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Verfahren zur Herstellung von Sintermetallkörpern Verfahren zur Herstellung
von. Sintermetallkörpern aus Metallen bzw. entsprechenden Legierungen, die schwer
reduzierbare Oxydschichiten bilden, insbesondere aus Leichtmetallen, wie Aluminium,
Magnesium, dias @ darin besteht, daß das pulverförmige Hauptmetall, durch eine niedriger
als, das Hauptmetall schmelzende, vor der Zugabe fertiggestellte Legierung, die
mindestens 30 °/o von dem Hauptmetall oder einem diesem äquivalenten Metall enthält,
gebunden. wird, sei es, ciaß diese Legierung dem Hauptmetall als. Pulver beigemischt
und mit ihm gesintert wird, sei es, daß die Bindelegierung im flüssigen Zustand
in das Hauptmetall' eingesaigert wird, bei einer Temperatur Unter-oder oberhalb,
des Schmelzpunktes dieser Legierung.
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Erfindungswesentlich ist somit, daß zwecks Herstellung von Sinterkörpern
von Metallen mit schwer reduzierbaren Oxydschichten, also Leichtmetallen, ausgegangen
wird:, die bekanntlich bei der Sinterung vermöge ihrer Oxydschichten besondere Schwierigkeiten
bereiten. Die Erfindung zeigt nun einen Weg, diese Schwierigkeiten zu meistern.
Dies wird erfindiangsgeemäß dadurch: erreicht, daß man Pulver solcher Metalle zu
Formkörpern preßt und diese dann mit einer flüssigen Legierung, die, niedriger-
schmilzt als das Metall des
Preßkörpers, tränkt. Die leichter schmelzende
Legierung spielt also die Rolle eines Bindem-etalls ähnlich wie das Kobalt in den
bekannten Hartmetallen. Dieses Bindemetall kann dem Pulver des Leichtmetalls als
Pulver beigegeben sein und mit diesem zusammen zu Formkörpern gepreßt und dann gesintert
«-erden. Es kann aber auch aus dem Hauptmetallpulver ein Formkörper a.uf,--,schüttet
oder gepreßt «-erden, in dein dann das Bindemetall vorzugsweise unter Anwendung
von Druck- oder Saugwirkung auf das flüssige Bindemetall e:ingesa.igert wird. Um
das Einsaigern zu erleichtern, kann die flüssige Binde-l-egierung unter Druck gesetzt
und in das Hauptmetall eingepreßt «-erden, sie kann auch durch Saugwirkung, also
unter Verminderung des Druckes, in das Hauptmetall eingesaugt werden, das sich dann
zweckmäßig noch in der Form bzw. Preßform befindet.
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Es ist vorteilhaft, das Hauptmetall z. B. in der Pre-ßform vor der
Einsaigerung auf erhöhte Temperatur zu bringen oder aber die Bindelegierung nicht
unwesentlich über ihren Schmelzpunkt zu erhitzen. Auch kann sich die flüssige Bind"legierizng
unter einer Salzschmelze, z. B. Iia.liu.mclilorid-Lithiumclilorid-Mischung befinden
und das zum Formkörper gepreßte Hauptmetall unter der Salzschmelze mit der flüssigen
Bindelegierung in Berührung gebracht -werden. Die Bindelegierung erhält zweckmäßig
eine Zusammensetzung in der _Nähe eines Eutektikums. Ist z. B. Aluminium oder Magnesium
das Hauptmetall, wird man als Bindelegierung mit Vorteil eine Aluminium-Magnesium-Legierung
mit entweder 68% Magnesium (Schmelzpunkt d.36') oder 3d:0/0 Magnesium (Schmelzpunkt
etwa. 4.5o°) verwenden. Diese zwei Legierungen haben noch den Vorzug, daß sie kein
edleres Schwermetall enthalten, doch können auch Legierungen von Aluminium mit Zink
oder 1Tagnesium mit Zink bzw. deren Eutektika Verivend:ung finden, ebenso das Eutektikum
mit i20/0 Silicium, Rest Aluminium und andere, die edlere. schwere Metalle, wie
Zink, Blei, Zinn, Eisen. Kupfer, nur in verhältnismäßig geringer Menge in die Legierung
bringen, weil das Bindemetall einen großen Anteil im Hauptmetall enthält.
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Die nach dem beschriebenen Verfahren aus Haupt- und Bindemetall hergestellte
Legierung bzw. Formkörper kann dann einem teilifeisen oder vollständigen Homogenisierungsprozeß
bei erhöhter Temperatur unterworfen «-erden, der einerseits den Unterschied in der
Zusammensetzung zwischen den Kristalliten des Hauptmetalls und des Bindemetalls
ausgleicht, andererseits den niedrigen Schmelzpunkt des Bindemetallbestandte.ils
erhöht, ohne den ds Hauptmetalls nennenswert zu erniedrigen. Wird beispielsweise
ein Preßkörper aus Aluminiumpulver, das ziemlich grobkörnig sein kann, etwa ioo
bis iooo ci Korndurchmesser, auf eine Temperatur von 50o ; gebracht und in denselben
io% eines Bindemetalls aus 66% Aluminium und 34% Magnesium entsprechend der eutektisch
hei 45o'- schmelzenden Legierung bei etwa derselben Temperatur, d. h. 5ool, eingesaugt,
so entsteht ein Formkörper, der im Durchschnitt aus g6,60% Aluminium und 3,d.0/0
Magnesium besteht. Der Bindemetallbestandteil hat fürs erste den Schmelzpunkt von
d.50°. Wird der Formkörper nun durch Erhitzen hei Temperaturen von etwa doo bis
60o= homogenisiert, so entsteht aus Hauptmetall und Bindemetall eine einheitliche:
Phase, und zwar in dem gewählten Beispiel ein .Mischkristall dieser Zusammensetzung
der beiden Metalle. Ist das erhaltene Erzeugnis nach der Aufsaugung des Bindemetalls
noch porös, kann es, durch Druck oder plastische Verformung verdichtet werden, sei
es vor, sei es nach der Homogenisierung. Natürlich kann auch die Porösität so eingestellt
werden, daß nach dem Aufsaugen ein praktisch dichter Körper vorhanden ist.
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Auch kann die Legierung, sei es ohne Homogenisierung, sei es mit Homogenisierung,
-ein--,m plastischen Verformungsprozeß unterworfen «-erden, in letzterem Fall kann
dieser vor oder nach der Homogenisierung durchgeführt «-erden.
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Mit der Menge der Bindemetallegierung wird man im allgemeinen nicht
über 300/0 gehen, vielfach werden 5 bis 150l0 genügen, Rest Hauptmetall, das, wie
erwähnt, nicht Cin einheitliches Metall sein muß, sondern auch eine Legierung sein
kann, die schwer reduzierbare Oxcdschichten an der Oberfläche liefert. Der Imstand,
daß das Bindemetall mindestens 30010 von dem Hauptmetall enthält und vor
der Verwendung, z. B. durch Schmelzen der Bestandteile, fertiggestellt wird, hat
den besonderen Vorteil, daß durch das Bindemetall nur relativ geringe eiengen von
Metallen, die ihrer Natur nach dem Hauptmetall fremd sind, in die Gesamtlegierung
eingebracht werden (bei dem Beispiel der Aluminium-Magnesium-Bindelegierung z# gar
keine artfremden Bestandteile), und daß trotzdem das Bindemetall einen weit unter
dem Hauptmetall liegenden Schmelzpunkt besitzt und dadurch eine Sinterung bzw. Einsaigerung
bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gestattet.
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Beim Sinter- oder Einsaigerungsprozeß kann durch :@nw-endung von Ultraschall
auf den Formkörper die Zerreißung der Oxydschichten und damit der Legierungsprozeß
g-fördert werden. Auch Körper, die Silicium als Hauptmetall enthalten. und z. B.
eine
Silicium-Aluminium-Legierung als Bindemetall, z. B. euteküsche,
lassen sich bei sehr niedriger Temperatur dicht herstellen, sei es durch. Sintern
von. Siliciumpulver mit dem Pulver der eutektischen Legierung, sei es durch Einsaugen
der geschmolzenen eu.tektischen. Legierung in einem Preßkörper aus Siliciumpulver
und Pulver einer Stliciumlegierung wie, Ferro-Silicium.