DE762089C - Verfahren zur Herstellung von oxydationsempfindlichen Sinterkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von oxydationsempfindlichen Sinterkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung oxydationsempfindlicher Sinterkörper, die aus Metallen, Metalloiden oder Legierungen solcher Stoffe bestehen, wobei im allgemeinen. ausgegangen wird von Formkörpern, die durch Pressen der pulverförmigen Ausgangsstoffe hergestellt sind. Solche Körper können beispielsweise aus Legierungen der Metalle Aluminium, Beryllium, Silicium, Titan, Zirkon, Hafnium, Chrom, Vanadin, Niob und/oder Tantal und Metallen der Eisengruppe bestehen. Von ganz besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die Erzeugung von Dauermagnetlegierungen auf der Basis Eisen Nickel-Aluminium und Eisen-Nickel-Titan, wobei gegebenenfalls noch Zusätze anderer Metalle in den Legierungen vorhanden sein können, wie beispielsweise Kobalt bzw. Aluminium. Da die Oxydationsempfindlichkeit derartiger Stoffe an sich bekannt war, gehört es bereits zum Stand der Technik, solche Körper unter Schutzgas zu sintern, und im allgemeinen wird hierzu Wasserstoff verwendet. Es lag auch schon die Erkenntnis vor, daß das Schutzgas gereinigt «erden müsse, und es ist daher technisch reines Schutzgas verwendet worden, wie es durch eine besondere Reinigung erzielt werden kann, bei der Verunreinigungen irgendwelcher Art durch Hindurchleiten durch Waschflüssigkeiten beseitigt werden. Auch eine Trocknung des verwendeten Schutzgases ist bereits vorg2sehen worden. Es hat sich gezeigt. daß trotz der Verwendung eines technisch reinen und getrockneten Schutzgases eine Oxydation und damit eine Verschlechterung der erzeugten Sinterkörp.°r nicht verhindert werden kann. Dies ist ofenbar darauf zurückzuführen. daß das an sich gereinigte Gas sich im Ofen wieder verunreinigt, z. B. durch Reaktion mit der Feuerresten Verlcleidung des Ofens od. dgl. Die Anwendung des technisch reinen Schutzgases ist auch im allgemeinen gebunden an einen nicht kontinuierlichen Betrieb, da die Verunreinigtingsgefalir insbesondere durch Sauerstoff in hohem :Maße in den Augenblicken zunimmt, in denen fertige Sinterkörper aus dem Ofen entnommen und unbehandelte eingeschoben -werden.
• Zweck der Erfindung ist es, Maßnahmen anzugeben, die ein unbedingt sicheres Reinigen des Schutzgases gestatten, ehe dieses mit dem Sintergut in Berührung tritt, wobei auch die Gefahren ausgeschaltet werden sollen, die aus einem kontinuierlichen Ofenbetrieb herrühren. Dies gelingt dann, wenn dem Ofen ein in üblicher Weise gereinigtes, also ziveckmäßig technisch reines Gas zugeführt wird und dieses in unmittelbarer Nähe des Sintergutes durch Fangstoffe gereinigt wird. Fangstoffe oder Getter sind bekannt im Zusammenhang mit der HersteIlung von elektrischen Entladungsgefäßen und Glühlampen. Sie dienen dort dem Zweck, letzte Reste uneriv üns clitLr Gase aus vollkommen abgedichteten Röhren oder Lampenkörpern zu entfernen. Als Getterl.;gierungen verwendet man in der Röhrenindustrie Legierungen, die Gehalte an Aluminium. Calcium. Strontium. Barium und/ oder Magnesium aufweisen. Bemerkenswerterv-eise gelingt es nun bei Anwendung geeigneter Substanzgin, die im Vergleich zu den beim Gehern in der Röhrenindustrie aufgenommenen Gasresten außerordentlich großen Gasverunreinigungen aus dem ständig nachgelieferten Gas abzufangen. Gemäß der Erfindung werden als Fangstoffe Substanzen, die dem Sintergut ähnlich oder gleich sind, zv-ecl,:mäßigeriveise in gepulvertem Zustand, verwendet. Der Schmelzpunkt dieser Fangstoffe muß höher liegen als die Sintertemperatur des zu behandelnden Gutes.
• \Venn beispielsweise die Aufgabe gestellt ist, eine Eisen---\-iclel-Aluminium-Dauerinagnetlegierung oder eine Dauerinagnetlegierung auf der Basis Eisen--Nickel-Titan herzustellen, so wird der Fangstoff zweckmäßigerweise aus zerkleinertem Schrott solcher Magnete bestehen. Es ist dabei gleichgültig, ob der Fangstoff genau die gleiche Zusammensetzung besitzt wie die btreffenden Sinterkörper, ob also beispielsweise in dem einen Fall Zusätze an weiteren Elementen vorliegen und im anderen nicht. Es ist auch möglich, beispielsweise eine Dauerniagnetlegierung vom einen Typ mit einer Dauermagnetlegierung des anderen Typs als Fangstoff zu behandeln. Diese Feststellung gilt sinngemäß für die Herstellung aller oxydationsempfindlicher Sinterkörper.
• Damit der Fangstoff wirksam bl:ibt, ist es zweckmäßig, ein Zusammenbacken des pulverförmigen Stoffes zu verhindern. Dies kann dadurch geschehen, daß dem pulverförmigen Fangstoff ZTetallozyde beigemischt «-erden, die in an sich bekannter Weise sinterhemmend wirken. Geeignet für diesen Zii-eck ist beispielsweise das Zirkonolyd oder auch das Aluminiumoxvd.
• Zur Ausübung des Verfahrens wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, Kästen aus F lußstahl oder reinem Eisen zur Aufnahme des Sintergutes und des Fangstoffes vorzuselien. Diese Kästen «-erden ziveckmäßigerweise lose verschlossen. wobei es insbesondere vorteilhaft ist, einen Kasten zu benutzen, der schachtelförmig ist. d. h. also. es soll ein hasten benutzt werden, dessen Bodenteil und Deckelteil gleiche Form mit aufragenden Rändern besitzen, wobei der Deckel mit einem geringen Zwischenraum in das Bodenteil hineinpaßt. Der Zwischenraum zwischen den Rändern von Deckel und Boden wird mit dem pulverförmigen Fangstoff angefüllt. Um zu verhindern, daß der pulcerförinige Fangstoff beim Handhaben der Kästen verstreut wird, können die ineinandergeschachtelten Teile des Kastens durch einen zusätzlichen Deckel, ebenfalls lose, verschlossen werden. Der Schutzgasstrom. der durch den Ofen hindurchgeleitet wird, tritt durch die Fugen des lose aufgelegten Deckels und ist gezwungen. die Fangstoffschicht zu durchfließen. ehe er zu den zu sinternden Proben gelangt. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Anordnung die Reinigung des Schutzgases durch den Fangstoff eine derart starke ist. daß es sich erübrigt. das Schutzgas überhaupt zu reinigen, obwohl natürlich die Verwendung technisch reinen Gases den Vorteil einer längeren Wirksamerhaltung des Fangstoffes mit sich bringt.
• Es hat sich bei dem Einsatz des SintergLItes in diie Sinterkästen als zweckmäßig er-Wiesen. den Raum innerhalb des Kastens möglichst weitgehend mit den zu sinternden Körpern anzufüllen, so daß im Innenraum des Kastens ein möglichst geringes Luftvolumen vorhanden ist. Im Innenraum des Kastens können außerdem noch gewisse Mengen des Fangstoffes vorgesehen werden., beispielsweise um den durch die eingesetzten Körper nicht ausgenutzten Raum auszufüllen od. dgl.
• Im nachfolgenden werden einige Ergebnisse bei der Herstellung von gesinterten Körpern unter Anwendung der Maßnahmen: gemäß der Erfindung in Vergleich gestellt zu Ergebnissen, die unter Anwendung bekannter Mittel erzielt werden: Beispiel i Eisen-Nickel-Aluminium-Magnete der Zusammensetzung 13,5% Aluminium, 27,5% Nickel, Rest Eisen im gegossenen und gesinterten Zustand (Sinterung 2 Stunden bei 130o°) werden an einer Reihe von Proben miteinander verglichen. Die Sinterung der Proben geschah einmal gemäß der Erfindung, zum anderen Mal unter gereinigtem Wasserstoff gemäß dem Stand der Technik. Die Mittelwert.: der festgestellten magnetischen Eigenschaften gehen aus nachstehender Aufstellung hervor:

  Kurvenfüll-

  Rema- Koerzitiv- Energiewert beiwerk il Spezifisches

  nenz kraft BHmax BHmax Gewicht

  Mittelwert $r ` H toi Gauß #r X Ioo

  c

  Gauß örsted X Örsted % g;`Cm3

  der gemäß Erfindung

  gesinterten Legierung 620o 520 1,z8 37 6,78

  der gegossenen

  Legierung . . . . . . . . . 650o 520 1,25 38 6,9

  der unter gereinigtem

  Wasserstoff gemäß

  dem Stand derTech-

  nik gesinterten Le-

  gierung .......... ¢80o 512 o,76 32,3 6,58

  Als Fangstoff wurde eine gepulverte Eisen-Aluminium-Legierung mit i5%. Aluminium benutzt. Die Überlegenheit der Maßnahmen gemäß der Erfindung ist ersichtlich. Die erzielten Werte entsprechen praktisch denjenigen, die gegossenem Werkstoff eigen sind. Beispiele Für Sonderzwecke empfiehlt es sich, Heizleiterlegierungen ohne Schwefel-, Mangan-, Kohlenstoff-, Phosphor- und Silicium-Verunreinigungen herzustellen. Solche Legierungen lassen sich bequem durch Sinterung eines Gemenges aus Karbonyl-Eisen-Pulver und Elektrolyt-Chrom-Pulver herstellen. Unter normal gereinigtem Wasserstoff weisen solche Sinterlegierungen grünliche, feinverteilte Oxydeinlagerungen auf. Nachdem erfindungsgemäßen Verfahren ließen sich vollkommen sauerstofffreie Legierungen durch 4stündige Sinterung bei 1275° herstellen und zu Feinstdraht herunterziehen. Als. Fangstoff wurde eine Eisen-Aluminium-Legierung mit lo% Aluminium verwendet, Beispiel 3 Niobhaltige Legierungen lassen sich gewöhnlich nur im Vakuum in gewünschter Reinheit, insbesondere frei von Oxyden, Karbiden und Nitriden, herstellen. Als hochwarmfeste Legierungen haben sich Legierungen der Zusammensetzung 35 % Wolfram, 35 % Niob, 30% Kobalt bzw. Nickel bewährt. Die Sinterung solcher Legierungen konnte einwandfrei bei Temperaturen von i4oo° durchgeführt werden, wenn die Maßnahmen gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangten. Als Fangstoff wurde eine Eisen-Niob-Legierung mit 9o % Eisen und i o % Niob verwendet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von oxydationsempfindlichen Sinterkörpern (Metalle, Metalleide und deren Legierungen) unter einem durch Fangstoff gereinigten Schutzgas, wie beispielsweise zur Herstellung von Legierungen mit Aluminium, Beryllium, Silicium, Titan, Zirkon, Hafnium, Chrom, Vanadin, Niob und/oder Tontal und Metallen der Eisengruppe, insbesondere Eisen-Nickel-Aluminium und Eisen-Nickel-Titan-Dauermagnetlegierungen mit oder ohne Zusätze von Kobalt bzw. Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß als Fangstoff eine pulverförmige, dem Sintergut ähnliche oder gleiche Substanz verwendet wird, deren Schmelzpunkt höher liegt als die Sintertemperatur des Gutes.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fangstoff sinterhemmende Metalloxyde, insbesondere Zirkonoxcd oder Aluminiumoxyd, beigemischt sind.
3. 3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen i und z, gekennzeichnet durch einen schachtelförmigen Kasten, vorzugsweise aus Fluflstalil oder reinem Eisen, mit einem zwischen dem ineinandergeschachtelten Deckel und Boden vorgesehenen geringen Zwischenraum, der mit Fangstoff gefüllt wird.