NO764308L

NO764308L -

Info

Publication number: NO764308L
Application number: NO764308A
Authority: NO
Inventors: E L Thellmann; Jr A L Gombach
Original assignee: Gould Inc
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1976-12-20
Publication date: 1977-06-27
Also published as: BE849639A; JPS5281008A; FR2336204B1; DE2657434A1; GB1572180A; CA1076846A; FR2336204A1; CH612108A5; SE7613459L

Description

Termisk stabil gjenstand av sintret,Thermally stable object of sintered,

porøst metall og fremgangsmåte tilporous metal and method thereof

fremstilling av samme.manufacture of the same.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører porøse, sintrete metallgjenstander, fortrinnsvis nikkelgjenstander, som kjennetegnes ved deres termiske stabilitet når de senere oppvarmes til høyere temperaturer, dvs. temperaturer opp imot den temperatur hvor de opprinnelig ble sintret. The present invention relates to porous, sintered metal objects, preferably nickel objects, which are characterized by their thermal stability when they are later heated to higher temperatures, i.e. temperatures up to the temperature at which they were originally sintered.

Dessuten vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte til fremstilling av slike gjenstander. Furthermore, the invention relates to a method for producing such objects.

Fremstilling av porøse metallgjenstander omfatter typisk forming av metallpulver til en usintret, kompakt masse, f.eks. The production of porous metal objects typically involves shaping metal powder into an unsintered, compact mass, e.g.

ved løs pakking, komprimering, ekstrudering, valsing eller støp-ing, og videre konsolidering av den usintrete kompakte masse til den ønskete gjenstand ved sintring. by loose packing, compression, extrusion, rolling or casting, and further consolidation of the unsintered compact mass into the desired object by sintering.

Ifølge denne generelle fremgangsmåte anvendes det et kvantum løst utgangsmateriale, vanligvis uregelmessig formete metall-eller metallegeringspartikler med størrelse fra 0,1 til 200 mikron. Partiklene med ønsket størrelse frembringes typisk ved hjelp av According to this general method, a quantity of loose starting material is used, usually irregularly shaped metal or metal alloy particles with sizes from 0.1 to 200 microns. The particles of the desired size are typically produced using

en sikt med forutbestemt maskeåpning. De klassifiserte pulvere formes deretter ved løs pakking eller under trykk til en usintret, kompakt masse hvor partiklene berører hverandre i mange punkter og områder av deres overflater. I de fleste tilfeller forblir hulrommene mellom partiklene åpne til dannelse av porekanaler som kommuniserer med hverandre og som penetrerer legemet av den kompakte masse. Disse kanaler har generelt uregelmessig tverrsnitt med taggete, skarpkantete vegger. Men den usintrete, forpressete masse er mekanisk svak som følge av utilstrekkelig binding mellom partiklene. a sight with predetermined mesh opening. The classified powders are then formed by loose packing or under pressure into an unsintered, compact mass where the particles touch each other at many points and areas of their surfaces. In most cases, the cavities between the particles remain open to form pore channels which communicate with each other and which penetrate the body of the compact. These channels generally have an irregular cross-section with jagged, sharp-edged walls. But the unsintered, pre-pressed pulp is mechanically weak as a result of insufficient bonding between the particles.

For å oppnå fasthet i legemet sintres den usintrete, kompakte masse, dvs. at den oppvarmes i et bestemt tidsrom ved en temperatur hvor diffusjon av metall aktiveres i berøringspunktene mellom partiklene, slik at de bindes til hverandre. Når sintringen skrider frem vokser partikkelberøringspunktene til dannelse av halsliknende skjøter, og porekanalene antar en avrundet, sylind-risk form på grunn av overflatespenningen som virker på deres flater. Disse krefter bevirker også diffusjonsstrømning av metall inn i de tomme kanaler og minsker deres tverrsnittsareal til et punkt hvor kanalene blir ustabil og minker til kuleformete hulrom som er atskilt fra hverandre av legemet av komprimert metall. In order to achieve firmness in the body, the unsintered, compact mass is sintered, i.e. it is heated for a specific period of time at a temperature where diffusion of metal is activated at the points of contact between the particles, so that they bond to each other. As sintering progresses, the particle contact points grow to form neck-like joints, and the pore channels assume a rounded, cylindrical shape due to the surface tension acting on their faces. These forces also cause diffusional flow of metal into the empty channels and reduce their cross-sectional area to the point where the channels become unstable and reduce to spherical cavities separated from each other by the body of compressed metal.

For å oppnå et rammeverk eller en struktur med kommuniserende porekanaler er det således nødvendig å avslutte sintringen før porekanalene bryter sammen. Men det er iakttatt at når det gjelder uregelmessig formete pulverpartikler som har en partikkelstørrelsesfordeling om en gjennomsnittlig verdi, foregår de mange stadier av sintring til forskjellige tidspunkter inne i legemet av den kompakte masse. Lukking av porekanalene foregår hurtigere på noen steder i legemet enn på andre, noe som bevirker sterk uhomogenitet i strukturen. Det er derfor i praksis umulig ifølge denne teknikk å regulere porestørrelse, fasthet og termisk stabilitet i den ferdige struktur. Den minste porestørrelse i et stort område av porestørrelser som er funnet i et slikt skjelett er generelt begrenset av størrelsen på metallpartiklene. Denne begrensning av minste porestørrelse skyldes overflate-spenninger som bevirker lukking av porene og som er omvendt propor-sjonal med porediameteren. Stabiliteten hos de åpne kanaler av-tar med diameteren. Dette resulterer i krymping av skjelettet ved ytterligere varmebehandling. In order to achieve a framework or a structure with communicating pore channels, it is thus necessary to end the sintering before the pore channels break down. But it has been observed that in the case of irregularly shaped powder particles having a particle size distribution of about an average value, the many stages of sintering take place at different times within the body of the compact mass. Closure of the pore channels takes place more quickly in some places in the body than in others, which causes strong inhomogeneity in the structure. It is therefore practically impossible according to this technique to regulate pore size, firmness and thermal stability in the finished structure. The smallest pore size in a large range of pore sizes found in such a skeleton is generally limited by the size of the metal particles. This limitation of the smallest pore size is due to surface tensions which cause the pores to close and which are inversely proportional to the pore diameter. The stability of the open channels decreases with the diameter. This results in shrinkage of the skeleton during further heat treatment.

Mange modifikasjoner av den konvensjonelle sintringsteknikk er blitt benyttet på området i et forsøk på å regulere strukturen i det dannete skjelett mer nøyaktig. Noen av disse modifiserte fremgangsmåter har ulemper og har det felles med den grunnlegg-ende teknikk at de ikke hindrer krymping ved ytterligere varmebehandling av den sintrete struktur. Many modifications of the conventional sintering technique have been used in the field in an attempt to regulate the structure of the formed skeleton more precisely. Some of these modified methods have disadvantages and have in common with the basic technique that they do not prevent shrinkage during further heat treatment of the sintered structure.

Ifølge én slik konvensjonell teknikk anvendes det kuleformete pulvere med nøye valgt størrelse til fremstillingen av det porøse legemet, idet valget av partikkelstørrelse bestemmer porediameteren i de kommuniserende kanaler. Ved porediametre på mer enn ca 5 mikron kan sintring avsluttes før porekanalene bryter sammen idet partikler med jevn størrelse og form sintrer jevnt. Vekst av forbindelser mellom partiklene, dannelse og krymping av sylindriske kanaler og eventuelt sammenbrudd av disse til atskilte hulrom foregår følgelig i samme rekkefølge gjennom hele den kompakte masse. En hovedulempe med denne teknikk er i tillegg til begrensningen i porestørrelse prisen på og til-gjengeligheten av kuleformete partikler. Eksempler på slike fremgangsmåter er kjent fra tysk patentskrift 918.3 57 og japansk patentskrift 203.580 som vedrører selvsmørende lagre, og US-patentskrift 2.863.562 som vedrører porøse filtre. Ifølge en annen konvensjonell teknikk blandes poredannende materialer som fordamper under sintring med den opprinnelige pulverblanding av mer vanlige, uensartete partikler. Ved fullføring av sintringen vil det resulterende legeme inneholde porekanaler over alt hvor poren foregår opprinnelig. Som følge av at de opprinnelige metallpartikler er uensartet inneholder det resulterende skjelett innbyrdes kondiserende kanaler med stor størrelsesfordeling. Eksempler på slike fremgangsmåter er kjent fra US-patentskrifter 2.721.378, 2.792.302 og 2.877.114. According to one such conventional technique, spherical powders of carefully selected size are used for the production of the porous body, the choice of particle size determining the pore diameter in the communicating channels. For pore diameters of more than about 5 microns, sintering can be terminated before the pore channels collapse, as particles of uniform size and shape sinter uniformly. Growth of connections between the particles, formation and shrinkage of cylindrical channels and eventual collapse of these into separate cavities consequently take place in the same order throughout the compact mass. A main disadvantage of this technique, in addition to the limitation in pore size, is the price and availability of spherical particles. Examples of such methods are known from German patent document 918.3 57 and Japanese patent document 203,580 which relate to self-lubricating bearings, and US patent document 2,863,562 which relates to porous filters. According to another conventional technique, pore-forming materials that evaporate during sintering are mixed with the original powder mixture of more common, non-uniform particles. Upon completion of sintering, the resulting body will contain pore channels all over where the pore originally took place. As a result of the original metal particles being non-uniform, the resulting skeleton contains mutually conditioning channels with a large size distribution. Examples of such methods are known from US patents 2,721,378, 2,792,302 and 2,877,114.

Begge de ovennevnte teknikker krever nøyaktig regulering av sintringsbetingelsene for å sikre at sintringen avsluttes før porekanalene bryter sammen. Both of the above techniques require precise control of the sintering conditions to ensure that sintering is completed before the pore channels collapse.

Ifølge en nylig utviklet teknikk, hvor en dispergert fase av kritiske mengder av inerte, dispergerte partikler med spe-sifikk størrelse innleires i sintret metall eller metallegering oppnås det tilnærmet regulering av porestørrelse, porestørrelses-fordeling og hemming av krymping. For å være effektiv må de inerte partikler sammen med de sintrete partikler danne en fukte-vinkel på minst 90° målt fra grenseflaten mellom det sintrete metall og den dispergerte partikkel til grenseflaten mellom det sintrete metall og atmosfæren. De resulterende materialer opp-viser et nettverk av stabiliserte, innbyrdes kommuniserende porekanaler med liten størrelsesfordeling. According to a recently developed technique, where a dispersed phase of critical quantities of inert, dispersed particles of a specific size is embedded in sintered metal or metal alloy, approximate regulation of pore size, pore size distribution and inhibition of shrinkage is achieved. To be effective, the inert particles together with the sintered particles must form a wetting angle of at least 90° measured from the interface between the sintered metal and the dispersed particle to the interface between the sintered metal and the atmosphere. The resulting materials exhibit a network of stabilized, intercommunicating pore channels with a small size distribution.

Partikler med vilkårlig form kan anvendes i grunnmassen så lenge hulrommene som dannes mellom dem etter at de er blitt løst pakket eller presset sammen danner innbyrdes kommuniserende porekanaler som penetrerer legemet av den kompakte masse. Denne fremgangsmåte, som er kjent fra US-patentskrift 3.397.968, har visse kritiske ulemper, nærmere bestemt at sintrete metallgjenstander fremstilt ved denne teknikk har begrenset elektrisk ledningsevne. Når det derfor erønskelig å fremstille en termisk stabil, sintret, porøs metallgjenstand som er ledende kan ikke teknikken ifølge US-patentskrift 3.397.968 benyttes. Particles of arbitrary shape can be used in the base mass as long as the voids formed between them after they have been loosely packed or pressed together form intercommunicating pore channels that penetrate the body of the compact mass. This method, which is known from US patent 3,397,968, has certain critical disadvantages, more specifically that sintered metal objects produced by this technique have limited electrical conductivity. When it is therefore desirable to produce a thermally stable, sintered, porous metal object which is conductive, the technique according to US patent 3,397,968 cannot be used.

Den foreliggende oppfinnelse overvinner de forskjellige be-grensninger ved kjente fremgangsmåter til fremstilling av sintrete, porøse metallgjenstander. Ifølge oppfinnelsen er det frem-brakt sintrete, porøse metallgjenstander som både er termisk stabil og som er kjennetegnet ved høy grad av elektrisk ledningsevne. Slike gjenstander har mange anvendelser, såsom f.eks. i høy-temperaturvarmeelementer, ledende, metalliske gittere som skal anvendes ved høyere temperatur, elektroder for brennstoffceller, særlig høytemperaturbrennstoffceller, og som ledende elementer for høytemperatur-elektrostatiske støvutfellere. Disse anvend-elsesområder er ikke de eneste, men er bare angitt som typiske eksempler. The present invention overcomes the various limitations of known methods for producing sintered, porous metal objects. According to the invention, sintered, porous metal objects have been produced which are both thermally stable and which are characterized by a high degree of electrical conductivity. Such objects have many uses, such as e.g. in high-temperature heating elements, conductive metallic grids to be used at higher temperatures, electrodes for fuel cells, especially high-temperature fuel cells, and as conductive elements for high-temperature electrostatic precipitators. These areas of application are not the only ones, but are only indicated as typical examples.

Den sintrete, porøse metallgjenstand ifølge oppfinnelsenThe sintered, porous metal article according to the invention

er kjennetegnet av en struktur eller et skjelett av sintrete hovedmetallpartikler som danner et nettverk av innbyrdes kommuniserende porekanaler tilfeldig dannet deri, og aktive eller ledende dispergerte partikler fordelt gjennom strukturen og forbundet med tilstøtende partikler av hovedmetallet. Ifølge det foretrukne utførelseseksempel av oppfinnelsen foreligger de ledende metallpartikler i en mengde på fra spor til ca 30 vektsprosent av vekten av den sintrete, porøse metallgjenstand. is characterized by a structure or skeleton of sintered parent metal particles forming a network of intercommunicating pore channels randomly formed therein, and active or conductive dispersed particles distributed throughout the structure and connected to adjacent particles of the parent metal. According to the preferred embodiment of the invention, the conductive metal particles are present in an amount of from traces to about 30% by weight of the weight of the sintered, porous metal object.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved fremstilling av en blanding av hovedmetallpartikler og ledende, dispergerte partikler, forming av blandingen til en gjenstand med ønsket form, samt oppvarming av den formete partikkel ved sintringstemperaturer hvorved det oppnås en sintret gjenstand som kjennetegnes ved termisk stabilitet. The method according to the invention is characterized by the production of a mixture of main metal particles and conductive, dispersed particles, forming the mixture into an object of the desired shape, as well as heating the shaped particle at sintering temperatures, whereby a sintered object characterized by thermal stability is obtained.

Ifølge den foretrukne utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen underkastes den porøse metallgjenstand etter sintring en komprimerings- og deretter en glødingsbehandling, avhengig av forventet anvendelse. According to the preferred embodiment of the method according to the invention, the porous metal object after sintering is subjected to a compression and then an annealing treatment, depending on the expected application.

Hovedmetallpartiklene som anvendes ved'utøvelse av den foreliggende oppfinnelse kan være fremstilt av ethvert metall. Fortrinnsvis er metallet nikkel, jern, kobolt eller blandinger The main metal particles used in the practice of the present invention may be made of any metal. Preferably, the metal is nickel, iron, cobalt or mixtures

av disse. I denne forbindelse skal det bemerkes at mer enn ett hovedmetall eller mer enn én legering av hovedmetallene kan anvendes ifølge oppfinnelsen. of these. In this connection, it should be noted that more than one main metal or more than one alloy of the main metals can be used according to the invention.

Fortrinnsvis anvendes det hovedmetallpartikler med en par-tikkelstørrelse på fra ca 0,1 til ca 200 mikron. Preferably, main metal particles with a particle size of from about 0.1 to about 200 microns are used.

De aktive eller ledende, dispergerte partikler må være både tungtsmeltelige og ledende. Fortrinnsvis er disse partikler fremstilt av et metall i form av krom, molybden, wolfram eller blandinger av disse. På samme måte som når det gjelder hovedmetallpartiklene kan det anvendes dispergerte partikler av forskjellige metaller eller legeringer. Alt som er nødvendig er at de dispergerte partikler er (1) ledende, tungtsmeltelige og i stand til å låses fast sammen med tilstøtende hovedmetallpartikler til dannelse av en enhetlig, porøs masse og (2) ikke danner væskefase ved sintring. The active or conductive, dispersed particles must be both difficult to melt and conductive. Preferably, these particles are produced from a metal in the form of chromium, molybdenum, tungsten or mixtures thereof. In the same way as in the case of the main metal particles, dispersed particles of different metals or alloys can be used. All that is required is that the dispersed particles be (1) conductive, refractory and capable of interlocking with adjacent parent metal particles to form a uniform, porous mass and (2) not form a liquid phase upon sintering.

Det foretrekkes å anvende dispergerte partikler som harIt is preferred to use dispersed particles which have

en partikkelstørrelsesfordeling fra ca 0,01 til ca 50 mikron.a particle size distribution from about 0.01 to about 50 microns.

De dispergerte partikler i utgangsblandingen bør væreThe dispersed particles in the starting mixture should be

så små som mulig for å hindre at de interfererer med porekanal-nettverket. Den eneste begrensning når det gjelder minste par-tikkelstørrelse er den praktiske grense for tilgjengelighet på størrelser under 0,01 mikron. Det har vært iakttatt at de dispergerte partikler fortrinnsvis er mindre enn en tredjedel av størrelsen av porekanalene. Ved større størrelser har partiklene tendens til å blokkere og stenge mange av porekanalene til skade for det brukbare porevolum. For å sikre at de dispergerte partikler i materialene ifølge oppfinnelsen er innenfor disse grenser må det tas hensyn til tendensen at mange partikler vokser under sintring. Når slik vekst inntrer må de dispergerte partikler i den opprinnelige blanding før bearbeidelsen selv-følgelig være mindre enn de ovenfor anførte størrelser. Slik vekst kan lettvint kompenseres for fagfolk på området. Hovedmetallpartikler og dispergerte partikler kan blandes sammen på vilkårlig hensiktsmessig måte. I praksis foretrekkes det å anvende en blander av V-tvillingskalltype. Den nøyaktige varighet av blandingen er ikke kritisk. Alt som er nødvendig er at materialene blandes homogent. as small as possible to prevent them from interfering with the pore-channel network. The only limitation in terms of minimum particle size is the practical limit of availability of sizes below 0.01 micron. It has been observed that the dispersed particles are preferably less than one third of the size of the pore channels. At larger sizes, the particles tend to block and close many of the pore channels to the detriment of the usable pore volume. To ensure that the dispersed particles in the materials according to the invention are within these limits, account must be taken of the tendency for many particles to grow during sintering. When such growth occurs, the dispersed particles in the original mixture before processing must of course be smaller than the above stated sizes. Such growth can easily be compensated for by professionals in the area. Main metal particles and dispersed particles may be mixed together in any convenient manner. In practice, it is preferred to use a V-twin shell type mixer. The exact duration of the mixture is not critical. All that is necessary is that the materials are mixed homogeneously.

Den foretrukne blanding av hovedmetall og dispergerte partikler bør inneholde fra ca 95 til ca 70 vektsprosent hovedmetall og fra ca 5 til ca 30 vektsprosent dispergerte partikler. The preferred mixture of parent metal and dispersed particles should contain from about 95 to about 70 weight percent parent metal and from about 5 to about 30 weight percent dispersed particles.

Blandingen av hovedmetallpartikler og dispergerte partikler kan formes til vilkårlig ønsket form ved konvensjonell teknikk som er kjent på området og vil ikke bli diskutert her i detalj. Den opprinnelige pulverblanding bør være slik at det sikres jevn fordeling av de dispergerte partikler på overflatene'av metallpartiklene under dannelsen av en jevn blanding hvor de dispergerte parikler er anbrakt ved eller på overflatene av metallpartiklene. Det bør ikke forekomme noen vesentlig faseseparering som bevirker at noen metallpartikler ikke har eller har mindre dispergerte partikler på sine overflater enn andre. Agglomerering av de dispergerte partikler bør også unngås i blandingen. Den relative konsentrasjon og de innbyrdes størrelser av metall-pulveret og det dispergerte pulver må selvfølgelig være slik at det ved videre bearbeidelse oppnås den ønskete mikrostruktur i det ferdige legeme. The mixture of main metal particles and dispersed particles can be formed into any desired shape by conventional techniques known in the art and will not be discussed here in detail. The original powder mixture should be such that an even distribution of the dispersed particles on the surfaces of the metal particles is ensured during the formation of a uniform mixture where the dispersed particles are located at or on the surfaces of the metal particles. No significant phase separation should occur which causes some metal particles to have no or less dispersed particles on their surfaces than others. Agglomeration of the dispersed particles should also be avoided in the mixture. The relative concentration and the mutual sizes of the metal powder and the dispersed powder must of course be such that the desired microstructure is achieved in the finished body during further processing.

Fortrinnsvis fremstilles gjenstandene ved å fylle en form med den ønskete mengde materiale. Det er klart at den ønskete gjenstand kan fremstilles på mange andre måter. Preferably, the objects are produced by filling a mold with the desired amount of material. It is clear that the desired object can be produced in many other ways.

Porestørrelsen for kanalene i det ferdige produkt påvirkes ikke bare av konsentrasjonene og størrelsene på metallpartiklene og de dispergerte partikler og sintringsbetingelsene, men også The pore size of the channels in the finished product is affected not only by the concentrations and sizes of the metal particles and the dispersed particles and the sintering conditions, but also

av graden av komprimering som oppnås ved dannelsen av den usintrete, kompakte masse. Den kompakte masse kan dannes ifølge vilkårlig kjent teknikk, såsom ensrettet eller flerrettet senkpres-sing, isostatisk pressing, pulvervalsing, ekstrudering og rulle-stangstøping. Forskjellige grader av komprimering oppnås ved disse prosesser, noe som resulterer i variasjoner i porestør-relsesområder i denne usintrete, kompakte masse. of the degree of compaction achieved by the formation of the unsintered, compact mass. The compact mass can be formed according to any known technique, such as unidirectional or multidirectional compression, isostatic pressing, powder rolling, extrusion and roll bar casting. Different degrees of compaction are achieved by these processes, which results in variations in pore size ranges in this unsintered, compact mass.

Sintringen av de dannete pulvermetallgjenstander foretas fortrinnsvis i en sintringsovn som inneholder en inert eller reduserende atmosfære, vanligvis hydrogen. Sintringstemperaturen avhenger av den type metallpartikler som anvendes både for hovedmetallpartiklene og de dispergerte partikler. Sintring foretas vanligvis ved en temperatur som er ca 7 5% av hovedmetallets smeltepunkt. Det foretrekkes at når nikkel anvendes som hovedmetall og krom for de dispergerte partikler bør sintringstemperaturen være fra ca 1038 til ca 1121°C. Den sintrete gjenstand avkjøles vanligvis til ca romtemperatur før den fjernes fra ovnen. The sintering of the formed powder metal objects is preferably carried out in a sintering furnace containing an inert or reducing atmosphere, usually hydrogen. The sintering temperature depends on the type of metal particles used both for the main metal particles and the dispersed particles. Sintering is usually carried out at a temperature which is about 75% of the main metal's melting point. It is preferred that when nickel is used as the main metal and chromium for the dispersed particles, the sintering temperature should be from about 1038 to about 1121°C. The sintered object is usually cooled to about room temperature before it is removed from the furnace.

Fortrinnsvis komprimeres den sintrete gjenstand dersomPreferably, the sintered object is compressed if

det er nødvendig på vilkårlig kjent måte til dannelse av en gjenstand som har ønsket grad av porøsitet. Det foretrekkes at porøsiteten i den ferdige gjenstand er fra ca 55 til ca 85%. it is necessary in any known manner to form an object having the desired degree of porosity. It is preferred that the porosity in the finished article is from about 55 to about 85%.

Denne gjenstand underkastes deretter en ny glødingsbehandling dersom det er nødvendig. Den nøyaktige temperatur og varighet for glødingen avhenger av materialene som anvendes ved fremstillingen av den porøse metallgjenstand. This object is then subjected to a new annealing treatment if necessary. The exact temperature and duration of the annealing depends on the materials used in the manufacture of the porous metal object.

I tillegg til den som er angitt ovenfor foreligger det en annen fremgangsmåte for oppnåelse av denønskete blanding av hovedmetallpartikler og dispergerte partikler ved å avsette de dispergerte partikler på overflaten av hovedmetallpartiklene på kjemisk måte. Den fremgangsmåte som er beskrevet av N. J. Grant i "Powder Metallurgy", bind 10, sider 1-12 og også i US-patentskrift 3.175.904 er særlig effektiv når det gjelder å frembringe de opprinnelige blandinger på kjemisk måte. In addition to that indicated above, there is another method for obtaining the desired mixture of main metal particles and dispersed particles by chemically depositing the dispersed particles on the surface of the main metal particles. The method described by N. J. Grant in "Powder Metallurgy", Volume 10, pages 1-12 and also in US Patent 3,175,904 is particularly effective in producing the original compositions chemically.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende ved hjelp av eksempler. The invention will be explained in more detail below using examples.

Eksempel 1Example 1

Ca 90 g nikkel med en partikkelstørrelsesfordeling på fra ca 3 til ca 7 mikron ble blandet med ca 10 g krom som hadde en partikkelstørrelsesfordeling på fra ca 3 til ca 5 mikron i. en blander av V-tvillingskalltype i ca 10 minutter. Den resulterende blanding var stort sett homogen og inneholdt ca 90 vektsprosent nikkel og ca 10 vektsprosent krom. Denne blanding ble deretter siktet gjennom en 100-mesh sikteduk, og ca 100 g av det siktete materiale ble anbrakt i en rektangulær form med dimensjoner 15,24 x 15,24 x 0,18 cm til dannelse av et porøst, komprimert, usintret metallegeme som hadde en tilsynelatende densitet på ca 1,3 g/cm 3. Det støpte, usintrete metallegeme ble deretter anbrakt i en sintringsovn og sintret i en hydrogenatmosfære ved oppvarming først til en temperatur på ca 7 6 0°C i et tidsrom på ca 15 minutter og deretter til en temperatur på ca 1066°C i et tidsrom på ca 15 minutter. Den sintrete metallgjenstand ble deretter avkjølt til romtemperatur og deretter komprimert ved hjelp av mekaniske innretninger til en porøsitet på ca 7 0%. Den ble deretter underkastet en glødingsbehandling ved oppvarming av den i en hydrogenatmosfære til en temperatur på ca 1066°C i et tidsrom på ca 15 minutter. About 90 g of nickel having a particle size distribution of from about 3 to about 7 microns was mixed with about 10 g of chromium having a particle size distribution of from about 3 to about 5 microns in a V-twin shell type mixer for about 10 minutes. The resulting mixture was largely homogeneous and contained about 90 weight percent nickel and about 10 weight percent chromium. This mixture was then screened through a 100-mesh screen cloth, and about 100 g of the screened material was placed in a rectangular mold with dimensions 15.24 x 15.24 x 0.18 cm to form a porous, compacted, unsintered metal body which had an apparent density of about 1.3 g/cm 3. The cast, unsintered metal body was then placed in a sintering furnace and sintered in a hydrogen atmosphere by heating first to a temperature of about 760°C for a period of about 15 minutes and then to a temperature of about 1066°C for a period of about 15 minutes. The sintered metal object was then cooled to room temperature and then compressed by means of mechanical devices to a porosity of about 70%. It was then subjected to an annealing treatment by heating it in a hydrogen atmosphere to a temperature of about 1066°C for a period of about 15 minutes.

Gjenstanden som var fremstilt slik som beskrevet ovenfor ble underkastet visse fysikalske prøver og viste seg å være elektrisk ledende og å ha en porøsitet på ca 7 0% med en gjennomsnittlig porestørrelse på 5 mikron. The article prepared as described above was subjected to certain physical tests and found to be electrically conductive and to have a porosity of about 70% with an average pore size of 5 microns.

Den således fremstilte sintrete, porøse metallgjenstand ble deretter anbrakt i en ovn som inneholdt en reduserende atmosfære, og oppvarmet ved en temperatur på ca 760°C i et tidsrom på ca 3000 timer. Deretter ble metallgjenstandens fysikalske egenskaper igjen målt med det resultat at stort sett ingen for-ringelse av disse egenskaper ble iakttatt, dvs. at gjenstanden fremdeles var sterkt elektrisk ledende og hadde de samme generelle fysikalske egenskaper som angitt ovenfor. Det har ikke foregått noen ytterligere sintring som følge av denne høytem-peraturprøving. The sintered, porous metal object thus produced was then placed in a furnace containing a reducing atmosphere, and heated at a temperature of about 760°C for a period of about 3000 hours. The physical properties of the metal object were then measured again with the result that virtually no deterioration of these properties was observed, i.e. that the object was still highly electrically conductive and had the same general physical properties as stated above. No further sintering has taken place as a result of this high-temperature test.

Som følge av dens meget gode termiske stabilitet og dens elektriske ledningsevne har den ovenfor beskrevne gjenstand funnet anvendelse som en elektrode som er særlig egnet for bruk i høytemperaturbrennstoffceller. As a result of its very good thermal stability and its electrical conductivity, the above-described article has found application as an electrode which is particularly suitable for use in high-temperature fuel cells.

Eksempel 2Example 2

Ca 90 g nikkel med en partikkelstørrelsesfordeling på fra ca 3 til ca 7 mikron ble blandet med ca 10 g av en legering av krom og wolfram som hadde en partikkelstørrelsesfordeling på About 90 g of nickel having a particle size distribution of from about 3 to about 7 microns was mixed with about 10 g of an alloy of chromium and tungsten having a particle size distribution of

fra ca 9 til 11 mikron i en blander av V-tvillingskalltype i ca 10 minutter. Den resulterende blanding var stort sett homogen og inneholdt ca 90 vektsprosent nikkel og ca 10 vektsprosent krom og wolfram. Denne blanding ble deretter siktet gjennom en 100-mesh sikteduk, og ca 100 g av det siktete materiale ble deretter anbrakt i en rektangulær form med dimensjoner 15,24 x 15,24 x 0,18 cm til dannelse av ett porøst, komprimert, usintret metallegeme med en tilsynelatende densitet på ca 1,3 g/cm 3. Det støpte usintrete metallegeme ble deretter anbrakt i en sintringsovn og sintret i en hydrogenatmosfære ved oppvarming først til en temperatur på -ca 760°C i et tidsrom på ca 15 minutter og deretter til en temperatur på ca 1066°C i et tidsrom på ca 15 minutter. Den sintrete metallgjenstand ble deretter avkjølt til romtemperatur og deretter komprimert ved hjelp av mekaniske innretninger til en porøsitet på ca 70%. Den ble deretter underkastet en glødingsbehandling ved oppvarming av den i en hydrogenatmosfære til en temperatur på ca 1066°C i et tidsrom på ca 15 minutter. from about 9 to 11 microns in a V-twin shell type mixer for about 10 minutes. The resulting mixture was largely homogeneous and contained about 90 percent by weight nickel and about 10 percent by weight chromium and tungsten. This mixture was then sieved through a 100-mesh sieve cloth, and about 100 g of the sieved material was then placed in a rectangular mold with dimensions 15.24 x 15.24 x 0.18 cm to form a porous, compacted, unsintered metal body with an apparent density of about 1.3 g/cm 3. The cast unsintered metal body was then placed in a sintering furnace and sintered in a hydrogen atmosphere by heating first to a temperature of -about 760°C for a period of about 15 minutes and then to a temperature of about 1066°C for a period of about 15 minutes. The sintered metal object was then cooled to room temperature and then compressed by means of mechanical devices to a porosity of about 70%. It was then subjected to an annealing treatment by heating it in a hydrogen atmosphere to a temperature of about 1066°C for a period of about 15 minutes.

Gjenstanden som var fremstilt slik som beskrevet ovenfor ble underkastet visse fysikalske prøver og viste seg å være elektrisk ledende og å ha en porøsitet på ca 70% ved en gjennomsnittlig porestørrelse på ca 7 mikron. The article prepared as described above was subjected to certain physical tests and was found to be electrically conductive and to have a porosity of about 70% at an average pore size of about 7 microns.

Prøvemetoden som ble benyttet for å måle stabiliteten tilsvarte den som ble benyttet i eksempel 1. The test method used to measure the stability corresponded to that used in example 1.

Eksempel 3Example 3

Ca 90 g kobolt med en partikkelstørrelsesfordeling på fra ca 9 til ca 15 mikron ble blandet med ca 10 g krom som hadde en partikkelstørrelsesfordeling på fra ca 3 til ca 5 mikron i en blander av V-tvillingskalltype i ca 10 minutter. Den resulterende blanding var stort sett homogen og inneholdt ca 90 vektsprosent kobolt og ca 10 vektsprosent krom. Denne blanding ble deretter siktet gjennom en 100-mesh sikteduk, og ca 100 g av det siktete materiale ble anbrakt i en rektangulær form med dimensjoner 15,24 x 15,24 x 0,18 cm til dannelse av et porøst, kompakt, usintret metallegeme som hadde en tilsynelatende densitet på ca 1,3 g/cm 3. Det støpte, usintrete metallegeme ble deretter anbrakt i en sintringsovn og sintret i en hydrogen-atmosf ære ved oppvaring først til en temperatur på ca 7 60°C i et tidsrom på ca 15 minutter og deretter til en temperatur på ca 1066°C i et tidsrom på ca 15 minutter. Den sintrete metallgjenstand ble deretter avkjølt til romtemperatur og deretter komprimert ved hjelp av mekaniske innretninger til en porøsitet på ca 7 0%. Den ble deretter underkastet en glødingsbehandling ved oppvarming i en hydrogenatmosfære til en temperatur på ca 1066°C i et tidsrom på ca 15 minutter. About 90 g of cobalt having a particle size distribution of from about 9 to about 15 microns was mixed with about 10 g of chromium having a particle size distribution of from about 3 to about 5 microns in a V-twin shell type mixer for about 10 minutes. The resulting mixture was largely homogeneous and contained about 90 weight percent cobalt and about 10 weight percent chromium. This mixture was then sieved through a 100-mesh sieve cloth, and about 100 g of the sieved material was placed in a rectangular mold of dimensions 15.24 x 15.24 x 0.18 cm to form a porous, compact, unsintered metal body which had an apparent density of about 1.3 g/cm 3. The cast, unsintered metal body was then placed in a sintering furnace and sintered in a hydrogen atmosphere by heating first to a temperature of about 760°C for a period of about 15 minutes and then to a temperature of about 1066°C for a period of about 15 minutes. The sintered metal object was then cooled to room temperature and then compressed by means of mechanical devices to a porosity of about 70%. It was then subjected to an annealing treatment by heating in a hydrogen atmosphere to a temperature of about 1066°C for a period of about 15 minutes.

Gjenstanden som var fremstilt slik som beskrevet ovenfor ble underkastet visse fysikalske prøver og viste seg å være elektrisk ledende og å ha en porøsitet på ca 70% ved en gjennomsnittlig porestørrelse på ca 6 mikron. Stabilitetsprøvene tilsvarte prøvene i de foregående eksempler. The article prepared as described above was subjected to certain physical tests and was found to be electrically conductive and to have a porosity of about 70% at an average pore size of about 6 microns. The stability tests corresponded to the tests in the previous examples.

Claims

1. Sintered, porous metal object with thermal stability when heated to higher temperatures, characterized by a continuous structure of sintered main metal particles that form a network of intercommunicating pore channels between the main metal particles, and conductive, dispersed particles distributed in the structure and connecting adjacent main metal particles to each other .

2. Object in accordance with claim 1, characterized in that the main metal particles consist of nickel, iron, cobalt or mixtures thereof.

3. Item in accordance with claim 2, characterized in that the main metal particles consist of nickel.

4. Object in accordance with claim 2, characterized in that the dispersed metal particles consist of chromium, tungsten, molybdenum or mixtures thereof.

5. Object in accordance with claim 4, characterized in that the dispersed particles consist of chromium.

6. Method for producing a porous, sintered metal object which is electrically conductive and largely thermally stable when used at higher temperatures, characterized in that a mixture of main metal particles and conductive, dispersed particles is produced, that the mixture is shaped into an object with the desired shape, and that the shaped object is heated to sintering temperatures to form a sintered object which is characterized by the fact that it has mutually communicating pores whose physical dimensions do not change significantly upon subsequent heating to temperatures up to the original sintering temperature.

7. Method in accordance with claim 6, characterized in that the shaped object is further compressed after sintering.

8. Method in accordance with claim 7, characterized in that the object is compressed in such a way that it has a porosity of from about 55 to about 85%.

9. Method in accordance with claim 7, characterized in that the compressed object is then subjected to an annealing treatment.

10. Method in accordance with claim 6, characterized in that nickel, cobalt, iron or a mixture of these is used as the main metal.

11. Method in accordance with claim 10, characterized in that nickel is used as the main metal.

12. Method in accordance with claim 6, characterized in that a metal in the form of chromium, tungsten, molybdenum or a mixture of these is used as dispersed particles.

13. Method in accordance with claim 12, characterized in that chromium is used as dispersed particles.

14. Method in accordance with claim 6, characterized in that the main metal particles have a particle size of from about 0.1 to about 200 microns.

15. Method in accordance with claim 6, characterized in that the dispersed particles have a particle size of from about 0.01 to about 50 microns.

16. Method in accordance with claim 6, characterized in that the mixture of main metal particles and conductive, dispersed particles is produced by depositing the dispersed particles on the surfaces of the main metal particles.

17. Method in accordance with claim 15, characterized in that the dispersed particles are deposited chemically on the main metal particles.