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Verfahren zum Herstellen hochporöser Körper, vornehmlich Metallkörper,
auf keramischem Wege Poröse, Körper, insbesondere aus Metallen, wurden auf keramischem
Wege, d. h. durch Pressen von Pulver mit nachfolgendem Erhitzen bis zur Sinterung,
hauptsächlich auf zwei Arten hergestellt. Entweder wurden. die Pulver so locker
gepreßt, wie es die erstrebte Porosität verlangte, und alsdann bis zur Verfestigung
erhitzt, wobei auch Füll- oder (Ileiitmittel zugesetzt werden konnten, die sich
vor dem Erhitzen, verflüchtigen, wodurch die Erzeugung von Formkörpern erleichtert
wurde, oder man benutzte grobe, massive Körnungen möglichst sperriger Form, damit
man eine genügende Porosität erhalten konnte. In heiden Fällen war die erreichte
Festigkeit für fast adle Zwecke nicht ausreichend, auch dann, als man für das erste
Verfahren sehr feine Pulver, wie Carbonyleisen:, verwendete, welche eine höhere
Sinterfähigkeift besitzen. Hier zeigte sich., daß damit nicht viel gewonnen werden.
konnte-, da nur sehr niedrige Temperaturen angewendet werden konnten, wenn die gewünschte
große Porosität erhalten, bleiben sollte, be!i:spiels.wei@s:e durfte bei Eisen die
Temperatur von 65o° C nicht überschritten werden. Damit ist aber eine für gute Festigkeit
notwendige Sinberung nicht. zu erreichen, welche wesentlich. höhere Temperaturen
verlangt. Der Erfinder hat schon vor Jahrzehnten gezeigt, daß sehr feine, Pulver
selbst aus ganz reinen. Stoffen wohl schneller sintern, und zwar bis zur völligen
Gasdichte erheblich unterhalb des Schmelzpunktes, und infolgedessen die zwischen
den Teilchen befindlichen
Hohlräume mit fortschreitender Erhitzung
schneller verschwinden, als die Festigkeit zunimmt.
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Werden, Füllmittel dabei gleichmäßig verteilt, so kann zunächst: -eine
höhere Porosität erzielt werden. Wird aber zur festen Sdhte"rung genügend eirhitzt,
so verschwindest die Porosität bei nur umeegelmäßiger Bindung, da die Teilchen sich
ungenügend berühren. Danach scheinen feste Bindung, feine Teilchen und gutes Porosität
miteinander unvereinbar zu sein. Die Praxis. hat daher, das zweite Verfahren benutzt.
Aber auch dieses gibt zunächst nur verhältnismäßig lockere Körper, da die, Berührungsstellen,
welche zunächst nur sintern., sehr wenig zahlreich sind. Durch zwei Mittel hat man
dem abzuhelfen gesucht, einmal indem man leichter schmelzende Körper zumischte,
welche eine Kittang bewirktem., dann. nur Anwendung höherer Drücke, um damit größere
Berührungsflächen zu schaffen. Beides, hatte wohl gewisse Wirkungen, maßte aber
auch versagen, wenn .es sich um Körper mit größerer Porosiiität und vor allem um
ganz reine Stoffe, vom. deren eine geiwi:sse Plastizität verlangt wurde, wie bei
Körpern aus Eisen., handelt. Denn sowohl mit denn Zusatz schmelzender Massen geht
meist PoToskät verloren, mehr aber noch du-roh Anwendung sehr hoher Drücke, die
eine sehr unregelmäßige Druckverteilung ergeben. Dazu kommt noch die, Verringerung
durch die Schwindung während des Sinterns, da auch hii@erb,ei genügend hoch erhitzt
werden maß.
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Dass im folgenden beschriebene Verfahren benutzt auch die überragenden
Bindeeigenschaften feiner Pulver zusammen mit ihrer Anordnung, welche die Anwendung
höherer, zur guten, Bindung notwendiger Sintertemperaturen, gestattet, ohne da,B
dabei die Po@rosität verlorengeh,t. Es geht von der vom Erfinder schon frühzeitig
gemachten. Beobachtung aus, da,ß Teilchen durch Sin:terung sich nur binden, wenn
sie sich in. großer Nähe zueinander, am besten in; direkter Berührung, ohne Zwischenschichten
befinden, und daß die Sinterkraft (Zug- bzw. Druckkraft) sehr schnell mit abnehmender
Größe eines Hohlraumes: wächst und dieser dann um so schneller abnimmt mit steigender
Temperatur, wenn nicht durch diel besondere, Struktur, wie sie nach diesem Verfahiren
benutzt wird, ein Widerstand geboten wird.
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Für dass Verfahren. istdie Verwendung eines sehr feinen Pulvers der
Grundsubstanz wichtig, welches so fein wie möglich sein kann und dessen. Teilchen
möglichst ohne schädliche Risse und Sprünge, welche sich bei der Sinterumg nicht
schließen würden., sind. Dazu kommt eine dichte Pressung der Teilchen bis zu weitestgehender
Berührung. Dabei ist es meist nicht erforderlich, zu allergrößter Feinheit zu streben,
waiil z. B. Teilchen. unter i ,cc bereits hohe Absorptionsfähigkeit für Verunreinigungen
zeigen, welche die Bindung beeinträchtiigen würden. Es ist daher meist besser, auf
diese allerfeinsten Teilchen so weit wi"e angängig zu verzichten.
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Die Poren müssen nun, damit sich diese :bei der Endsinterung der feinen
Teilchen nicht schließen, wesentlich größer sein als die Teilchen der Grundsubstanz,
und zwar um ein Vielfaches. Die Feinheit des Pulvers hängt danach also von der Größe
der :gewünschten Poren ab. Es genügt für die meisten Zwecke, daß das Pulver eine
Korngröße hat, von der -mindestens 8o 1/o durch ein Sieb 24o hindurchgeht, bei dem
etwa 86oo Maschen auf den Quadratzentimeter kommen, oder deren Teilchen im Durchschnitt
höchstens 0,05 mm groß und darunter sind.
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Aus diesem feinen Pulver wird nun so dicht wie möglich, d. h. mit
den kleinsten erreichbaren Zwischenräumen zwischen den Teilchen, das die Poren umgebende
Gerüst schon bei der Pressung aufgebaut, damit dieses bei der nachfolgenden starken
Sinterung durch ausreichende Temperatursteigerung nahezu oder :ganz dicht sintert,,
während die viel größeren Poren dabei nicht geschlossen werden.
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Eine solche Struktur wird durch die Verwendung eines Füllmittels in
der Größe und Form der zu erzeugenden Poren erreicht, welches vor der Endsinterung
entfernt werden kann. Die Entfernung kann durch Verdampfen, Auflösen, Verbrennen
od. dgl. geschehen. Das Füllmittel wird zweckmäßig in massiver dichter Form verwendet,
damit es den Druck bei der Pressung aushalten kann. Bei der Wahl der Größe seiner
Teilchen maß die immer auch noch eintretende Schwindung .berücksichtigt werden.
Zwischen dem Pulver der Grundsubstanz dürfen sich entweder gar keine Bestandteile
des Füllmittels befinden, höchstens so geringe Mengen, eventuell eines Gleitmittels,
daß dadurch die engste Berührung der Pulver-, beispielsweise Metallteilchen nicht
beeinträchtigt wird.
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Die Füllkörner aus dichtem, verdampf- oder lösbarem Material werden
für sich in entsprechender Größe und Form hergestellt und darauf mit dem feinen
Pulver der Grundsubstanz in so genügender Menge gemischt, daß sich gute Zellwände
um die Füllkörner bei der nachfolgenden Pressung ausbilden können. Die Porengröße
bzw. die Grenzgröße der Füllkörner richtet sich danach, bis zu welcher Sintertemperatur
gegangen werden maß, um ausreichende Festigkeit der Bindung zu gewinnen.
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Die Entfernung des Füllmittels geschieht bei verdampflbaren, 'besonders
organischen Stoffen, wie Naphthalin, am besten durch Verdampfen, und zwar so langsam,
daß die Dämpfe durch die feinen, verbliebenen Kanäle entweichen können, ohne den
Zusammenhalt zu lockern. Bei Material, wie reinem Eisen, bei denen jede Aufnahme
von Kohle vermieden werden soll, maß die Verdampfung so geleitet werden, daß eine
kohlende Zersetzung der Füllmassen nicht eintreten kann. Dieses wird sicher durch
Verdampfen im Vakuum erreicht.
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Nach der Entfernung der Füllmittel hat dien Körper infolge der engen
Berührung der Pulverteilchen aneinander noch die genügende Festigkeit, daß er unbedenklich
bis zur Endverfestigung gesintert werden kann. Er kann vorher noch chemischer Reinigungsoperationen
unterworfen werden.
Bei der Endsinterung sind alle schädlichen Einwirkungen
zu vermeiden, und deswegen ist eine indifferente Atmosphäre bzw. ein Vakuuun zu
verwenden.
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Dieses Verfahren läßt den Grad der Porosität, die Form und Größe der
Poren fast in beliebigen Grenzen regeln und außerdem, auch bei größter Festigkeit
der Wände, eine hohe Porosität und damit weitgehende Plastizität bei Verwendung
geeigneter Metalle, sogar bei Eisen, erreichen.
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Das Verfahren läßt sich sinngemäß auf alle festen Stoffe anwenden,
welche Pressen in Pulverform und Sintern zulassen. Es besitzt eine besondere Bedeutung
bei der Erzeugung plastischer bzw. hochporöser fester Körper aus reinen Stoffen,
wie Eisen für Dichtung u. dgl.