DE666010C - Verfahren zur Herstellung von poroesen, geformten Metallstuecken - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von porösen, geformten Metallstücken Es ist bekannt, poröse Metallstücke aus in Formen geschütteten Metallpulvern oder Mischungen von Metallpulvern mit pulverförmigen Metalloxyden durch Zusammensintern bei hohen, jedoch unter dem Schmelzpunkt der betreffenden Metalle liegenden Temperaturen in inerter oder reduzierender Atmosphäre zu gewinnen. Die Verwendung von pulverförmigem Metalloxyd allein ohne beigemischtes Metallpulver hat den Nachteil, daß infolge einer starken vor der Versinterung bei der Reduktion eintretenden Volumenverminderung der Teilchen sich leicht Risse bilden.
• Um zu porösen Metallstücken aus Metallverbindungen zu gelangen, `wurde vorgeschlagen, diese in pulverförmiger Form mit einer Suspensionsflüssigkeit und einem schaumbildenden Mittel zu Schaum zu verarbeiten, den Schaum in Formen zu trocknen und danach die Formlinge bei höherer Temperatur zu reduzieren und zu versintern.
• Bei diesen bekannten Verfahren muß das Ausgangsmaterial, zumindest am Anfang, einen in Formen sich vollziehenden formgebenden Verfestigungsprozeß durchmachen. Mit der Notwendigkeit von Formen ist naturgemäß eine Beschränkung der Formungsmöglichkeiten verbunden. Diese Beschränkung wird noch dadurch verstärkt, daß beim Sintern loser Pulver ebenso wie beim Eintrocknen von Schäumen ein beträchtliches Schwinden des Formlings stattfindet, das durch die Form nicht behindert werden darf. Eine solche stärkere Behinderung ist beispielsweise schon bei einfachen Gitterformen gegeben, und ihre Folge ist die Bildung von Rissen im Formling.
• Diese Nachteile werden durch das Verfahren .nach der Erfindung zur Herstellung von porösen, geformten Metallstücken durch Formung des Gegenstandes aus einer im wesentlichen porenfreien plastischen Masse, welche durch Verreiben und Kneten von pulverförmigen Metallverbindungen, vorzugsweise hochgeglühten Oxyden mit geeigneten Zusätzen, z. B. Paraffinöl, gewonnen wird, worauf man den Formling unter gleichzeitiger Sinterung zu Metall reduziert und die nicht metallischen Bestandteile unter Porenbildung austreibt, dadurch vermieden, daß der plastischen Ausgangsmasse zur Vermeidung von Rißbildungen solche Stoffe mit hohem Adsorptionsvermögen zugesetzt werden, welche während der Erwärmung allzu rasch sich ausscheidende Gase der Masse aufzunehmen und allmählich im Laufe der Wärmebehandlung abzugeben vermögen. Zur Vermeidung von Rißbildungen wird vorzugsweise Holzkohle benutzt. Man kann aber auch zu diesem Zweck anorganische Kolloide, wie z. B. Kieselsäuregel, kolloide Metallsäuren oder kolloide Metallhydrate, verwenden. Erfindungsgemäß erhitzt man den Formling bei Gegenwart eines Reduktionsmittels so hoch und so lange, daß die Metallverbindungen unter gleichzeitiger Sinterung zu Metall reduziert werden, während sich die nicht metallischen Bestandteile der Masse ganz oder teilweise unter Porenbildung verflüchtigen. Wider Erwarten bewirkt hierbei dieses Mittel keine Deformation und kein Zerreißen des Formlings, sondern bis zu seinem Verschwinden einen guten Zusammenhalt der zu sinternden Teilchen, und man erhält trotz der porenfreien Ausgangsmasse Sinterstücke mit bis zu äooo Porenvolumen. Die plastisch machenden Mittel können zugleich als Reduktionsmittel wirken. Zur Verbesserung der Plastizität werden erfindungsgemäß der Ausgangsmasse noch solche Stoffe zugemengt, welche für das angewandte Bindemittel ein gutes Adsorptionsvermögen besitzen, z. B. Metallhydroxyde.
• Als Ausgangsstoffe können alle Metallverbindungen dienen, die sich unterhalb dem Schmelzpunkt des betreffenden Metalls zu Metall reduzieren lassen, wie die Oxyde" Chloride, Nitrate, Sulfate, Oxalate, Acetate und andere Verbindungen beispielsweise der Schwermetalle. Man kann Verbindungen eines einzigen Metalls oder zur Gewinnung von Legierungen verschiedener Metalle in Mischung anwenden. Außerdem kann man der metallischen Verbindung noch Stoffe, wie Kohlenstoff und Silicium oder deren Verbindungen, beimischen, welche sich im Laufe der Wärmebehandlung mit dem reduzierten Metall verbinden oder deren Anwesenheit in den Poren des Sinterstückes für dessen Verwendung wichtig ist.
• Als plastisch machende Mittel kommen in erster Linie organische Stoffe, wie öle, Fette, Fettsäuren und mehrwertige Alkohole, aber auch anorganische, wie Alkalilaugen und Wasserglaslösungen, in Frage. Da diese Zusatzstoffe außer der Formbarkeit der Metallverbindungen auch infolge ihres späteren Ausscheidens der Pdrenbildung dienen, so richtet sich ihre Art und Menge auch nach der gewünschten P:orosität des herzustellenden Gegenstandes. Je mehr man von dem plastisch machenden Bindemittel hinzugibt, um so größer wird das Porenvolumen des Metallsinterstückes. Im allgemeinen wird die Menge dieses Mittels ¢o Gewichtsprozente der angewendeten Menge Metallverbindung nicht übersteigen.
• Aus den meisten Metallverbindungen lassen sich mit diesen Bindemitteln Massen von guten plastischen Eigenschaften gewinnen. Nur wenige Verbindungen, beispielsweise bei sehr hohen Temperaturen entstandene oder geglühte Oxyde, neigen dazu, bei der Behandlung mit flüssigen Bindemitteln in einen mehr teigigen Zustand überzugehen. Aber auch aus diesen lassen sich brauchbare plastische Massen gewinnen, wenn man sie in Mischung mit geeigneten Zusatzstoffen anwendet. Als zur Verbesserung der Plastizität brauchbare Zusatzstoffe haben sich meist solche Stoffe erwiesen, welche beispielsweise wie Metallhydroxyde und Kohle die angewandten Bindemittel gut adsorbieren. Jeder solcher Zusatz beeinflußt natürlich auch den Porositätsgrad des Endproduktes. Man -wird deshalb auch seine Art und Menge unter Berücksichtigung des gewünschten Porenvolumens wählen.
• Zur Erzielung größerer Poren im Sinterstück kann man der Masse einen solchen Gas entwickelnden Stoff beimischen, welcher sie, wie beispielsweise Ammoniumbicarbonat, nach der Formung, aber noch in plastischem Zustande, mit Gasblasen erfüllt und auftreibt.
• Die Reduktion der Metallverbindungen zu Metallen kann man durch Durchleiten von reduzierenden Gasen, wie Wasserstoff oder Kohlenoxyd, in den Ofenraum bewirken. Man kann aber auch als plastisch machendes Mittel oder zu irgendwelchen anderen Zwecken gemachte Zusätze solche Stoffe nehmen, welche zugleich als Reduktionsmittel wirken, wie beispielsweise organische Verbindungen oder Kohlenstoff, und in diesem Falle im Vakuum oder bei inerter oder bei einer von der Zersetzung dieser Stoffe gebildeten reduzierenden Atmosphäre sintern.
• Bei der Zusammensetzung der plastischen Ausgangsmasse ist darauf zu achten, daß alle im Endprodukt unerwünschten Stoffe, soweit sie sich nicht durch späteres Herauslösen entfernen lassen, während der Wärmebehandlung zersetzt oder uniersetzt gasförmig sich verflüchtigen lassen.
• Man erreicht dies am besten dadurch, daß man. solche Mischungen .anwendet, deren nicht metallische Bestandteile bei der Erwärmung unter Bildung gasförmiger Produkte miteinander reagieren. Als einfaches Beispiel läßt sich hierfür die Kombination von Metalloxyden mit einem organischen, plastisch machenden Mittel, wie Glycerin, anführen. Das Glycerin wird, indem es das Metalloxyd zu Metall reduziert, durch den Sauerstoff des Metalloxydes zu Wasser und Kohlensäure oxydiert. Nötigenfalls kann man auch die zu entfernenden Bestandteile der Ausgangsmasse durch zeitweises Durchleiten von Gasen und Dämpfen, -wie Sauerstoff und Wasser, welche mit diesen flüchtige Verbindungen bilden, verflüchtigen.
• Zur Formung der Gegenstände lassen sich alle Methoden anwenden, welche für die Formung plastischer Massen üblich sind. So kann man mit der Hand und mit Schablonen komplizierte Gestaltungen vornehmen. Durch Auswalzen lassen sich Platten, durch Strangpressen zylindrische und andere Stücke mit gleichbleibendem Querschnitt und durch Ausstanzen oder Ausdrücken Gitter und ähnliche Gegenstände formen. Ist es zweckmäßig, den Gegenstand in mehreren Teilen zu formen, so lassen sich diese bequem durch leichtes Aneinanderdrücken miteinander verbinden. Die plastische Masse läßt sich auch in Verbindung mit Stücken aus massivem Metall, wie Drähten, Blechstreifen u. dgl., dem Sinterprozeß unterwerfen. Man bekommt in diesem Falle Sinterstücke mit Ansätzen oder Einlagen aus massivem Metall, welche zur Verstärkung des Sinterkörpers, zur Stromzuführung und zu anderen Zwecken dienen können.
• Die nach dem vorliegenden Verfahren gewonnenen porösen Metallkörper zeichnen sich durch eine verhältnismäßig hohe Festigkeit aus. Dies ist eine Folge der plastischen Verarbeitung der Ausgangsstoffe, welche eine sehr feine und gleichmäßige Verteilung der zu viersinternden Teilchen ermöglicht und diese schon im unversinterten Zustande so innig verbindet, daß sie sich bei den Volumenänderungen der Wärmebehandlung wie ein einziges zusammenhängendes Stück verhalten.
• Die Verwendungsmöglichkeiten der nach der Erfindung hergestellten porösen Metallstücke sind sehr zahlreich. Sie können, um einige Beispiele zu nennen, zu Filtern, Formen, Dochten, Akkumulatorenplatten und Katalysatoren dienen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE ; i. Verfahren zur Herstellung von porösen, geformten Metallstücken durch Formung des Gegenstandes aus einer im wesentlichen porenfreien plastischen Masse, welche durch Verreiben. und Kneten von pulverförmigen Metallverbindungen, vorzugsweise hochgeglühten Oxyden mit geeigneten Zusätzen, z. B. Paraffinöl, gewonnen wird, worauf man den Formling unter gleichzeitiger Sinterung zu Metall reduziert und die nicht metallischen Bestandteile unter Porenbildung austreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der plastischen Ausgangsmasse zur Vermeidung von Rißbildungen solche Stoffe mit hohem Adsorptionsvermögen zugesetzt werden, welche wie Holzkohle während der Erwärmung allzu rasch sich ausscheidende Gase der Masse aufzunehmen und allmählich im Laufe der Wärmebehandlung abzugeben vermögen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Plastizität der Ausgangsmasse ihr noch solche Stoffe zugemengt werden, welche für das angewandte Bindemittel ein gutes Adsorptionsvermögen besitzen, z. B. Metallhydroxyde.