Körpers 1A durch Überlappungsschweißen bei 11 an einem Abschnitt zwischen dem zu behandelnden Material 6 und dem Rohr 7 dicht verschlossen wird. Der nicht mehr benötigte Abschnitt auf der Seite des Rohres 7 wird an einer entsprechen den Stelle 12 mittels eines Scherenpaares oder durch Abscheren oder ähnliche Maßnahmen abgeschnitten. Da durch erhält man die Kapsel 1 mit dem zu behandelnden Material 6, das darin abgedichtet vorhanden ist (siehe Fig. 4). Das Überlappungsschweißen bei 11 nach der Eva kuierung kann durch TIG-Schweißen, Widerstandsnaht schweißen oder ähnliche Verfahren erfolgen. Um einen gasdicht geschweißten Zustand nach dem Überlappungs schweißen bei 11 zu erhalten, ist es notwendig, die über lappenden Metallfolien 2 in dichtem Kontakt zu halten, so daß der Spalt zwischen ihnen nicht mehr als ein Zehn tel der Foliendicke beträgt. Außerdem könnte ein Kräu seln der Metallfolien 2 beispielsweise wegen der ther mischen Ausdehnung auftreten, die mit der an dem Schweiß abschnitt auftretenden Temperaturerhöhung verbunden ist. Dieses Kräuseln kann, wie beispielsweise in Fig. 7 gezeigt, mittels TIG-Schweißnaht 14 an einer Schweißstelle ver mieden werden, wo die Kapsel 1 in der Umgebung der Schweiß position zusammengepreßt wird. Dies kann durch eine Klemm vorrichtung der Ober-und Unterseite erfolgen.

Das TIG-Schweißen ist ein Verfahren, das gemäß Fig. 5 durch Erzeugen eines Lichtbogens 5G außerhalb einer Dü se 5D durch eine Wolframelektrode 5E unter einer Schutz gasatmosphäre 5F aus Argon, Helium oder einem Mischgas beider durchgeführt werden kann. Das TIG-Schweißen ist öko nomischer als das YAG-Laserschweißen oder das Elektronen stahlschweißen. Außerdem gestattet das TIG-Schweißen ein Überlappungsschweißen der dünnen Metallfolien 2 unter An wendung von Hochfrequenzimpulsen von zum Beispiel 20 kHz- Impulsen.

Die Überlappungsnaht 11 kann aber als alternativ auch mit tels Widerstandsnahtschweißen ausgeführt werden, bei dem, wie aus Fig. 6(1) und 6(2) zu entnehmen, die Metallfolien 2 zwischen einem Paar von Kupferlegierungsrollen 5A zu sammengepreßt werden. Das Schweißen wird unter einer Schweißkraft F von 50 kg, einer Schweißgeschwindigkeit von 1 m/min und einer Schweißstromstärke von 1050, 1150 oder 1400 A oder ähnlich durchgeführt, wobei ein Transfor mator 5C eingesetzt wird.

Beim Widerstandsnahtschweißen dienen die Rollen 5A als Klemmvorrichtung und zeigen dabei einen zusätzlichen Vor teil.

Da die Möglichkeit besteht, daß eine HIP-Behandlung die Metallfolien 2 der Kapsel 1 an das zu behandelnde Material 6 anhaften läßt, wird vorgezogen, wie aus Fig. 8 zu entnehmen, daß eine Überzugsschicht 15 aus einem schwierig zu sinternden keramischen oder ähnlichen Ma terial auf der Oberfläche des zu behandelnden Materials oder auf der inneren Oberfläche der Kapsel vorgesehen wird. Dies kann durch Überziehen, Flammspritzen oder ähnliche Methoden erfolgen. Als Alternative zu der Überzugsschicht 15 kann ein keramisches Papier oder eine keramische Platte zwischen dem zu behandelnden Material 6 und der Kapsel 1 angeordnet werden. Es kann auch ein Metall mit hoher Schmelztemperatur wie Wolfram, Platin usw., das mit dem zu behandelnden Material 6 nur schwer reagiert, anstelle der Überzugsschicht 15 dazwischen angeordnet werden.

Um die Oberflächen des zu behandelnden Materials 6 sau ber zu halten, wird vorgezogen, daß eine Folie aus Zir conium, Titanium oder ähnlichem in der Kapsel 1 zusam men mit dem zu behandelnden Material an einem geeigneten Ort als ein Getter für Sauerstoff, Stickstoff oder ähn liches vorhanden ist.

Zusätzlich kann die Metallfolie 2 dann, wenn die Dicke des zu behandelnden Materials 6 wenigstens 10 mm oder mehr beträgt, vorher einer Druckbeanspruchung oder ähn lichem zur Ausformung eines abgesenkten Abschnittes 17 unterworfen werden, wie aus Fig. 9 hervorgeht, worin das Material 6 leicht eingebracht werden kann. Darüber hinaus können im Falle einer Einkapselung einer Vielzahl von kleinformatigen Formkörpern als zu behandelndes Material 6 diese zu behandelnden Materialien in einer Vielzahl von abgesenkten Abschnitten 17 angeordnet werden, die sich in einer Metallfolie 2 befinden (siehe Fig. 10). Eine andere Metallfolie 2 kann dann darüber gedeckt wer den, gefolgt von einem Widerstandsnahtschweißen entlang dem Umfang der gesamten Anordnung der Materialien 6, wodurch eine beutelförmige Kapsel 1 gebildet wird.

Die Erfindung wird nun anhand einer speziellen Ausfüh rungsform beschrieben.

Ausführungsform 1

Folien 2 aus rostfreiem Stahl (SUS 304) mit 100 Mikro meter Dicke als Ausgangsmaterialien wurden einem Hoch frequenzimpuls-TIG-Schweißen unter den Bedingungen ei ner Schweißstromstärke von 6 A und einer Geschwindig keitsrate von 3 mm/sec ausgesetzt, wobei man eine Kapsel 1 in einer Umschlag-ähnlichen Form von 350 mm Breite und 500 mm Länge erhielt.

Das zu behandelnde Material 6 war ein Aluminiumoxid- Keramikkörper der zuvor einem ersten Sinterprozeß bei 1400°C unter Normaldruck unterworfen worden war und Di mensionen von 200×250×10 mm sowie eine relative Dichte von 85% aufwies.

Das zu behandelnde Material 6 wurde durch die Einfüll öffnung 3 in den beutelförmigen Körper 1A eingebracht und eine Wolframfolie von 50 Mikrometer Dicke in den Zwischenraum zwischen dem beutelförmigen Körper 1A und das Material 6 als Schutz vor Reaktionen zwischen beiden angeordnet. Ein Rohr 7 aus Weichstahl zur Evakuierung und mit einem Außendurchmesser von 10 mm sowie einem Innendurchmesser von 8 mm wurde in die Einfüllöffnung 3 eingeführt und an dieser Öffnung 3 gasdicht durch Löten bei 8 befestigt. Ein Schlauch 10 von einer Vakuumpumpe wurde mit dem Rohr 7 verbunden und der beutelförmige Körper darüber evakuiert. Nach Erreichen eines Vakuums von 10^-2 Torr wurden die Öffnungen der Metallfolie 2 zwischen dem zu behandelnden Material 6 und dem Rohr 7 zusammengepreßt, wie in Fig. 7 gezeigt, und es erfolgte bei 11 das Überlappungsschweißen mit Hilfe des Hochfre quenzimpuls-TIG-Schweißens. Danach wurden die auf die se Weise zusammengeschweißten Metallfolien 2 an der Po sition 12 abgeschnitten, um eine Kapsel 1 gemäß Fig. 4 zu erhalten.

Die auf diese Weise hergestellte Kapsel 1 mit dem darin unter Vakuum abgedichtet enthaltenen Material 6 wurde in ein HIP-System eingebracht, und es erfolgte eine HIP- Behandlung unter den Bedingungen 1300°C und 1000 kp/cm² für eine Stunde. Nach der HIP-Behandlung wurde die Kap sel 1 unter Verwendung einer Blechschere aufgeschnitten und ein Al₂O₃-keramisches Produkt entnommen. Das auf diese Weise erhaltene gesinterte keramische Produkt wies eine relative Dichte von annähernd 100% und Dimen sionen von 190,4×236,8×9,5 mm auf und war ähnlich in der Form, jedoch größengeschrumpft gegenüber dem Ma terial 6 vor der Behandlung.

Ausführungsform 2

Unter Verwendung von Folien aus rostfreiem Stahl von 50 Mikrometer Dicke als Ausgangsmaterialien wurde eine Kapsel 1 in einer Umschlag-ähnlichen Form von 100 mm Breite und 150 mm Länge durch Widerstandsnahtschweißen hergestellt. Das Schweißen erfolgte unter folgenden Be dingungen: Schweißstromstärke 1150 A, Schweißpreßkraft 50 kg und Schweißgeschwindigkeit 1 m/min. Das zu be handelnde Material war ein Paar übereinanderliegender Kupferplättchen von 80 mm² und 0,5 mm Dicke sowie ein Plättchen aus rostfreiem Stahl mit gleichen Ausmaßen. Das zu behandelnde Material 6 wurde in einen beutelför migen Körper 1A durch eine Einfüllöffnung 3 eingebracht, und in den Raum zwischen dem beutelförmigen Körper und dem Material 6 wurde eine Zirkoniumfolie plaziert, um die Innenseite der Kapsel sauber zu halten.

Ein Aluminiumrohr 7 zur Evakuierung mit 8 mm Außendurch messer und 6 mm Innendurchmesser wurde gasdicht mittels eines Epoxyklebers in die Einfüllöffnung 3 gebunden. Nachdem die Verfestigung des Klebers beendet war, wurde ein Schlauch 10 einer Vakuumpumpe mit dem Rohr 7 verbunden und dadurch der beutelförmige Körper 1A evakuiert. Nachdem ein Vakuum von 10^-1 Torr erreicht war, erfolgte auf dem Abschnitt der Metallfolien 2 zwischen dem zu behandelnden Material 6 und dem Rohr 7 bei 11 ein Überlappungsschweißen.

Die Kapsel 1 mit dem zu behandelnden Material 6, das unter Vakuum darin verschlossen war, wurde in ein HIP-System eingebracht. Es erfolgte eine HIP-Behand lung 1000°C und 1000 kp/cm² über eine Stunde. Als die Kapsel aufgeschnitten und das zu behandelnde Ma terial 6 herausgenommen worden war, fand man das Kup ferplättchen und das aus rostfreiem Stahl in zufrie denstellender Weise miteinander diffusionsverbunden vor.

Nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfah ren besteht eine Kapsel aus einer Metallfolie mit ei ner geringen Dicke von 30 bis 300 Mikrometer und schrumpft daher gleichmäßig in Übereinstimmung mit der Form des zu behandelnden Materials während der Zeit des hydrostatischen Pressens. Dementsprechend tre ten Formänderungen infolge nichtgleichmäßigen Schrum pfens in dem zu behandelnden Material nicht auf.

Darüber hinaus ist es leicht, die Kapsel nach der hy drostatischen Druckbehandlung zu entfernen, da die Me tallfolie leicht mittels einer Blechschere oder ähn lichem geschnitten und von dem zu behandelnden Material abgestreift werden kann.

Auch für den Fall, wo die Metallfolien sandwichartig zwischen dem zu behandelnden Material liegen, können diese am Rand des zu behandelnden Materials miteinander in Berührung kommen, und die miteinander in Kontakt kom menden Abschnitte werden zusammengeschweißt. Sie bil den eine Kapsel, wobei ein hoher Freiheitsgrad für die Form der Metallfolien besteht, die für die Form des zu behandelnden Materials geeignet sind. Daher ist es nicht erforderlich, besondere Kapseln für besondere zu be handelnde Materialien vorzusehen.

Weiterhin ist es nicht notwendig, den Raum rund um das zu behandelnde Material mit einem zweiten Druckmedium zu füllen, da die Metallfolien in unmittelbarem Kontakt mit dem zu behandelnden Material gebracht werden.

Erfindungsgemäß besteht daher auch keine Möglichkeit, daß die Kapsel beim hydrostatischen Pressen ungleich mäßig deformiert wird und damit in dem zu behandelnden Material Formänderungen hervorruft. Daneben ist auch das Abdichten des zu behandelnden Materials in der Kap sel sehr einfach und läßt sich gut auch komplizierten Formen des zu behandelnden Materials anpassen. Das er findungsgemäße Verfahren macht es auch leicht, das zu behandelnde Material mit der Kapsel hydrostatisch zu pressen, es sichert eine verbesserte Produktivität, und es ist geeignet für die Massenbehandlung kleinfor matiger zu behandelnder Materialien.

Weiterhin wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Überlappungsschweißen mittels TIG-Schweißen oder Widerstandsnahtschweißen durchgeführt, was ökonomischer ist als das YAG-Laserschweißen, das Elektronenstrahl schweißen usw. und nicht so eine Stromzufuhr mit hoher Kapazität erfordert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher mit einem kompakten Gerät durchgeführt wer den.

Ein besonderer Vorteil des TIG-Schweißens oder des Wi derstandsnahtschweißens besteht darin, daß Defekte in der Schweißzone nur schwerlich auftreten, im Gegensatz zum Lichtbogenschweißen, wo das gleichzeitige Verschmel zen und das Schweißen der Folien Defekte in der Schweiß zone hinterlassen kann.

Darüber hinaus hat das Widerstandsnahtschweißen einen weiteren Vorteil, indem die Rollen als Klemmvorrichtung während des Schweißens dienen und das Schweißen auch in Umfangsrichtung durchgeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Kapsel für den Ein satz beim isostatischen Pressen, gekennzeichnet durch
eine erste Stufe des Einschlusses eines zu behandelnden Materials in eine Metallfolie mit einer Dicke von 30 bis 300 Mikrometer; und
eine zweite Stufe des Verschweißens der Metallfolie unter Abdichtung des zu behandelnden Materials in der verschweißten Metallfolie, die auf diese Weise eine Kap sel bildet, wobei das Schweißen mittels TIG-Schweißen erfolgt.

2. Verfahren zur Herstellung einer Kapsel für den Ein satz beim isostatischen Pressen, gekennzeichnet durch
eine erste Stufe des Einschlusses eines zu behandelnden Materials in eine Metallfolie mit einer Dicke von 30 bis 300 Mikrometer; und
eine zweite Stufe des Verschweißens der Metallfolie un ter Abdichtung des zu behandelnden Materials in der ver schweißten Metallfolie, die auf diese Weise eine Kapsel bildet, wobei das Schweißen mittels Widerstandsnaht schweißen erfolgt.