DE913588C

DE913588C - Herstellung von Sintermetallkoerpern

Info

Publication number: DE913588C
Application number: DEW11640D
Authority: DE
Inventors: Dr Franz Skaupy
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Priority date: 1941-12-28
Filing date: 1941-12-28
Publication date: 1954-06-14

Description

Herstellung von Sintermetallkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Formkörpern, die aus mindestens zwei Metallen bestehen, von denen mindestens das eine einen tieferen Schmelzpunkt als die anderen besitzt, durch Sintern, bei dem ein Gemisch der Metallpulver eines über dem Schmelzpunkt des niedrigerschmelzenden Metalls liegenden Temperatur gesintert und letzteres so gewählt ist, daß es entweder für sich allein oder auf Grund eines Zusatzes das oder die höherschmelzenden Metalle in flüssigem Zustand löst und beim Erkalten bzw. Erstarren wieder auf den noch ungelöst gebliebenen Körnern abscheidet, diese dabei vorzugsweise zu einem festen Gerüst verkittend. Das Wesentliche der Erfindung ist hierbei, daß aus dem fertigen Sinterkörper das niedrigschmelzende Metall entfernt wird, so daß das Gerüst des hochschmelzenden Metalls hinterbleibt und in dieses Gerüst ein anderes, niedriger als das Gerüst schmelzendes Metall bzw. eine Legierung eingebracht, z. B. eingesaigert wird.
Naturgemäß muß bei dem neuen Verfahren der höherschmelzende Bestandteil in genügender Menge vorhanden sein, insbesondere in Prozentsätzen von über 50 °/o oder gar über 8o °/o. Als höherschmelzender Bestandteil kommen einerseits schwer schmelzende Metalle der q. bis 6. Gruppe des Periodischen Systems, d. h. Metalle, wie Titan, Tantal, Molybdän, aber auch deren Carbide, Nitride, Silizide, Boride, in Betracht. Eine andere Art von höherschmelzenden Metallen, die sich für die Erfindung eignen, ist durch die Metalle der Eisengruppe gegeben. Als niedrigerschmelzende Metalle kommen insbesondere solche geringer Legierungsneigung mit dem höherschmelzenden in Betracht, wie Magnesium, Kupfer, Silber, Zink, Aluminium, Blei und ähnliche, die einen Zusatz eines stark legierungsfähigen Metalls, insbesondere der Eisengruppe, Mangan, Aluminium, Beryllium oder seltene Erdmetalle, enthalten.
An einem Beispiel können die Vorzüge des neuen Verfahrens erläutert werden.
Es sei eine Legierung herzustellen aus über 8o"/, Eisen mit einem niedrigerschmelzenden Metall, das aus einer Legierung von Kupfer mit wenig Nickel, Aluminium oder Mangan besteht. Beim Sintern knapp über dem Schmelzpunkt des Kupfers bzw. der Kupferlegierung wird sich ein Teil des Eisens in der flüssigen Kupferphase auflösen und beim Erstarren, wenn dieses genügend langsam geschieht, wieder auf den ungelösten Eisenkörnern abscheiden, diese dabei an den Berührungsstellen zu einem festen Eisengerüst zusammenkittend. Man kann so einen festen Eisenkörper bei niedrigeren Temperaturen erhalten als etwa beim Sintern von Eisenpulver allein. Dies wird noch deutlicher, wenn der niedrigerschmelzende Bestandteil, d. h. die Kupferlegierung, etwa noch durch einen weiteren Zusatz, z. B. Zink, in ihrem Schmelzpunkt gesenkt wird, so daß über dem Schmelzpunkt des so erhaltenen niedrigerschmelzenden Bestandteiles, aber trotzdem wesentlich unter dem Schmelzpunkt des Kupfers gesintert werden kann. Durch entsprechende Wahl des Nickel- oder Manganzusatzes zum Kupfer kann der Grad der Löslichkeit des Eisens in der flüssigen Phase und der Grad seiner Abscheidung aus dieser nach dem Erkalten eingestellt werden. Grundsätzlich kann auch ein unlegiertes, also einheitliches niedrigerschmelzendes Metall verwendet werden.
Der so erhaltene Sinterkörper kann nun durch die erfindungsgemäße weitere Behandlung einem bebestimmten Zweck angepaßt werden, und zwar dadurch, daß aus dem entstandenen festen Gerüst des höherschmelzenden Bestandteils, also des Eisens, der niedrigerschmelzende Bestandteil ganz oder teilweise entfernt wird, so daß das Gerüst des höherschmelzenden härter bleibt, in das dann ein anderes, ebenfalls niedriger als das Gerüst schmelzendes Metall, z. B. Kupfer, bzw. eine Legierung eingebracht, z. B. eingesaigert wird. Die Entfernung des leicht schmelzenden Bestandteiles kann durch Herauslösen mit z. B. Säuren oder in der Weise geschehen, daß der Sinterkörper bei einer über dem Schmelzpunkt des leicht flüssigen Bestandteils liegenden Temperatur mit einer diesen Bestandteil heraussaugenden Masse, z. B. einem porösen Sinterkörper oder Metallpulver aus höherschmelzendem Metall, in Berührung gebracht wird. So kann z. B. der Sinterkörper ausEisen als Hauptbestandteil und Kupfer-Mangan als Bindemetall j in Wolfram eingepaßt auf eine Temperatur erhitzt werden, die oberhalb des Schmelzpunktes der Mangan-Kupfer-Legierung liegt. Dann wird das Wolframpulver das flüssige Kupfer-Mangan aus dem Sinterkörper heraussaugen, ähnlich wie eine poröse Tonplatte zum Trocknen flüssiger organischer Stoffe verwendet wird. Statt Wolframpulver zu verwenden, kann der Sinterkörper auf eine Platte aus porösem gesintertem Wolfram gelegt und auf dieser erhitzt werden, wodurch die Analogie mit der porösen Tonplatte noch deutlicher wird. Grundsätzlich ist zur Entfernung des Bindemetalls aus dem Sinterkörper auch ein Herausdampfen desselben z. B. im Vakuum denkbar.
Durch ein solches Verfahren kann man einen Sinterkörper mit einem leichten Gerüst aus einem höherschmelzenden Metall herstellen, das mit einem solchen niedrigerschmelzenden ausgefüllt ist, das bei unmittelbarer Sinterung mit dem höherschmelzenden kein festes Gerüst des letzteren ergeben würde, z. B. weil es dieses in flüssigem Zustande nicht zu lösen und dann wieder abzuscheiden vermag. Auf diesem Wege könnte z. B. aus einem Wolframcarbid-Kobalt-Hartmetall das Kobalt aus dem Wolframcarbid herausgelöst und durch Kupfer ersetzt werden, während letzteres, mit dem Wolframcarbid direkt gesintert, keinen genügend festen Sinterkörper ergibt. An Stelle von Kupfer können auch Legierungen, wie Eisen -Wolfram, Kobalt-Molybdän, oder Metalle, wie Blei, Aluminium, Aluminium-Silizium-Legierung, z. B. Silumin, gesetzt werden. Es entsteht so ein Wolfrarncarbid-Kupfer-Hartmetall, das die Festigkeit des mit Kobalt hergestellten besitzt und dabei eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit vermöge des vorhandenen Kupfers aufweist.
Die Verfahren nach der Erfindung können auch auf Oberflächenschichten aus einem schwer schmelzenden und einem leichter schmelzenden Bestandteil angewendet werden. Solche können aus einem auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgebrachten Gemisch der Pulver der leicht und schwer schmelzenden Bestandteile aufgesintert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von metallischen Formkörpern, die aus mindestens zwei Metallen bestehen, von denen mindestens eines einen tieferen Schmelzpunkt als die anderen besitzt, durch Sintern, bei dem ein Gemisch der Metallpulver bei einer über dem Schmelzpunkt des niedrigerschmelzenden Metalls liegenden Temperatur gesintert wird und letzteres so gewählt ist, daß es entweder für sich allein oder auf Grund eines Zusatzes das oder die höherschmelzenden Metalle in flüssigem Zustand löst und beim Erkalten bzw. Erstarren wieder auf den noch ungelöst gebliebenen Körnern abscheidet, diese dabei vorzugsweise zu einem festen Gerüst verkittend, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem fertigen Sinterkörper das niedrigschmelzende Metall entfernt wird, so daß das Gerüst des hochschmelzenden Metalls hinterbleibt und in dieses Gerüst ein anderes, niedriger als das Gerüst schmelzendes Metall bzw. eine Legierung eingebracht, z. B. eingesaigert wird. 2. @ Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des leicht schmelzenden Bestandteils durch Herauslösen mit z. B. durch Säuren oder in der Weise geschieht, daB der Sinterkörper bei einer über dem Schmelzpunkt des leicht flüssigen Bestandteils liegenden Temperatur mit einer diesen Bestandteil heraussaugenden Masse, z. B. einem porösen Sinterkörper oder Metallpulver aus höherschmelzendem Metall, in Berührung gebracht wird. 3. Legierung, hergestellt nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daB als schwer schmelzende Metalle solche der q.. bis 6. Gruppe des Periodischen Systems, wie Titan, Tantal, Molybdän oder deren Carbide, Silicide, Boride, Nitride, gewählt werden. q.. Legierung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daB als höherschmelzende Metalle solche der Eisengruppe gewählt werden. 5. Legierung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daB als niedrigschmelzende Metalle solche geringer Legierungsneigung mit dem höherschmelzenden gewählt werden, wie Magnesium, Kupfer, Silber, Zink, Cadmium, Blei, die einen Zusatz eines stark legierungsfähigen Metalls, insbesondere der Eisengruppe Mangan, Aluminium oder seltene Erdmetalle, enthalten. 6. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch Z und 2 auf Oberflächenschichten, die aus schwer schmelzendem und einem leicht schmelzenden Bestandteil bestehen und die aus einem auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgebrachten Gemisch der Pulver der leicht und schwer schmelzenden Bestandteile aufgesintert wurden.