DE846254C

DE846254C - Verfahren zur Herstellung eines zum Verpressen besonders geeigneten Eisenpulvers

Info

Publication number: DE846254C
Application number: DES19311A
Authority: DE
Inventors: Louis Neel
Original assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Current assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Priority date: 1943-03-01
Filing date: 1950-09-22
Publication date: 1952-08-11

Description

Verfahren zur Herstellung eines zum Verpressen besonders geeigneten Eisenpulvers Die,Herstellung von aus Eisenpulvern bestehenden Preßgegenständen erfordert die Verwendung von Pulvern, die besondere :Merkmale aufweisen. Es ist z. B. erforderlich, daß solche Pulver sich leicht zum Verpressen im kalten Zustande eignen, und zwar unter Drücken, die nicht zu hoch sein dürfen, und daß sie in diesem Zustande Gegenstände ergeben, die ein genügendes spezifisches Gewicht besitzen. Gleichzeitig müssen die Körner ein passendes Gefüge besitzen, damit der Gegenstand einen guten Zusammenlang aufweist und sich nicht zermürben läßt.
Die in der Technik in der üblichen Weise durch mechanische Mittel sowie durch Elektrolvse oder durch Aufschließen von orvdischen Eisenverbindungen hergestellten Pulver erfüllen diese Bedingungen nicht in vollkommener Weise. So ist es z. B. beim Verpressen von solchen Pulvern unter Belastungen von 5 bis ro t je Quadratzentimeter nicht möglich, Preßlinge mit einem höheren spezifischen Gewicht als 5,5 zu erhalten, was einem Prozentsatz von 28°o des Gesamtvolumens des Gegenstandes für die Hohlräume, d. h. einem verhältnismäßig geringen Füllwert entspricht. Außerdem sind solche Preßlinge im allgemeinen zerreiblich. Wenn sie mit der Brinellmaschine geprüft werden, so enthält man Eindrücke von großem Durchmesser, die darauf zurückzuführen sind, daß die Körner um die Kugel oder den Diamanten gleiten, was einem ungenügen len Zusammenhang des Stoffes entspricht.
Die in den Laboratorien erhältlichen Eisenpulver, die im allgemeinen durch Aufschließen von 1?isenoxalat hergestellt werden, bewähren sich etwas besser als die technischen Pulver, aber die Herstellungskosten der aus Eisenoxalat hergestellten Pulver sind sehr hoch, denn der Ausgangsstoff ist einerseits kostspielig, und andererseits erfolgt das Aufschließen bei verhältnismäßig hohen Temperaturen, die besondere Einrichtungen erfordern.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Eisenpulver durch Zersetzung von Eisenformiat mit nachfolgendem Aufschließen bei verhältnismäßig geringen, unter 5oo° C liegenden Temperaturen herzustellen. Mit diesem Verfahren erhält man äußerst feine Pulver, die wegen ihrer physikalischen und chemischen Beschaffenheit besonders zweckmäßige magnetische Eigenschaften (sehr großes Koerzitivfeld) besitzen und sich deshalb zur Herstellung von hochwertigen Dauermagneten gut eignen, aber ein solches Pulver bietet keine ausgesprochenen Vorteile gegenüber den anderen technischen Pulvern, soweit es sich um ein leichtes Verpressen und um die Herstellung von Gegenständen handelt, die besonders hohe mechanische kennzeichnende Eigenschaften besitzen. Die Erfahrung zeigt, daß es im allgemeinen nicht möglich ist, die beiden folgenden Eigenschaften, und zwar einerseits ein sehr leichtes Verpressen und andererseits ein hohes Koerzitivfeld, gleichzeitig zu erhalten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Eisenpulvers, bei dem es nicht besonders darauf ankommt, hohe Werte für die Koerzitivkraft zu erhalten, wie es bei Dauermagneten der Fall ist, das sich aber zur Herstellung von Gegenständen durch Verpressen gut eignet, die hohe mechanische Eigenschaften (Festigkeit, hohes spezifisches Gewicht, Dichtheit u. dgl.) besitzen sollen. Durch einfaches Verpressen in kaltem Zustande ergibt dieses Pulver Preßlinge mit einem hohen spezifischen Gewicht von der Größenordnung von 7, bei denen der Prozentsatz an Hohlräumen unter io°/o liegt, wobei Drücke von 5 bis io t je Quadratzentimeter zur Anwendung kommen, und die ferner nicht zerreiblich sind und eine hohe Festigkeit besitzen.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß man von Eisenformiat ausgeht, eine Zersetzung dieses Körpers durch Wärme in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre bewirkt und gleichzeitig mit oder nach dieser Zersetzung eine sehr weitgehende Reduktion der Zersetzungsprodukte mittels eines reduzierenden Gases bei einer zwischen 500 und 75o° C liegenden Temperatur ausführt.

Als Ausgangsstoff für die Herstellung des Pulvers wird Eisenformiat verwendet. Es wurde nämlich überraschend festgestellt, daß es mit dieser Verbindung möglich ist, Pulver zu erhalten, die sich weit besser zum Verpressen eignen als die Pulver, die im Laboratorium durch Zersetzung und Reduktion einer doch naheliegenden organischen Verbindung; nämlich des Oxalates, hergestellt werden. Dieser Erfolg wird übrigens durch Ausführung der Reduktion bei wenig hohen Temperaturen erhalten, was hinsichtlich -der Herstellungskosten sehr zweckmäßig ist. Außerdem ist das aus dem Formiat hergestellte Pulver unter sonst gleichen Bedingungen entschieden reiner als das Pulver, das aus dem Oxalat hergestellt wird. Die nachstehende Tabelle zeigt deutlich die in den Ergebnissen hinsichtlich der Verpressung erzielten Unterschiede zwischen dem Oxalat- und dem den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Formiatverfahren. Die darin angegebenen Zahlen beziehen sich auf Preßlinge, die aus zwei Pulvern durch einfaches Pressen in kaltem Zustande mit einem Druck von io t je Quadratzentimeter erhalten wurden, und geben in den beiden in Frage kommenden Fällen den Prozentsatz an Hohlräumen gegenüber (lern Gesamtvolumen des Preßlinges an.

Prozentsatz Prozentzatz

an Hohl- an Hohl-

Reduktions- Dauer der räumen hei räumen bei

temperatur Reduktion dem aus dem aus

in Grad in Stunden Formiat Oxalat

erhaltenen erhaltenen

Pulver Pulver

500 i li,5 28,8

500 4 io,5 26,3.

6oo 1 9 23,7

Das als Ausgangsstoff verwendete Eisenformiat wird durch ein beliebiges bekanntes Mittel hergestellt. Dieses Formiat wird durch die Wärme zersetzt, und gleichzeitig oder nachträglich wird die Reduktion der durch diese Zersetzung erhaltenen Erzeugnisse mittels eines reduzierenden Gases vorgenommen, aber während man zur Erhaltung eines Pulvers mit hohem Koerzitivfeld eine Reduktion vornimmt, die bei Temperaturen von der Größenordnung von 300° C gegebenenfalls nicht vollständig ist, verfährt man näch der Erfindung in der Weise, daß man eine sehr weitgehende Reduktion, und zwar bei einer höheren, zwischen 5oo und 75o° C liegenden Temperatur, ausführt.

Die in der nachstehenden Tabelle kurz angeführten Beispiele, die sich auf Pulver beziehen, die aus Eisenformiat durch Reduktion erhalten wurden, und zwar bei Anwendung verschiedener Temperaturen, zeigen die Änderungen der erzielten Ergebnisse in Abhängigkeit von der Reduktionstemperatur und von der Dauer dieser Reduktion. In den beiden letzten Kolonnen sind einerseits die Werte der in den verschiedenen Fällen erhaltenen Koerzitivfelder und andererseits die Prozente an Hohlräumen in Preßlingen, die durch einfaches Pressen in kaltem Zustande unter Drücken von io t je Quadratzentimeter hergestellt wurden.

Prozentsatz an

Reduktions- Dauer der Hohlräumen in

r Reduktion hoerzitivfeld dem im kalten

tempktatu

in Grad in Stunden des Pulvers Zustand

hergestellten

Preßling

400 1 58 Gauß 19,7

400 4 57 - 16

400 8 40 - 16

500 1 35 - 11,5

500 6 10 - 10,3

6oo 1 10 - 9

Der zu erreichende Reduktionsgrad inuß möglichst groß sein. Praktisch genügen Erzeugnisse, die nur

noch i0,'0 Sauerstoff enthalten, für die meisten gewöhn-

lichen Bedürfnisse, aber die Ergebnisse werden in dem

Maße besser, wie dieser Gehalt verringert wird. Man

erhält die gewünschte weitgehende Reduktion da-

durch, daß inan auf die Beschaffenheit des reduzieren-

den Gases, auf dessen Fördermenge oder auf dessen

Druck einwirkt. Die Reduktion wird desto besser sein,

je reiner das verwendete Gas ist, je schneller die För-

derung desselben gewählt wird oder je höher dessen

Druck ist, wobei alle sonstigen Bedingungen gleich

sind. Nötigenfalls wird es bei einer bestimmten Anlage

möglich sein, die günstigsten Bedingungen festzu-

stellen, die für ein gegebenes Ergebnis zu wählen sind.

Die Reduktionstemperatur darf 75o° C nicht über-

steigen. Wenn die Temperatur zu hoch ist, so ist man

nämlich genötigt, umständlichere Einrichtungen und

kostspieligere feuerfeste Stoffe anzuwenden, wodurch

die Betriebskosten und somit auch die Herstellungs-

kosten des erhaltenen Pulvers erhöht werden. Arbeitet

man ferner in der Nähe der als Höchstwert angegebe-

nen Temperatur von 750 C oder bei einer noch höheren

Temperatur, so besteht die Gefahr, daß ein Sintern

des Pulvers beginnt, wodurch die Herstellung um-

ständlicher und die kennzeichnenden Eigenschaften

des erhaltenen Produktes sofort geringer werden. Ar-

beitet man dagegen bei Temperaturen unter 50o° C, so

erfolgt die Reduktion langsamer und ist infolgedessen

bei der gleichen Arbeitsdauer nicht mehr so voll-

ständig; man erhält dann Pulver, die zwar eine be-

trächtliche Koerzitivkraft besitzen, aber deren spezi-

fisches Gewicht, wenn sie in kaltem Zustand gepreßt

worden sind, geringer ist. Arbeitet man endlich bei

sehr tiefer Temperatur, wie z. B. bei 30o° C, so ist

es nötig, die Dauer der Reduktion ganz beträchtlich

zu verlängern, was sich mit niedrigen Herstellungs-

kosten nicht vereinbaren läßt. Man wird also schließ-

lich die Reduktionstemperatur unter Berücksichtigung

der obigen Ausführungen und je nach dem spezifischen

Gewicht oder dem hüllwert wählen, die für den her-

zustellenden Preßling erhalten werden müssen.

Einige Ausführungsbeispiele, auf die sich die Er-

findung nicht beschränkt, werden nachstehend an-

gegeben.

Beispiel I Eisenforiniat wurde bei 55o° C in einem trockenen und reinen Wasserstoffstrom von 30 1 für je i g Eisen und in der Stunde unter dem gewöhnlichen Druck zersetzt: nach einer einstündigen Reduktion erhielt man ein Eisenpulver, das nach dem Pressen in kaltem Zustande unter einem Druck von io t je Quadratzentimeter einen Preßling mit einem spezifischen Gewicht von 7,1 ergab. Ein Versuch dieses Preßlinges mit der Brinellmaschine ergab einen Eindruck, der 130 Brinelleinheiten entspricht, woraus sich ergibt, daß die Körner einen guten Zusammenhang aufweisen.

Beispiel II Eine ähnliche Arbeit wurde mit der gleichen Wasserstoffmenge und unter leinselben Druck, aber in derWeise durchgeführt, daß die Reduktion bei einer Temperatur von 65o C erfolgte. Auch hier ergab das Pressen in kaltem Zustande unter einem Druck von io t je Quadratzentimeter einen Preßling mit einem spezifischeu Gewicht von 7 und ebenfalls mit einem guten Zusammenhang.
Beispiel III Eine andere Arbeit wurde ausgeführt, und zwar diesmal bei einer Reduktionstemperatur von 550' C, wie im Beispiel 1, aber mit einem viermal geringeren Wasserstoffstrom. Das spezifische Gewicht des in kaltem Zustande gepreßten Gegenstandes unter einem Druck von io t je Quadratzentimeter beträgt nur noch 5,5 statt 7.
Das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Pulver eignet sich ganz besonders zur Herstellung von Preßlingen jeder Art mit oder ohne Bindemittel, die eine hohe Festigkeit besitzen müssen und nicht zerreiblich sein dürfen.
Es eignet sich ferner zur Herstellung von Drosselspulenkernen.
Das nach dem Verfahren hergestellte Pulver erfordert im allgemeinen einen weniger hohen Druck als die gewöhnlichen Pulver, um dasselbe spezifische Gewicht zu erhalten; oder es ergibt entschieden höhere spezifische Gewichte, wenn die üblichen Drücke verwendet werden.
Das nach dem Verfahren hergestellte Pulver eignet sich auch vorteilhaft zur Herstellung von gesinterten Gegenständen jeder Art, denn einerseits hat die erhaltene Erhöhung des spezifischen Gewichtes des in kaltem Zustande gepreßten Gegenstandes zur Folge, daß der Schwund beim Sintern kleiner wird; andererseits führen die Feinheit und das Gefüge des Kornes sowie die Möglichkeit, hohe spezifische Gewichte für den in kaltem Zustande gepreßten Gegenstand zu einer Verbesserung der Berührung der Körner untereinander, wodurch die Sintertemperatur niedriger gewählt werden kann.
Bei den einen wie bei den anderen Anwendungszwecken liegt es auf der Hand, daß das nach dein Verfahren erhaltene Pulver allein, oder mit anderen Metallpulvern vermischt, mit oder ohne Isolierbindemittel, entsprechend der Art der herzustellenden Gegenstande verwendet werden kann.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung eines Eisenpulvers, das sich besonders zum Verpressen eignet, durch Zersetzung von Eisenformiat durch die Wärme, in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre und nachträgliche oder gleichzeitige Reduktion der Zersetzungsprodukte mittels eines reduzierenden Gases, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion weitgehend getrieben wird und bei einer zwischen 500 und 750°C liegenden Temperatur erfolgt.