NO764308L - - Google Patents
Info
- Publication number
- NO764308L NO764308L NO764308A NO764308A NO764308L NO 764308 L NO764308 L NO 764308L NO 764308 A NO764308 A NO 764308A NO 764308 A NO764308 A NO 764308A NO 764308 L NO764308 L NO 764308L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- accordance
- particles
- main metal
- metal particles
- dispersed particles
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 66
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 48
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 26
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000009770 conventional sintering Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000009704 powder extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000009703 powder rolling Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8875—Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
- B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
- H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
- H01M4/8885—Sintering or firing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
Termisk stabil gjenstand av sintret,
porøst metall og fremgangsmåte til
fremstilling av samme.
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.
Dessuten vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte til fremstilling av slike gjenstander.
Fremstilling av porøse metallgjenstander omfatter typisk forming av metallpulver til en usintret, kompakt masse, f.eks.
ved løs pakking, komprimering, ekstrudering, valsing eller støp-ing, og videre konsolidering av den usintrete kompakte masse til den ønskete gjenstand ved sintring.
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
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.
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.
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.
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.
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.
Begge de ovennevnte teknikker krever nøyaktig regulering av sintringsbetingelsene for å sikre at sintringen avsluttes før porekanalene bryter sammen.
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.
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.
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.
Den sintrete, porøse metallgjenstand ifølge oppfinnelsen
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.
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.
Ifølge den foretrukne utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen underkastes den porøse metallgjenstand etter sintring en komprimerings- og deretter en glødingsbehandling, avhengig av forventet anvendelse.
Hovedmetallpartiklene som anvendes ved'utøvelse av den foreliggende oppfinnelse kan være fremstilt av ethvert metall. Fortrinnsvis er metallet nikkel, jern, kobolt eller blandinger
av disse. I denne forbindelse skal det bemerkes at mer enn ett hovedmetall eller mer enn én legering av hovedmetallene kan anvendes ifølge oppfinnelsen.
Fortrinnsvis anvendes det hovedmetallpartikler med en par-tikkelstørrelse på fra ca 0,1 til ca 200 mikron.
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.
Det foretrekkes å anvende dispergerte partikler som har
en partikkelstørrelsesfordeling fra ca 0,01 til ca 50 mikron.
De dispergerte partikler i utgangsblandingen bør være
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.
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.
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.
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.
Porestørrelsen for kanalene i det ferdige produkt påvirkes ikke bare av konsentrasjonene og størrelsene på metallpartiklene og de dispergerte partikler og sintringsbetingelsene, men også
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.
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.
Fortrinnsvis komprimeres den sintrete gjenstand dersom
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%.
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.
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.
Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende ved hjelp av eksempler.
Eksempel 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.
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.
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.
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.
Eksempel 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
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.
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.
Prøvemetoden som ble benyttet for å måle stabiliteten tilsvarte den som ble benyttet i eksempel 1.
Eksempel 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.
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.
Claims (17)
1. Sintret, porøs metallgjenstand med termisk stabilitet ved oppvarming til høyere temperaturer, karakterisert ved en kontinuerlig struktur av sintrete hovedmetallpartikler som danner et nettverk av innbyrdes kommuniserende porekanaler mellom hovedmetallpartiklene, og ledende, dispergerte partikler som er fordelt i strukturen og som forbinder tilstøtende hovedmetallpartikler innbyrdes.
2. Gjenstand i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hovedmetallpartiklene består av nikkel, jern, kobolt eller blandinger av disse.
3. Gjenstand i samsvar med krav 2, karakterisert ved at hovedmetallpartiklene består av nikkel.
4. Gjenstand i samsvar med krav 2, karakterisert ved at de dispergerte metallpartikler består av krom, wolfram, molybden eller blandinger av disse.
5. Gjenstand i samsvar med krav 4, karakterisert ved at de dispergerte partikler består av krom.
6. Fremgangsmåte til fremstilling av en porøs, sintret metallgjenstand som er elektrisk ledende og stort sett termisk stabil ved anvendelse ved hø yere temperaturer, karakterisert ved at det fremstilles en blanding av hovedmetallpartikler og ledende, dispergerte partikler, at blandingen formes til en gjenstand med ønsket form, samt at den formete gjenstand oppvarmes til sintringstemperaturer til dannelse av en sintret gjenstand som kjennetegnes ved at den har innbyrdes kommuniserende porer hvis fysikalske dimensjoner ikke forandres vesentlig ved etterfølgende oppvarming til temperaturer opp imot den opprinnelige sintringstemperatur.
7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, karakterisert ved at den form ete gjenstand komprimeres ytterligere etter sintringen.
8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 7, karakterisert ved at gjenstanden komprimeres på en slik måte at den har en porøsitet på fra ca 55 til ca 85%.
9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 7, karakterisert ved at den komprimerte gjenstand deretter underkastes en glø dingsbehandling.
10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, karakterisert ved at det som hovedmetall anvendes nikkel, kobolt, jern eller en blanding av disse.
11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10, karakterisert ved at det som hovedmetall anvendes nikkel.
12. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6 , karakterisert ved at det som dispergerte partikler anvendes et metall i form av krom, wolfram, molybden eller en blanding av disse.
13. Fremgangsmåte i samsvar med krav 12, karakterisert ved at det som dispergerte partikler anvendes krom.
14. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, karakterisert ved at hovedmetallpartiklene har en partikkel-størrelse på fra ca 0,1 til ca 200 mikron.
15. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, karakterisert ved at de dispergerte partikler har en partikkel-størrelse på fra ca 0,01 til ca 50 mikron.
16. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, karakterisert ved at blandingen av hovedmetallpartikler og ledende, dispergerte partikler fremstilles ved avsetning av de dispergerte partikler på overflatene av hovedmetallpartiklene.
17. Fremgangsmåte i samsvar med krav 15, karakterisert ved at de dispergerte partikler avsettes kjemisk på hovedmetallpartiklene.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US64412475A | 1975-12-24 | 1975-12-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO764308L true NO764308L (no) | 1977-06-27 |
Family
ID=24583544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO764308A NO764308L (no) | 1975-12-24 | 1976-12-20 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5281008A (no) |
BE (1) | BE849639A (no) |
CA (1) | CA1076846A (no) |
CH (1) | CH612108A5 (no) |
DE (1) | DE2657434A1 (no) |
FR (1) | FR2336204A1 (no) |
GB (1) | GB1572180A (no) |
NO (1) | NO764308L (no) |
SE (1) | SE7613459L (no) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4129099A (en) * | 1977-04-15 | 1978-12-12 | General Motors Corporation | Galvanic exhaust gas sensor with solid electrolyte |
US4752500A (en) * | 1986-04-02 | 1988-06-21 | Institute Of Gas Technology | Process for producing stabilized molten carbonate fuel cell porous anodes |
DE19611306A1 (de) * | 1996-03-22 | 1997-09-25 | Agni Waerme Und Werkstofftechn | Verfahren zur Herstellung von porösen, elektrisch leitenden Verbundwerkstoffen |
CN115229189B (zh) * | 2022-06-27 | 2024-04-05 | 北京科技大学 | 一种均匀多孔钨制品的制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3175903A (en) * | 1963-06-10 | 1965-03-30 | Bendix Corp | Process for forming porous tungsten |
FR1520916A (fr) * | 1966-04-08 | 1968-04-12 | Lockheed Aircraft Corp | Matière frittée poreuse obtenue à partir d'un métal ou d'un alliage métallique |
FR2031787A5 (no) * | 1969-02-07 | 1970-11-20 | Onera (Off Nat Aerospatiale) |
-
1976
- 1976-11-22 CA CA266,220A patent/CA1076846A/en not_active Expired
- 1976-11-24 GB GB49060/76A patent/GB1572180A/en not_active Expired
- 1976-12-01 SE SE7613459A patent/SE7613459L/xx not_active Application Discontinuation
- 1976-12-17 DE DE19762657434 patent/DE2657434A1/de not_active Withdrawn
- 1976-12-20 BE BE173460A patent/BE849639A/xx unknown
- 1976-12-20 NO NO764308A patent/NO764308L/no unknown
- 1976-12-21 CH CH1612376A patent/CH612108A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-12-23 FR FR7638951A patent/FR2336204A1/fr active Granted
- 1976-12-24 JP JP51155173A patent/JPS5281008A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2336204A1 (fr) | 1977-07-22 |
SE7613459L (sv) | 1977-06-25 |
CH612108A5 (en) | 1979-07-13 |
GB1572180A (en) | 1980-07-23 |
FR2336204B1 (no) | 1982-07-02 |
CA1076846A (en) | 1980-05-06 |
DE2657434A1 (de) | 1977-06-30 |
JPS5281008A (en) | 1977-07-07 |
BE849639A (fr) | 1977-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2464517A (en) | Method of making porous metallic bodies | |
US5796019A (en) | Method of manufacturing an electrically conductive cermet | |
EP3117935A1 (en) | Density enhancement methods and compositions | |
US2467675A (en) | Alloy of high density | |
Pickles et al. | The effect of the processing parameters on the fabrication of auxetic polyethylene: Part I The effect of compaction conditions | |
Ye et al. | Effects of cold compacting pressure on the expansion behavior of Ti-48Al during sintering | |
US2491866A (en) | Alloy of high density | |
Dzmitry et al. | A porous materials production with an electric discharge sintering | |
German et al. | Kinetics of liquid sintering | |
EP2504691B1 (de) | Verfahren zum herstellen eines heizbaren gassensors sowie verwendung eines stützmittels zu dessen herstellung | |
Bhalla et al. | A comparative assessment of explosive and other methods of compaction in the production of tungsten—copper composites | |
US4239557A (en) | Thermally stable sintered porous metal articles | |
Liu et al. | Application of percolation theory in predicting shape distortion during liquid-phase sintering | |
Goodall et al. | The electrical conductivity of microcellular metals | |
US4108670A (en) | Porous refractory metal boride article having dense matrix | |
NO764308L (no) | ||
Ogbonna et al. | Compaction of an array of spherical particles | |
US3397968A (en) | Porous materials | |
JPS61210101A (ja) | 焼結用原料組成物及び焼結体製造方法 | |
DE3810866A1 (de) | Filtermedium, das zum entfernen mitgerissener feststoffe aus fluessigkeiten bei hohen temperaturen geeignet ist | |
DeHoff et al. | The relationship between surface area and density in the second-stage sintering of metals | |
US4300951A (en) | Liquid phase sintered dense composite bodies and method for producing the same | |
Delie et al. | Effect of inclusion morphology on the densification of powder composites | |
Lal et al. | Densification during the supersolidus liquid-phase sintering of nickel-based prealloyed powder mixtures | |
Li et al. | Anisotropy of dimensional change and its corresponding improvement by addition of TiH2 during elemental powder sintering of porous NiTi alloy |