EP1558417A1 - Metallpulverspritzgussmasse und verfahren zum metallpulverspritzguss - Google Patents

Metallpulverspritzgussmasse und verfahren zum metallpulverspritzguss

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EP1558417A1
EP1558417A1 EP03769426A EP03769426A EP1558417A1 EP 1558417 A1 EP1558417 A1 EP 1558417A1 EP 03769426 A EP03769426 A EP 03769426A EP 03769426 A EP03769426 A EP 03769426A EP 1558417 A1 EP1558417 A1 EP 1558417A1
Authority
EP
European Patent Office
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injection molding
metal powder
powder
iron
metal
Prior art date
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Ceased
Application number
EP03769426A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Wohlfromm
Raimund Felder
Johan Herman Hendrik Ter Maat
Martin Blömacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1558417A1 publication Critical patent/EP1558417A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/22—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • Metal powder injection molding compound and method for metal powder injection molding are Metal powder injection molding compound and method for metal powder injection molding
  • the present invention relates to a method for metal powder injection molding.
  • Metal powder injection molding (“MIM”, or also with the generic term powder injection molding, PIM, also referred to in the US as “molding”) is a powder-metallurgical process in which the metal powder is produced by injection molding a thermoplastic injection molding compound and usually contains at least 30% by volume of a thermoplastic binder, a molded body is produced, from which the binder is subsequently removed, and which is then sintered into the finished workpiece.
  • Metal powder injection molding combines the advantages of shaping by injection molding known from plastics technology with those of classic powder metallurgy. In classic powder metallurgy (powder metallurgy, often referred to as "P / M”), metal powder is used, often with up to 10% by volume.
  • Lubricants such as oil or wax are added, pressed to the desired shape, and the pressing is then sintered.
  • the advantage of the powder detailing process lies in the freedom of choice of materials. Powder-metallurgical processes can be used to sinter a metal-powder mixture to produce materials that cannot be produced using melt-metallurgy processes.
  • a major disadvantage of classic powder metallurgy through pressing and sintering is that it is not suitable for the production of workpieces with more complex geometric shapes. For example, molds with undercuts, that is to say depressions transverse to the pressing direction, cannot be produced by pressing and sintering. With injection molding, however, practically any shape can be created.
  • Metal powder injection molding is therefore mainly used for relatively small and complex shaped workpieces.
  • d90 value is usually given in the unit micrometer. It means that 90% by weight of the powder in question is in the form of particles with a particle size of at most this d90 value.
  • analogous d10 or d50 -Values specified (occasionally the capital letter "D” is used, ie the value is designated as D10, D50 or D90).
  • the measured particle size corresponds to the sphere diameter; in the case of non-spherical particles, the measurement method (usually laser light diffraction) necessarily measures an effective diameter of the particles which corresponds to the diameter of spherical particles of the same volume.
  • Comparatively fine metal, in particular iron or steel particles are always used in metal powder injection molding of iron. The fine metal particles are comparatively expensive and are difficult to handle due to their tendency to agglomerate and pyrophoric, but they have better sintering properties.
  • low-alloy steels in the context of this invention are understood to mean steels with an iron content of at least 90% by weight, that is to say a content of alloy elements of at most 10% by weight
  • high-alloy steels are typically considerable are easier to sinter, that is, they are easier to obtain homogeneous and dense sintered workpieces than low-alloy steels.
  • iron or steel powder with a d90 value in the range from 0.5 to 20 micrometers is therefore always used, and only very rarely up to a maximum of about 35 micrometers.
  • the pyrophoric properties of fine metal particles in powder injection molding compounds can be controlled.
  • the fine powders with their tendency to agglomerate usually lead to uneven filling of the mold, and pyrophoricity of the metal powder is intolerable. For this reason, comparatively coarse particles with a d90 value above 40 micrometers are always used in classic powder metallurgy by pressing and sintering.
  • EP 446708 A2 (equivalent: US 5,198,489), EP 465940 A2 (equivalent: US 5,362,791), EP 710 516 A2 (equivalent: US 5,802,437) and WO 94/25205 (equivalent: US 5,611,978) disclose various injection molding compositions for use in metal powder injection molding processes, and Metal powder injection molding process in which the binder is removed catalytically from injection molded parts, which are then sintered.
  • EP 582 209 A1 (equivalent: US 5,424,445) teaches certain dispersants for use as auxiliaries in powder injection molding compositions.
  • WO 01/81 467 A1 discloses a binder system for metal powder injection molding.
  • WO 96/08 328 A1 discloses a typical composition for classic powder metallurgy by pressing and sintering with up to 10% by weight of a polyether wax as a lubricant.
  • a metal powder injection molding compound which a) 40 to 70 vol .-% metal powder, including at least 50 wt .-%, based on the total amount of metal, of an iron-containing powder, of whose particles at least 90 wt .-%, based on the Amount of this iron-containing powder, an effective one
  • the metal powder injection molding compound according to the invention contains a comparatively extremely coarse iron or iron alloy powder.
  • the present invention is based on the knowledge that, in spite of the contrary opinion of the experts, such a coarse metal powder leads to satisfactory results in metal powder injection molding, specifically and in particular in the production of sintered molded parts from low-alloy steels.
  • the coarse metal powders lead to a very considerable reduction in costs for the metal powder injection molding compounds and their handling is significantly easier.
  • the sintered molded parts produced with the method according to the invention have at least as good properties as sintered molded parts produced with classic powder metallurgy, but can also be produced in very complex geometries.
  • the metal powder injection molding composition according to the invention generally contains at least 40% by volume, preferably at least 45% by volume and generally at most 70% by volume, preferably at most 60% by volume, in each case based on the total volume of the injection molding composition, metal powder.
  • this can be a single pure metal powder, a mixture of different pure metal powders, a pure powder of a metal alloy, a mixture of different metal alloy powders or a mixture of one or more pure metal powders with one or more metal alloy powders.
  • the total composition of the powder determines the overall composition of the finished sintered molded part and is selected in accordance with the desired composition, with, as is also customary in powder metallurgy, an adjustment of the desired one Carbon, oxygen and / or nitrogen content of the finished sintered molded part can also take place during the sintering.
  • At least one of the metal powders contained in the injection molding compound according to the invention contains iron.
  • the iron containing powder is a low alloy steel or pure iron.
  • the metal powder in the powder injection molding composition according to the invention consists entirely of iron, optionally with a carbon content in the range from 0 to 0.9% by weight.
  • the metal powder consists of a low-alloy steel, the 0 to 0.9 wt .-% carbon, 0 to 10 wt .-% nickel, 0 to 6 wt .-% molybdenum, 0 to 11 wt .-% copper , 0 to 5 wt% chromium, 0 to 1 wt% manganese, 0 to 1 wt% silicon, 0 to 1 wt% vanadium, 0 to 1 wt% cobalt, the rest iron , wherein the total amount of the elements present which are not iron is at most 10% by weight.
  • the total amount of the metal powder contained in the metal powder injection molding compound according to the invention is preferably at least 90% by weight of iron.
  • At least 50% by weight of the metal powder, based on the total amount of metal powder, in the powder injection molding composition according to the invention consist of the iron-containing powder.
  • at least 60% by weight and, in a particularly preferred manner, at least 80% by weight of the metal powder, based on the total amount of metal powder, in the powder injection molding composition according to the invention consist of the iron-containing powder.
  • only the iron-containing powder is used as the metal powder.
  • iron-containing powder which optionally contain further iron in addition to other elements or even consist of iron.
  • master alloy technique a low-alloy steel is produced from iron powder and a powder from an iron-free alloy of the desired alloy elements or from a corresponding high-alloy steel or corresponding mixtures (“pre-alloyed” or “alloyed” powder).
  • the metal powder present in the powder injection molding composition consists of an iron-containing powder, the particles of which in turn at least 90% by weight, based on the amount of this iron
  • the metal powder in the metal powder injection molding composition according to the invention contains at least 50% by weight of an iron-containing powder with a particle size, expressed as a d90 value, of at least 40 micrometers.
  • the proportion of metal powder, which is not formed from this iron-containing powder is any, for the metal powder injection molding suitable metal powder or powder mixture, and is selected according to the desired final composition of the sintered molded parts to be produced.
  • the iron-containing powder in the injection molding composition according to the invention consists of particles, of which at least 90% by weight, based on the amount of this iron-containing powder, have an effective diameter of at least 40 micrometers. This effective diameter is preferably at least 50 micrometers and in a particularly preferred manner at least 60 micrometers.
  • the iron-containing powder has a d90 value of at least 40, preferably of at least 50 and in a particularly preferred manner of at least 60.
  • a very suitable d90 value is 70, for example.
  • the d90 value is determined by means of laser light diffraction the standard ISO / DIS 13320 "Particle Size Analysis Guide to Laser Diffraction".
  • the metal powders used in the injection molding composition according to the invention are common commercial products.
  • the metal powder injection molding composition according to the invention generally contains at least 30% by volume, preferably at least 40% by volume and generally at most 60% by volume, preferably at most 55% by volume, in each case based on the total volume of the injection molding composition thermoplastic binder.
  • the main task of the binder is to impart thermoplastic properties to the powder injection molding compound, and an essential criterion for the suitability of a particular thermoplastic as a binder is its removability after the injection molding.
  • Various binders and processes for removing binders (“debinding”) from powder injection molded parts are known, for example thermal debinding by pyrolysis of the thermoplastic, debinding by using a solvent or catalytic debinding by catalytic decomposition of the thermoplastic.
  • a thermoplastic binder of the powder injection molding composition according to the invention any thermoplastic binder known for powder injection molding can be selected.
  • a catalytically removable binder is conveniently used.
  • binder systems are usually based on polyoxymethylene as a thermoplastic. Polyoxymethylene depolymerizes acid catalyzed and can thus be removed from the injection molded parts quickly and at comparatively low temperatures.
  • the thermoplastic binder preferably consists of a mixture of 50 to 100% by weight of a polyoximethylene homo- or copolymer and 0 to 50% by weight of a polymer immiscible with the polyoximethylene homo- or copolymer, which can be removed thermally without residue, or a mixture of such polymers.
  • Such binders are known and for example in EP 446 708 A2, EP 465940 A2 and WO 01/81467 A1, the teachings of which are hereby expressly incorporated by reference.
  • the powder injection molding composition according to the invention optionally also contains dispersion auxiliaries and / or other auxiliaries in an amount of up to 5% by volume. It preferably contains at least 1% by weight of dispersing aids and / or other auxiliaries. Dispersing aids serve to prevent segregation processes and are known, for example, from the documents referred to above and from EP 582209 A1, the teaching of which is also expressly referred to here. Other auxiliaries are usually added to influence the rheological properties of the powder injection molding compound. As a further aid, carbon is also occasionally added, usually in the form of graphite or in the form of pyrolyzable polymers, in order to adjust the carbon content of the sintered molding during sintering. These measures are known, for example from the documents referred to above.
  • the powder injection molding composition according to the invention is produced in the usual way by mixing its components.
  • the preparation is preferably carried out by thorough mixing in the melt or at least in dough form. All apparatuses in which dough-like to liquid substances can be thoroughly mixed are suitable, for example heatable kneaders.
  • the powder injection molding composition according to the invention is produced in the form of particles which are suitable for loading conventional injection molding machines, for example extrudates, extrudates, pellets or broken plasticine.
  • the powder injection molding process according to the invention is carried out in the same way as conventional powder injection molding processes.
  • the injection molding compound according to the invention (the so-called “feedstock”) is deformed by injection molding into so-called “green compacts”, the injection molded parts are freed from the binder (the so-called “debinding”) and the so-called “brown compacts” are thereby produced from the green compacts and the brown compacts become finished sintered parts sintered.
  • the feedstock is deformed in a conventional manner using conventional injection molding machines.
  • the molded articles are freed from the thermoplastic binder in a conventional manner, for example by pyrolysis or by solvent treatment.
  • the binder is preferably removed catalytically from the preferred injection molding composition according to the invention with a binder based on polyoxymethylene, in that the green compacts are heat-treated in a known manner with an atmosphere containing a gaseous acid.
  • This atmosphere is created by evaporating an acid with sufficient vapor pressure, conveniently by passing a carrier gas, in particular nitrogen, through a storage vessel with an acid, advantageously nitric acid, and then introducing the acidic one Gases in the debinding furnace.
  • the optimal acid concentration in the debinding furnace depends on the desired steel composition and the dimensions of the workpiece and is determined in individual cases through routine tests. In general, treatment in such an atmosphere at temperatures in the temperature range from 20.degree. C. to 180.degree. C. over a period of 10 minutes to 24 hours will suffice for debinding. After debinding, any residues of the thermoplastic binder and / or of the auxiliaries which are still present are pyrolyzed during heating to the sintering temperature and thereby completely removed.
  • the shaped body is sintered in a sintering furnace to form the sintered molded part.
  • Sintering is carried out according to known methods. Depending on the desired result, sintering takes place, for example, under air, hydrogen, nitrogen, under gas mixtures or in vacuo.
  • the sintering and optimum composition of the furnace atmosphere, the pressure and the optimal temperature control depend on the exact chemical composition of the steel used or to be produced and are known or can easily be determined in individual cases using a few routine tests.
  • the optimal heating rates are easily determined by a few routine tests, usually they are at least 1 ° C. per minute, preferably at least 2 ° C. per minute and in a particularly preferred manner at least 3 ° C. per minute. For economic reasons, the highest possible heating rate is generally sought. In order to avoid a negative influence on the quality of the sintering, however, a heating rate below 20 ° C per minute will usually have to be set. Under certain circumstances, it is advantageous to observe a waiting time at a temperature which is below the sintering temperature during the heating to the sintering temperature, for example over a period of 30 minutes to two hours, for example an hour, a temperature in the range from 500 ° C. to 700 ° C, for example 600 ° C to keep.
  • the sintering time ie the holding time at the sintering temperature
  • the sintering time is generally at least 15 minutes and preferably at least 30 minutes.
  • the total duration of the sintering process essentially determines the production rate, which is why the sintering is preferably carried out in such a way that the sintering process does not take an unsatisfactorily long time from an economic point of view.
  • the sintering process (including heating up, but without cooling down phase) can be completed after a maximum of 14 hours.
  • the sintering process is ended by cooling the sintered parts.
  • a specific cooling process may be required, for example, cooling as quickly as possible in order to maintain high-temperature phases or to prevent the components of the steel from segregating.
  • the upper limit of the cooling rate is reached when sintered molded parts occur in economically unsatisfactorily large quantities with defects such as cracking, tearing or deformation caused by cooling too quickly. The optimal cooling rate is therefore easily determined in a few routine tests.
  • any desired aftertreatment for example sinter hardening, austenitizing, tempering, hardening, tempering, carburizing, case hardening, carbonitriding, nitriding, steam treatment, solution annealing, quenching in water or oil and / or hot isostatic pressing of the sintered molded parts or combinations of these treatment steps be made.
  • Some of these treatment steps - such as sinter hardening, nitriding or carbonitriding - can also be carried out in a known manner during the sintering.
  • the granules were processed with a screw injection molding machine into tensile test bars with a length of 85.5 mm and a diameter of 4 mm (according to MPIF Standard 50, 1992).
  • the moldings were catalytically debindered in a chamber furnace at 110 ° C. in a nitrogen, to which 25 ml / h of concentrated nitric acid were metered in.
  • the samples were then sintered in an electrically heated oven in dry nitrogen by heating at a heating rate of 5 K / min to 1360 ° C., holding at this temperature for one hour and slow cooling in the oven.
  • the density of the samples was more than 7.1 g / cm 3 .
  • the metallographic examination of cross sections showed a ferritic / pearlitic structure with elongated pores.
  • the carbon content of the samples was 0.5% by weight.
  • the samples were heat treated by austenitizing at 870 ° C, oil quenching and tempering at 200 ° C for one hour. Her hardness was then 43 HRC
  • the density achieved after sintering was 7.3 g / cm 3 and the carbon content was 0.5% by weight.
  • the structure was somewhat more uniform than in the sample from Example 1 and the proportion of elongated pores was lower.
  • a hardness of 46 HRC was achieved after the heat treatment.
  • the density reached after sintering was 7.6 g / cm 3 , the carbon content was 0.5% by weight. All pores were round and smaller than in Examples 1 or 2. After the heat treatment, a hardness of 55 HRC was achieved.

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Abstract

Eine neue Metallpulverspritzgussmasse enthält a)40 bis 70 Vol.-% Metallpulver, darunter zumindest 50 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Metallmenge, eines Eisen enthaltenden Pulvers, von dessen Partikeln mindestens 90 Gew.?%, bezogen auf die Menge dieses Eisen enthaltenden Pulvers, einen effektiven Durchmesser von mindestens 40 Mikrometer aufweisen, b) 30 bis 60 Vol.-% eines thermoplastischen Binders und c) 0 bis 5 Vol.-% Dispergierhilfsmittel und/oder wahlweise auch sonstige Hilfsmittel.Diese Spritzgussmasse wird durch Spritzguss verformt, die Spritzgussteile vom Binder befreit und die vom Binder befreiten Spritzgussteile werden gesintert.

Description

Metallpulverspntzgussmasse und Verfahren zum Metallpulverspritzguss
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Metallpulverspritzguss.
Metallpulverspritzguss (metal injection moulding, „MIM", oder auch mit dem generischen Begriff powder injection moulding, PIM, bezeichnet (im Amerikanischen jeweils auch „molding")) ist ein pulvermetallurgisches Verfahren, bei dem durch Spritzguss einer thermoplastischen Spritz- gussmasse, die Metallpulver und einen Anteil von üblicherweise mindestens 30 Vol.-% eines thermoplastischen Binders enthält, ein Formkörper erzeugt wird, aus dem anschließend der Binder entfernt wird, und der danach zum fertigen Werkstück gesintert wird. Der Metallpulverspritzguss kombiniert die Vorteile der aus der Kunststofftechnik bekannten Formgebung durch Spritzguss mit denen der klassischen Pulvermetallurgie. Bei der klassischen Pulvermetallurgie (powder metallurgy, oft als „P/M" bezeichnet) wird Metallpulver, oft mit bis zu 10 VoI.-%
Schmiermittel wie Öl oder Wachs versetzt, durch Pressen in die gewünschte Form gebracht, und der Pressung wird anschließend gesintert. Der Vorteil der pulvermetailurgischen Verfahren liegt in der Freiheit der Werkstoffauswahl. Mit pulvermetallurgischen Verfahren können beim Sintern eines Metallpulvergemisches Werkstoffe erzeugt werden, die mit schmelzmetallurgi- sehen Verfahren nicht herstellbar sind. Ein wesentlicher Nachteil der klassischen Pulvermetallurgie durch Pressen und Sintern ist, dass sie nicht zur Herstellung von Werkstücken mit komplexeren geometrischen Formen geeignet ist. Beispielsweise können Formen mit Hinterschnei- dungen, also Vertiefungen quer zur Pressrichtung, nicht durch Pressen und Sintern erzeugt werden. Beim Spritzguss hingegen kann praktisch jede beliebige Form erzeugt werden. Dage- gen ist es ein Nachteil des Metallpulverspritzgusses, das bei größeren Werkstücken gelegentlich Anisotropien in der Gussform auftreten, und dass ein separater Schritt zur Entfernung des Binders durchgeführt werden muss. Metallpulverspritzguss wird daher vorwiegend für relativ kleine und kompliziert geformte Werkstücke angewendet.
Ein wichtiger Parameter für pulvermetallurgische Techniken ist die Korngröße der verwendeten Metallpulvers oder der Bestandteile des verwendeten Metallpulvergemisches. Meist wird dazu ein sogenannter „d90-Wert" in der Einheit Mikrometer angegeben. Er besagt, dass 90 Gew.-% des betreffenden Pulvers in Form von Partikeln mit einer Partikelgröße von höchstens diesem d90-Wert vorliegen. Gelegentlich werden analoge d10- oder d50-Werte angegeben. (Gelegent- lieh wird auch der Großbuchstabe „D" verwendet, der Wert also als D10, D50 oder D90 bezeichnet). Bei kugelförmigen Partikeln entspricht die gemessene Partikelgröße dem Kugeldurchmesser, bei nicht kugelförmigen Partikeln wird durch das Messverfahren (üblicherweise Laserlichtbeugung) notwendigerweise ein effektiver Durchmesser der Partikel gemessen, der dem Durchmesser kugelförmiger Partikel des gleichen Volumens entspricht. Beim Metallpulverspritzguss Eisen enthaltender Werkstoffe werden stets vergleichsweise feine Metall-, insbesondere Eisen- oder Stahlpartikel verwendet Die feinen Metallpartikel sind zwar vergleichsweise teuer und sind durch ihre Agglomerationsneigung und Pyrophorie schwierig in der Handhabung, haben aber bessere Sintereigenschaften. Dies ist insbesondere bei niedrigle- gierten Stählen wichtig (unter niedriglegierten Stählen werden im Rahmen dieser Erfindung Stähle mit einem Eisengehalt von mindestens 90 Gew.-%, also einem Gehalt an Legierungselementen von höchstens 10 Gew.-% verstanden), da hochlegierte Stähle typischerweise erheblich besser sinterbar sind, also einfacher homogene und dichte Sinterwerkstücke ergeben als niedriglegierte Stähle. Beim Metallpulverspritzguss, insbesondere bei der Herstellung von Sinter- formteilen aus niedriglegierten Stählen, werden daher stets Eisen- oder Stahlpulver mit einem d90-Wert im Bereich von 0,5 bis 20 Mikrometer, und nur sehr selten bis höchstens etwa 35 Mikrometer verwendet. Durch den vergleichsweise hohen Binderanteil in der einsatzfertigen Metall- pulverspritzgussmasse, der den Kontakt der einzelnen Metallpartikel mit dem Luftsauerstoff verhindert, ist die Pyrophorie feiner Metallpartikel in Pulverspritzgussmassen beherrschbar. Bei der klassischen Pulvermetallurgie dagegen führen die feinen Pulver mit ihrer Agglomerationsneigung üblicherweise zu ungleichmäßiger Füllung der Pressform, und Pyrophorie des Metallpulvers ist nicht tolerabel. Deshalb werden in der klassischen Pulvermetallurgie durch Pressen und Sintern stets vergleichsweise grobe Partikel mit einem d90-Wert oberhalb von 40 Mikrometer eingesetzt.
A. R. Erickson und R. E. Wiech: „Injection Molding", in: ASM Handbook, Vol 7, „Powder Metal- lurgy", American Societyfor Metals, 1993 (ISBN 0-87170-013-1), geben einen Überblick über die Metallpulverspritzguss-Technik. R. M. German und A. Böse: „Injection Molding of Metals and Ceramics", Metal Powder Industries Federation, Princeton, New Jersey, 1997, (ISBN 1-878-954- 61 -X) stellen die Technik des Pulverspritzgusses (Metall und Keramik) zusammenfassend dar, insbesondere gibt Kapitel 3 einen Überblick über die zum Pulverspritzguss verwendeten Pulver. L. F. Pease III und V. C. Potter: „Mechanical Properties of P/M Materials" offenbaren typische Legierungen für pulvermetallurgische Verfahren und die erreichbaren Eigenschaften der so hergestellten Werkstücke.
EP 446708 A2 (Äquivalent: US 5,198,489), EP 465940 A2 (Äquivalent: US 5,362,791), EP 710 516 A2 (Äquivalent: US 5,802,437) und WO 94/25205 (Äquivalent: US 5,611,978) offenbaren verschiedene Spritzgussmassen zum Einsatz in Metallpulverspritzgussverfahren, und Metallpulverspritzgussverfahren, bei denen der Binder katalytisch aus spritzgegossenen Teilen entfernt wird, die anschließend gesintert werden. EP 582 209 A1 (Äquivalent: US 5,424,445) lehrt bestimmte Dispergatoren zur Verwendung als Hilfsmittel in Pulverspritzgussmassen. WO 01/81 467 A1 offenbart ein Bindersystem zum Metallpulverspritzguss. WO 96/08 328 A1 offenbart dagegen eine typische Zusammensetzung für die klassische Pulvermetallurgie durch Pressen und Sintern mit bis zu 10 Gew.-% eines Polyetherwachses als Schmiermittel.
Es besteht weiterhin Bedarf nach breiter anwendbaren und vor allem preiswerteren Spritzguss- massen und Spritzgussverfahren. Insbesondere stellt sich die Aufgabe, ein kostengünstiges und breit anwendbares Verfahren zum Metallpulverspritzguss und eine Spritzgussmasse dafür zu finden. Demgemäß wurde eine Metallpulverspritzgussmasse gefunden, die a) 40 bis 70 Vol.-% Metailpulver, darunter zumindest 50 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Metallmenge, eines Eisen enthaltenden Pulvers, von dessen Partikeln mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die Menge dieses Eisen enthaltenden Pulvers, einen effektiven
Durchmesser von mindestens 40 Mikrometer aufweisen, b) 30 bis 60 Vol.-% eines thermoplastischen Binders und c) 0 bis 5 Vol.-% Dispergierhilfsmittel und/oder wahlweise auch sonstige Hilfsmittel enthält. Weiterhin wurde ein Verfahren zum Metallpulverspritzguss gefunden, das dadurch ge- kennzeichnet ist, dass man diese Spritzgussmasse durch Spritzguss verformt, die Spritzgussteile vom Binder befreit und die vom Binder befreiten Spritzgussteile sintert.
Die erfindungsgemäße Metallpulverspritzgussmasse enthält ein vergleichsweise außerordentlich grobes Eisen- oder Eisenlegierungspulver. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass trotz gegenteiliger Meinung der Fachwelt auch ein derartiges grobes Metallpulver zu befriedigenden Ergebnissen beim Metallpulverspritzguss führt, und zwar auch und insbesondere bei der Erzeugung von Sinterformteilen aus niedrig legierten Stählen. Die groben Metallpulver führen zu einer ganz erheblichen Kostenreduktion für die Metallpulverspritzgussmassen und ihre Handhabung ist deutlich einfacher. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Sin- terformteile weisen mindestens ebenso gute Eigenschaften auf wie mit klassischer Pulvermetallurgie erzeugte Sinterformteile, können aber auch in sehr komplexen Geometrien hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Metallpulverspritzgussmasse enthält im Allgemeinen mindestens 40 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 45 Vol.-% sowie im Allgemeinen höchstens 70 Vol.-%, vorzugsweise höchstens 60 Vol.-%, jeweils bezogen auf das gesamte Volumen der Spritzgussmasse, Metallpulver. Dies kann, wie in der Pulvermetallurgie allgemein üblich, ein einziges reines Metallpulver sein, ein Gemisch aus verschiedenen reinen Metallpulvern, ein reines Pulver einer Metalllegierung, ein Gemisch von verschiedenen Metalllegierungspulvern oder auch ein Gemisch eines oder mehrerer reiner Metallpulvern mit einem oder mehreren Metalllegierungspulvern. Die Gesamtzusammensetzung des Pulvers bestimmt die Gesamtzusammensetzung des fertigen Sinterformteils und wird der gewünschten Zusammensetzung entsprechend gewählt, wobei, wie ebenfalls in der Pulvermetallurgie üblich, eine Einstellung des gewünschten Kohlenstoff-, Sauerstoff- und/oder Stickstoffgehalts des fertigen Sinterformteils auch noch während der Sinterung erfolgen kann.
Mindestens eines der in der erfindungsgemäßen Spritzgussmasse enthaltenen Metallpulver enthält Eisen. Vorzugsweise ist das Eisen enthaltende Pulver ein niedriglegierter Stahl oder reines Eisen. In einer Ausführungsform besteht das Metallpulver in der erfindungsgemäßen Pulverspritzgussmasse vollständig aus Eisen, wahlweise mit einem Kohlenstoff gehalt im Bereich von 0 bis 0,9 Gew.-%. In einer anderen Ausführungsform besteht das Metallpulver aus einem niedriglegierten Stahl, der 0 bis 0,9 Gew.-% Kohlenstoff, 0 bis 10 Gew.-% Nickel, 0 bis 6 Gew.-% Molybdän, 0 bis 11 Gew.-% Kupfer, 0 bis 5 Gew.-% Chrom, 0 bis 1 Gew.-% Mangan, 0 bis 1 Gew.-% Silizium, 0 bis 1 Gew.-% Vanadium, 0 bis 1 Gew.-% Kobalt, Rest Eisen, enthält, wobei die Gesamtmenge der vorhandenen Elemente, die nicht Eisen sind, höchstens 10 Gew.- % beträgt. In diesem Fall ist die Gesamtmenge des in der erfindungsgemäßen Metallpulverspritzgussmasse enthaltenen Metallpulvers vorzugsweise zu mindestens 90 Gew.-% Eisen.
Mindestens 50 Gew.-% des Metallpulvers, bezogen auf die gesamte Metallpulvermenge, in der erfindungsgemäßen Pulverspritzgussmasse bestehen aus dem Eisen enthaltenden Pulver. Vorzugsweise bestehen mindestens 60 Gew.% und in besonders bevorzugter Weise mindestens 80 Gew.-% des Metallpulvers, bezogen auf die gesamte Metallpulvermenge, in der erfindungsge- mäßen Pulverspritzgussmasse bestehen aus dem Eisen enthaltenden Pulver. In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pulverspritzgussmasse wird ausschließlich das Eisen enthaltende Pulver als Metallpulver verwendet.
Es ist jedoch ebenso möglich, neben dem Eisen enthaltenden Pulver andere Metallpulver einzu- setzen, die wahlweise neben anderen Elementen auch weiteres Eisen enthalten oder sogar aus Eisen bestehen. Beispielsweise wird nach der sogenannten „master-alloy-Technik" aus Eisenpulver und einem Pulver aus einer eisenfreien Legierung der gewünschten Legierungselemente oder aus einem entsprechenden hochlegierten Stahl oder entsprechenden Gemischen („vorlegiertes" oder „anlegiertes" Pulver) ein niedriglegierter Stahl erzeugt. Diese Techniken sind be- kannt. Für die vorliegende Erfindung ist lediglich entscheidend, dass mindestens 50 Gew.-% des in der Pulverspritzgussmasse vorhandenen Metallpulvers aus einem Eisen enthaltenden Pulver bestehen, von dessen Partikeln wiederum mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die Menge dieses Eisen enthaltenden Pulvers, einen effektiven Durchmesser von mindestens 40 Mikrometer aufweisen. Mit anderen Worten: Das Metallpuiver in der erfindungsgemäßen Metallpulverspritz- gussmasse enthält mindestens 50 Gew.-% eines Eisen enthaltenden Pulvers mit einer Partikelgröße, ausgedrückt als d90-Wert, von mindestens 40 Mikrometer. Der Anteil des Metailpulvers, der nicht von diesem Eisen enthaltenden Pulver gebildet wird, ist ein beliebiges, für den Metall- pulverspritzguss geeignetes Metallpulver oder -pulvergemisch, und wird gemäß der gewünschten Endzusammensetzung der herzustellenden Sinterformteile gewählt.
Das Eisen enthaltende Pulver in der erfindungsgemäßen Spritzgussmasse besteht aus Parti- kein, von denen mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die Menge dieses Eisen enthaltenden Pulvers, einen effektiven Durchmesser von mindestens 40 Mikrometer aufweisen. Vorzugsweise liegt dieser effektive Durchmesser bei mindestens 50 Mikrometer und in besonders bevorzugter Weise bei mindestens 60 Mikrometer. Mit anderen Worten, das Eisen enthaltende Pulver hat einen d90-Wert von mindestens 40, vorzugsweise von mindestens 50 und in besonders bevor- zugter Weise von mindestens 60. Ein gut geeigneter d90-Wert ist beispielsweise 70. Der d90- Wert wird mittels Laserlichtbeugung nach der Norm ISO/DIS 13320 „Particle Size Analysis Guide to Laser Diffraction" bestimmt.
Die in der erfindungsgemäßen Spritzgussmasse verwendeten Metallpulver sind gängige Han- delswaren.
Die erfindungsgemäße Metallpulverspritzgussmasse enthält im Allgemeinen mindestens 30 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 40 Vol.-% sowie im Allgemeinen höchstens 60 Vol.-%, vorzugsweise höchstens 55 Vol.-%, jeweils bezogen auf das gesamte Volumen der Spritzguss- masse, eines thermoplastischen Binders. Die wesentliche Aufgabe des Binders ist es, der Pulverspritzgussmasse thermoplastische Eigenschaften zu verleihen, und ein wesentliches Kriterium für die Eignung eines bestimmten Thermoplasten als Binders ist seine Entfernbarkeit im Anschluss an den Spritzguss. Es sind verschiedene Binder und Verfahren zur Entfernung von Bindern („Entbinderung") aus Pulverspritzgussteilen bekannt, beispielsweise thermisches Ent- bindern durch Pyrolyse des Thermoplasten, Entbinderung durch Anwendung eines Lösungsmittels oder die katalytische Entbinderung durch katalytische Zersetzung des Thermoplasten. Als thermoplastischer Binder der erfindungsgemäßen Pulverspritzgussmasse kann jeder für den Pulverspritzguss bekannte thermoplastische Binder gewählt werden.
Bequemerweise wird ein katalytisch entfernbarer Binder verwendet. Derartige Bindersysteme basieren üblicherweise auf Polyoximethylen als Thermoplast. Polyoximethylen depolymerisiert säurekatalysiert und kann so schnell und bei vergleichsweise tiefen Temperaturen aus den spritzgegossenen Teilen entfernt werden. Vorzugsweise besteht der thermoplastische Binder aus einer Mischung aus 50 bis 100 Gew.-% eines Polyoximethylenhomo- oder -copolymerisats und 0 bis 50 Gew.-% eines mit dem Polyoximethylenhomo- oder copolymerisat nicht mischbaren Polymerisats, das sich thermisch ohne Rückstand entfernen lässt, oder einer Mischung solcher Polymeren. Derartige Binder sind bekannt und beispielsweise in EP 446 708 A2, EP 465940 A2 und WO 01/81467 A1, auf deren Lehren hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird, offenbart.
Die erfindungsgemäße Pulverspritzgussmasse enthält wahlweise auch Dispergierhilfsmittel und/oder sonstige Hilfsmittel in einer Menge von bis zu 5 Vol.-%. Vorzugsweise enthält sie mindestens 1 Gew.-% Dispergierhilfsmittel und/oder sonstige Hilfsmittel. Dispergierhilfsmittel dienen der Verhinderung von Entmischungsvorgängen, und sind beispielsweise aus den oben in Bezug genommenen Schriften und aus EP 582209 A1, auf deren Lehre hiermit ebenfalls ausdrücklich Bezug genommen wird, bekannt. Sonstige Hilfsmittel werden üblicherweise zur Beeinflussung rheologischer Eigenschaften der Pulverspritzgussmasse zugegeben. Als weiteres Hilfsmittel wird gelegentlich auch Kohlenstoff, meist in Form von Graphit oder in Form pyrolysierbarer Polymere, zugegeben, um während der Sinterung den Kohlenstoffgehalt des Sinterformteils einzustellen. Diese Maßnahmen sind bekannt, beispielsweise aus den oben in Bezug genommenen Schriften.
Die erfindungsgemäße Pulverspritzgussmasse wird in üblicher weise durch Vermischen ihrer Komponenten hergestellt. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung durch gründliches Vermischen in der Schmelze oder zumindest in teigiger Form. Geeignet sind dazu alle Apparaturen, in denen teigartige bis flüssige Substanzen gründlich durchmischt werden können, beispielsweise be- heizbare Kneter. Die erfindungsgemäße Pulverspritzgussmasse wird in Form von Partikeln erzeugt, die zur Beschickung üblicher Spritzgussmaschinen geeignet sind, beispielsweise Stränglinge, Extrudate, Pellets oder gebrochene Knetmasse.
Das erfindungsgemäße Pulverspritzgussverfahren wird wie übliche Pulverspritzgussverfahren durchgeführt. Dazu wird die erfindungsgemäße Spritzgussmasse (der sogenannte „Feedstock") durch Spritzguss zu sogenannten „Grünlingen" verformt, die Spritzgussteile vom Binder befreit (die sogenannte „Entbinderung") und dadurch aus den Grünlingen die sogenannten „Braunlinge" erzeugt, und die Braunlinge werden zu fertigen Sinterformteilen gesintert.
Die Verformung des Feedstocks erfolgt auf konventionelle Weise mit üblichen Spritzgussmaschinen. Die Formkörper werden auf übliche Weise, beispielsweise durch Pyrolyse oder durch eine Lösungsmittelbehandiung vom thermoplastischen Binder befreit. Aus der bevorzugten erfindungsgemäßen Spritzgussmasse mit einem Binder auf Basis von Polyoximethylen wird der Binder vorzugsweise katalytisch entfernt, indem die Grünlinge auf bekannte Weise mit einer eine gasförmige Säure enthaltenden Atmosphäre wärmebehandelt werden. Diese Atmosphäre wird durch Verdampfen einer Säure mit ausreichendem Dampfdruck hergestellt, bequemerweise durch Durchleiten eines Trägergases, insbesondere Stickstoff, durch ein Vorratsgefäß mit einer Säure, vorteilhafterweise Salpetersäure, und anschließendes Einleiten des säurehaltigen Gases in den Entbinderungsofen. Die optimale Säurekonzentration im Entbinderungsofen ist von der gewünschten Stahlzusammensetzung und von den Dimensionen des Werkstücks abhängig und wird im Einzelfall durch Routineversuche ermittelt. Im allgemeinen wird zur Entbinderung eine Behandlung in einer derartigen Atmosphäre bei Temperaturen im Temperaturbereich von 20 °C bis 180 °C über einen Zeitraum von 10 Minuten bis 24 Stunden genügen. Nach der Entbinderung etwaige noch vorhandene Reste des thermoplastischen Binders und/oder der Hilfsstoffe werden beim Aufheizen auf Sintertemperatur pyrolysiert und dadurch vollständig entfernt.
Nach der Formgebung und anschließender Entfernung des Binders wird der Formkörper in einem Sinterofen zum Sinterformteil gesintert. Die Sinterung erfolgt nach bekannten Methoden. Je nach gewünschten Ergebnis wird beispielsweise unter Luft, Wasserstoff, Stickstoff, unter Gasgemischen oder im Vakuum gesintert.
Die zur Sinterung und optimale Zusammensetzung der Ofenatmosphäre, der Druck und die optimale Temperaturführung hängen von der exakten chemischen Zusammensetzung des eingesetzten oder herzustellenden Stahls ab und sind bekannt oder im Einzelfall anhand weniger Routineversuche leicht zu ermitteln.
Die optimalen Aufheizraten werden durch einige Routineversuche leicht ermittelt, üblicherweise betragen sie mindestens 1 °C pro Minute, vorzugsweise mindestens 2 °C pro Minute und in besonders bevorzugter Weise mindestens 3 °C pro Minute. Aus wirtschaftlichen Erwägungen wird im allgemeinen eine möglichst hohe Aufheizrate angestrebt. Um einen negativen Einfluss auf die Qualität der Sinterung zu vermeiden, wird jedoch meist eine Aufheizrate unterhalb von 20 °C pro Minute einzustellen sein. Unter Umständen ist es vorteilhaft, während des Aufheizens auf die Sintertemperatur eine Wartezeit bei einer Temperatur, die unterhalb der Sintertemperatur liegt, einzuhalten, beispielsweise über einen Zeitraum von 30 Minuten bis zwei Stunden, beispielsweise eine Stunde, eine Temperatur im Bereich von 500 °C bis 700 °C, beispielsweise 600 °C, zu halten.
Die Sinterdauer, also die Haltezeit bei Sintertemperatur, wird im Allgemeinen so eingestellt, dass die Sinterformteile ausreichend dicht gesintert sind. Bei üblichen Sintertemperaturen und Formteilgrößen beträgt die Sinterdauer im Allgemeinen mindestens 15 Minuten und vorzugsweise mindestens 30 Minuten. Die Gesamtdauer des Sintervorgangs bestimmt die Produktionsrate wesentlich, deshalb wird die Sinterung vorzugsweise so durchgeführt, dass der Sintervorgang aus wirtschaftlicher Sicht nicht unbefriedigend lang dauert. Im Allgemeinen wird der Sintervorgang (einschließlich Aufheiz-, aber ohne Abkühlphase) nach höchstens 14 Stunden abgeschlossen werden können. Der Sintervorgang wird durch Abkühlen der Sinterformteile beendet. Je nach der Zusammensetzung des Stahls kann ein bestimmtes Abkühlverfahren erforderlich sein, beispielsweise ein möglichst schnelles Abkühlen, um Hochtemperaturphasen zu erhalten oder die Entmischung der Komponenten des Stahls zu verhindern. Im allgemeinen ist es auch aus wirtschaftlichen Überlegungen wünschenswert, möglichst schnell abzukühlen, um eine hohe Produktionsrate zu erreichen. Die Obergrenze der Abkühlrate ist erreicht, wenn in wirtschaftlich unbefriedigend hoher Menge Sinterformteile mit durch zu schnelles Abkühlen bedingten Fehlern wie Springen, Reißen oder Verformung auftreten. Die optimale Abkühlrate wird demnach in wenigen Routine- versuchen leicht ermittelt.
Anschließend an die Sinterung kann jede gewünschte Nachbehandlung, beispielsweise Sinterhärtung, Austenitisierung, Anlassen, Härtung, Vergütung, Aufkohlung, Einsatzhärtung, Karbo- nitrierung, Nitrierung, Wasserdampfbehandlung, Lösungsglühen, Abschrecken in Wasser oder Öl und/oder heißisostatisches Pressen der Sinterformteile oder Kombinationen dieser Behandlungsschritte vorgenommen werden. Manche dieser Behandlungsschritte - wie etwa Sinterhärtung, Nitrierung oder Karbonitrierung - können auch in bekannter Weise während der Sinterung durchgeführt werden.
Beispiele
Beispiel 1: Herstellung von Formkörpers aus Fe-Ni-C-Stahl mit 2 Gew.-% Nickel und 0,5 Gew.- % C:
In einem beheizbaren Laborkneter wurden 4400 g Eisenpulvers (Typ ASC 300 der Firma Höga- näs AB, 26383 Höganäs, Schweden, mit d50 = 30 Mikrometer, d90 = 70 Mikrometer, 0,01 Gew.-% Kohlenstoff), 90 g Nickelpulver (d90 = 26 Mikrometer) und 2,2 g Graphitpulver (d90 = 8 Mikrometer) sowie einem Binder aus 500 g Polyoximethylen, 70 g Polypropylen und 30 g eines Dispergators durch Kneten vermischt und beim Abkühlen zu einem Granulat gebrochen. Das Granulat wurde mit einer Schneckenspritzgussmaschine zu Zugprüfstäben mit 85,5 mm Länge und 4 mm Durchmesser verarbeitet (gemäß MPIF Standard 50, 1992). Die Spritzlinge wurden in einem Kammerofen bei 110 °C in einem Stickstoff ström, welchem 25 ml/h konzentrierte Salpetersäure zudosiert wurden, katalytisch entbindert. Anschließend wurden die Proben in einem elektrisch beheizten Ofen in trockenen Stickstoff durch Aufheizen mit einer Heizrate von 5 K/min auf 1360 °C, Halten bei dieser Temperatur über eine Stunde und langsames Abkühlen im Ofen gesintert. Die Dichte der Proben betrug mehr als 7,1 g/cm3. Die metallographische Untersuchung von Querschliffen zeigte ein ferritisch/perlitisches Gefüge mit länglichen Poren. Der Kohlenstoffgehalt der Proben lag bei 0,5 Gew.-%. Die Proben wurden durch Austenitisieren bei 870 °C, Ölabschreckung und Anlassen bei 200 °C über eine Stunde wärmebehandelt. Ihre Härte lag danach bei 43 HRC
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 30 Gew.-% des groben Eisenpulvers durch Carbony- leisenpulver (d90= 10 Mikrometer) ersetzt wurde. Die nach dem Sintern erreichte Dichte lag bei 7,3 g/cm3, der Kohlenstoffgehalt bei 0,5 Gew.-%. Das Gefüge war etwas gleichmäßiger als bei der Probe von Beispiel 1 und der Anteil länglicher Poren geringer. Nach der Wärmebehandlung wurde eine Härte von 46 HRC erreicht.
Vergleichsbeispiel
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch das grobe Eisenpulvers vollständig durch Carbonylei- senpulver (d90= 10 Mikrometer) ersetzt wurde. Die nach dem Sintern erreichte Dichte lag bei 7,6 g/cm3, der Kohlenstoff gehalt bei 0,5 Gew.-%. Alle Poren waren rund und kleiner als in den Beispielen 1 oder 2. Nach der Wärmebehandlung wurde eine Härte von 55 HRC erreicht.
Die Beispiele zeigen, dass auch mit vergleichsweise außerordentlich groben Metallpulvern Eigenschaften von Sinterformteilen erreicht werden, die typischen Eigenschaften von durch Pressen und Sintern erzeugten Formteilen in Nichts und typischen Eigenschaften üblicher pulver- spritzgegossener Teile kaum nachstehen.

Claims

Metallpulverspritzgussmasse und Verfahren zum MetallpulverspritzgussPatentansprüche
1. Metallpulverspritzgussmasse, die a) 40 bis 70 Vol.-% Metallpulver, darunter zumindest 50 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Metallmenge, eines Eisen enthaltenden Pulvers, von dessen Partikeln mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die Menge dieses Eisen enthaltenden Pulvers, einen effektiven Durchmesser von mindestens 40 Mikrometer aufweisen, b) 30 bis 60 Vol.-% eines thermoplastischen Binders und c) 0 bis 5 Vol.-% Dispergierhilfsmittel und/oder wahlweise auch sonstige Hilfsmittel enthält.
2. Metallpulverspritzgussmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel des Eisen enthaltenden Pulvers zu mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die
Menge dieses Eisen enthaltenden Pulvers, einen effektiven Durchmesser von mindestens 50 Mikrometer aufweisen.
3. Metallpulverspritzgussmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel des Eisen enthaltenden Pulvers zu mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die
Menge dieses Eisen enthaltenden Pulvers, einen effektiven Durchmesser von mindestens 60 Mikrometer aufweisen.
4. Metallpulverspritzgussmasse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge des enthaltenen Metallpulvers zu mindestens 90 Gew.-% Eisen ist.
5. Metallpulverspritzgussmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Binder aus einer Mischung aus 50 bis 100 Gew.-% eines Polyoximethylenhomo- oder -copolymerisats und 0 bis 50 Gew.-% eines mit dem Polyoxi- methylenhomo- oder copolymerisat nicht mischbaren Polymerisats, das sich thermisch ohne Rückstand entfernen lässt, oder einer Mischung solcher Polymeren besteht.
6. Verfahren zum Metallpulverspritzguss, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Metallpulverspritzgussmasse, die a) 40 bis 70 Vol.-% Metallpulver, darunter zumindest 50 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Metallmenge, eines Eisen enthaltenden Pulvers, von dessen Partikeln mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die Menge dieses Eisen enthaltenden Pulvers, einen effektiven Durchmesser von mindestens 40 Mikrometer aufweisen, b) 30 bis 60 Vol.-% eines thermoplastischen Binders und c) 0 bis 5 Vol.-% Dispergierhilfsmittel und/oder wahlweise auch sonstige Hilfsmittel enthält, durch Spritzguss verformt, die Spritzgussteile vom Binder befreit und die vom Binder befreiten Spritzgussteile sintert.
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005031669A1 (de) * 2005-07-05 2007-01-18 Basf Ag Polyoxymethylene mit Eisenpulver
KR100707855B1 (ko) * 2005-07-05 2007-04-17 주식회사 엔씨메탈 분말사출성형용 금속 미세입자 피드스톡의 제조방법
CN100434473C (zh) * 2006-02-27 2008-11-19 南京工业大学 一种纳米真空修复剂及其制备和应用
KR20080027171A (ko) * 2006-09-22 2008-03-26 세이코 엡슨 가부시키가이샤 소결체의 제조방법 및 소결체
JP4420003B2 (ja) * 2006-09-22 2010-02-24 セイコーエプソン株式会社 成形体形成用組成物
JP4483880B2 (ja) * 2007-03-15 2010-06-16 セイコーエプソン株式会社 成形体形成用組成物、脱脂体および焼結体
US20100007169A1 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 Trinh Anh Hieu Nguyen Vehicle protection assembly
DE102008059191A1 (de) * 2008-11-27 2010-06-02 Schaeffler Kg Spanneinheit für eine Zugmittelspannvorrichtung
BRPI0805606A2 (pt) * 2008-12-15 2010-09-14 Whirlpool S.A composição de materiais particulados para formação de produtos autolubrificantes em aço sinterizado, produto em aço sinterizado autolubrificante e processo de obtenção de produtos autolubrificantes em aço sinterizado
US20100178194A1 (en) * 2009-01-12 2010-07-15 Accellent, Inc. Powder extrusion of shaped sections
US20120034084A1 (en) * 2009-04-09 2012-02-09 Basf Se Process for producing a turbine wheel for an exhaust gas turbocharger
AT12364U1 (de) * 2010-10-07 2012-04-15 Plansee Se Kollimator für röntgen-, gamma- oder teilchenstrahlung
US9162927B2 (en) * 2011-03-16 2015-10-20 Basf Se Process for producing metallic or ceramic shaped bodies
KR101929081B1 (ko) * 2011-09-07 2018-12-13 바스프 에스이 분말 사출 성형에서 금속 또는 세라믹 성형물을 제조하기 위한 결합제 및 방법
TWI572842B (zh) * 2012-03-16 2017-03-01 鴻準精密工業股份有限公司 熱管製造方法及熱管
TR201807003T4 (tr) * 2012-11-30 2018-06-21 Bekaert Sa Nv Metal enjeksiyon kalıplama ile elde edilen bir kesme boncuğuna yönelik bir manşon.
CN103042219A (zh) * 2012-12-27 2013-04-17 华侨大学 一种钛金属眼镜框的成型方法
CN106660119B (zh) * 2014-06-02 2019-02-05 巴斯夫欧洲公司 生产烧结模制品的方法
CN103981436B (zh) * 2014-06-06 2015-11-04 海安县鹰球粉末冶金有限公司 金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢的制造方法
JP6745631B2 (ja) 2016-04-05 2020-08-26 三菱重工航空エンジン株式会社 焼結体の製造方法及び燃焼器パネルの製造方法
DE102018121902A1 (de) * 2018-09-07 2020-03-12 Isabellenhütte Heusler Gmbh & Co. Kg Herstellungsverfahren für ein elektrisches Widerstandselement und entsprechendes Widerstandselement
CN109986075A (zh) * 2019-04-02 2019-07-09 合肥核舟电子科技有限公司 一种金属粉末注射成型磁性喂料及其制备方法
KR102392104B1 (ko) 2021-06-10 2022-04-29 한국피아이엠(주) 휴대폰금속테두리 기초제품 및 그 제조 방법
KR102834117B1 (ko) 2022-04-25 2025-07-15 한국피아이엠(주) 금속테두리 기초제품의 제조를 위한 금속분말 사출성형품 및 그 제조 방법
KR102810968B1 (ko) 2022-04-25 2025-05-22 한국피아이엠(주) 금속테두리 기초제품의 제조를 위한 금속분말 사출성형품 시스템 및 이를 이용한 금속테두리 기초제품 제조 방법
KR102834118B1 (ko) 2022-04-25 2025-07-15 한국피아이엠(주) 금속테두리 기초제품의 제조를 위한 금속분말 사출성형품 시스템 및 이를 이용한 금속테두리 기초제품 제조 방법
KR102405771B1 (ko) 2021-06-10 2022-06-07 한국피아이엠(주) 휴대폰금속테두리 기초제품 및 그 제조 방법
CN114378293B (zh) * 2021-09-15 2024-05-24 东莞市环力智能科技有限公司 一种奥氏体不锈钢搅拌头的烧结工艺及不锈钢搅拌头
CN115338405B (zh) * 2022-08-31 2024-06-04 中南大学 一种微注射成形铁基小模数齿轮的制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4007345A1 (de) * 1990-03-08 1991-09-12 Basf Ag Thermoplastische massen fuer die herstellung metallischer formkoerper
DE4021739A1 (de) * 1990-07-07 1992-01-09 Basf Ag Thermoplastische massen fuer die herstellung metallischer formkoerper
DE4225619A1 (de) * 1992-08-03 1994-02-10 Basf Ag Alkoxylierungsprodukte
DE4314694C1 (de) * 1993-05-04 1994-05-11 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Sinterformteilen
DE4435904A1 (de) * 1994-10-07 1996-04-11 Basf Ag Verfahren und Spritzgußmasse für die Herstellung metallischer Formkörper
JP2955754B1 (ja) * 1998-06-01 1999-10-04 有限会社モールドリサーチ 金属粉末の射出成形用組成物と、その組成物を用いた射出成形及び焼結法
DE10019447A1 (de) * 2000-04-19 2001-10-25 Basf Ag Bindemittel für anorganische Materialpulver zur Herstellung metallischer und keramischer Formkörper

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2004039522A1 *

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Publication number Publication date
CN1708372A (zh) 2005-12-14
CA2503834A1 (en) 2004-05-13
AU2003278115A1 (en) 2004-05-25
JP2006505688A (ja) 2006-02-16
WO2004039522A1 (de) 2004-05-13
RU2005116300A (ru) 2006-02-10
MXPA05003960A (es) 2005-06-22
US20060099103A1 (en) 2006-05-11
KR20050059280A (ko) 2005-06-17

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