NO140258B - Fremgangsmaate for fremstilling av et sammensatt pulver hvor pulverpartiklene hovedsakelig bestaar av aluminium og deri dispergert aluminiumoksyd - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av et såkalt komposittpulver eller sammensatt pulver hvor pulverpartiklene består av en grunnmasse av aluminium eller en aluminiumlegering med partikler av overveiende aluminiumoksyd dispergert i grunnmassen.

Dispersjons-forsterket aluminium, som vanligvis er kjent som sintret aluminiumprodukt (S.A.P.), fremstilles ved varmpresning eller ekstrudering av aluminiumpulver hvor aluminiumpulver-partiklene er belagt med en tynn, vedhengende og kjemisk stabil film av aluminiumoksyd, som virker som et dispersoid i det konsoliderte eller sammenpressede produkt.

En måte å fremstille aluminiumpulver på, er ved atomisering av aluminium. Et slikt pulver har i alminnelighet et oksydinnhold av o,l til 1,5%, hvilket foreligger som et belegg omkring hver pulverpartikkel. Ved en annen fremgangsmåte mates aluminium i form av en folie eller som støpte flak inn i et kar eller trau og utsettes for slagvirkningen av mekaniske stempler eller stampeorganer slik at aluminiumet omdannes til tynne flak eller plater, som til slutt brytes i stykker. Under stampeprosessen tilsettes stearinsyre, som virker som et smøremiddel og forhindrer sammensveisning av de enkelte pulverpartikler.

Både det atomiserte pulver og flakpulveret fremstilt ved stampeprosessen males vanligvis i kulemølle for å redusere partikkelstørrelsen før konsolideringen. En slik maling ut-føres i alminnelighet enten i tørr tilstand, under tilsetning av stearinsyre, eller i olje, men hvordan dette nå enn utføres er aluminiumoksydpartiklene i det konsoliderte produkt fremstilt av pulveret, hvilket dannes ved overflateoksydasjon av aluminium-pulverpartiklene før og eventuelt under maleprosessen, av flak-form. Generelt har de en tykkelse av 0,01-0,04^um og en vidde eller bredde av 0,14-0,30^um eller mer. Videre er de inhomo-gent fordelt i aluminiumgrunnmassen,og retter seg inn i ekstruderingsretningen. Den forsterkende virkning av dispersoidet er således relativt liten, og selv med et høyt dispersoidinnhold av 10 vekt% eller mer, er den styrkeforøkning som oppnås, begrenset. Et slikt høyt innhold av dispersoid innvirker også uheldig på produktets elektriske ledningsevne.

Det er nylig blitt foreslått å fremstille sammensatte eller komposittmetallpartikler ved en fremgangsmåte som er kjent som mekanisk legeringsdannelse. Denne fremgangsmåte som er beskrevet inngående i søkerens norske patentsøknad 3428/69 (jfr. britisk patent nr. 1 298 944) , består i alt vesentlig i å ut-sette pulverne for gjentatt anvendte komprimerende krefter, f. eks. ved tørr slag-maling av en charge av pulverpartikler i nærvær av kuler eller andre knusende eller malende hjelpemidler som er tilstrekkelig til på en meget virksom måte å findele pulverpartiklene, og ved gjentatt findeling og sammensveising av partiklene tilveiebringes nye, tette komposittpartikler som inneholder fragmenter av de opprinnelige pulvermaterialer intimt forenet med hverandre og interdispergert i hverandre.

Det er anført i den nevnte tidligere patentsøknad

at for å oppnå det ønskede resultat av den gjentatte findeling og pånysammensveisning av bestanddelene til sammensatte partikler under slike høy-energi-betingelser utføres malingen i tørr tilstand, og at væske, med eller uten overflateaktive midler, utelukkes. Forsøk på å anvende denne fremgangsmåte på aluminiumpulver som har en overflatefilm av aluminiumoksyd, førte imidlertid ikke til tilfredsstillende resultater, da pulverchargen hurtig ble fullstendig sammensveiset til malekulene og til mølleapparatoverflåtene.

Det har nå vist seg at hvis den mekaniske legeringsprosess utføres i nærvær av en begrenset mengde av visse overflateaktive midler for regulering av sammensveisningen, kan sammensatte aluminium-aluminiumoksyd-pulvere fremstilles i form av partikler i hvilke oksydet er mer jevnt dispergert enn det hittil var mulig, og foreligger i form av fine, i alt vesentlig ekvi-aksiale partikler.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte til fremstilling av et sammensatt pulver, hvor pulverpartiklene består av en grunnmasse av aluminium eller en aluminiumlegering med partikler av overveiende aluminiumoksyd dispergert i grunnmassen, og fremgangsmåten erkarakterisert vedat en pulvercharge som består av aluminium- eller aluminiumlegerings-partikler med et overflatebelegg av aluminiumoksyd, eventuelt tilsatt mindre mengder av andre metalloksyder som er egnet til dispersjonsforsterkning av aluminium, utsettes for mekanisk legering ved t^rr-maling med stor kraft eller høy energi i nærvær av et asymmetrisk organisk overflateaktivt middel i dampform eller flytende form i en mengde som er tilstrekkelig til å hindre eller hemme sammensveisning av partiklene, men i en mengde av mindre enn 4 vekt% av chargen, og at malingen pågår i tilstrekkelig lang tid, og er tilstrekkelig kraftig, til å findele aluminiumoksydet og eventuelle andre metalloksyder til i alt vesentlig ekvi-aksielle partikler ikke overskridende 0,2 yum i diameter og dispergere dem jevnt i grunnmassen.

En foretrukken utførelsesform går ut på at det overflateaktive middel anvendes i en mengde på 0,3-2 vekt%.

En annen foretrukken utførelsesform går ut på at det anvendes et overflateaktivt middel hvis molekyler oppviser en metallofil og en metallofob gruppe.

En ytterligere foretrukken utførelsesform går ut på at det anvendes et overflateaktivt middel som har et kokepunkt ikke overskridende 200°C og som inneholder 1-15 karbonatomer pr. molekyl.

En annen foretrukken utførelsesform går ut på at det som overflateaktivt middel anvendes en organisk syre, en alkohol, keton, aldehyd eller eter som inneholder høyst 15 karbonatomer pr. molekyl.

Andre 'foretrukne utførelsesformer vil fremgå av patentkravene.

Da aluminiumoksydpartiklene i alminnelighet ikke har en perfekt eller fullstendig kuleform, skal det her anvendte uttrykk diameter forstås å angi middeldimensjonen av partiklene.

I nærvær av det ovérflateaktive middel og under anvendelse av tilstrekkelig male-energi, vil findelingen av oksydet og dets dispergering i metallgrunnmassen finne sted gradvis ettersom

i

oksydet og metallpartiklene gjentatte ganger brytes opp og påny-sammensveises, så at det dannes nye sammensatte partikler. Det overflateaktive middel tjener til å begrense, men ikke fullstendig å forhindre sammensveisingen av aluminiumpartiklene til hverandre, hvorved det oppnås en større findelingsgrad, og til å forhindre en for sterk sammensveisning av pulverpartiklene til kulene og over-flatene av mølleapparaturen. Dette muligghør at aluminiumoksydpartiklene som skal findeles, får en i alt vesentlig ekvi-aksiell form og til en liten og jevn størrelse og at de fordeles i grunnmassen med en høy jevnhetsgrad.

Fortrinnsvis er mer enn 80% av aluminiumoksydpartiklene

i produktet generelt mindre i størrelse enn 0,1^um, og fortrinnsvis har de en størrelse mellom 0,01 og 0,06^um, og middelavstanden mellom partiklene, dvs. mellom partiklenes sentra, er fra 0,05 til 0,3^ura.

På hvilken måte det overflateaktive middel hemmer eller forhindrer sveiseprosessen forstås ikke fullt ut, det antas imidlertid at det ikke virker som et smøremiddel i pulverchargen. Fortrinnsvis har de asymmetriske overflateaktive molekyler en metallofil gruppe og en metallofob gruppe. Det antas at den metallofile komponent (f.eks. OH-gruppen i metanol) adsorberes eller på annen måte forenes med overflaten av en pulverpartikkel, og den metallo-fobe komponent (f.eks. CH^-gruppen i metanol) virker som en barriere eller sperring mot enten overflaten av en annen pulverpartikkel eller en annen slik metallofob komponent som er forenet med overflaten av en annen pulverpartikkel. Karbondioksyd og vann, som har molekyler av symmetrisk struktur, har vist seg å være ineffek-tive som overflateaktive midler ved mekanisk legering av aluminiumpulvere.

Fordelingen av det overflateaktive middel i pulverchargen lettes eller forenkles hvis det er i det minste delvis i damp-tilstand ved maletemperaturen, men det er tilstrekkelig at det er i flytende form ved denne temperatur. Fortrinnsvis er det en forbindelse som kan fordampes (eller sublimeres) med relativ letthet ved denne temperatur. Fordelaktig er dets damptrykk ved maletemperaturen i det minste 1 mm Hg, og fortrinnsvis minst 4 0 mm Hg. Under forbehold av dette kan asymmetriske organiske materialer med kokepunkt opptil ca. 3 70°C anvendes som overflateaktive midler. Tilfredsstillende organiske overflateaktive midler er f.eks. alkoholer, ketoner, aldehyder, etere og organiske syrer, fortrinnsvis slike som har kokepunkt ikke overskridende 200°C, f.eks. ca. 150°C, og med 1 til 15 karbonatomer pr. molekyl. Metanol er særlig tilfredsstillende, og andre eksempler på egnede materialer er maur-syre, eddiksyre, etanol, butanol, propanol, aceton, dietyleter, trioksan og formaldehyd.

Selv om fettsyrer, f.eks. stearinsyre, kan anvendes, vil karbonet som herved innføres i de konsoliderte produkter fremstillet av pulveret, medføre at slike stoffer er mindre egnet.

Det overflateaktive middel kan tilsettes direkte i møllen med chargen av pulverpartiklene og maleorganmediene før maleprosessen begynner, eller det kan tilsettes periodisk under den mekaniske legeringsprosess, eller alternativt kan det overflateaktive middel fordampes på et sted utenfor møllen og innføres, kontinuerlig eller intermittent i dampform til det indre av møllen mens maleprosessen utføres. Alle disse arbeidsmåter kommer inn under definisjonen av "tørrmaling" slik som dette uttrykk her anvendes i forbindelse med foreliggende oppfinnelse.

Mengden av overflateaktivt middel som kreves, beror på arten av dette og øker generelt med øket maletid og med særlig høye maletemperaturer (f.eks. høyere enn 150 til 175°C), men er generelt ganske liten; med de mest effektive overflateaktive midler har således en mengde i området 0,3 til 2 vekt%, f.eks.

0,5 til 1 vekt%, av pulverchargen vist seg å være tilfredsstillende. Mengder større enn 4 vekt% er unødvendige og øker forurensningen

av produktet. Mengder av det overflateaktive middel i området 0,3 til 4 vekt% er tilstrekkelig til å tilveiebringe et sjikt som er 1 til 10 molekyler tykt på de nye overflater av pulveret som fremstilles ved malingen. Dette overflateareal kan beregnes på kjent måte og er av en størrelsesorden som er større enn det opprinnelige pulveroverflateareal.

Som et eksempel skal nevnes at den minimumsmengde av metanol som kreves for mekanisk å legere aluminiumpulver som vil passere gjennom en sikt med 147^um åpninger, synes å være ca.

0,65 vekt% når maletiden er 17 timer. Denne mengde metanol svarer til et sjikt av ca. 2 molekyler tykkelse på de nye overflater som dannes under malingen.

I utpreget motsetning til de smøremidler som anvendes ved vanlig kule-maling, har det vist seg at residuer fra de overflateaktive midler som anvendes ved den mekaniske legeringsprosess i henhold til oppfinnelsen, ikke lett kan fjernes fra pulverproduktet, selv ved vakuumutglødning eller utlutning med organiske oppløsningsmidler.

Mengden av aluminiumoksyd i de sammensatte partikler og produkter fremstillet herav kan variere innen vide grenser, men fordelaktig er mengden fra 2,5 til 10 vekt%. Dette aluminiumoksyd kan tilveiebringes i form av naturlig forekommende oksydfilmer på aluminiumpartiklene i den opprinnelige pulvercharge, eller det kan være oksyd som dannes ved reaksjon mellom i malekammeret foreliggende oksygen og de metalloverflater som ny-dannes under den mekaniske legeringsprosess. F.eks. kan opptil ca. 6 vekt%, eksempelvis fra 3 til 6 vekt% aluminiumoksyd innføres på denne måte. Aluminiumoksydinnholdet i det sammensatte pulver og i de konsoliderte produkter fremstillet herav kan således reguleres ved å tilsette oksygen til malekommeret under prosessen, f.eks. som et bæremiddel for det fordampede overflateaktive middel. Alternativt kan fint aluminiumoksydpulver tilsettes til chargen, eller det kan anvendes en kombinasjon av disse arbeidstrinn. Oksygen i det overflateaktive middel kan også tjene som en kilde for oksygen for å øke oksydinnholdet i det mekanisk legerte pulver.

Som nevnt ovenfor, øker homogeniteten av dispersjonen av aluminiumoksyd i pulverproduktet med maletiden, og malingen skal fortsettes inntil pulveret inneholder minst 100 partikler/ ^um 3 og fortrinnsvis fra 500 til 4000 partikler/^,um 3 . Nåor den midlere partikkelstørrelse av det opprinnelige pulver er fra 20 til 200 yum, har det også vist seg at for å oppnå en i alt vesentlig ekvi-aksiell struktur for 80% eller mer av aluminiumoksydpartiklene må malingen generelt fortsettes i det minste inntil den midlere partikkelstørrelse av de sammensatte partikler er større enn i det opprinnelige pulver, f.eks. inntil den når i det minste 200^um. Hårdheten av de sammensatte partikler øker til et maksimum med økende maletid, og aluminiummetall-aluminiumoksyd-partikler kan ha en midlere hårdhet på 60 eller endog 100 kg/mm<2>

(Vickers hårdhetstall). Som følge av at de enkelte sammensatte pulverpartikler er relativt grove, viser de en relativt høy rom-vekt, f.eks. ca. 1 g/cm"* eller mer.

For utførelsen av malingen er det fordelaktig å anvende et volumforhold mellom malekuler og pulver på fra 4:1 til 50:1, fortrinnsvis fra 15:1 til 30:1. En hensiktsmessig type måle-apparat er den såkalte Szegvari-omrøringsslipemølle, men andre møller som f.eks. rystemøller, vibrerende kulemøller og plane-tariske kulemøller kan også anvendes. Vanlige kulemøller kan og-så anvendes forutsatt at det tilveiebringes en tilstrekkelig aktivering av de slipende elementer i møllens kaskadesone, slik at kulene gjentatte ganger kolliderer med hverandre og det oppnås slag-malingsbetingelser og også forutsatt at malekammeret har en tilstrekkelig stor diameter og volumforholdet mellom slipende elementer og pulvercharge er høy, f.eks. over 10:1, eksempelvis 18:1 og høyere. Endog i dette tilfelle kreves det lengre male-tider.

Som en veiledning til de betingelser som kreves, skal nevnes at aluminiumpulver med en midlere utgangspartikkelstør-relse av ca. 1000^um eller mindre kan legeres mekanisk i en 3,8 liters Szegvari-mølle med en kammerdiameter av 23 cm, under anvendelse av en omrøringshastighet av 165 til 175 r.p.m., et kule-til-pulver-forhold av 20:1 og en maletid varierende fra 12 til 25 timer. Maletiden som kreves avtar generelt med en økning av omrøringshastigheten og/eller møllediameteren.

De mekanisk legerte sammensatte pulvere kan konsolide-res til pulvermetallurgiprodukter ved for eksempel mekanisk eller hydrostatisk komprimering av de sammensatte pulvere, og deretter sintring av de komprimerte stykker og varmekstrudering av de sint-rede komprimerte stykker for oppnåelse av en i alt vesentlig fullstendig fortetning. Alternativt kan de mekanisk legerte pulvere varmpresses og deretter varmekstruderes, eller pulverne kan varmekstruderes eller varmvalses til en konsolidert form uten forutgående komprimering eller sintring. Ekstruderingsforhold av 5:1 til 10:1 eller høyere foretrekkes bortsett fra når pulverne varmekstruderes uten forutgående komprimering eller sintring, i hvilket tilfelle det foretrekkes forhold av 20:1 til 30:1 eller høyere. For å nedsette til et minimum risikoen for sprekkdannelser under den påfølgende ekstrudering utføres komprimeringen av de sammensatte aluminiumpulvere fortrinnsvis ved en temperatur av minst 480°C»

De konsoliderte produkter fremstilt fra de mekanisk legerte sammensatte partikler oppviser generelt de samme struktur-elle egenskaper som pulverpartiklene hvorfra de fremstilles, hvor hver partikkel inneholder i alt vesentlig ekvi-aksielle aluminiumoksyd-partikler som er homogent fordelt i aluminiumgrunnmassen. I alminnelighet er individuelle oksydpartikler ikke synlige i produktet med et optisk mikroskop ved lineær forstørrelse på opptil 1000. De konsoliderte produkter avviker i vesentlig grad i form og egenskaper fra produkter av S.A.P.-typen fremstilt av aluminiumpulver med aluminiumoksyd konsentrert på partiklenes ytre overflate.

Meget gode mekaniske egenskaper, som strekkfasthet ved romtemperatur overskridende 311 MN/m 2 og 100 timers sigefasthet (stress rupture strengths) av minst 83 MN/m 2 ved 315 oC og minst 55 MN/m^ ved 427°C kan således oppnås i ekstrudert (as-extruded) tilstand hos sammensatte aluminiumprodukter med lave aluminiumoksyd-innhold, f.eks. bare 3-5 vekt%. Produkter med disse innhold av aluminiumoksyd har generelt også elektrisk ledningsevne av i det minste 57% av International Annealed Copper Standard (I.A.C.S.)

og tilsvarende høy termisk ledningsevne.

Hvis de konsoliderte produkter skal kold-bearbeides, f.eks. trekkes til tråd eller valses,til plater, skal deres kar-s boninnhold ikke overskride 0,5 %, men høyere innhold kan aksepte-res i konsoliderte produkter som skal varm-bearbeides.

Oppfinnelsen er særlig anvendbar for fremstilling av sammensatte pulvere og konsoliderte produkter hvor grunnmassen er alu-miniummetall, men det kan også fremstilles produkter med en grunnmasse av aluminiumlegeringer. Eksempler på aluminiumlegeringer er slike hvor aluminium er hovedbestanddelen men som også inneholder, basert på vekt, ett eller flere av de følgende elementer opptil følgende maksimumsmengder: 2 % nikkel, 0,5 % krom, 10 % kobber, 21 % silisium, 1,5 % mangan, 10 % magnesium, 10 % sink, 20 % tinn, 20 % jern, 1 % bly, 1 % vismut, 0,2 % zirkonium, 0,2 % ti-tan, 1,5 % litium, 0,1 % vanadium, 0,8 % kadmium, 0,02 % bor og 0,05 % beryllium.

Når det skal fremstilles aluminiumlegeringsprodukter,

kan utgangspulverchargen være i form av for-legerte partikler av den ønskede legering (f.eks. en for-legering som inneholder en del av eller samtlige av de individuelle legeringsbestanddeler) eller i form av forskjellige pulvere av de respektive legeringsbestand-

deler. Når legeringsbestanddelene tilsettes som særskilte pulvere, vil den mekaniske legeringsprosess findele, interdispergere og sammensveise de forskjellige pulverpartikler og fragmenter slik at grunnmassen av hver av de resulterende dispersoid-inneholdende sammensatte pulverpartikler inneholder legeringssammensetningen i alt vesentlig homogent fordelt i grunnmassen.

Ildfaste oksyder av andre metaller enn aluminium (f.eks. yttrium, thorium eller magnesium) som er egnet for dispersjonsforsterkning, kan om ønsket også tilsettes til pulverchargen.

Disse andre oksyder kan også findeles og fordeles homogent i aluminium-grunnmassen ved mekanisk legering, slik som beskrevet ovenfor.

I det følgende skal anføres noen eksempler.

EKSEMPEL I

I hvert av de følgende fem forsøk, nr. 1 til 5, ble

350 g av kommersielt fremstilt aluminiumpulver som inneholdt, basert på vekt, 0,1 % oksygen, 0,05 % av hvert av stoffene jern, silisium, mangan, karbon og magnesium og mindre enn 0,1 % sink, mens resten bestod av aluminium, og av en partikkelstørrelse som var tilstrekkelig liten til at pulveret kunne passere en sikt med 147 mikron åpninger, innført særskilt, sammen med en liten mengde av et overflateaktivt middel, i kammeret til en vannkjølet Szegvari-slipeinnretning med 3,8 liters kapasitet, og som inneholdt 22,5 kg av stålkuler med en diameter av 8 mm for å tilveiebringe et kule-til-pulvervolumforhold av 20:1. Kammeret ble lukket og hver charge ble malt i 17 timer med en slipehjul-omdreiningshastighet av 170 r.p.m. for å bevirke mekanisk legering. I hvert tilfelle ble kammeret opphetet av den varme som ble utviklet under malingen til en konstant temperatur av ca. 70°C. De malte pulvere ble derpå fjernet fra møllen, og innpakket i og lukket i aluminiumbokser. Ved forsøkene 1 til 3 ble boksene derpå opphetet til over 480°C, anbragt i en ekstrusjonspresse og komprimert under anvendelse av et mellomstykke (dummy block) for å lukke senkens åpning. Boksen og mellomstykket ble derpå fjernet og boksen påny anbragt i pres-sen og ekstrudert til en stang. Ved forsøkene 4 og 5 ble pulver-boksene ekstrudert uten forutgående komprimering.

Arten og mengden av det overflateaktive middel, komprimeringen og ekstruderingstemperaturen og ekstruderingsforholdet ved hvert forsøk er angitt i tabell I.

Undersøkelse av prøvestykker fra de ekstruderte stenger fremstilt i henhold til forsøkene 1 til 5 med optisk mikroskopi ved en forstørrelse av xlOOO viste ingen oksydpartikler. Den transverse middel-kornstørrelse var 0,5 til 1^um. Transmisjons-elektronmikroskopisk undersøkelse av stangen fremstilt etter forsøk 1 viste ekvi-aksielle aluminiumoksyd-partikler med en middel-diameter av ca. 0,03 ^,um, i alt vesentlig jevnt fordelt i aluminium-grunnmassen, noen få flakaktige aluminiumoksydpartikler (ca. 2%

av det totale antall av oksydpartiklene) ca. 0,01 ^urn tykke og ca. 0,1 yUm brede rettet parallelt med ekstruderingsretningen, og noen meget få små områder av aluminiumgrunnmassen som var praktisk talt dispersoid-frie.

Den kjemiske analyse av de ekstruderte produkter er angitt i tabell II, og deres strekkfasthet og sigefasthet er angitt i tabell III.

Mengden av aluminiumoksyd i de forskjellige sammensatte pulvere, uttrykt som "ekvivalent A1203" i tabell II, ble beregnet fra analyse-oksygeninnholdet, under antagelse av at alt oksygen var støkiometrisk bundet til aluminium som Al203. De høyere karboninnhold i forsøkene nr. 4 og 5 skyldes det overflateaktive middel stearinsyre, som inneholder mer karbon pr. molekyl enn metanol.

Fra tabell III vil det sees at romtemperatur-strekkfastheten og sigefastheten (stress-rupture strengths) av de ekstruderte produkter fremstilt i henhold til oppfinnelsen er meget høye, særlig når det ble anvendt relativt lavt dispersoidinnhold. De høyere styrker av de ekstruderte produkter fremstilt i henhold til forsøk 4 og 5 må tilskrives styrkeøkningseffekten av det høyere karboninnhold.

Deler av de ekstruderte produkter fremstilt i henhold til forsøk 1 til 3 ble med letthet trukket til tråder av forskjellige tverrsnitts-arealer, og det kunne oppnås verdier for "sann deformasjon" (nedenfor betegnet med e), definert som den naturlige logaritme til AQ/ A^, hvor AQ og Af betyr prøvens tverrsnitts-areal henholdsvis før og etter trekningen, på minst 5,44 uten mellomglødning. Stangen som ble fremstilt i henhold til forsøk 4 og 5 fra pulveret som var mekanisk legert i nærvær av stearinsyre, kunne ikke trekkes til tråd, da materialet gikk itu ved trekningen, sannsynligvis som følge av de høyere karboninnhold. Strekkfastheten og den elektriske ledningesvne av trådene er angitt i tabell IV.

Den elektriske ledningsevne av trådene som er anført i tabell IV, tåler helt ut sammenligning med den elektriske ledningsevne av hittil tilgjengelig dispersjons-forsterket aluminium.

Det vil ses at de høyere verdier ble oppnådd for trådene i henhold til eksempel 3, som ble fremstilt av pulvere mekanisk legert under anvendelse av den misnste mengde av metanol.

Trukne tråder fremstilt av de sammensatte pulvere i henhold til forsøk 1 og 2 ble utglødet i 6 timer ved forskjellige temperaturer fra 480 til 565°C og undersøkt med henblikk på strekkfasthet og elektrisk ledningsevne, med de resultater som er angitt i tabell V. For en gitt verdi av e var strekkfasthetsverdiene for de trukne produkter som var utglødet ved 565°C, betraktelig lavere enn verdiene for de som var utglødet ved 480°C; sistnevnte var bare noe lavere enn for uglødde produkter.Utglødning ved dette temperaturområde øket også den elektriske ledningsevne,

mens utglødning ved temperaturer over 620°C nedsatte ledningsevnen.

Generelt viser de ovenfor angitte resultater at produk-

ter fremstilt fra de mekanisk legerte sammensatte pulvere medfø-

rer fordeler som ikke kan oppnås med de hittil fremstilte aluminiumprodukter med sammenlignbare mengder av aluminiumoksyd-dispersoid (f.eks. ca. 3 til 6 vektprosent) . Det vil videre sees at de fore-trukkede glødetemperaturer er slike som ikke overskrider 510°C. Produktet fremstilt med sammensatte pulvere mekanisk legert i nær-

vær av metanol oppviste videre meget god trekkbarhet uten at det var nødvendig å anvende mellomliggende utglødningsbehandling opp til en verdi for e på minst 5,4.

EKSEMPEL II

I dette eksempel ble det fremstilt sammensatte pulvere

ved mekanisk legering av ytterligere charger av det aluminiumpulver som ble anvendt i eksempel I, i en såkalt Spex-mølle, som er en laboratorium-rystemølle med stor hastighet og med et kammer med en diameter av 3,8 cm og med en lengde av 5,8 cm. I hvert forsøk ble en pulvercharge som veiet 2,7 g malt i 30 minutter under en viss mengde luft med 50 g stålkuler med en middel - diameter av 9,5 mm, dvs. et kule:pulver-volumforhold av 6,3:1, under anvendel-

se av de forskjellige overflateaktive midler som er angitt i tabell VI. I hvert tilfelle ble det nådd en konstant temperaturtilstand av

70°C, ved hvilken hvert av de overflateaktive midler oppviste et betydelig partial trykk. Prosentmengdene av det overflateaktive middel er anført i vektprosent av aluminiumpulveret. Tabell V an-gir også de beregnede og analyserte karboninnhold (som stemmer ganske godt overens) og oksygeninnholdet i det sammensatte pulver.

Ved hvert av forsøkene 14 til 18 ble møllen oppvarmet til 70°C før malingen ble satt i gang. Forsøk på å male pulveret med trioksan, ved hvilket pulverchargen og Spex-møllen til å begynne med var ved romtemperatur, , ved hvilken trioksan i alt vesentlig er i fast tilstand, resulterte i en alt for sterk for tidlig sveisning av pulverne. Ved forsøk 18 var mengden av trioksan ikke tilstrekkelig til å hindre en fullstendig sammensveisning av pulveret til kulene.

Ved forsøk 7 til 9 fikk man et relativt grovt pulverpro-dukt og det fant sted en viss sammensveisning av pulveret til kulene , hvilket viser at mengden av etanol, propanol og butanol som ble anvendt er de minste effektive mengder.

Produktet i henhold til forsøk 6, hvor det overflateaktive middel var metanol, oppviste det laveste karboninnhold.

EKSEMPEL III

I dette eksempel ble ytterligere fem charger av aluminiumpulver i henhold til eksempel I malt i Szegvari-møllen under de samme betingelser som i nevnte eksempel, under anvendelse av metanol som overflateaktivt middel.

Metanolen ble innført i møllen i dampform ved at man lot en luftstrøm, ved forskjellige strømningshastigheter, boble gjennom flytende metanol ved romtemperatur og derpå lot man luft-strømmen passere inn i møllen.

Strømningshastigheten, det analyserte karboninnhold og oksygeninnhold i pulverproduktene, og de ekvivalente innhold av aluminiumoksyd i pulverproduktene er anført i tabell VII.

I hvert av forsøkene 26 til 29 var mengden av metanol-damp som ble innført, tilstrekkelig til å forhindre for sterk tilsveisning av aluminiumpulverchargen til kulene, men ved den laveste strømningshastighet som ble anvendt i forsøk 30, var mengden av innført metanol utilstrekkelig. Resultatene i tabell VII viser at karbon- og oksygenmengdene avtok skarpt når luftstrømhas-tigheten ble redusert fra 35 ml/min. til 30 ml/min., og pulveret fremstilt under betingelsene i henhold til eksempel 29 vil være egnet for konsolidering og trekning til dispersjon-forsterkede elektriske ledere.

Et lavere oksygeninnhold kan også oppnås ved at hele eller en del av luftmengden erstattes med en ikke-oksyderende bæregass, f.eks. nitrogen.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et sammensatt pulver, hvor pulverpartiklene består av en grunnmasse av aluminium eller en aluminiumlegering med partikler av overveiende aluminiumoksyd dispergert i grunnmassen,karakterisert vedat en pulvercharge som består av aluminium- eller aluminiumlegerings-partikler med et overflatebelegg av aluminiumoksyd, eventuelt tilsatt mindre mengder av andre metalloksyder som er egnet til dispersjonsforsterkning av aluminium, utsettes for mekanisk legering ved tørr-maling med stor kraft eller høy energi i nærvær av et asymmetrisk organisk overflateaktivt middel i dampform eller flytende form i en mengde som er tilstrekkelig til å hindre eller hemme sammensveisning av partiklene, men i en mengde av mindre enn 4 vekt% av chargen, og at malingen pågår i tilstrekkelig lang tid, og er tilstrekkelig kraftig, til å findele aluminiumoksydet og eventuelle andre metalloksyder til i alt vesentlig ekvi-aksielle partikler ikke overskridende 0,2^um i diameter og dispergere dem jevnt i grunnmassen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det overflateaktive middel anvendes i en mengde på 0,3-2 vekt%.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat det anvendes et overflateaktivt middel hvis molekyler oppviser en metallofil og en metallofob gruppe.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det anvendes et over-, flateaktivt middel som har et kokepunkt ikke overskridende 200°C og som inneholder 1-15 karbonatomer pr. molekyl.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det som overflateaktivt middel anvendes en organisk syre, en alkohol, keton, aldehyd eller eter som inneholder høyst 15 karbonatomer pr. molekyl.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisertved at det som overflateaktivt middel anvendes metanol i en mengde på minst 0,65 vekt% av den samlede pulvercharge.