DE864097C

DE864097C - Verfahren zum Hintanhalten des Aufquellens oder Wachstums und zur Erhoehung der Zugfestigkeit von mit Kupferpulver vermischtem Eisen-pulver beim Pressen und Sintern in einer Wasserstoffatmosphaere

Info

Publication number: DE864097C
Application number: DEH9762A
Authority: DE
Inventors: Nils Herman Brundin; Fil Lic Nils Hermann Schweden
Original assignee: Hoganas AB
Current assignee: Hoganas AB
Priority date: 1951-09-18
Filing date: 1951-09-18
Publication date: 1953-01-22

Description

Verfahren zum Hintanhalten: des Aufquellens oder Wachstums und zur Erhöhung der Zugfestigkeit von mit Kupferpulver vermischtem Eisenpulver beim Pressen und Sintern in einer Wasserstoffatmosphäre In der Pulvermetallurgie verwendet man zur Herstellung von gepreßten und gesinterten Maschinenteilen nur selten Eisenpulver allein. Es wurde nämlich gefunden, daß die Festigkeit von gepreßten und gesinterten Teilen beträchtlich erhöht wird, wenn man dem zu verwendenden Eisenpulver bis zu 2o °jo Kupferpulver zumischt. In der Praxis verwendet man in der Regel 5 bis io °/o Kupferbeimischung.
Es hat sich nun aber in der Praxis ergeben, daß verschiedene Eisenpulver nach dem Vermischen mit Kupfer und Verpressen sich während des Sinterns in Wasserstoffatmosphäre bei iioo bis ii5o° C je nach der Herstellungsweise verschieden verhalten. Gewisse Eisenpulver zeigen beim Sintern ein beträchtliches Aufquellen oder Wachstum (bis zu etwa 2,3 °/o), während andere Pulver eine Schrumpfung von bis zu 0,7 °/o zeigen. Da es zur Einhaltung der verlangten Toleranzen erwünscht ist, daß die Änderung der Dimensionen während des Sintervorganges möglichst klein ist, ist es allgemein üblich, wenn das Pulver Kupfer enthalten soll, ein quellendes Pulver mit einem schrumpfenden Pulver zu vermischen, so daß die fertige Mischung keine Dimensionsänderung oder höchstens ein schwaches Aufquellen (bis zu etwa 0,3 °/o) zeigt, nachdem sie verpreßt und gesintert worden ist.
Der Grund, weshalb eine schwache Aufquellung manchmal erwünscht ist, liegt darin, daß man hierbei für den Preßvorgang und die Kalibrierung nach dem Sintern die gleichen Preßformen verwenden kann.
Es ist natürlich für den Erzeuger von Eisenpulver ein Nachteil, daß das von ihm gelieferte Pulver nicht allein für die Herstellung kupferlegierter Teile verwendet werden kann, weshalb schon viel daran gearbeitet wurde, das Aufquellen oder Wachstum zu beseitigen.
Die vorliegende Erfindung, welche dieses Problem löst, beruht auf der überraschenden Entdeckung, daß verhältnismäßig kleine Mengen von Wolfram in Form von Metallpulver oder einer pulverisierten chemischen Wolframverbindung, wie Wolframoxyd, Ferrowolf-, ram, Wolframat, oder hochkonzentriertes Wolframmineral, wie Wolframit, das Wachstum eines Pulvers, 'das normalerweise zusammen mit Kupfer aufquillt, beträchtlich herabsetzen und bei größeren Umsatzmengen sogar ein Schrumpfen bewirken können. Durch diese Zusätze wird überdies die Zugfestigkeit beträchtlich verbessert.

Die nachstehende Tabelle zeigt den Einfluß einer Wolframoxydbeimischung zu Eisen- und Kupferpulver. Der Druck betrug etwa 5ooo kg/cm2, und die Sinterung erfolgte in Wasserstoffatmosphäre bei etwa 115a° C während 6o Minuten.

Tabelle I

Zusammensetzung der Mischung Dimensionsänderung Zugfestigkeit

(Durchmesser)-

92"5 g Fe + 7,5 g "Cü + 0,0 g W03 ...... , . ....... +1,930/, 25,9 kg/mm2

92;5 g Fe + 7,5 g Cu + 0,5 -,9 W03 . . . . . . . . . . . . . . . + o,44 % 35,8 -

92,5 g Fe + 7,5 g -Cu + 1,0: g W03. . . . . . . . . . . . : . . + o,13 % 39,5 -

92,5 g Fe + 7,5 g Cu + 2,0 g WO 3 . . . . . . . . . : . . - 0;1g °/o 43.o -

92,5 g Fe + 7,5 g Cu + 3,0 g WO 3 . . . . . . . . . . : . . - 0,30')/o 44,1 -

Wie man aus der Tabelle ersieht, ist die Wirkung von selbst so kleinen Wolframoxydzusätzen wie o,5 0/0 sowohl in bezug auf die Änderung der Dimensionen als auch der Zugfestigkeit ganz überraschend.

Es hat sich jedoch erwiesen, daß die Wirkung des " zugesetzten Wolframs oder der Wölframverbindung durch verschiedene Umstände beeinflußt wird. Solche sind: die Menge des beigemischten Kupfers,«die Sintertemperatur und Sinterzeit und besonders der angewendete Druck oder, was dasselbe ist, die Dichte der gepreßten, aber nicht gesinterten Preßlinge, d. h. die Gründichte. Dies ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle II, in welcher die Wirkung des Zusatzes von kleinen Mengen WO, während des Sinterns von Preßlingen mit verschiedener Gründichte auf die Dimensionsänderung derselben gezeigt wird. Es ist klar, daß, wenn man die Gründichte (G. D. in Tabelle II) so niedrig wie 5,5 bis 6,o g/cm3 hält (was einem Preßdruck von 2ooo bis 25oo kg/cm2 entspricht), wie das in der Pulvermetallurgie oft -üblich ist, ein Zusatz von nur o,=5 bis o,2o % W03 genügt, um das Wachstum der Preßlinge während des Sinterns bei den angewendeten Bedingungen unter der erlaubten oberen Grenze zu halten. Diese Bedingungen sind 1o 0/0 Kupferbeimischung, Sintertemperatur 112o6 C und Sinterzeit 3o Minuten.

Tabelle II

Zusammensetzung der Mischung Dimensionsänderung

(Durchmesser)

G. D. 5,5 - G. D. 6,o G. D: 6,5

9o g Fe + 1o g Cu + o,o g W03 . . . . . . . . . . . . . . . . . + 1,98 0% + 2,1o +2,04

go g Fe + 1o g Cu + o,1 g W03: . . . . . . . . . . . . . : . . +o,620/0 +o,82 +1,14

9o g Fe + 1o g Cu -+ o,2 g. W03 . . . . . . . . . . . . . . . - o,ö2 0/0 + o,12 +o,66

go g Fe + 1o g Cu + 0,3 g WO 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . -0,120/0 ZL 0,00 +o,36

90 g Fe + 1o g Cu + 0,4 g W03 . . . . . . . . . . . . . . . . - o,2o 0/0 + o,o6 , +o,36

Untersuchungen haben ferner ergeben, daß eine weitere Abnahme des Aufquellens oder eine Zunahme des Schrumpfens erhalten wird, wenn man neben Wolfram oder Wolframverbindungen eine zusätzliche kleine Menge Chrom oder einer Chromverbindung zur Pulvermischung beifügt. Die Wirkung eines Zusatzes von 0,5 % Cr, 03 ergibt sich aus einem Vergleich der vorstehenden Tabelle II mit der nachfolgendenTabelle III.

Tabelle III

Zusammensetzung der Mischung Dimensionsänderung Zugfestigkeit

(Durchmesser)

. 92,5,9 Fe + 7,5 g-Cn + 0,5 g Crz03 + 0,0 g W03 . . -f-1,95 0/0 25,0 kg/mm2

92,5 g Fe + 7,5 g Cü + 0,5 g Cr203 + 0,5 g W03 . . + 0,25 0/0 34,2 -

92,5 g Fe + 7,5 g Cu + 0,5 g Cr203 + 110;g W03 . . +0,03 11/0- 38,4 -

92,5 g Fe -I- 7,5 g Cu- + 0,5 g Cr20, + 2,0 g W 03 0,25 % 38,1 -

92,5 g Fe + 7,5 g Cu + 0,5 g Cr203 + 310 g W03 . : - 0,049 04 42,5 -

Überraschenderweise ergibt Chromoxyd, wenn man es allein verwendet, keine merkliche Wirkung; eine solche ist vielmehr nur in Kombination mit Wolfram oder einer Wolframverbindung zu erzielen. Durch Verwendung von Wolfram oder einer Woliramverbindung in Kombination mit Chrom oder einer Chromverbindung erhält man das Ergebnis, daß der gewünschte Effekt mit einer kleineren Menge an teuerem Wolfram erhalten werden kann.

Es wurde ferner gefunden, daß Wolfram allein oder in Kombination mit Chrom nur dann diese kräftige Wirkung ausübt, wenn man es mit fertig radiertem Eisenpulver vermischt. Die Beimischung zu Eisenoxyd vor der Reduktion desselben zu Eisenschwamm oder Eisenpulver hat die gewünschte Wirkung nicht. Um die Quellung, die beim Sintern von Preßlingen aus bestimmten Eisenpulvern in Mischung mit Kupfer in einer Wasserstoffatmosphäre auftritt, herabzusetzen oder zu eliminieren, ist es deshalb notwendig, vor, während oder nach dem Vermischen mit Kupferpulver auch kleine Mengen Wolfram in Form von Metallpulver oder pulverförmiger Metallverbindungen, gegebenenfalls zusammen mit kleinen Mengen Chrom, ebenfalls in Form von Pulver oder von Metallverbindungen, zuzusetzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Hintanhalten des Aufquellens oder Wachstums und zur Erhöhung der Zugfestigkeit von mit Kupferpulver vermischtem Eisenpulver bei der Herstellung von Formkörpern durch Pressen und einschließendes Sintern in einer Wasserstoffatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß man der Pulvermischung vor dem Pressen und Sintern eine geringe Menge eines Pulvers zusetzt, das Wolfram in metallischer Form, . als Eisenlegierung oder Wolframverbindung, wie Wolframoxyd, oder als hochkonzentriertes Wolframmineral, wie Wolframit, enthält. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wolframmaterial in Mengen von unter etwa 3 °/o und vorzugsweise zwischen o,i5 und 0,5 °/o zumischt. 3. Verfahren nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem kleine Mengen Chrom in Form von Metalloxyd oder hochkonzentriertem Chromerz mit der Pulvermischung mischt, um die quellungshemmende Wirkung des Wolframzusatzes zu verstärken.