DE839935C - Verfahren zur Herstellung von Metallpulvern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Metallpulvern 1?s ist Bekannt, daß iii der Pulvermetallurgie Schwierigkeiten liäiilig dadurch auftreten, daß die Teile licil der zur Verwendung gelangenden Metallpulver nicht geniigend oder erst bei sehr hohen Temperaturen zusainnlensintern, Selbst bei Metalllitilveril, die sich durch liolie Reinheit auszeichnen, reicht für nianclie Zwecke die Siuterfäliigkeit nicht ;tus.
• 1:s wurde nun gefunden, daß man 'Metallpulver finit besonders guter Sinterfähigkeit erhält, wenn man aus den Salzlüstnigeu der betreffenden 'Metalle mit Amin0iniak ()der Ammoniumcarbonat Hydroxyde oder basische Salze fillt und diese bei erhöhter Temperatur, z@@-eckm;ißig mit Wasserstoff und gegebenenfalls unter Druck, reduziert. Durch die Verwendung von Aininoiniak oderAnunoniunicarbonatalsFällungsmittel #,%,iril ein Produkt erbalten, das bei der nachfolgenden Reduktion, z. B. mit Wasserstoff, ein Metallpulver liefert, dessen Sinterfähigkeit wesentlich besser ist als die von Metallpulvern, die unter Anwendung anderer Fällutigsmittel gewonnen wurden.
• ;Zweckmäßig wählt man als Metallsalze die Nitrate, doch können auch andere Salze, z. B. Chloride oder Salze der Metalle mit organischen Säuren, mit Vorteil verwendet "-erden. In fast allen diesen Fällen kann man auf ein vollständiges Auswaschen der Metallhydroxyde bzw. der basischen Metallsalze verzichten, weil sich bei der nachfolgenden Reduktion bei erhöhter Temperatur praktisch alle noch in dem gefällten Niederschlag vorhandenen Verunreinigungen verflüchtigen.
• Die mit Ammoniak oder Ammoniumcarbonat ausgefällten Niederschläge lassen sich leicht reduzieren. Daher kann die Temperatur bei der Reduktion niedrig gewählt und dennoch ein weitgehend reduziertes Metall gewonnen werden. Die niedrige Reduktionstemperatur hat auch den Vorteil, daß das reduzierte Metall durch das Erhitzen während der Reduktion nur wenig zusammenbackt und daher leicht zu feinstem Pulyer ohne Abfall vermahlen werden kann. Beim Erhitzen auf Sintertemperatur geben solche Metallpulver ohne Rißbildung Sinterstücke, die sich leicht durch Druckbehandlung, wie Pressen oder Walzen, weiter verdichten lassen.
• Mit besonderem Vorteil verwendet man einen Strom von reinem Wasserstoff als Reduktionsmittel, da hierbei eine große Reinheit und eine gute Sinterfähigkeit des reduzierten Gutes durch die niedrige Reduktionstemperatur gewährleistet ist.
• Im Falle von Metallen, deren Salze mit Ammoniak lösliche Komplexverbindungen bilden, wie Kupfer, Nickel, Kobalt und Zink, empfiehlt es sich, durch Anwendung eines Überschusses an Ammoniak zunächst die Metallhydroxyde in Lösung zu bringen, in dieser Lösung etwa vorhandene feste Verunreinigungen abzutrennen und aus der Lösung nun durch Entfernen des Ammoniaks, z. B. durch Austreiben mit Wasserdampf oder durch Abstumpfen mit Säure, das Metallhydroxyd auszufällen. Ammoniakkomplexverbindungen bildende Metalle oder solche Metalle enthaltende Ausgangsstoffe werden zweckmäßig in der Weise in Lösung gebracht, daß man sie mit ammoniakalischer Ammoncarbonatlösung unter Einwirkung eines Oxydationsmittels, z. B. unter Einleiten von Luft, behandelt, worauf die Fällung durch Entfernen des Ammoniaks bewirkt wird.
• Bei manchen Metallen, deren Salze mit Ammoniak Komplexverbindungen bilden, ist es häufig schwierig, die letzten Reste der Metalle auszufällen. In diesen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Restlösungen mit Oxalsäure oder einem ähnlich wirkenden organischen Fällungsmittel zu versetzen und so die darin noch enthaltenen Metallmengen, z. B. Kobalt in Form von Kobaltoxalat, abzuscheiden. Der Niederschlag kann, gegebenenfalls nach Überführung in das Oxyd, durch Reduktion auf Metallpulver weiterverarbeitet werden, so daß ein praktisch vollständiges Ausbringen an sinterfähigem Metallpulver erreicht wird.
• Das vorliegende Verfahren läßt sich mit Vorteil auch auf solche Lösungen bzw. metallhaltigen Rohstoffe anwenden, die mehrere lösliche Metallsalze bzw. Metalle der genannten Art enthalten. Dabei lassen sich in einfacher Weise sehr feine und innige Metallpulvermischungen herstellen, die bereits durch eine kurze Diffusionsglühung Legierungen bilden.
• Die gute Sinterfähigkeit der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Metallpulver zeigt sich besonders bei der pulvermetallurgischen Herstellung von reinen, besonders duktilen Blechen, Draht oder Röhrchen, die z. B. in der Hochvakuumtechnik benötigt werden. Auch zur Herstellung 'von Sinterlegierungen, z. B. für Dauermagnete, können diese Metallpulver mit besonderem Vorteil Verwendung finden.
• Es ist bekannt, Kupfererze in der Weise aufzuarbeiten, daß man sie mit Ammoniumcarbonat auslaugt, aus der gewonnenen Lösung durch Eindampfen im Vakuumapparat festes Kupferammoniumcarbonat abscheidet, dieses Salz in geschlossenen Retorten bei Temperaturen wenig oberhalb 200° zersetzt, wobei die Zersetzung zwecks Vermeidung von Explosionen in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt wird, und das bei der Zersetzung erhaltene Kupfercarbonat reduziert. Über die Eignung des so gewonnenen Reduktionsproduktes für pulvermetallurgische Zwecke ist nichts bekanntgeworden. Gemäß der vorliegenden Erfindung fällt man zwecks Herstellung von Metallpulvern für pulvermetallurgische Zwecke aus den Salzlösungen der betreffenden Metalle die Hydroxyde oder basischen Salze, und diese werden dann bei erhöhter Temperatur reduziert, während bei dem bekannten Verfahren Kupfercarbonat der Reduktion unterworfen wird, das durch Zersetzung von Kupferanunoniumcarbonat gewonnen wurde.
• Beispiel i Kupferspäne werden in ammoniakalischer Ammoncarbonatlösung mit einem Gemisch von Ammoniak, Luft und @Keheriexyd bei 5o@ behandelt, bis eine konzentrierte, tiefblaue Kupfer-Ammoniak-Komplexsalzlösung entstanden ist. Nach Abtrennung des ungelösten Rückstandes wird das Ammoniak aus der Lösung durch Erhitzen ausgetrieben, wobei ein basisches Kupfercarbonat ausfällt. Der Niederschlag wird abgetrennt, getrocknet und im Wasserstoffstrom bei einer Temperatur von 5oo° reduziert. Das so gewonnene Kupferpulver läßt sich durch Erhitzen auf goo° zu Stücken zusammensintern, die eine wesentlich höhere Dichte und Festigkeit besitzen als Sinterstücke, die unter denselben Bedingungen aus einem Pulver erhalten wurden, das aus Kupfersalzlösungen mit Natriumcarbonat gefällt und nach sorgfältigem Auswaschen ebenfalls mit Wasserstoff unter denselben Bedingungen reduziert wurde.
• Beispiel e Man bereitet aus Kupferspänen nach den Angaben im Beispiel i eine Kupfer-Ammoniak-Komplexlösung und versetzt diese mit so viel Eisennitratlösung, daß in dem sich abscheidenden Niederschlag von Kupfer-und Eisenhydroxyd auf io Teile Kupfer etwa go Teile Eisen kömnten. Der Niederschlag wird von der Flüssigkeit abgetrennt, getrocknet und mit Wasserstoff bei 700° behandelt. Nach kurzem Mahlen erhält man ein Kupfer-Eisen-Pulver, das sich zur Herstellung von gesinterten Lagern gut eignet.
• Beispiel 3 Kobaltwürfel werden in Salpetersäure unter Erwärmen gelöst, bis eine praktisch neutrale, konzentrierte Kobaltnitratlösung entstanden ist. Nach Abtrennen ungelöster Anteile wird die Lösung mit Wasser auf etwa das fünffache Volumen verdünnt und mit 2o°%iger wässeriger Ammoniaklösung unter Rühren versetzt, bis kein Kobalthydroxyd mehr ausfällt. Das Kobalthydroxyd wird abfiltriert, nach kurzem Waschen getrocknet und im Wasserstoffstrom bei 75o° reduziert. Das so erhaltene, nur leicht zusammengebackene metallische Kobalt wird in einer Kugelmühle kurz gemahlen und dann in Formen auf iooo= in Wasserstoffatmosphäre erhitzt. Hierbei entstehen rißfreie Sinterstücke, die sich durch Schmieden und Walzen auf kompaktes '.Metallhalbzeug verarbeiten lassen.
• Wird in derselben Weise jedoch das Kobalt mit Natriumcarbonat gefällt und der dabei erhaltene Niederschlag sorgfältig ausgewaschen, so erhält man nach der Reduktion unter den obigen Bedingungen ein Kobaltpulver, aus dem sich durch Sintern nur Stücke ergeben, die von Rissen durchzogen sind und durch Schmieden und Walzen nicht verdichtet werden können.
• Das bei Fällung mit Ammoniak erhaltene Filtrat enthält noch geringe Mengen Kobalt, die sich mit weiteren Mengen Ammoniak nicht befriedigend ausfällen lassen. Versetzt man das Filtrat mit Oxalsäure, so fällt das restliche Kobalt praktisch vollständig als Kobaltoxalat aus, das sich in bekannter «'eise auf sinterfähiges Kobaltmetallpulver verarbeiten läßt. Auf diese Weise lassen sich Kobaltwürfel wesentlich wirtschaftlicher in sinterfähiges Kobaltpulver überführen, als wenn man die gesamte Kobaltmenge mit Hilfe von Oxalsättre verarbeitet.

Claims (4)

1. PATENTANSPR)JCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Metallpulvern für pulvermetallurgische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß man aus den Salzlösungen der betreffenden Metalle mit Ammoniak oder Ammoniumcarbonat Hvdroxvde oder basische Salze in an sich bekannter Weise fällt und diese bei erhöhter Temperatur, zweckmäßig mit Wasserstoff und gegebenenfalls unter Druck, reduziert.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man im Falle von Ammoniakkomplexverbindungen bildenden Metallen das Ammoniak im Überschuß anwendet und der gebildeten Ammoniakkomplexverbindung das Ammoniak zwecks Fällung des Hydroxyds bzw. basischen Salzes entzieht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Ammoniakkomplexverbindungen bildende Metalle oder solche enthaltende Ausgangsstoffe durch Behandlung mit ammoniakalischer Ammoniumcarbonatlösung unter Einwirkung eines Oxydationsmittels in Lösung bringt und dann die Fällung durch Entfernen des Ammoniaks bewirkt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die in den Restlösungen verbliebenen Metallsalze mit Oxälsäure fällt und das Oxalat, gegebenenfalls nach Überführung in Oxyd, mit Wasserstoff zu Metallpulver reduziert. j. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man solche Lösungen bzw. metallhaltigen Rohstoffe anwendet, die mehrere lösliche Metallsalze bzw. Metalle der genannten Art enthalten. Angezogene Druckschriften: »Enzyklopädie der techn. Chemie« von Prof. Dr. F. U l 1 m a n n , 2. Auflage, 7. Bd., 1931, S. i76.