ES2727507T3

ES2727507T3 - Procedure for the production of a component from a metallic alloy with amorphous phase

Info

Publication number: ES2727507T3
Application number: ES14168461T
Authority: ES
Inventors: Jürgen Wachter; Alexander Elsen; Annette Lukas
Original assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2034-05-15
Also published as: CN106413948A; US20170151609A1; JP2017520677A; KR20160143798A; CN106413948B; PL2944401T3; WO2015173211A1; JP6370925B2; EP2944401A1; TWI557242B; EP2944401B1; TW201610187A

Abstract

Procedimiento para la producción de un componente a partir de una aleación metálica al menos parcialmente amorfa, con las etapas: proporcionar un polvo a partir de una aleación metálica al menos parcialmente amorfa, estando constituido el polvo por partículas de polvo esféricas, presentando las partículas de polvo esféricas una forma redondeada, al menos aproximadamente esférica, y teniendo éstas una proporción de sección transversal más larga respecto a sección transversal más corta como máximo de 2 a 1, y suponiéndose como diámetro la mayor sección transversal de partículas de polvo, y presentando las partículas de polvo un diámetro de menos de 125 μm, y presentando el polvo menos de 1 por ciento en peso de partículas con un diámetro menor que 5 μm, o tamizándose o tratándose el polvo mediante criba, de modo que presenta menos de 1 por ciento en peso de partículas con un diámetro menor que 5 μm; prensar el polvo en la forma deseada de componente a generar; compactar y sinterizar el polvo mediante un tratamiento térmico del polvo durante el prensado o tras el prensado, a una temperatura que se sitúa entre la temperatura de transformación y la temperatura de cristalización de la fase amorfa de la aleación metálica, seleccionándose la duración del tratamiento térmico de modo que el componente esté sinterizado tras el tratamiento térmico, y presente una proporción amorfa de al menos 85 por ciento.Process for the production of a component from an at least partially amorphous metal alloy, with the steps: providing a powder from an at least partially amorphous metal alloy, the powder being constituted by spherical powder particles, the particles of spherical powder a rounded shape, at least approximately spherical, and having a ratio of longer cross-section to shorter cross-section at most of 2 to 1, and assuming as diameter the largest cross-section of powder particles, and presenting the powder particles having a diameter of less than 125 μm, and the powder having less than 1 percent by weight of particles with a diameter less than 5 μm, or the powder being sieved or treated by means of a sieve, so that it has less than 1 percent by weight of particles with a diameter less than 5 µm; pressing the powder into the desired shape of the component to be generated; compacting and sintering the powder by means of a heat treatment of the powder during pressing or after pressing, at a temperature between the transformation temperature and the crystallization temperature of the amorphous phase of the metal alloy, selecting the duration of the heat treatment so that the component is sintered after heat treatment, and has an amorphous proportion of at least 85 percent.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Procedimiento para la producción de un componente a partir de una aleación metálica con fase amorfaProcedure for the production of a component from a metallic alloy with amorphous phase

La invención se refiere a un procedimiento para la producción de un componente a partir de una aleación metálica al menos parcialmente amorfa.The invention relates to a process for the production of a component from an at least partially amorphous metal alloy.

La invención se refiere además a un componente a partir de una aleación metálica con fase amorfa y al empleo de tal componente.The invention further relates to a component from a metal alloy with an amorphous phase and the use of such a component.

Desde hace varias décadas son conocidos metales amorfos y sus aleaciones. Se describen bandas delgadas y su producción, por ejemplo, en la solicitud de patente sin examinar DE 35 24 018 A1, generándose un vidrio metálico delgado sobre un soporte mediante refrigeración brusca a partir de la fase fundida. Por ejemplo en la solicitud de patente EP 2430205 B1 se describe también un compuesto a partir de una aleación amorfa, que requiere una tasa de refrigeración de 102 K/s para su producción. En ello es desfavorable que, con tales métodos conocidos, se pueden constituir solo capas delgadas o componentes muy compactos con algunos milímetros de sección transversal.Amorphous metals and their alloys have been known for several decades. Thin bands and their production are described, for example, in the untested patent application DE 35 24 018 A1, a thin metal glass being generated on a support by sudden cooling from the molten phase. For example, patent application EP 2430205 B1 also describes a compound from an amorphous alloy, which requires a cooling rate of 102 K / s for its production. In this it is unfavorable that, with such known methods, only thin layers or very compact components with a few millimeters of cross section can be constituted.

Por lo tanto, un problema consiste en producir grandes componentes en formas complejas, que presentan una estructura amorfa. Las tasas de refrigeración necesarias no son realizables técnicamente para componentes complejos y productos semiacabados con gran volumen. Por el documento WO 2008/039134 A1 es conocido un procedimiento en el que se produce un componente mayor a partir de un polvo metálico amorfo. A tal efecto, el componente se construye a modo de una impresión 3D, fundiéndose zonas parciales de las capas con un haz de electrones.Therefore, a problem is to produce large components in complex forms, which have an amorphous structure. The necessary refrigeration rates are not technically achievable for complex components and semi-finished products with large volume. From WO 2008/039134 A1 a process is known in which a larger component is produced from an amorphous metallic powder. For this purpose, the component is constructed as a 3D print, melting partial areas of the layers with an electron beam.

En ello es desfavorable que el procedimiento se puede aplicar solo de manera muy compleja y costosa. Además, con tal procedimiento no se puede obtener una homogeneidad suficiente de las propiedades físicas del componente generado. Mediante la fusión local y la nueva refrigeración del polvo se produce un exceso puntual de temperatura de cristalización y una cristalización de la aleación, si la tasa de refrigeración es demasiado reducida. De este modo se produce una cantidad no deseada y una distribución irregular de fase cristalina en el componente.In this it is unfavorable that the procedure can be applied only in a very complex and expensive way. In addition, with such a procedure a sufficient homogeneity of the physical properties of the generated component cannot be obtained. A local excess of crystallization temperature and crystallization of the alloy, if the cooling rate is too low, is produced by local melting and re-cooling of the powder. In this way an undesirable amount and an irregular distribution of crystalline phase in the component is produced.

El documento EP 1593749 A1 describe un vidrio metálico de una aleación de hierro que contiene 0,5-10 % atómico de Ga, 7-15 % atómico de P, 3-7 % atómico de C, 3-7 % atómico de B y 1-7 % atómico de Si como elementos de aleación, y se presenta en forma de partículas esféricas. Las partículas metálicas esféricas son obtenibles a través de una atomización de gas, y se emplean para la producción de un cuerpo sinterizado.EP 1593749 A1 describes a metal glass of an iron alloy containing 0.5-10% atomic Ga, 7-15% atomic P, 3-7 atomic C, 3-7% atomic B and 1-7% atomic Si as alloy elements, and comes in the form of spherical particles. The spherical metal particles are obtainable through a gas atomization, and are used for the production of a sintered body.

Por lo tanto, la tarea de la invención consiste en superar los inconvenientes del estado de la técnica. En especial se debe desarrollar un procedimiento que se puede realizar de manera sencilla y rentable, con el que se puede producir un componente a partir de una aleación metálica con proporción amorfa, que puede presentar un volumen de 0,1 cm3 y mayor, preferentemente 1 cm3 y mayor, y que se puede generar en formas diferentes, también complejas. El componente generado debe presentar también una homogeneidad lo más elevada posible respecto a las propiedades físicas y a la distribución de la fase amorfa. También es tarea de la presente invención poner a disposición tal componente. En este caso, el procedimiento debe ser fácil de aplicar y proporcionar resultados convenientemente reproduciles. El componente generado presentará una proporción lo más elevada posible de fase metálica amorfa. También es deseable que el componente generado sea lo más compacto posible y presente solo algunos poros. Se puede considerar otra tarea que el procedimiento sea aplicable con el mayor número posible de diferentes aleaciones, que presentan una fase amorfa. Además es ventajoso que el procedimiento sea aplicable con aparatos y herramientas lo más sencillos posible y presentes habitualmente en laboratorios.Therefore, the task of the invention is to overcome the drawbacks of the prior art. In particular, a procedure that can be carried out in a simple and cost-effective manner must be developed, with which a component can be produced from an amorphous metal alloy, which can have a volume of 0.1 cm3 and greater, preferably 1 cm3 and larger, and that can be generated in different, also complex ways. The generated component must also have the highest possible homogeneity with respect to the physical properties and distribution of the amorphous phase. It is also the task of the present invention to make such a component available. In this case, the procedure should be easy to apply and provide conveniently reproducible results. The generated component will have the highest possible proportion of amorphous metal phase. It is also desirable that the generated component be as compact as possible and have only a few pores. Another task can be considered that the procedure is applicable with the largest possible number of different alloys, which have an amorphous phase. It is also advantageous that the procedure is applicable with devices and tools as simple as possible and usually present in laboratories.

Las tareas de la invención se solucionan mediante un procedimiento para la producción de un componente a partir de una aleación metálica al menos parcialmente amorfa con los pasos:The tasks of the invention are solved by a process for the production of a component from a metal alloy at least partially amorphous with the steps:

A) Puesta a disposición de un polvo a partir de una aleación metálica al menos parcialmente amorfa, estando constituido el polvo por partículas de polvo esféricas, presentando las partículas de polvo esféricas una forma redondeada, al menos aproximadamente esférica, y teniendo éstas una proporción de sección transversal más larga respecto a sección transversal más corta como máximo de 2 a 1, y suponiéndose como diámetro la mayor sección transversal de partículas de polvo, y presentando las partículas de polvo un diámetro de menos de 125 pm, y presentando el polvo menos de 1 por ciento en peso de partículas con un diámetro menor que 5 pm, o tamizándose o tratándose el polvo mediante criba, de modo que presenta menos de 1 por ciento en peso de partículas con un diámetro menor que 5 pm;A) Making a powder available from an at least partially amorphous metal alloy, the powder being constituted by spherical dust particles, the spherical dust particles having a rounded shape, at least approximately spherical, and having a proportion of longer cross-section with respect to a shorter cross-section of a maximum of 2 to 1, and the largest cross-section of dust particles being assumed as a diameter, and the dust particles having a diameter of less than 125 pm, and the powder presenting less than 1 percent by weight of particles with a diameter less than 5 pm, or sieving or treating the powder by sieving, so that it has less than 1 percent by weight of particles with a diameter less than 5 pm;

B) Prensado del polvo en la forma deseada de componente a generar;B) Pressing the powder in the desired form of the component to be generated;

C) Compresión y sinterización del polvo mediante un tratamiento térmico del polvo durante el prensado o tras el prensado, a una temperatura que se sitúa entre la temperatura de transformación y la temperatura de cristalización de la fase amorfa de la aleación metálica, seleccionándose la duración del tratamiento térmico de modo que el componente esté sinterizado tras el tratamiento térmico, y presente una proporción amorfa de al menos 85 por ciento. C) Compression and sintering of the powder by a thermal treatment of the powder during pressing or after pressing, at a temperature between the transformation temperature and the crystallization temperature of the amorphous phase of the metal alloy, selecting the duration of the heat treatment so that the component is sintered after heat treatment, and has an amorphous proportion of at least 85 percent.

La duración del tratamiento térmico se selecciona de modo que la duración sea al menos tan larga que el polvo se sinterice tras el tratamiento térmico, y que la duración sea como máximo tan larga que el componente presente aún una proporción amorfa de al menos 85 por ciento tras el tratamiento térmico.The duration of the heat treatment is selected so that the duration is at least so long that the powder sinters after the heat treatment, and that the duration is at most so long that the component still has an amorphous proportion of at least 85 percent after heat treatment.

El polvo está constituido por partículas de polvo, de las que 100 % tienen menos de 125 pm de diámetro. Tales tamaños de partículas, o bien distribuiciones de partícula, también se denominan frecuentemente D100 = 125 pm. The powder consists of dust particles, of which 100% are less than 125 pm in diameter. Such particle sizes, or particle distributions, are also frequently referred to as D100 = 125 pm.

En la física y en la química, se denomina material amorfo una sustancia en la que los átomos no forman estructuras ordenadas, sino un patrón irregular, y disponen únicamente de orden cercano, pero no de orden lejano. En contrapartida a materiales amorfos, los materiales estructurados regularmente se denominan cristalinos.In physics and chemistry, amorphous material is called a substance in which atoms do not form ordered structures, but an irregular pattern, and have only a near order, but not a distant order. In contrast to amorphous materials, regularly structured materials are called crystalline.

En el sentido de la presente invención, las partículas esféricas no tienen que ser esferas perfectas geométricamente, sino que pueden diferir también de la forma esférica. Las partículas de polvo esféricas presentan una forma redondeada, al menos aproximadamente esférica, y tienen una proporción de sección transversal más larga respecto a sección transversal más corta como máximo de 2 a 1. Por lo tanto, en el sentido de la presente invención, con una geometría esférica no se indica una esfera estrictamente geométrica, o bien matemática. En este caso, las secciones transversales se refieren a dimensiones extremas dentro de las partículas de polvo. Partículas de polvo esféricas especialmente preferentes pueden presentar una proporción de sección transversal más larga respecto a sección transversal más corta de 1,5 a 1, o ser esféricas de modo muy especialmente preferente. En este caso, según la invención se supone como diámetro la mayor sección transversal de partículas de polvo.In the sense of the present invention, the spherical particles do not have to be geometrically perfect spheres, but can also differ from the spherical shape. The spherical dust particles have a rounded shape, at least approximately spherical, and have a longer cross-sectional ratio than a shorter cross-section of at most 2 to 1. Therefore, in the sense of the present invention, with a spherical geometry does not indicate a strictly geometric or mathematical sphere. In this case, the cross sections refer to extreme dimensions within the dust particles. Particularly preferred spherical dust particles may have a longer cross-sectional ratio than a shorter cross-sectional area of 1.5 to 1, or be very particularly preferably spherical. In this case, according to the invention, the largest cross section of dust particles is assumed as diameter.

La forma esférica de las partículas de polvo tiene las siguientes ventajas:The spherical shape of the dust particles has the following advantages:

Se puede obtener una alta densidad aparente del polvo;A high bulk density of the powder can be obtained;

Las partículas de polvo presentan superficies curvadas similares, que se ablandan en el tratamiento térmico en las mismas condiciones (temperatura y tiempo, o bien la misma entrada de energía térmica) - o se ablandan al menos bajo las mismas condiciones en buena aproximación. De este modo, éstas se unen, o bien se sinterizan de modo especialmente conveniente y en un intervalo de tiempo corto, o bien en un momento conocido previamente, o bien en un intervalo de tiempo conocido previamente, con partículas de polvo adyacentes. Otra ventaja de una alta densidad aparente es una contracción reducida del componente en la sinterización. De este modo se posibilita una fabricación próxima a la forma final.The dust particles have similar curved surfaces, which soften in the heat treatment under the same conditions (temperature and time, or the same thermal energy input) - or soften at least under the same conditions in good approximation. In this way, they are joined together, or they are sintered in a particularly convenient way and in a short time interval, or at a previously known time, or in a previously known time interval, with adjacent dust particles. Another advantage of a high apparent density is a reduced shrinkage of the component in sintering. In this way, manufacturing close to the final shape is possible.

Según una realización preferente de la presente invención, el componente se puede considerar sinterizado si presenta una densidad de al menos 97 % de la densidad teórica de la aleación metálica completamente amorfa.According to a preferred embodiment of the present invention, the component can be considered sintered if it has a density of at least 97% of the theoretical density of the completely amorphous metal alloy.

En el ámbito de la presente invención, se entiende por una sinterización o un sinterizado un proceso en el que las partículas de polvo se ablandan en la superficie y se unen entre sí, y permanecen unidas tras la refrigerización. De este modo, a partir del polvo se genera un cuerpo cohesivo, o bien un componente cohesivo.Within the scope of the present invention, sintering or sintering is understood as a process in which the dust particles soften on the surface and join together, and remain united after cooling. Thus, a cohesive body, or a cohesive component, is generated from the powder.

La temperatura de transformación de una fase amorfa también se denomina frecuentemente temperatura de transición vítrea o punto de transformación o punto de transición vítrea, debiéndose clarificar ahora que éstos son conceptos equivalentes para la temperatura de transformación.The transformation temperature of an amorphous phase is also often referred to as the glass transition temperature or transformation point or glass transition point, and it should now be clarified that these are equivalent concepts for the transformation temperature.

Preferentemente se forma el polvo cargándose el polvo en un molde o en una herramienta, y prensándose a continuación el polvo en el molde o en la herramienta, o bien prensándose éste con la herramienta.The powder is preferably formed by loading the powder into a mold or a tool, and then pressing the powder into the mold or the tool, or by pressing the powder with the tool.

Según la invención, el calentamiento hasta la consecución de la temperatura de transformación y la refrigeración se efectuarán tan rápidamente como sea posible, ya que también a estas temperaturas por debajo de la temperatura de transformación se efectúa una cristalización en los cristales germen presentes obligatoriamente, pero no se obtiene aún un reblandecimiento de las partículas de polvo, que podría conducir a una sinterización del polvo. Según la invención se debe obtener una deformación plástica de las partículas de polvo, que conduce a una compactación de polvo y, por consiguiente, a una sinterización de polvo acelerada. En este caso se debe minimizar en lo posible un rebase de la temperatura por encima de la temperatura debida deseada o temperatura final.According to the invention, the heating up to the attainment of the transformation temperature and the cooling will be carried out as quickly as possible, since also at these temperatures below the transformation temperature a crystallization of the mandatory germ crystals is carried out, but There is still no softening of the dust particles, which could lead to sintering of the dust. According to the invention, a plastic deformation of the dust particles must be obtained, which leads to a powder compaction and, consequently, to an accelerated dust sintering. In this case, a temperature overflow above the desired due temperature or final temperature should be minimized as much as possible.

El tamaño de partículas de polvo del polvo, o bien la distribución de tamaños de partícula de polvo del polvo, se puede obtener mediante el proceso de producción y mediante un tamizado de un polvo de partida. Por lo tanto, el polvo puesto a disposición según la invención se produce mediante tamizado de un polvo de partida, antes de que éste se ponga a disposición, o bien se emplee para el procedimiento según la invención. Además, mediante tamizado también se debe asegurar que el número de partículas de polvo con una forma muy diferente a la forma esférica, que se producen mediante sinterización de varias partículas de polvo, y que están contenidas en el polvo de partida, se pueda reducir o minimizar.The dust particle size of the powder, or the distribution of powder particle sizes, can be obtained by the production process and by sieving a starting powder. Therefore, the powder made available according to the invention is produced by sieving a starting powder, before it is made available, or used for the process according to the invention. In addition, by sieving it should also be ensured that the number of dust particles with a shape very different from the spherical shape, which are produced by sintering several dust particles, and that are contained in the starting powder, can be reduced or minimize.

Como configuración preferente del procedimiento, con la invención se propone también que el tratamiento térmico se efectúe bajo vacío, compactándose el polvo preferentemente mediante un tratamiento térmico en un vacío de al menos 10-3 mbar. As a preferred configuration of the process, with the invention it is also proposed that the heat treatment be carried out under vacuum, the powder being preferably compacted by means of a heat treatment in a vacuum of at least 10-3 mbar.

De este modo se consigue que la superficie del polvo pueda reaccionar en menor medida con los gases circundantes. Es decir, como agentes de germinación para fases cristalinas, los óxidos metálicos y otros productos de reacción afectan negativamente sobre la pureza de la fase amorfa en el componente generado.In this way it is achieved that the surface of the powder can react to a lesser extent with the surrounding gases. That is, as germination agents for crystalline phases, metal oxides and other reaction products negatively affect the purity of the amorphous phase in the generated component.

Según la invención, por el mismo motivo puede estar previsto de manera adicional, o también alternativa, que el tratamiento térmico se efectúe bajo un gas de protección, en especial bajo un gas noble, como por ejemplo argón, preferentemente con una pureza de al menos 99,99 %, de modo especialmente preferente con una pureza de al menos 99,999 %. En tales formas de realización puede estar previsto que la atmósfera, en la que se efectúa el prensado y el tratamiento térmico, o solo el tratamiento térmico, se libere sensiblemente de gases residuales mediante evacuación y lavado múltiple con gas noble, en especial con argón.According to the invention, for the same reason it can be provided additionally, or alternatively, that the heat treatment be carried out under a protective gas, especially under a noble gas, such as argon, preferably with a purity of at least 99.99%, especially preferably with a purity of at least 99.999%. In such embodiments it may be provided that the atmosphere, in which the pressing and heat treatment is carried out, or only the heat treatment, is substantially released from residual gases by evacuation and multiple washing with noble gas, especially with argon.

Según la invención, alternativamente también puede estar previsto que el tratamiento térmico se efectúe bajo un gas reductor, en especial bajo un gas de purga, para mantener lo más reducida posible la cantidad de óxidos metálicos interferentes.According to the invention, alternatively it can also be provided that the heat treatment be carried out under a reducing gas, especially under a purge gas, to keep the amount of interfering metal oxides as low as possible.

Otra medida para la reducción del número de óxidos metálicos en el componente se puede conseguir mediante la aplicación de un rarefactor de oxígeno en el tratamiento térmico del polvo y/o en la producción del polvo.Another measure for the reduction of the number of metal oxides in the component can be achieved by applying an oxygen rarefactor in the thermal treatment of the powder and / or in the production of the powder.

Además, según la invención puede estar previsto que el polvo se compacte mediante prensado isotáctico en caliente o prensado en caliente.Furthermore, according to the invention, it may be provided that the powder is compacted by hot isotactic pressing or hot pressing.

La combinación de tratamiento de presión y temperatura ocasiona un componente más compacto. Además se mejora la unión a través de deformación plástica de partículas de polvo entre sí, y se acelera el comportamiento de sinterización, de modo que se puede seleccionar una duración de tratamiento térmico más corta, y se reduce la proporción de fase cristalina en el componente.The combination of pressure and temperature treatment causes a more compact component. Furthermore, the bond is improved through plastic deformation of dust particles with each other, and the sintering behavior is accelerated, so that a shorter heat treatment duration can be selected, and the proportion of crystalline phase in the component is reduced .

Según un perfeccionamiento de la invención, también puede estar previsto que la duración del tratamiento térmico se seleccione de modo que el componente presente una proporción amorfa de al menos 90 por ciento, preferentemente de más de 95 por ciento, de modo especialmente preferente de más de 98 por ciento.According to an improvement of the invention, it can also be provided that the duration of the heat treatment is selected so that the component has an amorphous proportion of at least 90 percent, preferably more than 95 percent, especially preferably more than 98 percent

Cuanto más elevada es la proporción de fase amorfa en el componente, tanto más se aproxima a las propiedades físicas deseadas de un componente constituido completamente por fase amorfa.The higher the proportion of amorphous phase in the component, the closer to the desired physical properties of a component consisting entirely of amorphous phase.

Configuraciones preferentes de la presente invención pueden prever también que se emplee un polvo a partir de una aleación metálica amorfa o de una aleación metálica al menos parcialmente amorfa, con al menos 50 por ciento en peso de circonio.Preferred configurations of the present invention may also provide that a powder be used from an amorphous metal alloy or an at least partially amorphous metal alloy, with at least 50 weight percent zirconium.

Las aleaciones metálicas amorfas que contienen circonio son especialmente apropiadas para la aplicación de procedimientos según la invención, ya que en muchas de estas aleaciones existe una gran diferencia entre la temperatura de transformación y la temperatura de cristalización, con lo cual el procedimiento es más fácil de aplicar. Amorphous metal alloys containing zirconium are especially suitable for the application of methods according to the invention, since in many of these alloys there is a large difference between the transformation temperature and the crystallization temperature, whereby the process is easier to Apply.

Las configuraciones muy especialmente preferentes de la presente invención pueden prever que se ponga a disposición un polvo a partir de una aleación metálica amorfa o de una aleación metálica al menos parcialmente amorfa, constituida porVery particularly preferred configurations of the present invention may provide that a powder be made available from an amorphous metal alloy or an at least partially amorphous metal alloy, consisting of

a) 58 a 77 por ciento en peso de circonio,a) 58 to 77 weight percent zirconium,

b) 0 a 3 por ciento en peso de hafnio,b) 0 to 3 percent by weight of hafnium,

c) 20 a 30 por ciento en peso de cobre,c) 20 to 30 percent by weight of copper,

d) 2 a 6 por ciento en peso de aluminio, yd) 2 to 6 percent by weight of aluminum, and

e) 1 a 3 por ciento en peso de niobio.e) 1 to 3 percent by weight of niobium.

En este caso, la proporción residual hasta 100 por ciento en peso es circonio. En la aleación pueden estar contenidas impurezas habituales. Estas aleaciones metálicas amorfas que contienen circonio son muy especialmente apropiadas para la aplicación de procedimientos según la invención.In this case, the residual proportion up to 100 percent by weight is zirconium. The usual impurities may be contained in the alloy. These amorphous metal alloys containing zirconium are very especially suitable for the application of methods according to the invention.

Por lo demás, puede estar previsto que el polvo de aleación metálica esférico amorfo se produzca mediante atomización de fusión, preferentemente mediante atomización de fusión en un gas noble, en especial en argón, de modo especialmente preferente mediante atomización de fusión en un gas noble de pureza 99,99 %, 99,999 %, o de una pureza superior. En el ámbito de la presente invención se habla también de una aleación metálica amorfa si la aleación metálica presenta una proporción de fase amorfa de al menos 85 por ciento en volumen.Moreover, it may be provided that the amorphous spherical metal alloy powder is produced by fusion atomization, preferably by fusion atomization in a noble gas, especially argon, especially preferably by fusion atomization in a noble gas of 99.99% purity, 99.999%, or higher purity. Within the scope of the present invention there is also talk of an amorphous metal alloy if the metal alloy has an amorphous phase proportion of at least 85 percent by volume.

La producción del polvo se efectúa claramente antes de la puesta a disposición del polvo. Mediante la atomización de fusión se pueden producir partículas de polvo con forma esférica de manera sencilla y rentable. El empleo de gas noble, en especial de argón o argón altamente puro en la atomización de fusión ocasiona que en el polvo estén contenidas pocas impurezas interferentes, como óxidos metálicos. The production of the powder is carried out clearly before the powder is made available. By means of fusion atomization, spherical shaped dust particles can be produced in a simple and cost-effective manner. The use of noble gas, especially argon or highly pure argon in the atomization of fusion causes the dust to contain few interfering impurities, such as metal oxides.

El polvo presenta menos de 1 por ciento en peso de partículas con un diámetro menor que 5 |jm, o el polvo se tamiza o se trata mediante criba, de modo que presenta menos de 1 por ciento en peso de partículas con un diámetro menor que 5 jm .The powder has less than 1 percent by weight of particles with a diameter less than 5 | jm, or the powder is screened or treated by sieving, so that it has less than 1 percent by weight of particles with a diameter less than 5 jm

Según la invención se eliminan preferentemente partículas de polvo con un diámetro de menos de 5 jm mediante criba, o bien más exactamente se reduce la proporción de partículas de polvo con un diámetro de menos 5 jm mediante criba.According to the invention, dust particles with a diameter of less than 5 jm are preferably removed by sieving, or more precisely the proportion of dust particles with a diameter of less than 5 jm by sieving is reduced.

Mediante la proporción reducida de partículas de polvo con un diámetro menor que 5 jm se limita la superficie de polvo sensible a una oxidación o a otra reacción química interferente de las partículas de polvo con gas circundante (suma de las superficies de todas las partículas de polvo). Por lo demás, mediante la limitación del tamaño de grano de polvo se asegura que el reblandecimiento de las partículas de polvo tenga lugar en condiciones similares (respecto a la temperatura y al tiempo, o bien a la entrada de energía efectuada), ya que las curvaturas de las superficies de partículas de polvo son similares, y de este modo se puede obtener una carga compacta del polvo mediante prensado. Una proporción menor de partículas de polvo finas (menores que 5 jm ) no afecta negativamente, ya que tales partículas de polvo se pueden almacenar en las cavidades entre partículas mayores y, por consiguiente, aumentan la densidad del polvo no sinterizado.The reduced proportion of dust particles with a diameter of less than 5 jm limits the surface of sensitive dust to an oxidation or other interfering chemical reaction of the dust particles with surrounding gas (sum of the surfaces of all dust particles) . Moreover, by limiting the dust grain size, it is ensured that the softening of the dust particles takes place under similar conditions (with respect to temperature and time, or to the entry of energy effected), since the Surface curvatures of dust particles are similar, and thus a compact powder loading can be obtained by pressing. A smaller proportion of fine dust particles (less than 5 jm) does not adversely affect, since such dust particles can be stored in the cavities between larger particles and, consequently, increase the density of the non-sintered powder.

Con un perfeccionamiento preferente del procedimiento según la invención se propone que el tratamiento térmico del polvo se efectúe a una temperatura (T) entre la temperatura de transformación y una temperatura máxima, situándose la temperatura máxima en 30 % de la diferencia de temperatura entre la temperatura de transformación (Tt) y la temperatura de cristalización (Tk) de la fase amorfa de la aleación metálica por encima de la temperatura de transformación (Tt), situándose preferentemente la temperatura máxima en 20 % o 10 % de la diferencia de temperatura entre la temperatura de transformación (Tt) y la temperatura de cristalización (Tk) de la fase amorfa de la aleación metálica por encima de la temperatura de transformación (Tt).With a preferential refinement of the process according to the invention it is proposed that the thermal treatment of the powder be carried out at a temperature (T) between the transformation temperature and a maximum temperature, the maximum temperature being 30% of the temperature difference between the temperature of transformation (Tt) and the crystallization temperature (Tk) of the amorphous phase of the metal alloy above the transformation temperature (Tt), preferably the maximum temperature being at 20% or 10% of the temperature difference between the transformation temperature (Tt) and crystallization temperature (Tk) of the amorphous phase of the metal alloy above the transformation temperature (Tt).

Si el tratamiento térmico se efectúa cerca o por encima de la temperatura de transformación, la producción y el crecimiento de la fase cristalina se minimizan relativamente y, de este modo, la pureza de la fase amorfa en el componente puede ser elevada. Expresada como fórmula, la temperatura T, a la que se efectúa el tratamiento térmico del polvo, referida a la temperatura de transformación Tt y la temperatura de cristalización Tk de la fase amorfa de la aleación metálica, debe cumplir las siguientes condiciones:If the heat treatment is carried out near or above the transformation temperature, the production and growth of the crystalline phase are relatively minimized and, thus, the purity of the amorphous phase in the component can be high. Expressed as a formula, the temperature T, at which the heat treatment of the powder is carried out, referred to the transformation temperature Tt and the crystallization temperature Tk of the amorphous phase of the metal alloy, must meet the following conditions:

Tt < T < Tt (300/100)*(Tk-Tt) oTt <T <Tt (300/100) * (Tk-Tt) or

PreferentementePreferably

Tt < T < Tt (20/100)*(Tk-Tt) oTt <T <Tt (20/100) * (Tk-Tt) or

De modo especialmente preferenteEspecially preferred

Tt < T < Tt (10/100)*(Tk-Tt).Tt <T <Tt (10/100) * (Tk-Tt).

Con las intervalos de temperatura indicados en las anteriores fórmulas matemáticas, en los que debe tener lugar el tratamiento térmico, se obtiene una sinterización con formación reducida de fases cristalinas en el componente. With the temperature ranges indicated in the previous mathematical formulas, in which the heat treatment must take place, sintering with reduced formation of crystalline phases in the component is obtained.

Se produce una configuración especialmente ventajosa de procedimientos según la invención si está previsto que la duración del tratamiento térmico se seleccione en función de la forma geométrica, en especial del grosor, del componente a generar, preferentemente en función del mayor diámetro relevante del componente a generar.A particularly advantageous configuration of processes according to the invention is produced if it is envisaged that the duration of the heat treatment is selected based on the geometric shape, especially the thickness, of the component to be generated, preferably depending on the greater relevant diameter of the component to be generated. .

La forma geométrica, o bien el grosor, del componente a generar se considera en el sentido de que la conducción de calor en el polvo moldeado, o bien el componente que se forma, sea suficiente para calentar también el polvo en el interior del componente, o bien el componente en el interior hasta la temperatura de transformación o hasta por encima de la temperatura de transformación, de modo que se efectúe una sinterización de polvo también en el interior del componente.The geometric shape, or the thickness, of the component to be generated is considered in the sense that the heat conduction in the molded powder, or the component that is formed, is sufficient to also heat the powder inside the component, either the component inside until the transformation temperature or even above the transformation temperature, so that a sintering of dust is also carried out inside the component.

El mayor diámetro relevante del componente se puede determinar geométricamente mediante la mayor esfera que se puede alojar geométricamente dentro del componente. En la determinación del mayor diámetro relevante se pueden excluir canales o grietas en el cuerpo, que no contribuyen a la entrada de calor a través de un gas circundante y/u otra fuente de calor, o apenas lo hacen (a modo de ejemplo en la suma menos de 5 %).The largest relevant diameter of the component can be determined geometrically by the largest sphere that can be accommodated geometrically within the component. In the determination of the largest relevant diameter canals or cracks in the body can be excluded, which do not contribute to the entry of heat through a surrounding gas and / or other heat source, or just do it (by way of example in the sum less than 5%).

Preferentemente puede estar previsto que la duración del tratamiento térmico se efectúe en un intervalo de tiempo de 3 segundos por milímetro de grosor, o bien de espesor de pared del componente, o del mayor diámetro relevante del componente a generar, hasta 900 segundos por milímetro de grosor o del mayor diámetro relevante del componente a generar, efectuándose preferentemente la duración del tratamiento térmico en un intervalo de tiempo de 5 segundos por milímetro de grosor, o bien de espesor de pared del componente, o del mayor diámetro relevante del componente a generar, hasta 600 segundos por milímetro de grosor o del mayor diámetro relevante del componente a generar. Preferably it can be provided that the duration of the heat treatment is carried out in a time interval of 3 seconds per millimeter of thickness, or of wall thickness of the component, or of the greatest relevant diameter of the component to be generated, up to 900 seconds per millimeter of thickness or of the greatest relevant diameter of the component to be generated, preferably the duration of the heat treatment being carried out in a time interval of 5 seconds per millimeter of thickness, or of wall thickness of the component, or of the greatest relevant diameter of the component to be generated, up to 600 seconds per millimeter thick or of the greatest relevant diameter of the component to be generated.

Mediante la consideración de la forma, del grosor, o bien del espesor de pared del componente, y/o del mayor diámetro relevante del componente, la duración del tratamiento térmico se selecciona de modo que se efectúe una sinterización suficiente del polvo, pero simultáneamente se mantenga lo más reducida posible, o idealmente sea mínima la formación de fase cristalina en el componente. Para determinados componentes y para algunas aplicaciones puede ser ya suficiente que solo se sintericen completamente las zonas marginales del componente, y en el interior del componente esté presente polvo aún no sinterizado. No obstante, de modo preferente el componente se sinteriza completamente (también en el interior).By considering the shape, thickness, or wall thickness of the component, and / or the largest relevant diameter of the component, the duration of the heat treatment is selected so that sintering is performed enough of the powder, but simultaneously keep as small as possible, or ideally minimal crystalline phase formation in the component. For certain components and for some applications it may already be sufficient that only the marginal areas of the component are completely sintered, and inside the component there is still no sintered powder. However, preferably the component is completely sintered (also inside).

Las tareas que motivan la presente invención se solucionan también mediante un componente constituido por un polvo de aleación metálica prensado, sinterizado, esférico, amorfo, presentando el componente una proporción amorfa de al menos 85 por ciento.The tasks that motivate the present invention are also solved by a component consisting of a pressed, sintered, spherical, amorphous pressed metal alloy powder, the component having an amorphous proportion of at least 85 percent.

El componente se produce con el procedimiento según la invención. El procedimiento según la invención se describe anteriormente.The component is produced with the process according to the invention. The process according to the invention is described above.

Las tareas que motivan la invención se solucionan también mediante el empleo de tal componente como rueda dentada, rueda de fricción, componente resistente al desgaste, carcasa, cajas de reloj, parte de un engranaje o producto semiacabado.The tasks that motivate the invention are also solved by using such a component as a gearwheel, friction wheel, wear-resistant component, housing, watch cases, part of a gear or semi-finished product.

La invención toma como base el conocimiento sorprendente de que, mediante el empleo de partículas de polvo esféricas de tamaño apropiado y un tratamiento térmico a la temperatura apropiada, en un tiempo corto apropiado, a partir de un polvo de una aleación metálica amorfa se consigue generar también componentes mayores y/o complejos, que están constituidos en una proporción elevada (al menos 85 por ciento en volumen) por la fase amorfa y, de este modo, disponen de propiedades físicas ventajosas de la aleación metálica amorfa. Por lo tanto, la presente invención describe por primera vez un procedimiento en el que se puede generar un componente a partir de una aleación metálica amorfa o a partir de una aleación metálica constituida por una fase amorfa al menos en 85 % mediante sinterización de un polvo, en el que se conserva una proporción elevada de fase amorfa. En este caso, la duración del tratamiento térmico se ajusta preferentemente a las dimensiones del componente a generar, para obtener una proporción lo más elevada posible de fase amorfa en la sinterización del polvo, o bien mantener lo más reducida posible la proporción de fase cristalina en la aleación metálica. Con el mismo fin es ventajoso realizar el tratamiento térmico bajo gas de protección o bajo vacío para generar una proporción lo menor posible de óxidos metálicos u otros productos de reacción con aire en el polvo y, de este modo, en el componente. En este caso, tales óxidos metálicos actúan en especial como gérmenes para la cristalización, y reducen de este modo la proporción de fase amorfa en el componente.The invention is based on the surprising knowledge that, by using spherical dust particles of appropriate size and heat treatment at the appropriate temperature, in an appropriate short time, from a powder of an amorphous metal alloy it is possible to generate also major and / or complex components, which are constituted in a high proportion (at least 85 percent by volume) by the amorphous phase and, thus, have advantageous physical properties of the amorphous metal alloy. Therefore, the present invention describes for the first time a process in which a component can be generated from an amorphous metal alloy or from a metal alloy consisting of an at least 85% amorphous phase by sintering a powder, in which a high proportion of amorphous phase is conserved. In this case, the duration of the heat treatment is preferably adjusted to the dimensions of the component to be generated, in order to obtain the highest possible proportion of the amorphous phase in the sintering of the powder, or to keep the proportion of the crystalline phase as low as possible. The metal alloy. For the same purpose it is advantageous to carry out the heat treatment under protective gas or under vacuum to generate as little proportion as possible of metal oxides or other reaction products with air in the powder and, thus, in the component. In this case, such metal oxides act in particular as germs for crystallization, and thus reduce the proportion of amorphous phase in the component.

En el ámbito de la presente invención se descubrió que los procedimientos según la invención conducen a resultados especialmente buenos si los polvos amorfos metálicos para la producción del componente se producen a través de atomización de fusión y los polvos son amorfos en rayos X, siendo preferentemente sus partículas de polvo menores que 125 |jm. En la atomización de fusión, las gotitas de aleación fundidas producidas se refrigeran muy rápidamente mediante la corriente de gas de proceso (argón), con lo cual se favorece la presencia de una fracción de polvo amorfa. De este polvo se separan esencialmente las partículas finas (partículas menores que 5 jm ), así como el grano grueso de más de 125 jm , a modo de ejemplo mediante tamizado y/o mediante criba del polvo. Tales fracciones de polvo son entonces un material de partida óptimo (el polvo proporcionado) para producir componentes amorfos mediante prensado y un tratamiento térmico, presentando en este caso muy buenos resultados respecto a comportamiento amorfo del componente los pasos de presión y temperatura, tanto realizados sucesivamente como también combinados. Con polvos producidos de tal manera se obtiene un componente con proporción especialmente elevada de fase amorfa metálica. El componente generado de este modo y producido a partir de tal polvo tiene simultáneamente un grado elevado de partículas de polvo sinterizadas y una baja porosidad, preferentemente una porosidad de menos de 5 %.Within the scope of the present invention it was discovered that the processes according to the invention lead to especially good results if the metal amorphous powders for the production of the component are produced through melt atomization and the powders are amorphous in X-rays, preferably their dust particles less than 125 | jm. In the melting atomization, the molten alloy droplets produced are cooled very rapidly by the process gas stream (argon), thereby favoring the presence of a fraction of amorphous powder. From this powder, the fine particles are essentially separated (particles smaller than 5 jm), as well as the coarse grain of more than 125 jm, by way of example by sieving and / or by sieving the powder. Such dust fractions are then an optimal starting material (the powder provided) to produce amorphous components by pressing and heat treatment, in this case presenting very good results regarding the amorphous behavior of the component the pressure and temperature steps, both performed successively as also combined. With powders produced in such a way, a component with an especially high proportion of amorphous metal phase is obtained. The component generated in this way and produced from such powder simultaneously has a high degree of sintered dust particles and a low porosity, preferably a porosity of less than 5%.

En este caso es importante que el polvo amorfo no se caliente a la temperatura de cristalización o por encima de la misma en el procedimiento, ya que, en caso contrario, se produce cristalización y se pierde el carácter amorfo de la aleación. Por otra parte es necesario calentar el material al menos a la temperatura de transformación, es decir, a la temperatura a la que la fase amorfa de la aleación metálica pasa del intervalo plástico al estado rígido durante la refrigeración. No obstante, en este intervalo de temperaturas las partículas de polvo se pueden unir, pero sin cristalizar. La temperatura de transformación se puede denominar también temperatura de transición vítrea, y frecuentemente se denomina también de este modo.In this case it is important that the amorphous powder is not heated to the crystallization temperature or above it in the process, since, otherwise, crystallization occurs and the amorphous character of the alloy is lost. On the other hand it is necessary to heat the material at least at the transformation temperature, that is, at the temperature at which the amorphous phase of the metal alloy passes from the plastic range to the rigid state during cooling. However, in this temperature range the dust particles can be joined, but not crystallized. The transformation temperature can also be called the glass transition temperature, and is often also referred to in this way.

No obstante, ya que técnicamente apenas es posible y desde el punto de vista económico no es razonable estar completamente exento de impurezas, así como también exento de oxígeno en especial, no se pueden evitar inclusiones microcristalinas. Proporciones de oxígeno reducidas, situadas en el intervalo de ppm de dos dígitos, provocan una correspondiente formación de óxido de los componentes de la aleación afines a oxígeno. Éstos están presentes entonces como pequeños gérmenes de cristalización y pueden conducir de este modo a pequeñas inclusiones de óxido con granos, que son identificables como pico en la micrografía con aumento de 1000 veces, o en un análisis por difractometría de rayos X. También se pueden producir efectos similares mediante impurificaciones adicionales, o bien otras impurificaciones de los materiales de partida, así como elementos adicionales, como por ejemplo nitrógeno. However, since it is technically barely possible and from an economic point of view it is not reasonable to be completely free of impurities, as well as oxygen free in particular, microcrystalline inclusions cannot be avoided. Reduced oxygen ratios, located in the double digit ppm range, cause a corresponding formation of oxide of the oxygen-related alloy components. These are then present as small germs of crystallization and can thus lead to small inclusions of oxide with grains, which are identifiable as peak in the micrograph with 1000 times magnification, or in an X-ray diffractometry analysis. produce similar effects through additional impurifications, or other impurifications of the starting materials, as well as additional elements, such as nitrogen.

La duración del tratamiento térmico se ajusta principalmente al volumen del componente, y generalmente no será tan larga que cada germen de cristalización, por pequeño que sea, actúe como cristal de inoculación, y de este modo puedan crecer cristales, o bien la fase cristalina no deseada se extienda en el componente. En ensayos con aleaciones basadas en circonio se pudo mostrar que un tratamiento térmico en el intervalo de temperaturas según la invención, con una duración como máximo de 400 horas por 1 mm de sección transversal de componente, proporciona resultados especialmente buenos. También la fase de calefacción se debía efectuar lo más rápidamente posible, puesto que ya 50 Kelvin por debajo de la temperatura de transformación se produce en parte el crecimiento cristalino no deseado. The duration of the heat treatment is mainly adjusted to the volume of the component, and generally it will not be so long that each germ of crystallization, however small, acts as an inoculation crystal, and thus crystals can grow, or the crystalline phase does not desired spread on the component. In tests with zirconium-based alloys it could be shown that a heat treatment in the temperature range according to the invention, with a maximum duration of 400 hours per 1 mm of component cross-section, provides especially good results. Also the heating phase should be carried out as quickly as possible, since 50 Kelvin below the transformation temperature partly produces unwanted crystalline growth.

A continuación se explican otros ejemplos de realización de la invención por medio de un diagrama de flujo representado esquemáticamente, pero sin limitar en este caso la invención.Other embodiments of the invention are explained below by means of a flow diagram schematically represented, but without limiting the invention in this case.

En el diagrama de flujo se denomina T la temperatura de trabajo, Tt la temperatura de transformación de la aleación metálica amorfa y Tk la temperatura de cristalización de la fase amorfa de la aleación metálica.In the flowchart, T is the working temperature, Tt the transformation temperature of the amorphous metal alloy and Tk the crystallization temperature of the amorphous phase of the metal alloy.

A partir de una aleación metálica, cuya composición es apropiada para la formación de una fase amorfa o está constituida ya por la fase amorfa, se genera un polvo metálico amorfo. A continuación se efectúa un fraccionamiento de polvo, en el que se eliminan corpúsculos de polvo demasiado pequeños y demasiado grandes, o bien partículas de polvo, en especial mediante tamizado y criba. El polvo se puede prensar entonces en un molde deseado con o sin entrada de temperatura. Si el polvo se prensa sin entrada de temperatura en el molde, a continuación se efectúa un tratamiento térmico, que se denomina sinterización en el ámbito de la presente invención, o bien provoca una sinterización. El tratamiento térmico durante el prensado o tras el prensado se efectúa durante un intervalo de tiempo como máximo de 900 segundos por 1 mm de sección transversal de componente, a una temperatura por encima de la temperatura de transformación Tt y por debajo de la temperatura de cristalización Tk de la fase amorfa de la aleación metálica empleada.From an metallic alloy, whose composition is appropriate for the formation of an amorphous phase or is already constituted by the amorphous phase, an amorphous metallic powder is generated. Subsequently, a dust fractionation is carried out, in which too small and too large dust corpuscles or dust particles are removed, especially by sieving and sieving. The powder can then be pressed into a desired mold with or without temperature input. If the powder is pressed without temperature entering the mold, a heat treatment is then carried out, which is called sintering in the scope of the present invention, or causes sintering. The heat treatment during pressing or after pressing is carried out for a maximum period of 900 seconds per 1 mm of component cross-section, at a temperature above the transformation temperature Tt and below the crystallization temperature Tk of the amorphous phase of the metal alloy used.

Siguen ejemplos de realización concretos, en los que se describen procedimientos según la invención, y en los que se efectúa una valoración de los resultados obtenidos de este modo.Concrete embodiments follow, in which procedures according to the invention are described, and in which an evaluation of the results obtained in this way is carried out.

Ejemplo 1:Example 1:

Se fundió una aleación de 70,5 por ciento en peso de circonio (Haines & Maasen Metallhandelsgesellschaft mbH Bonn, Zr-201-circonio Crystalbar), 0,2 por ciento en peso de hafnio (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, barra de cristal de hafnio, chips molidos 99,7 %, número de artículo 10204), 23,9 por ciento en peso de cobre (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, placa de cobre, exenta de oxígeno, alta conductividad (OFCH) número de artículo 45210), 3,6 por ciento en peso de aluminio (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, lingote de aluminio 99,999 %, número de artículo 10571) y 1,8 por ciento en peso de niobio (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, lámina de niobio 99,97 %, número de artículo 00238), en una instalación de fusión por inducción (VSG, instalación de vacío, fusión y colada calentada por inducción, Nürmont, Freiberg) bajo 800 mbar de argón (Argon 6.0, Linde AG, Pullach), y se coló en una coquilla de cobre refrigerada con agua. A partir de la aleación generada de este modo se generó un polvo fino mediante pulverización de la fusión con argón, con un procedimiento como es conocido, por ejemplo, por el documento WO 99/30858 A1, en una instalación de atomización de fusión Nanoval (Nanoval GmbH & Co. KG, Berlín).An alloy of 70.5 percent by weight of zirconium (Haines & Maasen Metallhandelsgesellschaft mbH Bonn, Zr-201-zirconia Crystalbar), 0.2 percent by weight of hafnium was melted (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, bar hafnium crystal, 99.7% ground chips, item number 10204), 23.9 percent copper by weight (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, copper plate, oxygen free, high conductivity (OFCH) number of Article 45210), 3.6 percent by weight of aluminum (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, aluminum ingot 99.999%, item number 10571) and 1.8 percent by weight of niobium (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, 99.97% niobium sheet, article number 00238), in an induction fusion installation (VSG, vacuum installation, fusion and induction heated casting, Nürmont, Freiberg) under 800 mbar of argon (Argon 6.0, Linde AG, Pullach), and slipped into a copper shell cooled with water. From the alloy generated in this way a fine powder was generated by spraying the argon fusion, with a method as is known, for example, from WO 99/30858 A1, in a Nanoval fusion atomization facility ( Nanoval GmbH & Co. KG, Berlin).

Mediante separación por medio de criba con un separador de alta precisión Condux CFS (Netsch-Feinmahltechnik GmbH Selb, Alemania) se separa el grano fino, de modo que menos de 0,1 % de partículas son menores que 5 pm, es decir, al menos 99,9 % de partículas presentan un diámetro o unas dimensiones de 5 pm o más, y por medio de tamizado mediante un tamiz de análisis con 125 pm de anchura de malla (Retsch GmbH, Haan, Alemania, número de artículo 60.131.000125) se eliminan todas las partículas de polvo que son mayores que 125 pm. El polvo generado de tal manera se analiza por medio de difractometría de rayos X y presenta una proporción amorfa mayor que 95 %. By screening by means of a Condux CFS high precision separator (Netsch-Feinmahltechnik GmbH Selb, Germany) the fine grain is separated, so that less than 0.1% of particles are less than 5 pm, that is, at at least 99.9% of particles have a diameter or dimensions of 5 pm or more, and by sieving by means of an analysis sieve with 125 pm of mesh width (Retsch GmbH, Haan, Germany, article number 60.131.000125 ) all dust particles that are greater than 125 pm are removed. The dust generated in this way is analyzed by means of X-ray diffractometry and has an amorphous proportion greater than 95%.

Se compactan respectivamente 5,0 gramos de esta fracción de polvo obtenida de tal manera en una prensa de laboratorio 54MP250D (mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlín) con una herramienta de prensado (32 mm, P0764, mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlín) y una fuerza de prensado de 15 toneladas. A continuación se compactan los comprimidos en una sinterización de vacío (horno de temperado en vacío a alta temperatura Gero LHTW 100-200/22, Neuhausen) a 410°C y una presión de aproximadamente 10-5 mbar durante 120 segundos. A continuación se compactan finalmente los comprimidos compactados mediante prensado isotáctico en caliente bajo una presión de 200 megapascales (200 MPa) bajo argón altamente puro (Argon 6.0, Linde AG, Pullach) a una temperatura de 400°C durante 90 segundos.5.0 grams of this powder fraction obtained in such a way in a 54MP250D laboratory press (mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlin) are respectively compacted with a pressing tool (32 mm, P0764, mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlin) and a pressing force of 15 tons. The tablets are then compacted in a vacuum sintering (high temperature vacuum furnace oven Gero LHTW 100-200 / 22, Neuhausen) at 410 ° C and a pressure of approximately 10-5 mbar for 120 seconds. Then, the compacted tablets are finally compacted by isotactic pressing in heat under a pressure of 200 megapascals (200 MPa) under highly pure argon (Argon 6.0, Linde AG, Pullach) at a temperature of 400 ° C for 90 seconds.

Por medio de micrografías metalográficas se analizan quince componentes producidos de tal manera sobre la proporción de superficie amorfa en la estructura. En este caso se muestra que un promedio de 92 % de las superficies son amorfas.By means of metallographic micrographs fifteen components produced in this way on the proportion of amorphous surface in the structure are analyzed. In this case it is shown that an average of 92% of the surfaces are amorphous.

Ejemplo 2:Example 2:

Mediante separación por medio de criba con un separador de alta precisión Condux CFS (Netsch-Feinmahltechnik GmbH Selb, Alemania) se separó el grano fino, de modo que menos de 0,1 % de partículas son menores que 5 pm, y por medio de tamizado mediante un tamiz de análisis con 125 pm de anchura de malla (Retsch GmbH, Haan, Alemania, número de artículo 60.131.000125) se eliminaron todas las partículas de polvo que son mayores que 125 pm. El polvo generado de tal manera se analizó por medio de difractometría de rayos X y presenta una proporción amorfa mayor que 95 %.By screening with a Condux CFS high precision separator (Netsch-Feinmahltechnik GmbH Selb, Germany), the fine grain was separated, so that less than 0.1% of particles are less than 5 pm, and by means of sieved by an analysis sieve with 125 pm of mesh width (Retsch GmbH, Haan, Germany, article number 60.131.000125) all dust particles that are greater than 125 pm were removed. The dust generated in this way was analyzed by means of X-ray diffractometry and presented an amorphous proportion greater than 95%.

Se sinterizaron respectivamente 15,0 gramos de esta fracción de polvo obtenida de tal manera mediante prensado en caliente con una presión de 200 megapascales (200 MPa) a una temperatura de 400°C durante 3 minutos.15.0 grams of this fraction of powder obtained in such a way by hot pressing with a pressure of 200 megapascals (200 MPa) at a temperature of 400 ° C for 3 minutes were respectively sintered.

Por medio de micrografías metalográficas se analizaron quince componentes producidos de tal manera sobre la proporción de superficie amorfa en la estructura. En este caso se muestra que un promedio de 85 % de las superficies son amorfas.Fifteen components produced in this way on the proportion of amorphous surface in the structure were analyzed by metallographic micrographs. In this case it is shown that an average of 85% of the surfaces are amorphous.

Ejemplo 3:Example 3:

Se fundió una aleación de 70,6 por ciento en peso de circonio (Haines & Maasen Metallhandelsgesellschaft mbH Bonn, Zr-201-circonio Crystalbar), 23,9 por ciento en peso de cobre (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, placa de cobre, exenta de oxígeno, alta conductividad (OFCH) número de artículo 45210), 3,7 por ciento en peso de aluminio (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, lingote de aluminio 99,999 %, número de artículo 10571) y 1,8 por ciento en peso de niobio (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, lámina de niobio 99,97 %, número de artículo 00238), en una instalación de fusión por inducción (VSG, instalación de vacío, fusión y colada calentada por inducción, Nürmont, Freiberg) bajo 800 mbar de argón (Argon 6.0, Linde AG, Pullach), y se coló en una coquilla de cobre refrigerada con agua. A partir de la aleación generada de este modo se generó un polvo fino mediante pulverización de la fusión con argón, con un procedimiento como es conocido, por ejemplo, por el documento WO 99/30858 A1, en una instalación de atomización de fusión Nanoval (Nanoval GmbH & Co. KG, Berlín).An alloy of 70.6 percent zirconium by weight (Haines & Maasen Metallhandelsgesellschaft mbH Bonn, Zr-201-zirconia Crystalbar), 23.9 percent copper by weight (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, plate of copper, oxygen-free, high conductivity (OFCH) article number 45210), 3.7 weight percent aluminum (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, 99.999% aluminum ingot, item number 10571) and 1.8 weight percent of niobium (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, 99.97% niobium sheet, item number 00238), in an induction melting plant (VSG, vacuum installation, melting and induction heating casting, Nürmont, Freiberg) under 800 mbar of argon (Argon 6.0, Linde AG, Pullach), and slipped into a copper shell cooled with water. From the alloy generated in this way a fine powder was generated by spraying the argon fusion, with a method as is known, for example, from WO 99/30858 A1, in a Nanoval fusion atomization facility ( Nanoval GmbH & Co. KG, Berlin).

Por medio de micrografías metalográficas se analizaron quince componentes producidos de tal manera sobre la proporción de superficie amorfa en la estructura. En este caso se muestra que un promedio de 87 % de las superficies son amorfas.Fifteen components produced in this way on the proportion of amorphous surface in the structure were analyzed by metallographic micrographs. In this case it is shown that an average of 87% of the surfaces are amorphous.

Ejemplo 4:Example 4:

Se fundió una aleación de 70,6 por ciento en peso de circonio (Haines & Maasen Metallhandelsgesellschaft mbH Bonn, Zr-201-circonio Crystalbar), 23,9 por ciento en peso de cobre (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, placa de cobre, exenta de oxígeno, alta conductividad (OFCH) número de artículo 45210), 3,7 por ciento en peso de aluminio (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, lingote de aluminio 99,999 %, número de artículo 10571) y 1,8 por ciento en peso de niobio (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, lámina de niobio 99,97 %, número de artículo 00238), en una instalación de fusión por inducción (VSG, instalación de vacío, fusión y colada calentada por inducción, Nürmont, Freiberg) bajo 800 mbar de argón (Argon 6.0, Linde AG, Pullach), y se coló en una coquilla de cobre refrigerada con agua. A partir de la aleación generada de este modo se generó un polvo fino mediante pulverización de la fusión con argón, con un procedimiento como es conocido, por ejemplo, por el documento WO 99/30858 A1, en una instalación de atomización de fusión Nanoval (Nanoval GmbH & Co. KG, Berlín).An alloy of 70.6 percent zirconium by weight (Haines & Maasen Metallhandelsgesellschaft mbH Bonn, Zr-201-zirconia Crystalbar), 23.9 percent copper by weight (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, plate of copper, oxygen-free, high conductivity (OFCH) article number 45210), 3.7 weight percent aluminum (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, 99.999% aluminum ingot, item number 10571) and 1.8 weight percent of niobium (Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, 99.97% niobium sheet, article number 00238), in an induction melting plant (VSG, vacuum installation, melting and induction heating, Nürmont, Freiberg) under 800 mbar of argon (Argon 6.0, Linde AG, Pullach), and slipped into a copper shell cooled with water. From the alloy generated in this way a fine powder was generated by spraying the argon fusion, with a method as is known, for example, from WO 99/30858 A1, in a Nanoval fusion atomization facility ( Nanoval GmbH & Co. KG, Berlin).

Se compactaron 50 gramos de esta fracción de polvo obtenida de tal manera en una prensa de laboratorio 54MP250D (mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlín) con una herramienta de prensado (32 mm, P0764, mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlín) y una fuerza de prensado máxima de 25 toneladas, y se sinterizó bajo argón altamente puro (Argon 6.0, Linde a G, Pullach) a una temperatura de 410°C durante 5 minutos. 50 grams of this powder fraction obtained in such a way were compacted in a 54MP250D laboratory press (mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlin) with a pressing tool (32 mm, P0764, mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlin) and a force of maximum pressing of 25 tons, and it was sintered under highly pure argon (Argon 6.0, Linde to G, Pullach) at a temperature of 410 ° C for 5 minutes.

El componente producido de este modo se analizó sobre la proporción de superficie amorfa en la estructura por medio de varias micrografías metalográficas. En este caso se muestra que un promedio de 90 % de las superficies son amorfas.The component produced in this way was analyzed on the proportion of amorphous surface in the structure by means of several metallographic micrographs. In this case it is shown that an average of 90% of the surfaces are amorphous.

Métodos de ensayo y controlTest and control methods

1) Método para la determinación del tamaño de partícula de polvos de aleación metálica:1) Method for determining the particle size of metal alloy powders:

Se determinó el tamaño de partícula de polvos inorgánicos mediante dispersión de luz láser con un Mastersizer 2000 (Malvern Instruments Ltd., Gran Bretaña).The particle size of inorganic powders was determined by laser light scattering with a Mastersizer 2000 (Malvern Instruments Ltd., Great Britain).

2) Método de ensayo para la determinación de la densidad:2) Test method for density determination:

Para la determinación de la densidad se puede generar un paralelepípedo de geometría exacta mediante pulido de las superficies, de modo que éste se puede medir exactamente con un micrómetro de exteriores (PR1367, Mitutoyo Messgerate Leonberg GmbH, Leonberg). Ahora se determina el volumen matemáticamente y a continuación se determina el peso exacto en una balanza para análisis (balanzas para análisis XPE de Mettler-Toledo GmbH). Mediante formación de la proporción de peso ponderado y volumen calculado resulta la densidad.For density determination, a parallelepiped of exact geometry can be generated by polishing the surfaces, so that it can be measured exactly with an outdoor micrometer (PR1367, Mitutoyo Messgerate Leonberg GmbH, Leonberg). The volume is now determined mathematically and then the exact weight is determined on an analysis scale (XPE analysis scales from Mettler-Toledo GmbH). Formation of the proportion of weighted weight and calculated volume results in density.

La densidad teórica de una aleación amorfa corresponde a la densidad en el punto de fusión.The theoretical density of an amorphous alloy corresponds to the density at the melting point.

3) Método de ensayo para la determinación de la proporción de superficie amorfa en el componente:3) Test method for determining the proportion of amorphous surface in the component:

A tal efecto se fabrican respectivamente quince secciones pulidas metalográficas en ajuste a la norma DIN EN ISO 1463, puliéndose con una lámina de SiC 1200 (Struers GmbH, Willich), así como a continuación los siguientes pasos de pulido con agente de pulido de diamante con 6 pm, 3 pm y 1 pm (Struers GmbH, Willich), y finalmente con las suspensiones de pulido con óxido quimiomecánicas OP-S (Struers GmbH, Willich). Las superficies pulidas generadas de este modo se analizaron bajo un microscopio óptico (Leica DM 4000 M, Leica DM 6000 M) con un aumento de 1000 sobre proporciones de superficie cristalinas en la micrografía. En este caso se efectúa una valoración de porcentaje de superficie de proporción cristalina respecto a superficie total de la sección pulida.For this purpose, fifteen metallographic polished sections are manufactured respectively in accordance with DIN EN ISO 1463, polishing with a sheet of SiC 1200 (Struers GmbH, Willich), as well as the following polishing steps with diamond polishing agent with 6 pm, 3 pm and 1 pm (Struers GmbH, Willich), and finally with the OP-S chemomechanical oxide polishing suspensions (Struers GmbH, Willich). The polished surfaces generated in this way were analyzed under an optical microscope (Leica DM 4000 M, Leica DM 6000 M) with an increase of 1000 over crystalline surface proportions in the micrograph. In this case an assessment of the percentage of crystalline proportion surface with respect to the total surface of the polished section is made.

Las características de la invención dadas a conocer en la anterior descripción, así como en las reivindicaciones, el diagrama de flujo y los ejemplos de realización, tanto por separado como también en cualquier combinación, pueden ser esenciales para la consecución de la invención en sus diversas formas de realización. The features of the invention disclosed in the foregoing description, as well as in the claims, the flow chart and the embodiments, both separately and in any combination, may be essential for the achievement of the invention in its various embodiments.

Claims

1. Procedure for the production of a component from an at least partially amorphous metal alloy, with the steps:

providing a powder from an at least partially amorphous metal alloy, the powder being constituted by spherical dust particles, the spherical dust particles having a rounded, at least approximately spherical shape, and these having a longer cross-sectional ratio relative to with a cross section shorter than a maximum of 2 to 1, and the largest cross section of dust particles being assumed as a diameter, and the dust particles having a diameter of less than 125 pm, and the powder having less than 1 weight percent of particles with a diameter of less than 5 pm, or sieving or treating the powder by sieving, so that it has less than 1 percent by weight of particles with a diameter of less than 5 pm;

press the powder in the desired form of the component to be generated;

compacting and sintering the powder by heat treatment of the powder during pressing or after pressing, at a temperature between the transformation temperature and the crystallization temperature of the amorphous phase of the metal alloy, the duration of the heat treatment being selected so that the component is sintered after heat treatment, and has an amorphous proportion of at least 85 percent.

2. Method according to claim 1, characterized in that the heat treatment is carried out under vacuum, the powder is preferably compacted by means of a heat treatment in a vacuum of at least 10-3 mbar.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the powder is compacted by hot isotactic pressing or hot pressing.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the duration of the heat treatment is selected such that the component has an amorphous proportion of at least 90 percent, preferably more than 95 percent, especially preferably more of 98 percent.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a powder is used from an amorphous metal alloy with at least 50 weight percent zirconium.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a powder is made available from an amorphous metal alloy consisting of

a) 58 to 77 weight percent zirconium,

b) 0 to 3 percent by weight of hafnium,

c) 20 to 30 percent by weight of copper,

d) 2 to 6 percent by weight of aluminum, and

e) 1 to 3 percent by weight of niobium.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spherical amorphous metal alloy powder is produced by fusion atomization, preferably by fusion atomization in a noble gas, especially argon, especially preferably by fusion atomization. in a noble gas of 99.99% purity, 99.999%, or of a higher purity.

8. - Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal treatment of the powder is carried out at a temperature (T) between the transformation temperature and a maximum temperature, the maximum temperature being 30% of the temperature difference between the transformation temperature (Tt) and the crystallization temperature (Tk) of the amorphous phase of the metal alloy above the transformation temperature (Tt), preferably the maximum temperature being at 20% or 10% of the temperature difference between the transformation temperature (Tt) and the crystallization temperature (Tk) of the amorphous phase of the metal alloy above the transformation temperature (Tt).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the duration of the heat treatment is selected according to the geometric shape, especially the thickness, of the component to be generated, preferably according to the greater relevant diameter of the component to be generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the duration of the heat treatment is carried out in a time interval of 3 seconds per millimeter of thickness or of the greatest relevant diameter of the component to be generated, up to 900 seconds per millimeter of thickness or of the greatest relevant diameter of the component to be generated, preferably the duration of the heat treatment being carried out in a time interval 5 seconds per millimeter thick or of the greatest relevant diameter of the component to be generated, up to 600 seconds per millimeter thick or of the greatest relevant diameter of the component to be generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dust particles are formed plastically by means of heat treatment.

12. Component from a pressed, sintered, spherical, amorphous metal alloy powder, the component having an amorphous proportion of at least 85 percent, and this being produced by a process according to one of claims 1 to 11.

13. Use of a component according to claim 12 for the production of a gearwheel, a friction wheel, a wear resistant component, a housing, a watch case, a part of a gear or a semi-finished product.