DE618063C - Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallen Verbundmetalle, wie Bimietalle, plattierte Bleche und ähnliche Werkstoffe, werden in der Weise hergestellt, daß man die zu verbindenden Metallstücke mit sorgfältig vorbereiteten Oberflächen aufeinanderlegt, auf Schweißhitze bringt und dann verarbeitet, z. B. verwalzt. Da eine oberflächliche Oxydation die Bindung zwischen. den Metallschichten verhindert, ist es wesentlich, durch sorgfältige Maßnahmen den Sauerstoffzutritt zu verhindern. Zu diesem Zweck wurde. Abdichten der Auflagefugen aufeinandergelegter Brammen durch Schweißung, Einpacken in Schutzbleche u.,dgl. vorgeschlagen und in der Praxis durchgeführt. Die Oberflächenvorbereitung, die Schweißung der Fugen rund das Abbeizen der mitgewalzten Schutzbleche sind jedoch: sehr umständliche Maßnahmen und bieten letzten Endes dennoch keine völlige Sicherheit für eine einwandfreie Bindung.
• Es wurde ,nun gefunden, daß man in sehr vorteilhafter Weise Verbundmetalle, wie plattierte Gegenstände, Schichtmetalle u. dgl., dadurch herstellen kann,. da.ß man in an sich bekannter Weise fein verteilte Metalle durch Sinterung -und anschließende miechanische Verarbeitung des Sinterstückes verdichtet, indem man mehrere voneinander verschiedene Schichten aus pulverförmigen Metallen zusammenfügt und der gemeinsamen Sinterung unterwirft, worauf das gesinterte Material der mechanischen Verarbeitung, wie Pressen, Walzen oder Schmieden, zugeführt wird. Man kann auch einzelne Schichten für sich sintern und gegebenenfalls zur Erzielung noch poröser Schichten vorverdichten und darauf die vorgesinterten Schichten für sich oder zusammen mit Pulverschichten gemeinsam sintern. Die Metallpulver können zusammen, mit Zusatzstoffen oder an Stelle der bzw. im Gemisch mit den Metallpulvern auch Metallverbindungen verarbeitet werden. Die Verdichtung der Pulvererfolgt @erforderlichenfalls in reduzierender Atmosphäre.
• ,Als besonders geeignete Ausgangsstoffe kommen fein verteilte Metalle, die durch thermische Zersetzung ihrer Carbonyle gewonnen wurden, in Betracht. Besondere im Falle der Anwendung von Metallverbindungen, insbesondere vom Oxyden, arbeitet man zweckmäßig in reduzierender Atmosphäre. Auch Zusatzstoffe, wie Metalloide oder andere Stoffe, insbesondere anorganischer Natur, kommen in Betracht.
• Das Verfahren kann so ausgeführt werden, daß verschiedene Metallpulver schichtenweise in. Formen eingefüllt und dann durch eine Wärmebehandlung ohne Schmeizungunter Erhitzen unmittelbar auf die gewünschte Temperatur oder unter stufenweisem Erhitzen zu porösen oder nichtpoYösen Metallstücken verfestigt werden. Durch anschließende Druckbehandlung, wie Pressen, Walzen, Schmieden o. dgl., werden z. B. Platten, Bleche, Knüppel, Stangen, Rohre oder sonstige Gegenstände erhalten.
• Die auf diese Weise erzeugten Metallgegenstände bestehen an verschiedenen Stellen aus vo rschiedenen Metallen oder Legierungen, beispielsweise derart, daß die Oberflächen ganz oder auch nur teilweise eine vom Kern verschiedene Zusammensetzung aufweisen. Man kann. auch verschiedene Teile der Oberfläche mit verschieden zusammengesetzten überzügen versehen.
• Man kann auch die einzelnen Schichten zunächst für sich zu festen, porösen Stücken verarbeiten, von -denen jedes eine @einlheitliche,, alle oder mehrere jedoch eine- voneinander verschiedene Zusammensetzung besitzen, und dann`-erst die festen, porösen S:Ghichten in der geschilderten Weise zu einem porösen oder nichtporösen Metallstück vereinigen. Die*Vorbehandlung aller Schichten in eiererwähnten Weise stellt eine in vielen Fällen, zweckmäßige Ausführungsweise dar, da hierbei einfachere Vorrichtungen zum Einfüllen des fein verteilten Ausgangsmaterials in -die Formen verwendet werden können. Es ist nämlich Teich= ter, eine Form mit dem Pulver einer emzelnen Mischung zu füllen,_ als zwei oder mehrere verschiedene zusammengesetzte Mischungen unter genauer Einhaltung der Trermungsflächen gleichzeitig einzufüllen, da bei der leichten Beweglichkeit der Pulver die Gefahr einer unliebsamen Vermischung besteht.
• Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß man einzelne Metallpulverschichten für sich oder mehrere gemeinsam durch Sintern zu porösen Metallstücken verarbeitet und dann diese mit Schichten fein verteilter Metalle oder Gemische von anderer Zusammensetzung durch Sintern und eine anschließende mechanische Verarbeitung vereinigt.
• Die Bedeutung des vorliegenden Verfahrens besteht u. a. darin, daß man in einfacher Weise aus Metallpulvern unmittelbar Bimetalle, die, wie erwähnt, bisher durch Zusammenschweißen, zweier Metallstücke hergestellt wurden, ferner Metallgegenstände mit korrosions- io,der hitzebeständigen überzügen von beliebiger gewünschter Zusammensetzung und von beliebiger Stärke herstellen kann. Auch bei. der Herstellung einheitlich zusammengesetzter Legierungsstücke bietet das Verfahren Vorteile gegenüber anderem bisher bekannten Verfahren, wenn man beispielsweise gemäß der vorliegenden Erfindung- ein Metallgemisch von der Zusammensetztmg der gewünschten Legierung mit einer Schicht, bestehend aus der edleren und daher schwerer oxydierharen Legierungskomponente, umhüllt und dann der Wärmebehandlung unterwirft. Hierbei wird die im Innern befindliche unedlere Komponente während der Wärmebehandlung vor Verbrennung geschützt. Unterwirft man dann das erhaltene Stück, wie oben angegeben, einer weiteren Wärmehehandlung, so erhält man, insbesondere dann, wenn man die äußere Schicht dünn im Verhältnis zur Kernschicht wählt, unter Diffusion der Anteile benachbarter Schicht ineinander, eine homogene Legierung, die keine Schädigungen durch Verbrennung o.dgl. aufweist. Auf diese Weise können z. B. Eisen-Silicium-, Eisen-Chrom-, Eisen-Mangan-Legierungen @usw. mit großem Vorteil hergestellt werden, denn bei der Herstellung dieser Legierungen aus Metallpulvern trat bei den bisher bekannten Verfahren leicht eine Verbrennung der An der Oberfläche hefindlichen unedleren Legierungskomponenten :ein, wenn z. B. die Warmverdichtung noch poröser Stücke durch Walzen an der Luft vorgenommen wurde. Nach dem vorliegenden Verfahren lassen sich z. B. hochwertige TransformatorenbIeche dadurch herstellen, daß ein. Gemisch aus Eisen und Siliciumpuiver zwischen dünnen Eisenpulverschichten, wie angegeben, verfestigt wird. Durch genügende Ausdehnung der Wärmehehandlung kann die ursprünglich siliciumfreie oder -ärmere Oberflächenschicht der fertigen Bleche mit dem Kern zur Diffusion gebracht werden, so daß nahezu oder vollkommen homogene Bleche erzielt werden. Legt man lednen Wert auf eine vollkommene Homogenität, so kann man durch geeignete Wahl der Arbeitsbedingungen einen allmählichen oder einen scharfen Übergang zwischen zwei Schichten erzeugen. Das vorliegende Verfahren eignet sich ferner zur Herstellung von Metallstücken mit besonderen magnetischem Eigenschaften, indem z. B. Schichten mit verschiedenen ferromagnetischen Eigenschaften. in der angegebenen Weise verarbeitet werden.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, Metallblöcke durch Zusammenpressen von Metallspänen und anderen 'Metallteilchen herzustellen, wobei diese Teilchen zunächst von Schmutz und 01 gereinigt, dann. in, einen erhitzten Preßzylinder gebracht und in diesem zusammengepreßt werden. Ein derartiges Verfahren kommt für die technische Erzeugung von Verbundmitailen nicht in Betracht. Bei dem. vorliegenden Verfahren wird kein geheizter Preßzylinder verwendet, sondern man stellt durch einfaches Sintern verschiedener Metallpulver Metallschichten .her, die anschließend durch Walzen oder auch durch Schmieden oder Pressen endgültig miteinander verbunden werden. Nach einem anderen bekannten Vorschlag stellt man zunächst aus die Metalle in für verteiltem Zustand enthaltenden Pasten Körper von derjenigen Form her, welche sie dauernd behalten sollen, bringt dann dieses Formstück in einen Elektrolyten -und unterwirft das Ganze einem elektrolytischen Verfahren, wobei das Formstück als Kathode dient. Beim Durchgang des elektrischen Stromes soll sich die Masse so stark erhitzen, daß die metallischen Bestandteile zusammensintern. Die endgültige Formgebung wird dort bereits vor Verfestigung des Metallpulvers vorgenommen, um außerordentlich harte und schwer oder nicht verarbeitbare Metalle, wie Wolfram, auf Gegenstände von bestimmter Form verarbeiten zu können. Im Gegensatz hierzu wird bei dem vorliegenden Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallen in einfacher Weise durch Sintern fein verteilter Metalle eine Kombination verschiedener Metallschichten hergestellt, die dann durch mechanische Verarbeitung verdichtet wird.
• Für die Herstellung von gezogenen Wolframdrähten ist vorgeschlagen worden, als Ausgangsmaterial für die Drähte gepneßte Längskörper (Stäbe) zu verwenden, in denen in der Längsrichtung verlaufende Zonen angeordnet sind, welche sich in bestimmter Hinsicht voneinander unterscheiden sollen. Durch die Einlagerung bestimmter Längsgebilde von definierter Querschnittsform soll die Ausbildung bestimmter Strukturen im Draht erzielt werden. Die zur Zonenbildung dienenden Zusätze können beispielsweise durch Einbetten von Pulverschichten oder durch Einbringen bereits verfestigter Körper oder Drähte in Bohrungen des Ausgangspreßkörpers angewandt werden. Vorn diesem Verfahren unterscheidet sich das vorliegende sowohl in der Aufgabenstellung als auch in der Durchführung. Abgesehen davon, daß das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallen schon an sich auf einem wesentlich anderen Gebiet liegt als ein Verfahren zur Herstellung gezogener Wolframdrähte, wird bei dem bekannten Verfahren in jedem Fall ein Preßkörper hergestellt, in dem anderes Material, sei es in bereits verarbeitetem Zustand oder sei es in pulverförmigem Zustand, eingelagert wird. Hierauf folgt eine mechanische Verarbeitung und dann gegebenenfalls eine Wärmebehandlung. Im Gegensatz hierzu erfolgt die Herstellung von Verbundmetallen gemäß der Erfindung in der Weise, daß man das noch nicht verfestigte Material sintert und dann der mechanischen Verarbeitung, wie Pressen, Walzen oder Schmieden, unterwirft. Beispiel -i In eine flache, rechteckige Form aus lÜtzebeständigem Material, die innen mit einem durch Spritzen aufgebrachten überzug von Magnesiumokyd versehen ist, wird durch thermische Zersetzung von Eisencarbanyl erhaltenes Eisenpulver eingefüllt, so daß die Form bis zu neun Zehntel ihrer Höhe gefüllt ist. Der noch verbleibende Raum wird mit Nickelpulver angefüllt, das durch thermische Zersetzung von Nickelcarbonyl gewonnen ist. Die Form wird in Wasserstoffatmosphäre zuerst eine Zeitlang auf 65o° und dann auf i ioo° erhitzt, bis sich ein zusammenhängendes gesintertes Stück gebildet hat. Durch Verwalten dieses Stückes in der Wärme erhält man ein Eisenblech, .das mit einem gleichmäßigen, dichten und äußerst festhaftenden Nickelüberzug versehen ist. Nach erfolgtem Beizen oder Weichglühen kann dieses Blech kalt weitergewalzt und schließlich noch durch eine beliebige Wärmebehandlung vergütet werden. Die so gewonnenen vernickelten Bleche sind durch hohe Tiefziehfähigkeit ausgezeichnet und zur Darstellung der verschiedensten Gebrauchsgegenstände, z. B. von Kochgeschirren, Armaturen u. dgl., verwendbar. Beispiel a Es werden zwei innige . Mischungen aus Eisen- und Nickelpulver hergestellt, von denen die eine 36% und die andere 25% Nickel enthält. Beide Gemische werden getrennt m eine Form .eingefüllt, derart, daß zwei gleich dicke Schichten der verschiedenen Gemische gebildet werden. Die Form wird dann in Wasserstoffatmosphäre auf i3oo° erhitzt. Das gesinterte Material wird bei dieser Temperatur zu Platten verwalzt, und diese werden darauf zwecks Diffusion der Einzelbestandteile jeder einzelnen Schicht 6 Stunden lang auf 120o° erhitzt. Hierauf wird die Platte bei i3oo° zu Blech verwalzt. Man erhält auf diese Weise ein Bimetall, bestehend aus zwei verschiedenen Nickel-Eisen-Legierungen mit - 36 % bzw. 25 % Nickel.
• Beispiel 3 Kupferpulver wird kalt zu einer Platte gepreßt, die eine Dichte von 3,5 besitzt. Auf die poröse Kupferplatte wird eine fünfmal so dicke Schicht aus Carbonyleisenpulver aufgetragen. Die geschichtete Masse wird 5 Stunden lang in Wasserstoffatmosphäre auf 80o° erhitzt. Das erhaltene zusammenhängende, geschichtete Sinterstück wird dann bei 85o° zu Blech verwalzt. Man erhält so ein verkupfertes Eisenblech, dessen Kupfer-, überzug etwa 1/b der Blechstärke ausmacht. Beisp@x,el q.
• Es werden zwei Pulverschichten, von denen eine aus einem innigen Gemisch von 67 Teilen Carbonylnickel, 28 Teilren Kupfer und 5Teilen Eisen und die andere nur aus Eisenq; . pulver besteht, durch iostündiges. Erlntz" auf iooo° in Wasserstoffatmosphäre zusammengesintert. Die Sinterplatben werden bei iooo° zum Blech verwalzt,und -die Bleche 6 Stunden lang bei dieser Temperatur geglüht. Man erhält ein. Eisenblech, das eine Plattierung von, Monelmetall besitzt.

Claims (3)

1. PATEN TA NS L'LtÜCHE: z.
2. Verfalüen zur Herstellung von Verhundmetallen, -wie plattierten Gegenstän-,den, Schichtmetallen u. 4g1., mitfiels der bekannten Sintcrumg fein verteilter Metalle und anschließender Verdichtung des Sinterstückesdurch mechanische Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere zusammengefügte, voneinander verschiedene Schichten aus pulverförmigen Metallen oder deren Verbindungen oder Gemischen dieser Stoffe, gegebenenfalls., finit Zusatzstoffen, der gemeinsamen lS .t@run g, z runterwirft. 3T#er£ehren nach Anspruch i, dadurch 4,geIchnet, daß man einzelne Schich- terly,iur sich sintert und gegebenenfalls .zur Erzielung noch poröser Schichten vor- verdichtet, worauf die vorgesintaxhen Schichten. für sich oder zusammen mit Pulverschichten gemeinsam gesintert werden.
3. 3. Verfahren. nach Anspruch i und 2, idadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Stücke einer weiteren Wärmebehandlung zwecks teilweiser oder völliger Homogenisierung unter Diffusion der Anteile benachbarter Schichten ineinander unterworfen werden. q.. Verfahren nasch Anspruch i bis 3, .dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoffe fein vertejlte Metalle, -de ,durch thermische Zersetzung von Carbonylen gewonnen wurden, verwendet werden.