-
Verfahren zur Herstellung von spratzigen Metallpulvern Gegenstand
des Patents 949 859 ist ein Verfahren zur Herstellung von spratzigen Metallpulvern
aus schmelzflüssigen Metallen, Metalllegierungen oder Gemischen solcher miteinander
oder mit anderen Stoffen durch Zerstäuben eines zusammenhängenden, flüssigen Schmelzstrahles
mittels Gasen oder Dämpfen, die dem Metallstrahl allseitig, z. B. durch eine Ringdüse
oder mehrere rings um den Schmelzstrahl angeordnete Düsen, zugeführt werden, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schmelze auf denn Wege zu der Zerstäub.ungsstelle
durch Einwirkung von Kühlmitteln in höher viskosen Zustand übergeführt und in diesem
Zustand zerstäubt wird. Dieses Verfahren wird z. B. derart durchgeführt, daß die
Schmelze auf eine Temperatur gebracht wird, bei der sie gut flüssig ist und in einem
geschlossenen Schmelzstrahl glatt aus dem Schmelzgefäß ausfließt. Der Schmelzstrahl
wird auf dem Wege zur Zerstäubungsstelle einer derartigen Kühlung unterworfen, daß
die für die Erzielung sprätz.igerTeilchen gewünschteViskositätserhöhung eintritt.
Dies kann z. B. derart geschehen, daß man dem frei fallenden, schmelzflüssigen Metallstrahl
das Kühlmittel, z. B. Wasser, mit Hilfe einer den Schmelzstrahl ringförmig umgebenden
Düse oder mit Hilfe mehrerer konzentrisch und den Schmelz= strahl angeordneter Düsen
in solcher Menge zuführt, daß die Schmelze gerade die gewünschte Viskosität annimmt
und sie in diesem Zustand der Zerstäubung unterwirft.
-
Bei der praktischen. Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent
hat sich mitunter ge`
zeigt, daß das erhaltene Zerstäubungsprodukt
neben den gewünschten, spratzigen Teilchen auch Beimengungen von nichtspratzigen,
andersartigen Metallteilchen enthält. Wie gefunden wurde, treten derartige Störungen
vorzugsweise dann in Erscheinung, wenn 'Metallschmelzstrahle von größerer Dicke
zur Anwendung gebracht wurden. In derartigen Fällen kann es, wie gefunden wurde,
vorkommen, daß die Viskositätserhöhung, die Voraussetzung der Bildung von Metallteilchen
in spratziger Form ist, im Innern. des Metallstrahles nicht in gleichem Maße auftritt
wie in den Außenschichten., was zur Folge hat, daß neben den erwünschten, spratzigen.
Metallteilchen auch solche von anderer Beschaffenheit erhalten werden.
-
Erfindungsgemäß sind diese Schwierigkeiten. dadurch überwunden worden,
daß die Abkühlung des Metallstrahls derart durchgeführt wird, daß die Viskositätserhöhung
durch den Gesamtquerschnitt des Schmelzstrahles in, praktisch gleicher Weise stattfindet.
Dies kann, wie gefunden. wurde, in einfacher und zuverlässiger Weise dadurch erreicht
werden, daß das Kühlmittel, z. B. Wasser oder Wasserdampf, allseitig von oben her
in spitzem Winkel mit einem solchen Druck auf den Schmelzstrahl einwirken gelassen
wird, daß dieser zwar eine gewisse, die gewünschte Innenkühlung gewährleistende
Auflockerung erfährt, aber nicht bereits zerstäubt wird. Man verfährt z. B. derart,
da.ß das Kühlmittel z. B. mit Hilfe einer Ringdüse von oben her in spitzem Winkel
dem Schmelzstrahl zugeführt und dem Kühlmittel ein. solcher Impuls gegeben. wird,
daß Teilchen des Kühlmittels gewissermaßen in den Schmelzstrahl hineingedrückt werden
und durch Vermischung Gelegenheit haben, auch die Kernzone des Schmelzstrahles in
gewünschter Weise unter Viskositätserhöhung zu beeinflussen. Die Entfernung zwischen
der Eintrittsstelle des Kühlmittefs und der Zerteilungszone ist so zu bemessen.,
daß eine genügende, sich möglichst über den Gesamtquerschnitt des Schmelzstrahles
erstreckende Abkühlung und eine entsprechende Viskositätserhöhung beim Eintritt
des Schmelzstrahles in die Zerteilungszone erreicht sind. Unter Beachtung dieser
Bedingung empfiehlt es sich, die »Abkühlungsstrecke« möglichst gering zu bemessen.
Als Kühlmittel kommen Flüssigkeiten, Dämpfe und Gase in Frage, welche bei den in
Betracht kommendenTemperaturen keine oder doch nur unwesentlich störende Einwirkungen
auf das geschmolzene Metall verursachen, z. B. Wasser, wäßrige Salzlösungen; Kohlenwasserstoffe,
wieTetrahydronaphthalin oder Benzol; Gase, wie Wasserstoff, Stickstoff, Argon, Kohlenoxyd;
Dämpfe, wie Wasserdampf.
-
Zur Zerstäubung des passend abgekühlten Schmelzstrahles kann, man.
sich gebräuchlicher Zerstäubungsmittel und Zerstäubungsvorrichtungen bedienen.
-
Die Zerstäubungsdüsen werden vorteilhaft so betrieben, daß bei der
Zerstäuhung zugleich eine weitere Abkühlung der gebildeten kleinen Partikelchen
stattfindet. Mit Vorteil werden den Schmelzstrahl konzentrisch einschließende Ringdüsen
verwendet, durch welche Zerstäubungs- und Abschreckmittel, z. B. in, einem Winkel
von. etwa 45°, mit solchem Impuls in die Schmelze eingeblasen werden, daB die gewünschte
Feinzerteilung und gleichzeitig eine so weitgehende Verfestigung der gebildeten
feinen Partikelchen erfolgt, daß eine Wiedervereinigung zu gröberen Konglomeraten
vermieden wird.
-
Als Zerstäubungsmittel kann man z. B. Wässer oder Wasserdampf verwenden.
-
Die anzuwendenden Maßnahmen richten sich nach der Art der zu verarbeitenden
Metalle oder Legierungen, nach der Apparatur und den gewünschten Ergebnissen. Dies
gilt insbesondere mit Bezug auf die Frage, bis zu welchen Temperaturen die zu verarbeitenden
Schmelzen zu erhitzen bzw. zu überhitzen sind und wieweit die Abkühlung des Schmelzstrahles
zu betreiben ist, um die Schmelze in den für die Erzielung der gewünschten, spratzigen
Partikelchen geeigneten Zustand zu überführen. Im allgemeinen empfiehlt es sich,
die Schmelzen auf Temperaturen zu erhitzen, die etwa 2o bis ioo° C oder auch mehr
über dem Schmelzpunkt liegen.
-
Die Erfindung eignet sich zur Herstellung feiner und feinster Metallpulver
aus den verschiedenartigsten Metallen., wie Silber, Kupfer, Eisen, Blei, Aluminium,
Magnesium, sowie von Legierungen der genannten Metalle miteinander und mit anderen
Metallen. Bei Verarbeitung von besonders reaktionsfähigen, z. B. leicht oxydierbaren
Metallen empfiehlt es sich, den Raum, in dem die Metallschmelze frei fällt, und
gegebenenfalls auch den Zerstäubungsraum mit inerten bzw. reduzierenden Gasen zu
beschicken.
-
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Zerstäubung derart
durchgeführt, daß gleichzeitig verschiedene Mittel zur Einwirkung auf die Schmelze
gebracht werden. Man. kann z, B. Wasser oder Wasserdampf als Zerstäubungsmittel
verwenden und gleichzeitig noch Druckluft zur Einwirkung auf die Schmelze bringen..
Durch gemeinschaftliche Anwendung von. Wasserdampf und Preßluft bei der Zerstäubung
des schmelzflüssigen Metallstrahles, z. B. einer Eisenschmelze, werden die gebildeten
Metallteilchen einer Oxydation unterworfen. Derart oxydierte Metallteilchen bieten.
für manche Zwecke besondereVorteile. Unterwirft man z. B. anoxydiertes, spratziges
Metallpulver einem nachträglichen, reduzierenden Glühen, so bildet sich eine unregelmäßige
Oberflächenschicht von Weicheisen, die beim Verpressen, zu Formlingen für Sinterkörper
infolge ihrer leichten Verformbarkeit eine bessere Betätigung der Adhäsionskräfte
zwischen den miteinander zu verbindenden. Kornoberflächen gewährleistet. Hierdurch
wird die Preßbarkeit verbessert und die Festigkeit der Sinterkörper erhöht. Die
Durchführung des Verfahrens unter gleichzeitiger Verwendung von Wasserdampf und
Druckluft als Zerstäubungsmittel bietet unter anderem auch die Möglichkeit, aus
kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen durch nachfolgendes Glühen des Pulvers kohI.enstofffreies
Weicheisenpulver herzustellen,
da durch auf der Oberfläche des Metallkornes
befindlichen Sauerstoff die Entkohlung unter Bildung von Kohlenoxyd wesentlich erleichtert
wird.