KR100259110B1 - 복합체 제조방법 - Google Patents

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얀 닐손
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레나르트 태퀴스트
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Abstract

본 발명에 따르면 합성물체 제조방법을 제공한다. 이 방법에서 하나이상의 부분피복층을 다공체에 부착하며 이 다공체 기공계는 흡입컵등으로 다공체에 가한 압력에 의해 진공화하며 그후 물체는 층의 분말성분 슬러리에 침지한다. 합성물체는 소결법 또는 후-HIP 같은 다른 열처리법으로 치밀화한다.

Description

복합체 제조방법
제 1 도는 본 발명에 따라 Al2O3가 피복된 세라믹체의 광학 현미경 사진(300X)을 보여준다.
제 2 도와 3 도는 A-층, B-다공체 및 C-흡입컵 구성으로 본 발명의 방법을 보여준다.
제 4 도와 5 도는 본 발명을 이용한 코팅제품을 보여준다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A : 부착층 B : 물체
C : 흡입컵
본 발명은 음압적용동안 다공성 물체를 층재료 성분 슬러리에 침지하여 다공체에 층을 제공하고 그후 소결법으로 열처리하는 것을 특징으로 하는 복합체 제조방법에 관계한다.
터프니스(toughness) 손실없이 마모에 노출된 물체의 내마모성을 증가시키기 위해, 내마모층을 피복한다. 기계가공용 인서트의 경우 CVD- 또는 PVD-기법을 써서 하나이상의 층이 적용된다. 이 방식으로 침전된 층은 보통 단일상이며 적당한 두께는 수십 마이크론이다. 이러한 층의 한계점은 미세한 그레인(grain) 크기, 두꺼운 층 및 우수한 접착성을 조합시키기가 어렵다는 것이다.
침지법으로 다공체에 층을 적용하는 것은 적당한 제조방법이다. 그러나 기포발생, 부풀음 및 불완전 적층문제가 자주 발생한다. 기포발생 및 부풀음은 기공계 때문에 생기며 조잡하거나 불균일하게 분포된 기공에 의해 더 가속된다. 특히 불리한 기공계가 섬유 또는 바늘형 또는 판형 단결정을 함유하는 재료에서 발견된다.
다공체를 등압 압축할 때 조밀한 덮개로 덮어 압력매질이 다공체 기공계속으로 침투하지 않도록 하는 것이 일반적이다. 덮개는 보통 유리이거나 또는 분말형태로 적용되어 가열시 유리를 형성하는 물질이다. 등압 압축동아 유리가 기공속으로 침투하거나 또한 기공과 반응하는 것을 방지하기 위해서 장벽 또는 보호층으로 작용하는 하나 이상의 중간층이 적용된다. 등압 압축완료후 유리와 중간층을 제거한다. 중간층은 보통 층재료에 포함되는 성분의 슬러리에 침지함으로써 적용되지만 침지동안 기포발생 및 부풀음 현상으로 인하여 중간층에 공동이 빈번히 생긴다. 스웨덴 출원 제 SE 9004134-4 호에서는 하나이상의 흡입컵으로 다공체에 음압을 제공하고 층에 포함되는 분말의 슬러리에 침지하여 층을 적용하는 개선된 방법을 발표한다. 이들 층은 본 발명에 해당하지 않는다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 부분적 덮개층이 다공체에 적용됨을 특징으로 하는 복합체 제조방법이 제공된다. 본 발명은 하나이상의 흡입컵 또는 진공펌프의 도움으로 물체외면에 가해진 음압에 의해 다공체에 진공이 걸리고 그동안 층에 포함되는 분말재료로 슬러리에 물체를 침지하는 것을 특징으로 한다. 수개층이 포함되는 경우 물체는 중간 건조를 하거나 하지 않고 수회 침지되어서 원하는 층의 두께나 조합을 얻는다. 이 방법은 분말 야금학적으로 제조된 다공체를 다중상 미세 그레인층을 써서 압축, 예비소결 또는 소결상태로 코팅하는데 적합하다. 미립구조를 보존하기 위하여, 입자성장 억제제를 용이하게 첨가할 수 있다. 층적용후 소결법, HIP, 가스압력소결 또는 기타의 열처리법으로 물체를 치밀화 처리한다. 수득된 물체는 아직 다공성이거나 또는 완전히 치밀화된 것이다. 적용된 층은 소결/열처리 동안 물체와 반응하여 다소 예리한 전이구역이 수득된다.
분말재료 슬러리는 액체(알콜, 케톤, 탄화수소 또는 물이나 두가지 이상의 혼합물)속에 100㎛ 미만의 입자크기를 갖는 물질을 2-50, 특히 5-30 부피%을 분산시켜 제조된다. 절단공구에 응용할 때, 입자 크기는 0.1-5㎛가 적당하다. 우수한 응집해제 및 안정한 분산물을 얻기 위해서 적당한 유기 표면활성 화합물이 첨가된다. 또한 유기화합물은 분산물에 최적의 점도를 제공하고 또한 적용된 층에 우수한 강도를 제공하기 위해서 첨가된다. 물을 분산매질로 사용할 경우 pH 값은 분말재료의 제타-전위보다 훨씬 크거나 적게 조절되어야 한다. 상이한 조성으로된 수개의 층으로 구성된 코팅이 필요할 경우 각 조성의 현탁물이 제조된다.
원하는 두께와 조성이 될 때까지 침지공정이 반복된다. 층의 두께는 응용분야에 따라 다르다. 물체의 전체 또는 부분만을 피복할 수도 있다. 침지후 층을 건조시킨다. 건조작업은 열풍으로 가속화할 수 있다. 건조속도를 조절하여 층이 균열하지 않도록 하는 것이 중요하다. 침지작업 사이에 1회 또는 그이상의 추가 건조단계가 종종 요구된다. 유기화합물은 별도의 증발단계에서 또는 후속 소결과정에서 제거할 수 있다.
본 발명의 방법은 세라믹, 초경합금, 티타늄 기초 탄소질화물 합금(서멧(cermet)이라 불리는)으로된 코팅된 절단 인서어트 제조에 적합하다. 내마모성이 큰 층일수록 더 질긴 코어상에 적용되며, 예컨대 TiC, TiN 또는 Al2O3같은 단일상 층이나 감마상 함유 초경합금층 같은 다중상 층이 WC-Co-초경합금 코어상에 적용되고 미립 초경합금층이 조립 코어상에 적용된다. 내마모층은 다이아몬드입자 혹은 다른 내마모성 물질입자를 함유할 수 있다. 다른 가능성은 WC 또는 감마상이나 코발트층을 Al2O3-기초 세라믹물체상에 적용하는 것이다. 층의 두께는 50㎛ 미만, 특히 5-15㎛ 이어야 한다. 또다른 방법은 SiC-물체상에 Al2O3층과 같은 물체보다 화학적으로 더 안정한 층을 적용하는 것이다.
또다른 방법은 코팅된 물체에 더 높거나 낮은 마찰특성을 제공하는 층을 적용하는 것이다. Y2O3가 도핑된 Si3N4다공체가 6각형 BN을 포함한 동일재료로된 층으로 코팅되어 마찰이 더 낮아지며 SiC를 포함한 동일재료로 된 층으로 코팅되어 마찰이 더 커질 수 있다.
또다른 방법은 전기전도성과 같은 전기적 성질이 물체와 상이한 층을 적용하는 것이다. 예컨대 TiB2 및 Si3N4로된 다공체가 TiN, Si3N4및 Y2O3층으로 코팅되어서 전도성 코어상에 절연층이 형성될 수 있다.
물체보다 낮은 열팽창 계수를 가진 층재료가 선택되어서 층이 압축 예비응력을 가질 수 있다.
휘스커, 섬유 또한 판상편등으로 보강된 절단공구용 재료상에 가하는데 본 발명의 방법이 특히 적합하며, 예컨대 Al2O3-층이 SiC-휘스커 보강된 Al2O3-재료상에 적용된다. 따라서 층은 예비 소결 상태의 재료에 적용되고 이후에 등압 소결법으로 소결된다. 피복전 예비소결된 재료가 형상화되어서 등압 소결과정에서 형태변화를 억제할 수 있다. 공구의 압축부에서 압축과정중 다이에 대해 전단력을 받고 또한 휘스커 물질을 배향시키는 재료를 제거할 필요가 있다.
본 발명의 방법은 또한 종래의 소결법으로는 폐쇄기공으로 소결될 수 없어서 기체압력 전달매질을 사용하여 등압 소결되어야 하는 재료에 적용할 수 있다. 제 1 층은 음압동안 침지에 의해 적용된다. 치밀화 공정중에 이층은 다공체의 재료와 반응하거나 완전 치밀화된 후 제거할 수 없는 접착층을 형성한다. 그후 또다른 적어도 하나의 중간층이 침지에 의해 적용되며 그후 유리나 또는 가열시 유리를 형성하는 재료로된 커버를 분말형으로 적용한다. 이 덮개는 가열시 압력매질이 투과할 수 없게 한다. 이후에 등압압축 및 소결에 의해 치밀제로 압축되고 그후 중간층과 유리덮개를 제거하면 피복체를 얻을 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 공지방식보다 두꺼운 층이 코팅된 물체가 제조될 수 있다. 또한 본 방법은 제조적인 측면에서 편리하며 양호한 접착성 및 다중상 조성을 갖는 미립층 제조를 가능하게 한다. 기공시스템을 갖는 물체의 경우에 미립물질을 갖는 슬러리가 기공에 침투할 수 있기 때문에(도 1 참조) 본 발명에 따라 제조된 코팅은 이득이 된다. 이러한 방식으로 소결재료의 표면부위에 있는 기공으로 부터 발생한 결함 발생이 감소될 것이다.
복합체 제조를 위한 본 발명의 방법은 또한 열간프레싱(HP) 또는 유리캡슐화를 수반하는 열간 등압 프레싱 (HIP) 같은 복잡한 기술을 사용치 않고도 높은 상대밀도를 갖는 칩브레이커를 가질 수 있는 기계가공용 인서어트 같은 세라믹 섬유 복합체 제조에도 적합한 것으로 판명되었다. 섬유, 휘스커 또는 판상편등의 함량이 큰 세라믹 섬유 복합체는 고압을 사용하지 않고도 치밀하게 소결될 수 없는데, 그 이유는 이들이 네트워크를 형성함으로써 치밀화작용을 효과적으로 억제하기 때문이다. 본 발명의 방법에서, 평평하고 균열이 없는 치밀충진입자층이 물, 시클로헥산 또는 기타 용매내 입자슬러리에 압축 또는 예비소결된 물체를 침지하여 제조된다. 표면에 있는 입자가 고밀도이므로 특히 진공하에서 소결후 치밀한 표면층이 수득되며 폐쇄기공만 함유한 소결체가 추가층 적용없이 후-HIP-처리라 불리는 고온 등압 압축에 의해 치밀화될 수 있다. 각종 입자슬러리에 음압없이 침지하면 적용된 층의 질이 불량하며 후속의 후-HIP-처리시 치밀화 작용이 불충분하게 된다.
부식성 액체를 담을 관에 사용되는 전기적 접촉부에 대한 세라믹 부품은 제 2-3 도에서 처럼 다음과 같은 방식으로 제조한다. 이 부품은 비-전도성층으로 피복된 전도성 코어로 구성된다.
48중량% TiB2와 나머지인 Si3N4로 구성된 세라믹 분말을 공구압축하여 물체(B)로 만든다(제 2 도). 이 물체를 진공펌프에 연결된 흡입컵(C)을 써서 슬러리에 절반정도 담근다. 이것은 30중량% TiN, 67중량% Si3N4와 3중량% Y2O3로된 세라믹 분말 20부피%(이소프로판올에 든)와 5부피%의 아크릴결합제로 구성된다. 침지작업을 3회 반복하고 중간에 1분씩 건조한다. 침지된 면을 건조하고 이후에 반대편 면을 같은 방식으로 피복한다. (A)층의 두께는 500㎛ 정도이다. 피복체를 유리분말로 캡슐화하고 유기결합체를 진공에서 600℃로 가열하여 제거한다. 제 3 도에서 피복체는 다시 1650℃ 온도 및 150MPa에서 1시간동안 열간 등압 압축되어 치밀화된다. 유리를 블라스팅에 의해 제거한다.
물체의 돌출부에 있는 절연층은 양측면이 연마되어서 전동성 코어와 접촉한다. 절연층은 고정에 사용될 수 있도록 평탄면으로 연마된다.
완성부품은 제 5도와 같이 전기적 접촉부에 장착된다.
[실시예 2]
3개의 다이압축 초경합금 인서어트(SNGN 1204-형)가 3가지 상이한 방식으로 제조되어 비교된다. 초경합금은 5.5중량% Co, 8.6중량%의 TiC+TaC+NbC 와 나머지로써 WC를 갖는 조성으로 되어있다.
인서어트 1은 Ar-대기중에서 1400℃ 및 10MPa에서 가스압력 소결된다. 이 인서어트는 모서리를 30㎛ 반경이 되게 마무리한다. 이후에 1-2㎛ TiC와 6-7㎛ Al2O3로 CVD 피복한다.
인서어트 3이 70% 상대밀도로 소결되고 이후에 무서리 반경이 30㎛ 되게 마무리한다. 그후 30㎛ 두께의 Al2O3-층이 본 발명의 침지법을 사용하여 인서트상에 적용된다. 이 인서어트는 제 2 도에서 처럼 진공펌프에 연결된 흡입컵에 의해 고정되고 부탄올속에 담긴 약 0.5㎛ 입자크기의 20부피% Al2O3의 슬러리(아크릴 바인더 함유)에 담근다. Al2O3-피복된 인서어트는 인서어트 1, 2와 같은 방식으로 기체압력 소결된다. 이러한 방식으로 15㎛ 정도의 두껍고 미세한 Al2O3-층이 수득된다.
3개의 인서어트 수명을 경화강 (SS2511) 수명과 비교하면 다음의 결과를 얻는다:
인서어트 1(층없는)은 저속 절삭에서도 심한 마모를 일으키며 200m/분으로 시험할 때 수명은 4분이다.
인서어트 2(CVD-피복 Al2O3)와 인서어트 3(본 발명에 따른 피복)을 500m/분으로 시험한다. 인서어트 2의 마모수명은 7분이고 인서어트 3은 11분이다. 따라서 본 발명에 따라 적용된 Al2O3-층이 CVD-기법에 따라 적용된 Al2O3-층보다 더 접착력이 우수함을 알 수 있다.
[실시예 3]
25중량% SiC-휘스커와 나머지로서 Al2O3로 구성된 공구압축 세라믹 인서어트를 3가지 방식대로 제조하여 비교한다.
인서어트 1을 H2-대기에서 1300℃으로 예비소결하고 약 100㎛ 물질이 제거되도록 주변이 연마된다. 보호층을 적용하고 전술한 특허출원에 따라 유리캡슐화된 HIP를 사용하여 인서어트를 치밀화한다. 보호층과 유리캡슐을 제거하고 인서어트 모서리를 30㎛ 반경으로 둥글게 만든다.
인서어트 2를 예비 소결하고 인서어트 1과 마찬가지로 주변을 연마하고 모서리 반경을 약 30㎛가 되게 한다. 그후 25% TiC 및 나머지인 Al2O3로 구성된 10㎛의 층을 침지법으로 적용한다. 이 인서어트는 제 2 도에서 처럼 진공펌프에 연결된 흡입컵으로 고정되고 입자크기가 0.5㎛인 Al2O370중량% 입자크기가 0.8㎛인 TiC 30중량%로된 세라믹분말을 아크릴 결합제와 함께 부탄올에 가한 슬러리(20부피%)에 담근다. 아크릴 보호층을 적용하고 치밀화하며, 보호층을 제거하고 인서어트 1과 같은 방식으로 유리 캡슐화를 수행한다. 완성된 인서어트는 5㎛ 두께의 TiC+Al2O3-층을 갖는다.
인서어트 3이 인서어트 2와 같은 방식으로 제조되는데, 단 층두께를 2배로 한다.
경화된 볼 베어링간에 대해 제조된 인서어트들이 비교된다. 인서어트 2는 인서어트 1의 수명의 2배이며 인서어트 3의 공구수명은 다시 50% 증가하였다. 마모패턴에 대한 검사에서 TiC+Al2O3-층은 크레이터 마모가 감소하였음을 보여준다.
[실시예 4]
코어가 코발트 고함량(10.2중량% Co, 5.8중량% TiC+TaC+NbC와 나머지는 WC)의 질긴 재료를 압축하여 형성된 초경합금 블랭크가 제조된다. 이 블랭크를 예비소결하여 70% 상대밀도로 되게 하고 이전 실시예와 유사한 침지기술로 Co 저함량(7.2중량% Co, 5.8중량% TiC+TaC+NbC, 나머지 WC로 된) 150㎛ 두께의 층이 적용된다. 층표면에 2.2중량% Co, 8.8중량% TiC+TaC+NbC와 나머지로써 WC로된 200㎛ 두께의 층이 적용된다. 1350℃와 10 MPa에서 기체 압축소결하여 치밀체를 만든다.
[실시예 5]
29 부피% SiC-휘스커를 함유한 Al2O3를 가압하지 않고 소결하며 Al2O3층을 침지에 의해 적용하거나 하지 않는다. 다공제를 20중량% Al2O3와 용매인 시클로헥산으로된 입자슬러리에 침지한다. 제 2 도에서 보는 것같이 진공펌프의 도움으로 다공체의 진공화를 하거나 하지 않은 채 침지작업을 실행한다. 소결작업은 저압의 Ar에서 1550℃ 온도로 실행하고 후속-HIP-처리는 1550℃ 온도 및 200MPa 압력으로 Ar에서 실행한다.
그 결과는 밀도 이론치의 %로 나타내었다:
소결후 후-HIP 처리후
층없는 것6060
침지에 의한 층이 있는 것6060
침지와 진공처리에 의한 층이 있는 것 58 99
이 결과는 본 발명의 방법만이 소결한 후-HIP 처리시 완전한 치밀화가 이루어지도록 하는 치밀표면층을 가져온다는 것을 보여준다.
[실시예 6]
25중량% SiC-휘스커와 나머지는 Al2O3로된 3개의 공구압축된 세라믹 인서어트가 두가지 방법으로 제조된다.
인서어트 1은 1300℃에서 예비소결된다. 보호층을 침지법으로 적용하고 그후 인서어트는 유리캡슐화 HIP-방법으로 치밀화한다. HIP-처리된 인서어트의 주변을 연마하고 모서리는 30㎛ 반경으로 둥글게 만든다.
인서어트 2를 인서어트 1과 마찬가지로 예비소결하고 음압없이 침지법으로 30㎛ 두께의 Al2O3층을 적용한다. 보호층 적용, 유리캡슐화 HIP, 주변 연마 또한 모서리 깎기 등은 인서어트 1과 같은 방식으로 실행한다. 완성된 인서어트는 크레이터형 결함이 있는 부분 박편 피복물을 갖는다.
인서어트 3이 인서어트 2와 같은 방식으로 제조하며 단지 Al2O3-층은 전술한 실시예와 유사한 본 발명에 따른 음압하에서 적용된다. 완성된 인서어트는 제 1 도의 경사면상에 잘 접착된 10-15㎛ Al2O3-층을 가진다.
[실시예 7]
실시예 5 의 인서어트를 다음 조건에서 구조강(SS1672, AISI 1045 해당)과 비교한다:
속도 : 350m/분
공급속도 : 0.2mm/회전
절삭깊이 : 1.0mm
인서어트 1의 공구수명은 7분이고 인서어트 2의 경우 8분이며 인서어트 3은 12분이다. 이 결과는 본 발명에 따라 적용된 Al2O3-층이 음압을 가하지 않고 적용된 Al2O3층보다 내마모성이 더 우수하다는 것을 보여준다. 인서어트 3은 박편현상이 발경되지 않았으며 인서어트 2는 피복되지 않은 인서어트와 유사한 공구수명을 갖는 것으로서 박편형상을 보여준다.

Claims (11)

  1. 분말 야금학적으로 제조된 기질몸체와 미립자 커버층으로 구성된 복합체 제조방법에 있어서, 흡입컵에 의해 다공성 기질몸체상에 가해지는 음압에 의해 다공성 기질몸체의 기공계가 진공화 처리되는 다공성 기질몸체상에 커버층이 적용되고; 기질몸체가 커버층 분말성분 슬러리에 침지되고; 소결처리나 다른 열처리에 의해 치밀화되는 단계를 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 다공체가 압축된 물체임을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 다공체가 예비소결체인 것을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 다공체가 휘스커, 섬유 또는 판상편등으로 보강됨을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 적용된 층이 다공체보다 더 큰 내마모성과 화학적 안정성을 갖는 것을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 적용된 층이 다공체 보다 더 우수한 마찰특성을 가짐을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 적용된 층이 다공체와 상이한 전기적 성질을 가짐을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 적용된 층으로 인해 소결체가 표면상에서 압축응력을 가짐을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 적용된 층이 다공체에 폐쇄기공을 제공하며 후속열처리가 후-HIP-처리인 것을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 복합체가 기체압력 전달매질에 의해 치밀화되며, 층표면에 중간층이 침지법으로 적용되고, 그후 유리 혹은 가열시 유리를 형성하는 물질로된 커버가 분말형태로 적용되고 가열에 의해 상기 커버가 압력매질에 대해 불투과성이 되며, 상기 중간층과 유리 커버가 제거된 후 등압 및 소결에 의해 치밀화되는 것을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 슬러리는 입자크기가 0.1 내지 100㎛인 2 내지 50부피% 입자와 물, 알코올, 탄화수소 또는 케톤중 선택된 액체 또는 그 혼합물로 구성되며 분산성을 향상시키고 슬러리 점도를 조절하며 적용된 층의 강도를 증가시키도록 계면활성 화합물이 첨가됨을 특징으로 하는 복합체 제조방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0561056U (ja) * 1992-01-23 1993-08-10 大日本印刷株式会社 プラスチック製蓋付カートン
US5955232A (en) * 1997-07-22 1999-09-21 Cabot Corporation Toners containing positively chargeable modified pigments
GB9906059D0 (en) * 1999-03-17 1999-05-12 Boc Group Plc Improved metal foam containers
US8940461B2 (en) * 2010-03-25 2015-01-27 GM Global Technology Operations LLC Method for membrane electrode assembly fabrication and membrane electrode assembly

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0238434A2 (en) * 1986-03-21 1987-09-23 United Technologies Corporation Method for depositing a layer of abrasive material on a substrate

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1307214A (en) * 1969-04-02 1973-02-14 Davy & United Eng Co Ltd Manufacture of cylindrical bodiesfrom metal powder
SE348961C (sv) * 1971-03-15 1982-04-19 Asea Ab Forfarande for framstellning av en sintrad pulverkropp
US3710953A (en) * 1971-09-16 1973-01-16 J Kirsch Apparatus for vacuum pick-up of porous materials
SE414922B (sv) * 1978-05-02 1980-08-25 Asea Ab Sett att framstella ett foremal av kiselnitrid genom isostatisk pressning av en av kiselnitridpulver forformad kropp med ett gasformigt tryckmedium
EP0044841B1 (en) * 1980-02-01 1985-05-29 Uddeholms Aktiebolag Method of producing an article and article produced in a mould which defines the contour of the article
DE3363383D1 (en) * 1982-07-16 1986-06-12 Siemens Ag Process for manufacturing a composite article from chromium and copper
DE3322866A1 (de) * 1983-06-24 1985-01-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen eines verbundwerkstoffes aus chrom und kupfer
US4478789A (en) * 1982-09-29 1984-10-23 Asea Ab Method of manufacturing an object of metallic or ceramic material
US4507262A (en) * 1982-10-07 1985-03-26 General Electric Company Bubble pressure barrier and electrode composite
US4793968A (en) * 1982-12-29 1988-12-27 Sermatech International, Inc. Surface modified powder metal parts and methods for making same
US4550034A (en) * 1984-04-05 1985-10-29 Engelhard Corporation Method of impregnating ceramic monolithic structures with predetermined amounts of catalyst
US4853101A (en) * 1984-09-17 1989-08-01 Eltech Systems Corporation Porous separator comprising inorganic/polymer composite fiber and method of making same
SE456563B (sv) * 1986-05-13 1988-10-17 Asea Cerama Ab Sett vid isostatisk pressning av pulver till foremal i en omslutning av glas
SE456651B (sv) * 1987-03-02 1988-10-24 Asea Cerama Ab Saett att framstaella ett foeremaal av i en kapsel inneslutet pulverformigt material genom isostatisk pressning
US4849253A (en) * 1987-05-29 1989-07-18 International Fuel Cell Corporation Method of making an electrochemical cell electrode
SE460025B (sv) * 1987-12-18 1989-09-04 Asea Cerama Ab Saett att framstaella foeremaal av pulverformi gt material genom varm isostatisk pressning i en glasomslutning
US4987105A (en) * 1988-11-21 1991-01-22 Ford Aerospace Corporation Carbon/boron nitride release coating
US5082710A (en) * 1988-11-21 1992-01-21 Loral Aerospace Corp. Coated article for hot isostatic pressing
SE464620B (sv) * 1989-09-26 1991-05-27 Asea Cerama Ab Saett att framstaella ett foeremaal av keramik genom isostatisk pressning i en glasomslutning
GB8926455D0 (en) * 1989-11-23 1990-05-30 T & N Technology Ltd Manufacture of shaped articles from sinterable powder
SE469467B (sv) * 1990-12-21 1993-07-12 Asea Cerama Ab Saett att vid isostatisk pressning foerse en poroes kropp med ett foer en glasomslutning ogenomtraengligt skikt
US5073405A (en) * 1991-01-15 1991-12-17 Westinghouse Electric Corp. Applying a tapered electrode on a porous ceramic support tube by masking a band inside the tube and drawing in electrode material from the outside of the tube by suction

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0238434A2 (en) * 1986-03-21 1987-09-23 United Technologies Corporation Method for depositing a layer of abrasive material on a substrate

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Publication number Publication date
JPH06505303A (ja) 1994-06-16
SE9100396D0 (sv) 1991-02-08
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JP3097060B2 (ja) 2000-10-10
US5441764A (en) 1995-08-15
EP0570456A1 (en) 1993-11-24
WO1992013982A1 (en) 1992-08-20

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