SE447126B - FORMAT FOREMAL INCLUDING A BASKET OF NON-RESPONSIBLE METAL PARTICLES AND AN INFILTRATED CONTINUOUS METAL PHASE AS WELL AS MANUFACTURING THIS - Google Patents

FORMAT FOREMAL INCLUDING A BASKET OF NON-RESPONSIBLE METAL PARTICLES AND AN INFILTRATED CONTINUOUS METAL PHASE AS WELL AS MANUFACTURING THIS

Info

Publication number
SE447126B
SE447126B SE7809968A SE7809968A SE447126B SE 447126 B SE447126 B SE 447126B SE 7809968 A SE7809968 A SE 7809968A SE 7809968 A SE7809968 A SE 7809968A SE 447126 B SE447126 B SE 447126B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
metal
spherical
particles
skeleton
mold
Prior art date
Application number
SE7809968A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE7809968L (en
Inventor
K R Dillon
R L Terchek
Original Assignee
Minnesota Mining & Mfg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minnesota Mining & Mfg filed Critical Minnesota Mining & Mfg
Publication of SE7809968L publication Critical patent/SE7809968L/en
Publication of SE447126B publication Critical patent/SE447126B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F3/26Impregnating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065Spherical particles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30Joints
    • A61F2/3094Designing or manufacturing processes
    • A61F2002/30968Sintering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)

Description

15 20 25 30 35 447 126 2 25° Kelvin lägre än den lägsta smältpunkten för det mest lågsmältande icke svårsmälta sfäríska metallpulvret. 15 20 25 30 35 447 126 2 25 ° Kelvin lower than the lowest melting point of the most low-melting, non-digestible spherical metal powder.

Det erhållna formade, monolitiska metallföremålet enligt uppfinningen är ett homogent infiltrerat föremål, som inbegriper som huvuddel en första kontinuerlig fas av sfäríska, icke svårsmälta metallpartiklar, som är metallurgiskt i ett stycke vid sina angränsande kontaktpunkter i form av ett skelett av sammanbundna sfärer med märkbar midjebildning - vid observation i ljusmikroskop - mellan de största angränsande par- tiklarna och en andra kontinuerlig metallfas, som 'har en smältpunkt som är minst 25” Kelvin lägre än den lägsta smältpunkten för de lägstsmältande sfäríska icke svårsmälta partiklarna, och som upptar den volym av föremålet, som ej upptages av skelettet av sfäríska partiklar, varvid föremålet därvid inbegriper tvâ grundmassor och är väsentligen fritt från håligheter.The resulting shaped monolithic metal article of the invention is a homogeneously infiltrated article comprising, for the most part, a first continuous phase of spherical, non-digestible metal particles which are metallurgically in one piece at their adjacent contact points in the form of a skeleton of interconnected spheres with appreciable waist formation. - when observed under a light microscope - between the largest adjacent particles and a second continuous metal phase, having a melting point of at least 25 'Kelvin lower than the lowest melting point of the lowest melting spherical non-melting particles, occupying the volume of the object , which is not absorbed by the skeleton of spherical particles, the object thereby comprising two matrixes and is substantially free of cavities.

Såvida ej annat framgår av sammanhanget avser uttrycket "homogen" att då ett representativt tvärsnitt av antingen en inre eller perifer del av det formade infiltrerade föremålet undersökes med ljusmikroskop vid en förstoring, vid vilken de båda faserna är ur- skiljbara, t ex l50X, iakttages ej någon signifikant avvikelse i antalet sfäríska, icke svårsmälta partiklar i ett givet område, och att det infiltrerande medlet är jämnt dispergerat runt och mellan de icke svårsmälta sfäríska partiklarna, och att det ej finns någon unik axel eller förtätning i den sfäríska partikeln i någon del av föremålet (särskilt i den_perifera delen, dvs delen intill föremâlets yta) som tyder på användningen av tryck för införande av koherens i de icke svårsmälta, sfäríska metallpartiklarna. Dessa homogena föremål är väsentligen fria från inre defekter och ytdefekter och uppvisar därför jämna fysikaliska, kemiska, elekt- riska och mekaniska egenskaper. De båda sammanblandade homogena grundmassorna har därtill ytterligare önskvärda egenskaper, t ex beständighet mot nötning och slag.Unless otherwise indicated in the context, the term "homogeneous" means that when a representative cross-section of either an inner or peripheral portion of the shaped infiltrated object is examined with a light microscope at a magnification at which the two phases are distinguishable, e.g. no significant deviation in the number of spherical, non-digestible particles in a given area, and that the infiltrating agent is evenly dispersed around and between the non-digestible spherical particles, and that there is no unique axis or densification in the spherical particle in any part of the object (especially in the peripheral part, i.e. the part adjacent to the surface of the object) which indicates the use of pressure for introducing coherence into the non-indigestible, spherical metal particles. These homogeneous objects are substantially free of internal defects and surface defects and therefore exhibit uniform physical, chemical, electrical and mechanical properties. In addition, the two mixed homogeneous matrixes have further desirable properties, for example resistance to abrasion and impact.

JF» .I .l 10 15 20 25 30 447 126 3 Viss krympning inträffar vid förfarandet enligt uppfinningen. Exakt hur mycket krympning, som inträffar, beror på de valda processparametrarna, särskilt det ma- terial, som användes för framställning av en form av mo- dellen, och den temperatur, vid vilken lätt sintring sker.JF ».I .l 10 15 20 25 30 447 126 3 Some shrinkage occurs in the method according to the invention. Exactly how much shrinkage occurs depends on the selected process parameters, in particular the material used to produce a mold of the model, and the temperature at which light sintering takes place.

Då man en gång bestämt storleken för krympningen vid processen för givna processparametrar, kan man kompensera för denna krympning, t ex genom att tillverka för stor modell. Om man kompenserar för krympningen vid processen kan man uppnå en precisionstolerans, dvs de procentuella avvikelse hos det färdiga infiltrerade föremålet från specifikationen, som är bättre än ca i 0,2 %, t ex É 0,1.Once you have determined the magnitude of the shrinkage in the process for given process parameters, you can compensate for this shrinkage, for example by manufacturing too large a model. If you compensate for the shrinkage during the process, you can achieve a precision tolerance, ie the percentage deviation of the finished infiltrated object from the specification, which is better than about 0.2%, eg É 0.1.

Homogenitet och precisionstolerans för de icke svår- smälta metallföremàlen enligt uppfinningen innebär att dessa föremål är särskilt väl lämpade att använda inom områden, där små dimensionstoleranser erfordras, såsom föremål med intrikat eller komplex form och ytor med fina detaljer, t ex tandproteser och munstycken för formsprutning.Homogeneity and precision tolerance for the non-indigestible metal objects according to the invention means that these objects are particularly well suited for use in areas where small dimensional tolerances are required, such as objects with intricate or complex shapes and surfaces with fine details, eg dentures and nozzles for injection molding. .

På bifogade ritningar är figur l ett flödesschema, som visar tillverkning av ett format föremål enligt upp- finningen, fig 2 är en skiss av ett mikrofotogram av ett infiltrerat icke svårsmält skelett av ett format föremål enligt uppfinningen.In the accompanying drawings, Fig. 1 is a flow chart showing the manufacture of a shaped object according to the invention, Fig. 2 is a sketch of a microphotogram of an infiltrated non-digestible skeleton of a shaped object according to the invention.

Vid genomförandet av uppfinningen användes ett metall- pulver, som är sammansatt av sfäriska partiklar av icke svårsmält metall för framställning av ett monolitiskt ske- lett eller en grundmassa. "Icke svårsmält" avser i detta sammanhang metaller med smälttemperaturer mellan ca]000°C och l800°C. "Sfärisk" avser i detta sammanhang väsentligen sfärisk och inbegriper sfäroid, sfärer med tillplattade poler och sfärer, som är utdragna i längdaxelns riktning.In carrying out the invention, a metal powder composed of spherical particles of non-molten metal is used to produce a monolithic skeleton or matrix. "Non-difficult to melt" in this context refers to metals with melting temperatures between about] 000 ° C and 1800 ° C. "Spherical" in this context means substantially spherical and includes spheroids, spheres with flattened poles and spheres which are extended in the direction of the longitudinal axis.

Mindre avvikelse från exakt sfärisk form påverkar ej an- vändningen av pulvret negativt i föreliggande uppfinning.Minor deviation from exact spherical shape does not adversely affect the use of the powder in the present invention.

Lämpliga icke svârsmälta metaller som kan användas on- ligt uppfinningen är järn, kobolt och nickel och lege- ringar därav. Typiska legeringselement för sådana lege- ringar är krom, molybden, volfram, kol, kisel och bor, 10 15 20 25 30 35 447 126 4 och kombinationer därav. Såvida ej annat angivits avser "metall" i detta sammanhang elementär metall och le- geringar. Framställning av sfäriska metallpartiklar, som kan användas vid genomförandet av uppfinningen, beskrives i ekempelvis US PS 3 988 524, 3 258 817 och 3 041 672. Kommersiellt tillgängliga icke svårsmälta sfäriska partiklar eller pulver, som kan användas enligt uppfinningen, inbegriper legeringar nr l, 21 och 157 från Cabot Corp under beteckningen Stellitec) , Special Metals Corporations Co-6-legering, såld under namnet "Vertx(> , och rostfritt stål typ 410 (Ameri- can Iron and Steel Institute specification). Dessa kom- mersiellt tillgängliga pulver har vanligen monomodal storleksfördelningskurva och innefattar en blandning av fraktioner av partiklar med liten storlek och fraktioner med större partikelstorlek. Eftersom de är kommersiellt tillgängliga föredrar man dessa monomodala pulver vid genomförandet av uppfinningen och egenskaperna hos de formade föremålen enligt uppfinningen kan uppnås utan användning av multimodala pulver. Blandningar av dessa kommersiellt tillgängliga pulver kan användas vid genom- förandet av uppfinningen. Storleken hos de sfäriska metallpulver, som användes i uppfinningen är en bred för- delning av partiklar med diametrar mellan ca 1 och 200 Pm, varvid man föredrar sådana med diametrar under 44 Pm för optimal färdig yta. Kommersiellt tillgänliga metall- partiklar kan innehålla små mängder partiklar med dia- metrar under l pm; sådana små partiklar påverkar ej _ uppfinningen negativt så länge som halten av sådana par- tiklar ej är tillräcklig för att förhindra kontakt mellan de större partiklarna, som finns närvarande, och därför stör effektiv packning. Den beräknade ytterytan för de sfäriska partiklarna, som faller inom det storleks- intervall, som föredrages vid genomförandet av uppfin- ningen, är ca l,8xlO_2 m2/g till l4,2xlO_2 m2/g.Suitable non-refractory metals that can be used in accordance with the invention are iron, cobalt and nickel and alloys thereof. Typical alloying elements for such alloys are chromium, molybdenum, tungsten, carbon, silicon and boron, and combinations thereof. Unless otherwise stated, "metal" in this context refers to elemental metal and alloys. The preparation of spherical metal particles which can be used in the practice of the invention is described in, for example, U.S. Pat. Nos. 3,988,524, 3,258,817 and 3,041,672. Commercially available non-digestible spherical particles or powders which can be used according to the invention include alloys No. 1, 21 and 157 from Cabot Corp under the designation Stellitec), Special Metals Corporation's Co-6 alloy, sold under the name "Vertx (>, and stainless steel type 410 (American Iron and Steel Institute specification). These commercially available powders usually has a monomodal size distribution curve and comprises a mixture of small size particle fractions and larger particle size fractions.Because they are commercially available, these monomodal powders are preferred in the practice of the invention and the properties of the shaped articles of the invention can be achieved without using multimodal powders. Mixtures of these commercially available powders may a used in the practice of the invention. The size of the spherical metal powders used in the invention is a wide distribution of particles with diameters between about 1 and 200 Pm, with those with diameters below 44 Pm being preferred for optimal finished surface. Commercially available metal particles may contain small amounts of particles with diameters below 1 μm; such small particles do not adversely affect the invention as long as the content of such particles is not sufficient to prevent contact between the larger particles present and therefore interfere with efficient packing. The calculated outer surface area of the spherical particles, which falls within the size range preferred in the practice of the invention, is about 1.8x10 -2 m2 / g to 1.4.2x10 -2 m2 / g.

Dmömhæymæmflmhædaififlfluweßmæ de föremålet är en huvudfaktor vid bestämning av parti- 10 15 20 25 30 35 447 126 5 kelstorleken och storleksfördelningen för de sfäriska partiklar, som användes vid framställning av dessa föremål. Om man önskar invecklad detaljyta eller hög ytfinish har den valda partikelstorleksfördelning större halt partiklar med liten diameterræm om man däremot erfordrar ringa detaljer eller en rå ytfinish kan man använda fördelning med större halt sfäriska diametrar med stor diameter.Dmömhæymæm fl mhædai fiflfl uweßmæ de object is a major factor in determining the particle size and size distribution of the spherical particles used in the manufacture of these objects. If you want an intricate detail surface or a high surface finish, the selected particle size distribution has a larger content of particles with a small diameter strip, but if you require small details or a raw surface finish, you can use a distribution with a larger content of spherical diameters with a large diameter.

Användningen av sfäriska metallpartiklar ger ett antal viktiga fördelar jämfört med användningen av oregelbundet formade metallpartiklar. Oregelbundet forma- de granuler tenderar på grund av möjligheten till många partikelkontakter mellan tvâ givna partiklar att bilda mekaniska bryggor mellan partiklarna, vilket negativt påverkar deras flytningsegenskaper. Två sfäriska partik- lar kan däremot endast ge en kontakt mellan partiklarna och bildar därför ej mekaniska bryggor. Följaktligen varken flyter de oregelbundet formade partiklarna lika lätt eller fyller dessa partiklar invecklade formdetaljer lika fullständigt som sfäriska partiklar ens då partik- larna vibreras.St&ne fyllning i det organiska binde- medlet är möjlig med sfäriska partiklar. "Fyllning" avser den partikelmassa, som kan ingå i en given mängd mjukat organiskt bindemedel. Sfäriska partiklar packas effektivare än oregelbundet formade partiklar och därför erfordras mindre bindemedel för en given massa av sfäriska partiklar. Bättre packning ger också metallskelett med mera jämn porositet före infiltration. Med "porositet" avses i detta sammanhang mellanrumspassager mellan de lätt sintrade sfäriska metallpartiklarna, av vilka skelet- tet (eller en första kontinuerlig fas) är sammansatt.The use of spherical metal particles offers a number of important advantages over the use of irregularly shaped metal particles. Irregularly shaped granules tend to form mechanical bridges between the particles due to the possibility of many particle contacts between two given particles, which negatively affects their flow properties. Two spherical particles, on the other hand, can only provide a contact between the particles and therefore do not form mechanical bridges. Consequently, the irregularly shaped particles do not flow as easily or fill these intricate shape details as completely as spherical particles even when the particles are vibrated. Stone filling in the organic binder is possible with spherical particles. "Filling" refers to the particle mass that can be included in a given amount of softened organic binder. Spherical particles are packed more efficiently than irregularly shaped particles and therefore less binder is required for a given mass of spherical particles. Better packing also provides metal skeletons with more even porosity before infiltration. By "porosity" in this context is meant gap passages between the slightly sintered spherical metal particles, of which the skeleton (or a first continuous phase) is composed.

Den volym av det infiltrerade föremålet, som skall upptagas av skelettet av sfäriska metallpartiklar, be- stämmes också de valda partiklarnas partikelstorlek och storleksfördelning. Det infiltrerade föremålet inne- håller såsom huvuddel lätt sintrade sfäriska netallpar- tiklar ned företrädesvis minst 60 vol% (och helst minst 10 15 20 25 30 35 6 65 vol%) och ej mer än ca 80 vol% sfäriska metallpartik- lar. Den volymprocent av föremålet, som upptages av sfäriska metallpartiklar regleras av graden av fyllning av organiskt bindemedel. Variation av partikelstorlek och storleksfördelning för reglering av fyllningen är tidigare känd, se t Soc. 44, 513-22 (1961).The volume of the infiltrated object to be taken up by the skeleton of spherical metal particles is also determined by the particle size and size distribution of the selected particles. The infiltrated article generally contains slightly sintered spherical net metal particles preferably at least 60% by volume (and preferably at least 10% by volume) and not more than about 80% by volume of spherical metal particles. The volume percentage of the object which is taken up by spherical metal particles is regulated by the degree of filling of organic binder. Variation of particle size and size distribution for regulating the filling is previously known, see t Soc. 44, 513-22 (1961).

Organiska bindemedel, som är lämpliga att använda enligt uppfinningen, är sådana, som smälter eller mjukas vid låg temperatur, t ex mindre än l80°, företrädesvis mindre än l20°C, varvid man erhåller en blandning av metallpulver och organiskt bindemedel med goda flyt- egenskaper då den värmes och ändå blir blandningen av pulver och bindemedel fast vid rumstemperatur, så att ett osintrat föremål, som formats därav, lätt kan hante- ras utan att dezkollapsar eller deformeras. De binde- medel, som användes enligt uppfinningen, är sådana som är flyktiga i värme, dvs som brinner av eller förflykti- gas, då det osintrade föremålet värmes utan att man får några inre tryck på det erhållna icke svårsmälta ske- lettföremålet på grund av förångning och utan att någon väsentlig bindemedelsrest lämnas på skelett- föremålet till följd av ett sådant uppvärmningssteg.Organic binders which are suitable for use according to the invention are those which melt or soften at low temperature, for example less than 180 °, preferably less than 120 ° C, whereby a mixture of metal powder and organic binder with good liquid properties is obtained. properties when heated and yet the mixture of powder and binder solidifies at room temperature so that an unsintered object formed therefrom can be easily handled without collapsing or deforming. The binders used according to the invention are those which are volatile in heat, i.e. which burn off or volatilize, when the unsintered object is heated without any internal pressure being obtained on the obtained non-difficult-to-digest skeleton object due to evaporation and without leaving any significant adhesive residue on the skeletal object as a result of such a heating step.

Organiska termoplaster, eller blandningar eller organiska termop1aster_med organiska härdplaster blan- das med icke svårsmälta sfäriska metallpulver för bildning av en formbar pastaliknande eller plastisk massa, då den erhållna blandningen bindemedel-pulver uppvärmes. Exempel på termoplastiska bindemedel är paraffin, t ex "Gulf Wax" (renat paraffin av hushålls- kvalitet), en kombination av paraffin med polyeten med låg molekylvikt, blandningar, som innehåller olje- syra eller stearinsyra eller lågalkylestrar därav, t ex "Emerest 2642" (polyetylenglykol-distearat, medel- molekylvikt 400) liksom andra vaxartade och paraffiniska substanser med paraffinets mjukningsegenskaper och flytegenskaper. 10 15 20 25 30 447 126 7 Representativa härdplastmaterial, som kan användas i kombination med termoplaster som bindemedel, är epoxidhartser, t ex diglycidyletrar av bisfenol A, såsom 2,2-bis[p-(2,3-epoxipropoxi)fenyl]-propan, som kan an- vändas med lämpliga härdningskatalysatorer. Man måste härvid se till att man ej genom inverkan av värme fram- kallar förnätning under blandnings- och formningsstegen, då blandningar av termoplast-härdplast användes såsom bindemedel. Då en gång bindemedelsblandningen av termo- plast-härdplast och de sfäriska metallpartiklarna place- rats i den värmda formen och vibrerats kan härdning initieras genom ytterligare varmhållning av formen. Bland- ningar av termoplast-härdplast tenderar att ge osintrade föremål, som har större råhållfasthet och sålunda är mera hanterbara än osintrade föremål, som framställts med enbart termoplast såsom bindemedel.Organic thermoplastics, or mixtures or organic thermoplastics with organic thermosets are mixed with non-digestible spherical metal powders to form a moldable paste-like or plastic mass, when the resulting binder-powder mixture is heated. Examples of thermoplastic binders are paraffin, eg "Gulf Wax" (purified household grade paraffin), a combination of low molecular weight polyethylene paraffin, mixtures containing oleic acid or stearic acid or lower alkyl esters thereof, eg "Emerest 2642 "(polyethylene glycol distearate, average molecular weight 400) as well as other waxy and paraffinic substances having the softening and flowing properties of paraffin. Representative thermosetting materials which can be used in combination with thermoplastics as binders are epoxy resins, for example diglycidyl ethers of bisphenol A, such as 2,2-bis [p- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] - propane, which can be used with suitable curing catalysts. Care must be taken not to produce crosslinking during the mixing and forming steps by the action of heat, as mixtures of thermoplastic thermosets are used as binders. Once the adhesive mixture of thermoplastic thermosetting plastic and the spherical metal particles have been placed in the heated mold and vibrated, curing can be initiated by further keeping the mold warm. Mixtures of thermoplastic-thermosetting plastics tend to give unsintered articles which have greater raw strength and are thus more manageable than unsintered articles which are made with only thermoplastic as binder.

Det sfäriska metallpulvret och det oorganiska binde- medlet blandas företrädesvis i en uppvärmd blandnings- anordning, t ex en sigmablandare, varvid temperaturen kan vara tillräckligt hög för att mjuka det organiska bindemedlet och därigenom tillåta att pulvret och binde- medlet blandas homogent. Den speciella mängd bindemedel, som användes, beror på partikelstorleken och storleks- fördelningen för de sfäriska metallpartiklarna, som an- vändes. Tillräckligt mycket bindemedel bör användas, t ex 2 till 10 viktdelar, om 100 delar metallpulver användes, så att de sfäriska partiklarna tillåts strömma in i och optimalt upptaga plats i formen, och därigenom eliminera variationer i skrymdensitet och ytdensitet i det formade föremålet. Blandningen av pulver och binde- medel kan värmas för formning av en plastisk massa och direkt överföras till en böjlig form. Alternativt kan den varma blandningen av metallpulver och organiskt bindemedel kylas och den erhållna fasta substansen malas till granulär, fririnnande form (såsom ett gra- nulärt material, som betecknas "pill dust"), och senare värmas och hällas i formen. 10 15 20 25 30 35 447 126 8 För att få en form för formning av "pill dust" eller varm plastisk massa i önskad form, göres ett mönster eller en kopia av en modell. Ett formningsmaterial hälles runt modellen i en lämplig behållare, formningsmaterialet härdas och modellen avlägsnas för bildning av en form, som kan återge väsentligen identiska kopior av modellen, inklusive fina detaljer och tvärsnitt enligt uppfin- ningen.The spherical metal powder and the inorganic binder are preferably mixed in a heated mixing device, for example a sigma mixer, whereby the temperature may be high enough to soften the organic binder and thereby allow the powder and the binder to be mixed homogeneously. The particular amount of binder used depends on the particle size and size distribution of the spherical metal particles used. Sufficient binder should be used, eg 2 to 10 parts by weight, if 100 parts of metal powder are used, so that the spherical particles are allowed to flow into and optimally take up space in the mold, thereby eliminating variations in bulk density and surface density in the molded article. The mixture of powder and binder can be heated to form a plastic mass and directly transferred to a flexible mold. Alternatively, the hot mixture of metal powder and organic binder can be cooled and the resulting solid ground to a granular, free-flowing form (such as a granular material, termed "pill dust"), and later heated and poured into the mold. 10 15 20 25 30 35 447 126 8 To obtain a mold for forming a "pill dust" or hot plastic mass into the desired shape, a pattern or a copy of a model is made. A molding material is poured around the model in a suitable container, the molding material is cured and the model is removed to form a mold which can reproduce substantially identical copies of the model, including fine details and cross-sections according to the invention.

De' metallföremål, som framställes enligt uppfinningen, kan ha en arbetsyta (dvs arbetsdel), som kommer i kontakt med och effektuerar en deformation i ett material, som skall bearbetas, och en stödjande del, som håller arbets- ytan i rätt läge för att ge önskad deformation. Exempel- vis kan en kärna, som framställts enligt uppfinningen, användas för formning av ett hål i en sprutformad plastdel. Arbetsytan av kärnan är den del, som kommer i faktisk kontakt med det plastmaterial, som skall formas, och den stödjande delen håller kärnan i läge så att det önskade hålet bildas.The metal objects made according to the invention may have a working surface (ie working part) which comes into contact with and effects a deformation in a material to be machined and a supporting part which holds the working surface in the correct position for give the desired deformation. For example, a core made according to the invention can be used to form a hole in a syringe-shaped plastic part. The working surface of the core is the part which comes into actual contact with the plastic material to be formed, and the supporting part holds the core in position so that the desired hole is formed.

Den önskade modellen har arbetsyta del monterad på en bottendel, från vilken arbetsytan och den stödjande delen sträcker sig ut eller bort. Bot- och stödjande tendelen kan utgöras av återstoden av det material, av vilket arbetsytan - den stödjande delen framställs, efler också kan arbetsytan - den stödjande delen monteras på en särskild bottendel efter framställningen. En form av modellen framställes genom att modellen placeras i en särskild behållare, formningsmaterial hälles runt modellen och det formande materialet härdas. Om en lämplig modell användes kommer man i det senare steget med lätt sintring att erhålla ett poröst metallskelett i ett stycke med en arbetsyta - stödjande del monterad på en bottendel. Detta är önskvärt, eftersom det på det- ta sättet bildade metallskelettet kan infiltreras genom att den infiltrerande metallen bringas passera genom bot- tendelen innan den tränger in i kroppen av det porösa metallskelettet under den stödjande delen - arbetsytan. . .ÉIfv-w w , -~ 10 15 20 25 30 35 447 126 9 Infiltrering av metallskelettet genom bottendelen möjliggör att det infiltrerando medlet solubiliseras, dvs anrikas med den metall, av vilken arbetsytan - den stödjande delen är sammansatt före infiltreringen av skelettkroppen under arbetsytan - den stödjande delen.The desired model has a work surface part mounted on a bottom part, from which the work surface and the supporting part extend or away. The working and supporting part can consist of the remainder of the material from which the working surface - the supporting part is made, or the working surface - the supporting part can be mounted on a special bottom part after production. A mold of the model is produced by placing the model in a special container, molding material is poured around the model and the molding material is cured. If a suitable model is used, in the later stage with light sintering, a porous metal skeleton will be obtained in one piece with a working surface - supporting part mounted on a bottom part. This is desirable because the metal skeleton formed in this way can be infiltrated by passing the infiltrating metal through the bottom part before it penetrates the body of the porous metal skeleton below the supporting part - the working surface. . .ÉIfv-w w, - ~ 10 15 20 25 30 35 447 126 9 Infiltration of the metal skeleton through the bottom part enables the infiltrating agent to be solubilized, ie enriched with the metal of which the working surface - the supporting part is composed before the infiltration of the skeletal body below the working surface - the supporting part.

Sådan anrikning av infiltrerande metall minskar dimen- sionsändringar, som skulle inträffa om skelettkroppen skulle infiltreras med oanrikad infiltrerande metall och skelettmetallen skulle solubiliseras avsevärt vid denna oanrikade infiltrering. Efter infiltrering på detta sätt avlägsnas bottendelen fullständigt eller maskinbearbetas till önskad utformning för användning såsom stödjande del för arbetsytan. I detta senare fall fungerar bottendelen både såsom stödjande del och bot- tendel och därför kan arbetsytan monteras direkt på bottendelen.Such enrichment of infiltrating metal reduces dimensional changes that would occur if the skeletal body were infiltrated with unreacted infiltrating metal and the skeletal metal would be significantly solubilized by this unreacted infiltration. After infiltration in this way, the bottom part is completely removed or machined to the desired design for use as a supporting part for the work surface. In this latter case, the bottom part functions both as a supporting part and the bottom part and therefore the work surface can be mounted directly on the bottom part.

De formningsmaterial, som kan användas vid genom- förandet av uppfinningen är sådana, som härdar till elastisk eller flexibel gummiform och vanligen har ett durometervärde (Shore A) på ca 25-60 och återger fina detaljer av modelldelen utan väsentlig dimensions- förändring, dvs utan mer än 1 % lineär ändring från modellen. De formande materialen bör ej nedbrytas, då de värmes till formningstemperaturen, t ex l80¶Hoch bör ha låg härdningstemperatur, t ex rumstemperatur.The molding materials that can be used in the practice of the invention are those which cure to elastic or flexible rubber mold and usually have a durometer value (Shore A) of about 25-60 and reproduce fine details of the model part without significant dimensional change, i.e. without more than 1% linear change from the model. The forming materials should not decompose as they are heated to the forming temperature, eg 180 °, and should have a low curing temperature, such as room temperature.

Ett formningsmaterial, som härdar vid låg temperatur, formar en form, som vidmakthâller en nära dimensione- kontroll från modell till form. Ett formningsmaterial med hög härdningstemperatur ger vanligen en form av dimensioner, som väsentligt skiljer sig från modellens dimensioner. För att vidmakthålla dimensionsstabilitet är det lämpligt att formmaterialet har låg fuktkänslig- het. Exempel på formningsmaterial är härdbara silikon- "RTV" 08-347, Januari 1969 från Dow Corning Co, och lågexoterma ure- gummin, såsonxde som beskrives i Bulletin tanhartser. Sådana formningsmaterial härdar till elast- eller gummiform med låg krympning efter härdning. ____._....._..._.._._.._..._.,_ . 10 15 20 25 30 35 447 126 10 Den mängd formningsmaterial, som användes för att forma en form av modellen, kan variera beroende på det speciella formningsmaterial, som användes, och modellens form. Det har visat sig att ca 10-14 cm3 formningsmaterial för varje kubikcentimeter modell ger en form, som bibehål- ler önskade flexibla egenskaper och också har tillräck- lig hållfasthet för att bära det lilla hydrostatiska tryckfall, som åstadkommes av den plastiska massan av pulver-bindemedel i formen före bindemedlets stelnande. i De i det följande diskuterade formningsbetingelserna för formning av föremål enligt uppfinningen tillåter an- vändning av en billig, mjuk, elastisk eller gummiartad form, eftersom det enda anbringade trycket är det hydro- statiska trycket från den plastiska blandningen av pulver- -bindemedel i formen, vilket tryck är mycket ringa och ger upphov till försumbar distortion. De milda formningsbe- tingelserna bidrar sålunda till att säkerställa ett exakt format osintrat föremål även om en mycket deformerbar form användes. Därtill leder formningstekniken till ett format osintrat föremål med en jämn densitet på grund av det sfäriska pulvrets fördelaktiga flytegenskaper.A molding material that cures at low temperature forms a mold that maintains a close dimensional control from model to mold. A forming material with a high cure temperature usually gives a shape of dimensions which differ significantly from the dimensions of the model. In order to maintain dimensional stability, it is suitable that the molding material has a low moisture sensitivity. Examples of molding materials are curable silicone "RTV" 08-347, January 1969 from Dow Corning Co., and low exothermic ureas, such as those described in Bulletin Tan Resins. Such molding materials cure to elastomeric or rubber molds with low shrinkage after curing. ____._....._..._.._._.._..._., _. The amount of molding material used to shape a mold of the model may vary depending on the particular molding material used and the shape of the model. It has been found that about 10-14 cm 3 of molding material for each cubic centimeter model provides a mold which retains the desired flexible properties and also has sufficient strength to withstand the small hydrostatic pressure drop produced by the plastic mass of the powder. binder in the mold before the solidification of the binder. The molding conditions for molding articles according to the invention discussed below allow the use of a cheap, soft, elastic or rubbery mold, since the only applied pressure is the hydrostatic pressure from the plastic mixture of powder binder in the mold. , which pressure is very low and gives rise to negligible distortion. The mild shaping conditions thus help to ensure a precisely shaped unsintered object even if a highly deformable shape is used. In addition, the forming technique results in a shaped unsintered object with an even density due to the advantageous flow properties of the spherical powder.

Blandningen av pulver-bindemedel, som värmts till 10-20°C eller mera över bindemedelskomponentens mjuk- ningspunkt kan matas till den vibrerande elastiska for- men, som i förväg uppvärmts till approximativt samma temperatur som blandningen av pulver och bindemedel, och formen och dess komponenter kan sedan evakueras.The mixture of powder binder heated to 10-20 ° C or more above the softening point of the binder component can be fed to the vibrating elastic mold preheated to approximately the same temperature as the mixture of powder and binder, and the mold and its components can then be evacuated.

Genom att man väljer lämplig storleksfördelning för de sfäriska icke svårsmälta partiklarna och ett lämp- ligt organiskt bindemedel blir konsistensen hos bland- ningen av pulver-bindemedel sådan att vid upphett- ning över smältpunkten för bindemedlet i vakuum, kan blandningen formas med endast ringa vibration i syfte att säkerställa avlägsnande av luftfickor eller gas- bubblor.By selecting the appropriate size distribution for the spherical non-digestible particles and a suitable organic binder, the consistency of the powder binder mixture is such that upon heating above the melting point of the binder in vacuo, the mixture can be formed with only slight vibration in purpose of ensuring the removal of air pockets or gas bubbles.

Då man fyllt den värmda, evakuerade formen avbryter man vibreringen av formen och formen hålles isoterm, t ex vid en konstant temperatur av 10 till 30°C över 10 15 20 25 30 35 447 126 ll bindemedlets brytningspunkt under en tillräcklig period, t ex l till 24 h, för säkerställande av jämn fullständig fyllning av formen. Formen och dess innehåll vibreras under en kort period före kylning.When the heated, evacuated mold is filled, the vibration of the mold is stopped and the mold is kept isothermal, for example at a constant temperature of 10 to 30 ° C above the breaking point of the binder for a sufficient period, e.g. to 24 hours, to ensure even complete filling of the mold. The mold and its contents are vibrated for a short period before cooling.

Kylning av formen och dess innehåll tillrumstemperatur medför att det organiska bindemedlet stelnar och bildar det osintrade formade föremålet. Om bindemedlet smälter vid en tämligen låg temperatur, t ex 35 - 40°C, blir det naavanaigt att kyla, t ex till o till 5°c, formen och dess innehåll till den punkt, där bindemedlet är relativt stelt, företrädesvis i en exsickator för att sänka fuktkondensationen. Det fasta osintrade föremålet kan lätt avlägsnas ur formen genom att vakuum anbringas på ytterdelen av den flexibla formen. Avlägsnande av formar i vakuum är lätt då det är fråga om formar med avfasade underkanter. Det erhållna, ur formen avlägs- nade, osintrade föremålet är en trogen kopia av model- len. Detta formade föremål har god ráhàllfasthet på grund av den hårdnade grundmassan av organiskt binde- medel, som uppbär de icke svårsmälta sfäriska metall- partiklarna. Det icke svårsmälta pulvret är homogent dispergerat i grundmassan av organiskt bindemedel och bidrar till bildning av ett osintrat föremål med jämn densitet (på grund av den jämna fördelningen av pulvret inom bindemedlet) och till formning av ett skelett därav med motsvarande jämn porositet då bindemedlet avlägsnas.Cooling of the mold and its contents at room temperature causes the organic binder to solidify and form the unsintered molded article. If the binder melts at a rather low temperature, for example 35 - 40 ° C, it becomes common to cool, for example to 0 to 5 ° C, the mold and its contents to the point where the binder is relatively rigid, preferably in a desiccator to lower the moisture condensation. The solid unsintered article can be easily removed from the mold by applying a vacuum to the outer part of the flexible mold. Removal of molds in vacuum is easy when it comes to molds with bevelled lower edges. The resulting, removed from the mold, unsintered object is a faithful copy of the model. This shaped article has good raw strength due to the hardened matrix of organic binder, which supports the non-digestible spherical metal particles. The non-digestible powder is homogeneously dispersed in the matrix of organic binder and contributes to the formation of a sintered object of even density (due to the even distribution of the powder within the binder) and to the formation of a skeleton thereof with corresponding even porosity when the binder is removed.

Den jämna densiteten hos det osintrade föremålet är viktig vid de efterföljande uppvärmnings- och infiltre- ringsstegen. En jämn densitet minimerar eller förhindrar formdistortioner, då det osintrade formade föremålet uppvärmes och infiltreras. Vidare kommer en jämn densi- tet att minimera eller förhindra uppkomst av lokala fickor av infiltrerande material, som annars skulle få det slut- liga färdiga icke svårsmälta föremålet att uppvisa insta- bíla och ojämna elektriska eller fysikaliska egenskaper.The even density of the unsintered article is important in the subsequent heating and infiltration steps. An even density minimizes or prevents mold distortions as the sintered molded article is heated and infiltrated. Furthermore, an even density will minimize or prevent the emergence of local pockets of infiltrating material, which would otherwise cause the final finished non-digestible object to exhibit unstable and uneven electrical or physical properties.

För att forma skelettgrundmassan packas det osintrade formade föremålet företrädesvis i en svagt vibrerande bädd ._____._.--._~.._..._-._V 10 15 20 25 30 35 12 av icke reaktionsbenäget svårsmält pulver, t ex aluminium- oxid eller kiseldioxid, för att förhindra sättning och dimensionsförlust vid uppvärmning i en programmerad ugn till en temperatur på ca 900 till l400°C. Vid uppvärm- ningen av det formade osintrade föremålet avlägsnas det organiska bindemedlet och de icke svârsmälta partiklarna sintras lätt eller blir klibbiga för bildning av ett metallurgiskt i ett stycke, hanterbart, poröst, icke svårsmält, monolitiskt föremål eller skelett. Uttrycket "metallurgiskt i ett stycke" avser i detta sammanhang att det förekommer interatomär diffusion i fast till- stånd, dvs att bindning bildats i fast tillstånd mellan angränsande sfäriska metallpartiklar. Detta uppvärm- ningssteg medför förutom att bindemedlet avlägsnas ett första stadium med sintring av de sfäriska partik- larna, dvs bildning av interpartikulära midjebildningar, varigenom man får ett monolitiskt föremål. Programmerad uppvärmning användes företrädesvis för åstadkommande av endast minimal sintring eller åstadkommande av klibbighet för de sfäriska partiklarna vid angränsande kontaktpunkter. Genom programmerad uppvärmning undvikes den betydande krympning, som skulle inträffa om värmning och sintring fortsattes förbi det första stadiumet och därigenom ge en oönskad skelettkrympning och ökning i den- siteten eftersom volymen mellan porerna skulle minska och partiklarna skulle förenas genom större halspartier.In order to form the skeletal matrix, the unsintered shaped object is preferably packed in a weakly vibrating bed of non-reaction-difficult hard-to-digest powder, e.g. alumina or silica, to prevent settling and dimensional loss when heated in a programmed oven to a temperature of about 900 to 1400 ° C. Upon heating the shaped unsintered article, the organic binder is removed and the non-refractory particles sinter easily or become tacky to form a one-piece metallurgical, manageable, porous, non-digestible, monolithic article or skeleton. The term "metallurgical in one piece" in this context means that there is interatomic diffusion in the solid state, ie that bond is formed in the solid state between adjacent spherical metal particles. This heating step entails, in addition to removing the binder, a first stage of sintering of the spherical particles, ie the formation of interparticle waist formations, whereby a monolithic object is obtained. Programmed heating is preferably used to provide only minimal sintering or to provide tack for the spherical particles at adjacent contact points. Programmed heating avoids the significant shrinkage that would occur if heating and sintering were continued past the first stage, thereby giving an undesired skeletal shrinkage and increase in density as the volume between the pores would decrease and the particles would unite through larger neck portions.

Genom programmerad uppvärmning undviker man också upp- komst av inre och yttre sprickor, som annars uppkommer om ett gasformigt bindemedel snabbt utvecklas om det osintrade formade föremålet snabbt skulle värmas till lätt sintringstemperatur. Små osintrade formade föremål kan i regel uppvärmas snabbare än större föremål. Ett uppvärmningsschema lämpligt för föremål så stora som 5 cn1kuber då exempelvis polyetylenglykoldistearat användas som organiskt bindemedel är följande: ..-.._._.-....-~.-.-_._. . .... ._ ._ ...W .Programmed heating also avoids the occurrence of internal and external cracks, which otherwise occur if a gaseous binder develops rapidly if the unsintered shaped object were to be heated quickly to a light sintering temperature. Small unsintered shaped objects can usually heat up faster than larger objects. A heating scheme suitable for objects as large as 5 cubic cubes when, for example, polyethylene glycol distearate is used as the organic binder is as follows: ..-.._._.-....- ~.-.-_._. . .... ._ ._ ... W.

U1 10 15 20 25 30 35 447 126 13 Steg 1 från rumstemperatur till 200°C (ca 43°C/h) Steg 2 från 250 till 400°C (ca 7,5“C/h) Steg 3 från 400°C till en lätt sintringstemperatur (ca l00°C/h) Denna programmerade uppvärmning genomföres i skyddsat- mosfär, t ex väte-argon, kväve, väte-kväve, väte, disso- cierad ammoniak, och andra neutrala eller reducerande atmosfärer, som är kända inom pulvermetallurgin för att förhindra oxidation av metallpartiklarna.U1 10 15 20 25 30 35 447 126 13 Step 1 from room temperature to 200 ° C (approx. 43 ° C / h) Step 2 from 250 to 400 ° C (approx. 7.5 “C / h) Step 3 from 400 ° C to a light sintering temperature (about 100 ° C / h) This programmed heating is carried out in a protective atmosphere, for example hydrogen-argon, nitrogen, hydrogen-nitrogen, hydrogen, dissociated ammonia, and other neutral or reducing atmospheres, which are known in powder metallurgy to prevent oxidation of the metal particles.

Uppvärmningen av det osintrade formade föremålet till en temperatur över ca lO20°C kan då aluminiumoxid användes såsom svårsmält icke reaktionsbenäget bärar- material leda till att viss aluminiumoxid vidhäftar det osintrade formade föremålet. Av detta skäl kan då en slutlig lätt sintringstemperatur över lO20°C avses, den lätta sintringsprocessen avbrytas vid lO20°C, och det erhållna koherenta, hanteringsbara formade föremålet kan kylas och avlägsnas från aluminiumoxidbädden. Aluminium- oxid, som vidhäftar föremålets yta, avlägsnas försiktigt, och föremålet uppvärmes till den önskade temperaturen, vid vilken lätt sintring inträffar, utan behov av bärare i det icke reaktionsbenägna svårsmälta pulvret. Då tempe- raturer för lätt sintring under lO20oC användes kan yt- vidhäftande bärarmaterial avlägsnas genom försiktig borst- ning med kamelhårsborste.The heating of the sintered molded article to a temperature above about 1020 ° C can when alumina is used as a difficult-to-digest non-reactive carrier material lead to some alumina adhering to the sintered molded article. For this reason, then, a final light sintering temperature above 1020 ° C can be meant, the light sintering process can be stopped at 1020 ° C, and the resulting coherent, manageable shaped article can be cooled and removed from the alumina bed. Alumina, which adheres to the surface of the article, is carefully removed, and the article is heated to the desired temperature at which light sintering occurs, without the need for carriers in the non-reactive, difficult-to-digest powder. When temperatures for light sintering below 120 ° C are used, surface adhesive carrier material can be removed by gentle brushing with a camel hair brush.

För att säkerställa fullständig fyllning av volymen mellan porerna får man ofta,om en massa av infiltrerande metall överstigande den beräknade volymen mellan porerna användes, allt för mycket vätning av skelettet och ackumulation eller ansamling av infiltrerande metall på föremålets yttre yta eller "blomning". Om allt för hög vätning av skelettet minimeras genom att man använder något mindre infiltrerande metall än vad som är nödvän- digt för att fullständigt fylla håliglleterna i netallskelettet, leder detta till oinfiltrerade håligheter i det färdiga kompositmaterialet och sänker därigenom materialet meka- niska hållfasthet och de elektriska och fysikaliska egenskapernas jämnhet. 10 15 20 25 30 35 447 126 14 Ytblomningen kan reduceras eller förhindras en- ligt uppfinningen om man täcker ytterytan av det lätt sintrade metallskelettet med ett tunt skikt av zir- koniumdioxidpulver t ex genom att man lätt besprutar det yttre av metallskelettet med en suspension av zirko- niumoxidpulver i en lätt förångningsbar eller förflyktigad bärare, t ex aceton. Zirkoniumdioxidpulverbeläggningen minskar ansamlingen av infiltrerande metall på ytan och möjliggör användning av infiltrerande metall i överskott till vad som är nödvändigt för att exakt fylla mellanrum- men i metallskelettet utan uppkomst av blomning (eller icke infiltrerade håligheter). Kontakt mellan dessa yttre ytor av skelettet, där infiltrering skall inträffa, t ex bottendelen, och zirkoniumdioxidpulvret måne undvikas med omsorg, t ex genom att :nan täcker sådana områden med Haske- ringstejp. Steget med beläggning av zirkoniumdioxid kan användas selektivt eller elimineras om en viss mängd av ytblomning önskas, t ex för framställning av ett format föremål, som ser ut som om det var framställt av enbart infiltrerande metall, t ex ett dekorativt föremål med ett metallskelett av koboltlegering infíltrerat med silver eller silverlegering.To ensure complete filling of the volume between the pores, if a mass of infiltrating metal exceeding the calculated volume between the pores is used, too much wetting of the skeleton and accumulation or accumulation of infiltrating metal on the outer surface of the object or "flowering" is often obtained. If excessive wetting of the skeleton is minimized by using slightly less infiltrating metal than is necessary to completely fill the hollow gels in the net metal skeleton, this leads to unfiltered cavities in the finished composite material and thereby lowers the material's mechanical strength and the the uniformity of electrical and physical properties. The surface bloom can be reduced or prevented according to the invention if the outer surface of the lightly sintered metal skeleton is covered with a thin layer of zirconia powder, for example by lightly spraying the outer part of the metal skeleton with a suspension of zirconia powder in a readily evaporable or volatile carrier, such as acetone. The zirconia powder coating reduces the accumulation of infiltrating metal on the surface and allows the use of excess infiltrating metal to what is necessary to accurately fill the gaps in the metal skeleton without the appearance of flowers (or non-infiltrated cavities). Contact between these outer surfaces of the skeleton, where infiltration is to occur, eg the bottom part, and the zirconia powder must be avoided with care, for example by: covering such areas with Haskering tape. The step of coating zirconia can be used selectively or eliminated if a certain amount of surface flowering is desired, for example for the production of a shaped object which looks as if it were made of only infiltrating metal, for example a decorative object with a metal skeleton of cobalt alloy infiltrated with silver or silver alloy.

Det porösa metallskelettet (företrädesvis zirkonium- dioxid behandlad ingjutes med metall eller legering, som smälter vid en temperatur under smältpunkten för de sfäriska metallpar- tiklar, av vilka metallskelettet är sammansatt oüzdethar såsom beskrivits) infiltreras eller företrädesvis de nedan diskuterade egenskaperna. Det har överraskande visat sig att infiltrering kan ske utan vä- sentlig dimensionsförändring genom att man använder såsom infiltrerande medel en metall, som smälter vid en tempe- ratur som är så litet som 25°K lägre än smältpunkten för de mest lågsmältande skelettpartiklarna. Då det infiltra- rande medlets smältpunkt, Mpi, och smältpunkten för den metall, av vilken de sfäriska partiklarna är sammansatta, msp, förhållanden MP1/MPSP värden på 0,95 eller mindre. När detta förhållande minskar båda uttryckes i grader Kelvin, kan man använda så höga som 0,98 och man föredrar 10 15 25 30 35 447 126 15 minskar också dimensionsändringarna, vilket innebär att den lägre gränsen för förhållandet smältpunkt för infil- trerande metall till smältpunkt för skelettmetall bestäm- mes av de egenskaper, som önskas hos de färdiga infiltre- rade föremålen.The porous metal skeleton (preferably zirconia treated is infused with metal or alloy which melts at a temperature below the melting point of the spherical metal particles of which the metal skeleton is composed of ozdethar as described) or preferably the properties discussed below. It has surprisingly been found that infiltration can take place without significant dimensional change by using as infiltrating agent a metal which melts at a temperature as low as 25 ° K lower than the melting point of the most low-melting skeletal particles. Then the melting point of the infiltrating agent, Mpi, and the melting point of the metal of which the spherical particles are composed, msp, ratios MP1 / MPSP values of 0.95 or less. When this ratio decreases both are expressed in degrees Kelvin, one can use as high as 0.98 and one also prefers the dimensional changes, which means that the lower limit of the melting point ratio of infiltrating metal to melting point for skeletal metal is determined by the desired properties of the finished infiltrated objects.

Infiltrerande medel med önskade nedan diskuterade egenskaper har vanligen smältpunkter över ca 7000 Kelvin och därför är den nedre gränsen för smältpunktsförhål- landet ca 0,5 och gränsen 0,6 föredrages.Infiltrating agents with the desired properties discussed below usually have melting points above about 7000 Kelvin and therefore the lower limit of the melting point ratio is about 0.5 and the limit 0.6 is preferred.

Infiltreringen av metallskelettet sker likformigt genom inverkan av kapillärkraften utan att tryck an- bringas på det infiltrerande medlet och utan att det bildas lokala ansamlingar av infiltrerande material i det icke svårsmälta skelettet. Det icke svårsmälta metallskelettet kan uppbäras av en bädd av svàrsmält, icke reaktionsbenäget pulver. Bädden anordnas så att det fasta infiltrerande materialet, som kan föreligga i form av pulver, kulor eller stänger, ej är i direkt kontakt med metallskelettet. När det infiltrerande med- let smälter strömmar det under inverkan av tyngdkraften mot det område av metallskelettet, genom vilket infil- trering skall ske, t ex bottendelen, kommer i kontakt med skelettet, medan det är flytande, och tränger in i skelettet genom inverkan av kapillärkraften. Direkt kontakt mellan fast infiltrerande material och metal- liskt skelett kan ge upphov till bindningar mellan dessa under uppvärmning. Därtill ger skillnader i värmeutvidgningskoefficienter eller sintringshastig- het mellan det infiltrerande medlet och skelettet upphov till spänningar och eventuell sprickbildning i skelettet" Någon kontakt mellan det fasta infiltre- rande materialet och metallskelettet önskas därför ej. fördelat genom hela den icke svàrsmälta skelettkroppen erhålles jämn hållfasthet och godtagbara elektriska egenskaper med minimal formdistortion hos det färdiga infiltrerade föremålet på grund av värmeutvidgnings- Eftersom det infiltrerande materialet är jämnt koefficientskillnaderna, som diskuterats ovan. 10 15 20 25 30 35 447 126 16 Den infiltrerande metall, som användes, väljes med hän- syn till den färdiga delens slutliga användning. Då en elektrod för elektrisk urladdning önskas användes infil- trerande metaller med god elektrisk ledningsförmåga, t ex koppar, silver och legeringar av dessa material.The infiltration of the metal skeleton takes place uniformly by the action of the capillary force without pressure being applied to the infiltrating agent and without the formation of local accumulations of infiltrating material in the non-digestible skeleton. The non-digestible metal backbone can be supported by a bed of heavy melt, non-reactive powder. The bed is arranged so that the solid infiltrating material, which may be in the form of powder, balls or rods, is not in direct contact with the metal skeleton. When the infiltrating agent melts, it flows under the influence of gravity towards the area of the metal skeleton through which infiltration is to take place, for example the bottom part, comes into contact with the skeleton, while it is liquid, and penetrates into the skeleton by the action of capillary force. Direct contact between solid infiltrating material and metallic skeleton can give rise to bonds between them during heating. In addition, differences in coefficients of thermal expansion or sintering rate between the infiltrating agent and the skeleton give rise to stresses and possible cracking in the skeleton "No contact between the solid infiltrating material and the metal skeleton is therefore desired. Distributed throughout the non-difficult-to-melt skeletal body. acceptable electrical properties with minimal shape distortion of the finished infiltrated article due to thermal expansion. Since the infiltrating material is evenly the coefficient differences discussed above, the infiltrating metal used is selected with respect to When an electrode for electrical discharge is desired, infiltrating metals with good electrical conductivity are used, such as copper, silver and alloys of these materials.

Då man önskar en hårdare eller starkare färdig partikel, t ex för byggnadsdelar, formar eller munstycken, kan det infiltrerande materialet liksonx de sfäriska metall- partiklarna vara sammansatta av härdbara legeringar, som ytterligare kan behandlas i syfte att öka hårdheten och hållfastheten hos föremålet. Ytterligare andra metaller och legeringar med smältpunkter under det icke svårsmälta skelettet kan användas såsom infiltrerande medel.When a harder or stronger finished particle is desired, for example for building parts, molds or nozzles, the infiltrating material like the spherical metal particles can be composed of hardenable alloys, which can be further treated in order to increase the hardness and strength of the object. Still other metals and alloys having melting points below the non-melting skeleton can be used as infiltrating agents.

Den infiltrerande metallen utgöres företrädesvis av en sådan metall, i vilken metallskelettet är väsent- ligen olösligt. Stora dimensionsförändringar och stor distortion skulle inträffa om det infiltrerande mate- rialet i väsentlig grad löstes i metallskelettet. Hög- gradig solubilisering av metallskelettet i det infiltre- rande materialet kan minimeras om man använder en in- filtrerande metall, som mättats med den metall, av vilken skelettpartiklarna tillverkats. Såsom diskuterats ovan kan också solubiliseringen minimeras genom att metall- skelettet infiltreras genom en bottendel. Därtill bör den smälta infiltrerande metallen väta det svår- smäita metailskelettetför att åstadkomma kapiiiar- infiltration. Ett överskott av infiltrerande metall, t ex upp till en volym av ca 25 % större än den beräknade volymen mellan porerna, kan användas om det yttre av metallskelettet har täcks med zirkoniumdioxidpulver före infiltrering.The infiltrating metal is preferably such a metal in which the metal skeleton is substantially insoluble. Large dimensional changes and large distortion would occur if the infiltrating material was significantly dissolved in the metal skeleton. High solubilization of the metal skeleton in the infiltrating material can be minimized by using an infiltrating metal saturated with the metal from which the skeletal particles are made. As discussed above, solubilization can also be minimized by infiltrating the metal skeleton through a bottom portion. In addition, the molten infiltrating metal should wet the forged metal skeleton to achieve capillary infiltration. An excess of infiltrating metal, for example up to a volume of about 25% greater than the calculated volume between the pores, can be used if the exterior of the metal skeleton has been covered with zirconia powder before infiltration.

Tidsperioden vid infiltreringstemperaturen och den använda infiltreringstemperaturen är en funktion av det icke svårsmälta metallskelettets storlek, vät- ningsegenskaper och volym mellan porerna. Vid en tem- peratur något över det infiltrerande materialets smält- LW 10 15 20 447 126 17 punkt är 30 min tillräckligt för att infiltrera ett knbformat skelett med en volym så stor som 130 cm3.The time period at the infiltration temperature and the infiltration temperature used is a function of the size, wetting properties and volume of the non-digestible metal skeleton. At a temperature slightly above the melting point of the infiltrating material, 30 minutes is enough to infiltrate a knot-shaped skeleton with a volume as large as 130 cm3.

Efter infiltreringen kyles föremålet och den yttre zirkoniumdioxidbeläggnjngen avlägsnas t ex genom avskal- ning med en avskalningsapparat med glaskulor (Empire Abrasive Equipment Corp Model No. S-20) vid ett tryck av 1,4 till 2,8 kp/cm2 med en 8 mm öppningsdiameter.After infiltration, the article is cooled and the outer zirconia coating is removed, for example, by peeling with a glass bead stripper (Empire Abrasive Equipment Corp. Model No. S-20) at a pressure of 1.4 to 2.8 kp / cm 2 with an 8 mm opening diameter.

Om ett åldrinqshärdbart infiltrerande material användes, t ex koppar legerat med nickel (15 %) och tenn (7 %), eller om metallskelettet är härdbart, kan det infiltre- rade föremålet utsättas för en åldringscykel vid låg temperatur i syfte att höja hårdheten och/eller nötnings- beständigheten. Slutligen bortföres överskott av in- filtrerande material eller överskott av bottendel från det formade sammansatta materialet eller den arbetsyta, som ger det färdiga infiltrerade formade metallföremålet.If an age-curable infiltrating material is used, for example copper alloyed with nickel (15%) and tin (7%), or if the metal skeleton is curable, the infiltrated object may be subjected to an aging cycle at low temperature in order to increase the hardness and / or abrasion resistance. Finally, excess infiltrating material or excess bottom part is removed from the molded composite or the work surface which gives the finished infiltrated molded metal article.

En uppräkning av lämpliga system av sfäriska metall- partiklar och infiltrerande material visas i tabell l.A list of suitable systems of spherical metal particles and infiltrating materials is shown in Table 1.

Smältpunkterna är givna i O Kelvin och smältpunktsför- hållandena är angivna.The melting points are given in O Kelvin and the melting point conditions are given.

Tabell 2 innehåller sammansättningarna för de metal- ler, som anges i tabell 1. 447 126 18 .muwmflxmunmn mxmwumwm mv mmm nmußøumuflmsm muwmmfi suv :oo uwfimfiuwumfi wwcmuwuuflwuufi umw www dwuxnnmuflmäm cmfifimñ uuwømfiflmnumm um mmm\«mSN mmofl N om | acw» N oß 1 ammmom mmofi N om | ==«u N oß » Hmflmom ßm.o «~.o N~.o wmmfi ~ß.o ~o~fi m@.o nmnfl ~w.o nm~H o@.o wmnfi o~.o Nmofl n>.o ««H~ ßm.o mmmfl ww.0 wmmfi K wwcqflfimzuwwn w@z\@mz M0 .ms ummaom N NN I mdwumfim N wß I wfläw flmæ 1 :O N n I :E N m I mh N m I MZ uo>~mm ummmom N ww umnmox N Nß I um>~flm ummmoxlënfififimumm mcounuoumom umamom mmm fimwumumä ww:muw»uH«w=H H AAwm ßoæfl mowfl mmßfi nmmfi nova momfl mona mona mmmfl mmmfl mmma Mo .wa umfixfluum H~muwE mxmmnmwm :www Nm :wu«flHwum: Oflw .H.w.H.< flwuw uufiuwuwøm AN :wu«~Hvum: ßmfi :mu«flHmum: Aumflov mxflfiv mIOO :NUH0>Z H zmufififlwuw: a :wu«~«wum: wiou :xuum>: mloo :xunw>: m|oo :%unm>: nhfi 447 126 19 ~n,~H »N HN om mw Hmmmoxlëswflflhuwm mnounznowmom Nm zwuwfifimuwz OAQ .H.m.H.< dwum uflâuwumom HN :wu«HHwum: ßmfl :wuflflfiwumz H =uu«~Hwum: mIOU ZMUHMP: m.fi .ämm ~.o m.o .ämm o.~ m.~ .ämm «.~ m.« .ämm o.H ~.H .Hmm mo.« .Hmm ~w==« um m nu m 3 ou N Admmdh Nux«> . flflduumwcmñëmm »Q umfixmuummfidmuflu mxwflnmwm Pm mwfi ........_.-._-_._....._._..__.__ 7 10 15 20 25 30 447 126 20 Den optiska undersökningen av arbetsytan hos det färdiga föremålet vid förstoringen 15OX avslöjar en kontinuerlig grundmassa av väsentligen sfäriska partiklar eller förbundna sfärer i kontakt med och om- givna av en kontinuerlig fas av infiltrerande material.Table 2 contains the compositions of the metals, which are given in Table 1. 447 126 18 .muwm fl xmunmn mxmwumwm mv mmm nmußøumu fl msm muwmm fi suv: oo uw fi m fi uwum fi wwcmuwuu fl wuu fi umw www uuw mmNo num m «n n« acw »N oß 1 ammmom mmo fi N om | == «u N oß» Hm fl mom ßm.o «~ .o N ~ .o wmm fi ~ ß.o ~ o ~ fi m @ .o nmn fl ~ wo nm ~ H o @ .o wmn fi o ~ .o Nmo fl n> .o «« H ~ ßm.o mmm fl ww.0 wmm fi K wwcq flfi mzuwwn w @ z \ @mz M0 .ms ummaom N NN I mdwum fi m N wß I w fl äw fl mæ 1: ON n I: EN m I mh N m I MZ uo > ~ mm ummmom N ww umnmox N Nß I um> ~ fl m ummmoxlën fififi mumm mcounuoumom umamom mmm fi mwumumä ww: muw »uH« w = HH AAwm ßoæ fl mow fl mmß fi nmm fi nova mom fl mona mw a mona mona mm mm H mma wa mona mona a mona wa mona a mona wa mona wa mona wa mona wa mona wa mona Nm: wu «fl Hwum: O fl w .HwH <fl wuw uu fi uwuwøm AN: wu« ~ Hvum: ßm fi: mu «fl Hmum: Aum fl ov mx flfi v mIOO: NUH0> ZH zmu fififl wuw: a: wu« ~ «wum: wiou: wiou: wiou: >: m | oo:% unm>: nh fi 447 126 19 ~ n, ~ H »N HN om mw Hmmmoxlësw flfl huwm mnounznowmom Nm zwuw fifi muwz OAQ .HmH <dwum u fl âuwumom HN: wu« HHwum: ßm fl: Hu ww: Hu mIOU ZMUHMP: m. fi .ämm ~ .o mo .ämm o. ~ m. ~ .ämm «. ~ m.« .ämm oH ~ .H .Hmm mo. «.Hmm ~ w ==« um m nu m 3 ou N Admmdh Nux «>. flfl duumwcmñëmm »Q um fi xmuumm fi dmu fl u mxw fl nmwm Pm mw fi ........_.-._-_._....._._..__.__ 7 10 15 20 25 30 447 126 20 The optical examination of the working surface of the finished object at the magnification 15OX reveals a continuous matrix of substantially spherical particles or connected spheres in contact with and surrounded by a continuous phase of infiltrating material.

Inga tecken på kallbearbetning t ex störd ytmetall så- som uppkommer vid konventionella maskinbearbetnings- metoder, kan observeras.No signs of cold working, eg disturbed surface metal as occurs with conventional machining methods, can be observed.

Fig 2 visar ett metallurgiskt polerat inre tvärsnitt av infiltrerat föremål enligt uppfinningen vid förstoringen 6OOX. En kontinuerlig grundmassa 3 av väsentligen sfäriska metallpartiklar 4 med en storleksfördelning ses klart.Fig. 2 shows a metallurgically polished inner cross section of infiltrated object according to the invention at the magnification 600X. A continuous matrix 3 of substantially spherical metal particles 4 with a size distribution is clearly seen.

Den kontinuerliga fasen av infiltrerande metall 6 i kon- takt med och sammanblandad med skelettet och sfäriska metallpartiklar eller kulor ses med en halsformation 7 mellan partiklarna. Vid denna förstoring blir avvikel- ser 8 från den sfäriska formen tydlig. Dessa avvikel- ser är följden av partiell upplösning av metallskelettet i det smälta infiltrerande medlet och utmärker de in- filtrerande metallföremålen enligt uppfinningen. Sådan upplösning ger upphov till en ringa förlust av den sfäriska formen och ger det något kulformade, urholkade utseendet åt de sfäriska, förbundna icke svârsnälta sfäriska metallpartiklarna.The continuous phase of infiltrating metal 6 in contact with and mixed with the skeleton and spherical metal particles or spheres is seen with a neck formation 7 between the particles. At this magnification, deviations 8 from the spherical shape become clear. These deviations are the result of partial dissolution of the metal skeleton in the molten infiltrating agent and characterize the infiltrating metal objects according to the invention. Such dissolution gives rise to a slight loss of the spherical shape and gives the somewhat spherical, hollowed-out appearance to the spherical, connected non-heavy spherical metal particles.

Förfarandet enligt uppfinningen, som beskrives ovan, visas i fig l. En modell ll, som maskinbearbetats för att kompensera för inneboende krympning, formas l2 med ett flexibelt formningsmaterial, såsom silikongummit "RTV". Formningsmaterialet härdas på lämpligt sätt be- roende på den använda böjliga formningsföreningen, och den maskinbearbetade modellen avlägsnas l3 från den här- dade, fasta gummiformen 14. Icke svårsmält sfäriskt metallpulver 16, t ex "Vertx" Co-6 koboltbaserat pulver med lämplig storleksfördelning;blandas med ett termo- plastiskt bindemedel 17, t ex paraffin eller en bland- ning av bindemedel av termoplast och härdplast, och uppvärmes 18. Den bildade massan kan eventuellt få svalna 10 15 20 30 35 447 126 21 l9 till en fast substans 21, och malas till "pill dust", 23, som kräver uppvärmning 24 innan massan 26 av pulver- -bindemedel matas till den uppvärmda formen 27 eller den uppvärmda massan 26 av pulver-bindemedel kan pas- sera 25 från steg l8 till formen 27. Formen 14 värmes 28 på lämpligt sätt innan den fylles med den uppvärmda massan 26. Formen och dess innehåll evakueras medan de vibreras 29 för avlägsnande av luftbubblor och fullstän- dig packning av formen 30. Den fullständigt fyllda formen hålles vid konstant temperatur och vibreras 32 kort före kylning 33. Avlägsning av formen i vakuum 34 ger ett styvt hanterbart osintrat format föremål 35.The method according to the invention, described above, is shown in Fig. 1. A model 11, which has been machined to compensate for inherent shrinkage, is formed 12 with a flexible molding material, such as the silicone rubber "RTV". The molding material is suitably cured depending on the flexible molding compound used, and the machined model is removed 13 from the cured solid rubber mold 14. Non-digestible spherical metal powder 16, such as "Vertx" Co-6 cobalt-based powder of suitable size distribution; mixed with a thermoplastic binder 17, for example paraffin or a mixture of thermoplastic and thermosetting plastic binders, and heated 18. The mass formed may optionally be allowed to cool to a solid 21, and ground to "pill dust", 23, which requires heating 24 before the pulp 26 of powder binder is fed to the heated mold 27 or the heated pulp 26 of powder binder may pass from step 18 to the mold 27. The mold 14 is heated 28 in a suitable manner before being filled with the heated mass 26. The mold and its contents are evacuated while being vibrated 29 to remove air bubbles and completely pack the mold 30. The completely f the mold is kept at a constant temperature and vibrated 32 shortly before cooling 33. Removal of the mold in a vacuum 34 gives a rigidly manageable unsintered shaped object 35.

Det erhållna osintrade formade föremålet 35 packas i ett icke reaktionsbenäget svårsmält pulver och upp- värmes programmerbart 37 för avdrivning av det termo- plastiska bindemedlet och för att få metallpartiklarna att sintras lätt för formning av ett poröst metallföre- mål 38. Det porösa föremålet ytbehandlas 39 och place- ras i en behållare, som är lämplig för infiltrering 41 med exempelvis koppar 42. Efter kylning 43 kan det er- hållna infiltrerade föremålet 44 putsas vid infiltrations- platsen i syfte att avlägsna oregelbundenheter 45.The resulting unsintered shaped article 35 is packed in a non-reactive hard-to-digest powder and is programmably heated 37 to drive off the thermoplastic adhesive and to cause the metal particles to sinter easily to form a porous metal article 38. The porous article is surface treated 39 and placed in a container suitable for infiltration 41 with, for example, copper 42. After cooling 43, the resulting infiltrated object 44 can be polished at the infiltration site for the purpose of removing irregularities 45.

Då formen avlägsnats i vakuum från det osintrade formade föremålet 35 kan den böjliga formen återföras 14 för framställning av annat föremål.Once the mold has been removed in vacuum from the sintered molded article 35, the flexible mold 14 can be returned 14 to make another article.

De infiltrerade icke svårsnälta netallföremålen enligt uppfinningen har jämn täthet, är sega, slagbeständiga och väsentligen fria från inre defekter och yteffekter.The infiltrated non-rigid net net articles of the invention have uniform density, are tough, impact resistant and substantially free of internal defects and surface effects.

De uppvisar jämna fysikaliska, mekaniska och elektriska egenskaper och en precisionstolerans bättre än tO,2 % kan uppnås. Dessa föremål är särskilt användbara inom områden,där sega svårsmälta föremål med små dimensione- toleranser erfordras, såsom föremål med invecklad eller komplex fonnoch ytor med fina detaljer, t ex tandproteser, matriser för pressgjutning av metaller och munstycken för formsprutning av plaster. Ändamålen och fördelarna med uppfinningen belyses lO l5 20 25 30 35 447 126 22 i följande exempel, vilka ej skall tolkas såsom begrän- sande för uppfinningens omfattning. Alla delar avser vikt såvida ej annat angivits.They exhibit uniform physical, mechanical and electrical properties and a precision tolerance better than tO, 2% can be achieved. These objects are particularly useful in areas where tough hard-to-digest objects with small dimensional tolerances are required, such as objects with intricate or complex shapes and surfaces with fine details, such as dentures, dies for die casting of metals and nozzles for injection molding of plastics. The objects and advantages of the invention are illustrated in the following examples, which are not to be construed as limiting the scope of the invention. All parts are by weight unless otherwise indicated.

EXEMPEL l 100 delar sfäriskt metallpulver av koboltbaserad legering (-100 mesh U.S. Sieve "Vertx" Co-6 såld av Special Metals Corp (mindre än 149 pm blandades med 3,5 delar polyetylenglykoldistearat ("Emerest" 2642, smp 36°C) och den bildade blandningen av metall- pulver och bindemedel värmdes till 6600. Den erhållna plastmassan överfördes till en kubisk hålighet (5,08 cm) i en flexibel form av härdat silikongummi "RTV“, som uppvärmts till 66°C. Formen evakuerades till 399 Pa och hölls vid 66°C i 10 min medan den vibrerades med en modell J 50A Jogger, som vibrerade vid en motståndsin- ställning på 80 till 90. Formen och dess innehåll tryck- avlastades och överfördes till en ugn för att hållas vid 38°C i 24 h. Efter behandlingen vid konstant temperatur vibrerades formen åter (med en motståndsinställning på 40) i 5 min och fick sedan svalna vid rumstemperatur under en 2 h period. Den svalnade formen och dess inne- håll placerades i en exsickator, som innehöll vattenfritt kalciumsulfat och kyldes till ca 4°C i l h. Den kylda formen och dess innehåll avlägsnades från exsickatorn och det osintrade föremålet avlägsnades omedelbart från formen under vakuum. Det erhållna osintrade föremålet placerades i ett grafitskepp, som innehöll aluminiumoxid pulver (“Alcoa" Kvalitet A-100) och vibrerades något för att lätt packa det icke reaktionsbenägna svårsmälta pulvret runt det osintrade föremålet. Skeppet och dess innehåll placerades i en retort i en elektrisk, kam- reglerad Lindberg-ugn och retorten evakuerades långsamt att ahxünimmnflmret spred sig genom pâ ca 67 Pa var tillräckligt för att för att förhindra ugnen. Ett vakuum reaktionsbenägna gaserna skulle av- återfylldes snabbt med argon, som huvuddelen av de lägsnas och ugnen innehöll 5 % väte. 10 15 20 25 30 35 . »w--w-sv.- --.a .i 447 126 23 En dynamisk gasatmosfär upprätthölls under uppvärm- ningscykeln vid en strömningshastighet av 85 liter/h.EXAMPLE 1 100 parts of spherical metal powder of cobalt-based alloy (-100 mesh US Sieve "Vertx" Co-6 sold by Special Metals Corp (less than 149 μm mixed with 3.5 parts of polyethylene glycol distearate ("Emerest" 2642, mp 36 ° C) and the resulting mixture of metal powder and binder was heated to 6600. The resulting plastic mass was transferred to a cubic cavity (5.08 cm) in a flexible mold of hardened silicone rubber "RTV", which was heated to 66 ° C. The mold was evacuated to 399 Pa. and held at 66 ° C for 10 minutes while vibrating with a Model J 50A Jogger, which vibrated at a resistance setting of 80 to 90. The mold and its contents were depressurized and transferred to an oven to be maintained at 38 ° C. After the treatment at constant temperature, the mold was vibrated again (with a resistance setting of 40) for 5 minutes and then allowed to cool at room temperature for a period of 2 hours.The cooled mold and its contents were placed in a desiccator containing anhydrous calcium sulfate oc The cooled mold and its contents were removed from the desiccator and the unsintered article was immediately removed from the mold under vacuum. The resulting unsintered article was placed in a graphite vessel containing alumina powder ("Alcoa" Quality A-100) and vibrated slightly to easily pack the unreacted difficult-to-digest powder around the unsintered article. , comb-controlled Lindberg furnace and the retort were slowly evacuated so that the ahnum number spread through at about 67 Pa was sufficient to prevent the furnace.A vacuum reactive gases would be quickly filled with argon, which the majority of those removed and the furnace contained 5 % hydrogen 10 15 20 25 30 35. »w - w-en.- -. a .i 447 126 23 A dynamic gas atmosphere was maintained during the heating cycle at a flow rate of 85 liters / h.

Ugnen uppvärmdes från rumstemperatur till 250°C med en hastighet på 43°c/h, från zso till 3so°c med en hastighet på 7,5OC/h, från 350°C till 100000 med en hastighet på lOO°C/h och hölls vid lOOO°C i en 1/2 h för att bryta ner och avlägsna bindemedlet och lätt sintra de sfäriska metallpartiklarna. Uppvärmningen avbröts och skeppet och dess innehåll fick svalna vid rumstemperatur ned dynamisk gasatmosfär i ugnen. Det lätt sintrade föremålet avlägsnades från aluminiumoxidbädden och borstades för- siktigt med en kamelhårsborste för avlägsnande av even- tuell ytvidhäftande aluminiumoxid. Föremâlets yta be- sprutades sedan med en aerosolsuspension sammansatt av 10 g zirkoniumdioxidpulver (diametern ca l till 5 pm) i 100 ml aceton. Föremålet var kubiskt och ca 0,5 cm av den del av de fyra ytorna, som befann sigintillen fimmsida eller botten täcktes med maskeringstejp medan den expo- nerade âterstoden av de fem ytorna besprutades med aerosolsuspensionen. Framsidan eller bottensidan täcktes ej med maskeringstejp eftersom den var riktad bort från besprutningen med zirkoniumdioxid och därför var skydd av denna yta onödigt. Då man avlägsnat maskeringstejpen placerades det osintrade föremålet på bottnen av en sluttande aluminiumoxidbädd i ett grafitskepp. En mängd kopparpulver ("Gou1d" typ R-64, -100 mesh) placerades på aluminiumoxidbädden så att vid smältning den flytan- de kopparn genom inverkan av tyngdkraften skulle strömma mot den del av skelettföremâlet, som ej var täckt med zirkoniumdioxidpulver, komma i kontakt med metallskelet- tet och infiltrera genom den obesprutade ytterytan.The furnace was heated from room temperature to 250 ° C at a rate of 43 ° c / h, from z 50 to 30 ° C at a rate of 7.5 ° C / h, from 350 ° C to 100,000 at a rate of 100 ° C / h and kept at 100 ° C for 1/2 hour to break down and remove the binder and easily sinter the spherical metal particles. The heating was stopped and the ship and its contents were allowed to cool at room temperature down a dynamic gas atmosphere in the furnace. The lightly sintered article was removed from the alumina bed and carefully brushed with a camel hair brush to remove any surface adhesive alumina. The surface of the article was then sprayed with an aerosol suspension composed of 10 g of zirconia powder (diameter about 1 to 5 μm) in 100 ml of acetone. The object was cubic and about 0.5 cm of the part of the four surfaces that were located on the side or bottom was covered with masking tape while the exposed remainder of the five surfaces was sprayed with the aerosol suspension. The front or bottom was not covered with masking tape as it was directed away from the zirconia spray and therefore protection of this surface was unnecessary. After removing the masking tape, the unsintered object was placed on the bottom of a sloping alumina bed in a graphite vessel. A quantity of copper powder ("Gou1d" type R-64, -100 mesh) was placed on the alumina bed so that upon melting the liquid copper would, by the action of gravity, flow towards the part of the skeletal object which was not covered with zirconia powder. with the metal skeleton and infiltrate through the unsprayed outer surface.

Skeppet och dess innehåll placerades i en molybdenlindad elektrisk ugn och ugnen evakuerades till 6,7 Pa och återfylldes med väte. En dynamisk vätgasatmosfär upprätt- hölls vid en strömningshastighet av 141 liter/h medan temperaturen höjdes från rumstemperatur till llOO°C under 2 h period och hölls vid denna temperatur en l/2 h. Efter 10 15 20 25 30 35 4-47 126 24 infiltreringen kyldes det erhållna infiltrerade föremålet och den yttre zirkoniumdioxidbeläggningen avlägsnades genom att en kallhamring med glaskulor(mindre än 44 Pm) genom en 8 mm öppning vid ett tryck av 1,4 till 2,8 kp/cmz.The vessel and its contents were placed in a molybdenum-wound electric furnace and the furnace was evacuated to 6.7 Pa and backfilled with hydrogen. A dynamic hydrogen atmosphere was maintained at a flow rate of 141 liters / h while the temperature was raised from room temperature to 100 ° C for a 2 hour period and maintained at this temperature for 1/2 h. After 10 15 20 25 30 35 4-47 126 24 During the infiltration, the resulting infiltrated article was cooled and the outer zirconia coating was removed by passing a cold hammer with glass beads (less than 44 .mu.m) through an 8 mm opening at a pressure of 1.4 to 2.8 kp / cm @ 2.

Det kallhamrade föremålet snittades, polerades metallo- grafiskt och undersöktes vid SOX och 750X, varvid föremålet visade sig homogent med midjebildníngar mellan angränsande sintrade sfäriska partiklar och inga inre sprickor, stora porositeter eller andra diskontinuiteter. Fig 2 visar utseendet hos föremålen.The cold-hammered object was cut, metallographically polished and examined at SOX and 750X, the object being homogeneous with waist formations between adjacent sintered spherical particles and no internal cracks, large porosities or other discontinuities. Fig. 2 shows the appearance of the objects.

EXEMPEL 2 - 11 Ett antal försök (Exempel 2-17) genomfördes på det sätt, som beskrivits i exempel 1, för framställning av andra infiltrerade föremål enligt uppfinningen och dessa ytterligare försök är sammanfattade i tabell 3. I vart och ett av dessa ytterligare försök användes 100 delar sfäriskt metallpulver vid framställning av infiltrerade föremål i form av stänger med storleken 5,08 cm3 för slagtest. Då sintringstemperaturer överstigande lO20°C användes,värmdes på ett programmerat sätt det osintrade formade föremålet till ca lO20°C, det kyldes, avlägsnades från den icke reaktionsbenägna svårsmälta bäraren och uppvärmdes sedan till den angivna lätta sintringstempera- turen. De snittade skivorna av infíltrerande material var kommersiellt erhållna metaller, medan skurna plattor med infiltrerande medel utgjordes av laboratoriefram- ställda metaller. Resultaten av de metallurgiska hård- hetsprovningarna Rockwell "C" och Rockwell "L" ges i tabell 3 liksom Charpy-provningar med skårade och icke skârade prov. Hårdhetstesterna Rockwell "B" och "C" genomfördes enligt ASTM Specification E18-74.EXAMPLES 2-11 A number of experiments (Examples 2-17) were performed in the manner described in Example 1 to prepare other infiltrated articles of the invention and these additional experiments are summarized in Table 3. In each of these additional experiments 100 parts of spherical metal powder were used in the manufacture of infiltrated objects in the form of bars measuring 5.08 cm 3 for impact testing. When sintering temperatures in excess of 1020 ° C were used, the unsintered shaped article was programmed to about 1020 ° C in a programmed manner, cooled, removed from the non-reactive refractory support and then heated to the indicated light sintering temperature. The cut sheets of infiltrating material were commercially available metals, while cut plates with infiltrating agents consisted of laboratory-produced metals. The results of the Rockwell "C" and Rockwell "L" metallurgical hardness tests are given in Table 3 as well as Charpy tests with scored and non-scored samples. Hardness tests Rockwell "B" and "C" were performed according to ASTM Specification E18-74.

Dragtesten genomfördes enligt ASTM Specification E23~72.The tensile test was performed according to ASTM Specification E23 ~ 72.

Prover av släta provstavar typ A, för Charpy-provning användes men modifierades så att tvärsnittsdimensionerna 0,01 cm É 0,008 cm användes. Prover, som uppvisade "icke skårad" slaghållfasthet var icke skårade. -_..-. ...- w-v-.W-...Wv- . ..,-..,........._..._....._..-_-~--__--- » 447 126 25 I tabell 3 fanns inga inre blåsor på brottytor eller metallografiskt polerade sektioner av 131 cm knberna i exemplen 9 och lO. Detta beror delvis på den jämna den- siteten hos de färdiga infiltrerade föremålen. 4-47 126 26 muuflflm N oH1Nz ~«@~ øfco I I Hm mßOH wmuuflüw N Ofllfiw OQHA ßw.# zumwnwüm: QQ :KuHw>: w Nmßlnu quuwflß N N law NNQN @|°u I æN.O Om OOAH vmuuwdw N malwz Omfifl ßm.w :umwHwEm: QQ .¥uHw>: ß Nmn|=u d>«Mm N N.OlOO Nwww wl0O I I mN OOHH wmuumßm N m.alwm Ooafl ßo.« zumwwmëm: wc :NuHm>: m Nw»|=u mfiä N m6- .H S3 oLö I I wm Oofla wmuuwdm N H.flImZ Oøflfl ßw.# :umuhwämz we %uHw>: m _ Nwmw o|0U m.m I am WNHH Hm>HDm SO Omufl ßw.w zuwwnwäm: ev :NuH@>: w Nwwm mI0O N fiN.N Nw.O ow Oufifl Hw>flDm UU O«NH m.M :um0umEW: mwfi :Nuhm>: m Nwow olou A NO.N #m.O dm Omflfl H0>fi9w :U OONA m.m :ummHmEH: med :XuhU>: N uoc umumxmo umumxm uwnwnms oo Enom m H uo umfimu mæß EN V mhß H% luom Ewa >o»m|mmumnu :o: .mäwu .mëmu xufi Smsxuom nwøofl .àmfiu Louw |wnu rucwm uamx Lfifi N "ENS :NÉà >wuw>oua mos umamxwcmwm Hmwnmumä ww:mumuuH«u:H Hævmëmwcflm Hflmuwë xmflnmwm m AAmm 447 126 ^.m»~o«v m 4@mm @|oU .fw Zumuhwb: :oo H :uuflfi .NQ |flUUW= >w umfiww Nwom mxflfi >m w.w I Nm OOHH um>fl:m nu owflfi ~w.w zummuwêmz .cvumfim Nwum ~ :muwfl m 1 o~.o mm m~HH wnmum w< oøofi ~@.« =»w@~waw= qq |H~»w= muumfim N -|w< ~«@N ~ =@-H w n 1 mw www wmuuflnw N wN|øo omflfl flw.« :uwwumEm: «« ufiwum: _/ Mum» 2 lmmumfihu Inn “Hou |mmhflmumx mflflm olou m I I | oflflfl um>~flm so oøflfl o.fl www :øomm: ce .Ruuw>: onøo m I | | OOHH uw>fism su ßw.« øwwwmumm we :xunm>: uoa umwmxmo umumxw uwswum: Uo Euom mN% oo umfiww mN% mmïlfll. MNNI |~om em* >o~@1»@Hm;u =u= .QEQU .mama ßwfl Hfiwäxuom umfiomu amwcfiu |uouw lmuu |uc«m lfiwx .àficfi »än :Üpmm >mum>onm mon uwmwxmuwwm Hmflumumë mwcmuwuu~«mcH fimwmñmwcwm fifimuwä Mwmuwww mä NH aa OH . .._...~.-...._..._-....._......_.~, _ _________ ._ __~.__.....-.....-.-,._...~ ~---~-~~f f ~ 447 126 28 fi|Empwm umwwwum umuwuuflflmøm Sue fimëwpwm uæënom umuudwwo dmflflfln N o«.O mm wdmdmämum .o flwbmumm uæmmwum umnwuufiwmcfi nuo uuwfluxmflflmumë umuudfim uuwfi nmfiflwâ N Nm.O ma wøwdmüæum .m, flmëwuæw uwmmmum umawuufiwmdw nuo uuwfiwxwfiflmuuñ umuunww uumfl fimflflmë N m~.o ma wnwfimñmum .Q .flwmëmxm muuwu M mwwfiflmumämum max Eu flmfl 4 .m Hmñwuæw ummwmum uwnwuufiwmøm soc Hmëmuww umëuow uwnuufimo flwflflmë N mm.H mm mu«ußE>HM .N Hmëmumw ummwwum umnmuufifiwcfl :oo fimämuwm umenow uwuucflmo cmflflæu N «m.o ma wuwunfiæuz .N nuwuouuom Nm N52» S2.. ._33 w HN.o | mw om umuuficw N omlcm ooofi Nm.m :ummumEm: wc Iflwumz NN Hun Iso muumfim N N law Nwww we H zwuwfl æm.fl | o« mfifl wmuuflcw N mflnflz o«HH Ho.e :umoumEm: lfiuuwz wfi Hmn I no N m az ßmfifläÉ N m å NÉN ._33 | I mm ooflfl wmuuwnm N m fiz ooflfl Nø.« zuwwnuëm: we |Hmuw= ma o? 99 .H.m.H.< Qw Hmum Ncwu uufluu H.H | ww oofifi um>N:m :U ONOH mm.m zumwnusmz lumomz wa wo: umnmxmo umumxm umnvums oo Euom aha oo umflmw maa än V mhh Km luow Ewa >oum|%numno :o: .mñwu .mëwu xwfi Hfiußzoom lmnoflu lmwufin lwoum :mha luøfim lflwz |H«udH uuwu lfluumm >mum>o»a wo: ummmxwøwmm Hmfinwuma wwøwumuuflfimcfl Hmnwämwcflm fifiwumê xwflnmwm ^.wu»o«v n qAmm 10 15 20 25 30 35 447 126 29 EXEMPEL 18 Förfarandet enligt exempel l tillämpades och en stav- formad kärna, som var lämplig för strängsprutning fram- ställes. Kärnan hade en diameter på ca 0,32 cm och an- vändes för framställning av ett cylindriskt hål, som löpte längs axeln av en cylindrisk plastdel, som var ca 0,27 cm lång och hade en ytterdiameter på 0,813 cm.Samples of smooth test rods type A, for Charpy testing were used but modified so that the cross-sectional dimensions 0.01 cm É 0.008 cm were used. Samples showing "uncut" impact strength were not scored. -_..-. ...- w-v-.W -... Wv-. .., - .., ........._..._....._..-_- ~ --__--- »447 126 25 In table 3 there were no internal blisters on fracture surfaces or metallographically polished sections of the 131 cm knobs in Examples 9 and 10. This is partly due to the even density of the finished infiltrated objects. 4-47 126 26 muu flfl m N oH1Nz ~ «@ ~ øfco II Hm mßOH wmuu fl üw N O fl l fi w OQHA ßw. # Zumwnwüm: QQ: KuHw>: w Nmßlnu quuw fl ß NN law NNQN @ | ° u I nNWuw Om OO Om OO ßm.w: umwHwEm: QQ. ¥ uHw>: ß Nmn | = ud> «Mm N N.OlOO Nwww wl0O II mN OOHH wmuumßm N m.alwm Ooa fl ßo.« zumwwmëm: wc: NuHm>: m Nw »| = u m fi ä N m6- .H S3 oLö II wm Oo fl a wmuuwdm N H. fl ImZ Oø flfl ßw. #: umuhwämz we% uHw>: m _ Nwmw o | 0U mm I am WNHH Hm> HDm SO Omu fl ßw.w zuwwnwäm: ev: NuH @>: w Nwwm mI0O N fi N.N Nw.O ow Ou fifl Hw> fl Dm UU O «NH mM: um0umEW: mw fi: Nuhm>: m Nwow olou A NO.N #mO dm Om flfl H0> fi9 w: U OONA mm : ummHmEH: med: XuhU>: N uoc umumxmo umumxm uwnwnms oo Enom m H uo um fi mu mæß EN V mhß H% luom Ewa> o »m | mmumnu: o: .mäwu .mëmu xu fi Smsxuom nwøo fl .àm wx fi u Louw. L fifi N "ENS: NÉÃ> wuw> oua mos umamxwcmwm Hmwnmumä ww: mumuuH« u: H Hævmëmwc fl m H fl muwë xm fl nmwm m AAmm 447 126 ^ .m »~ o« vm 4 @ mm @ | oU .fw Zumuhwb: .NQ | fl UUW => w um fi ww Nwom mx flfi> m ww I Nm OOHH um> fl: m nu ow flfi ~ ww zummuwêmz .cvum fi m Nwum ~: muw fl m 1 o ~ .o mm m ~ H H wnmum w <oøo fi ~ @. «=» W @ ~ waw = qq | H ~ »w = muum fi m N - | w <~« @N ~ = @ - H wn 1 mw www wmuu fl nw N wN | øo om flfl fl w. «: UwwumEm:« «u fi wum: _ / Mum» 2 lmmum fi hu Inn “Hou | mmh fl mumx m flfl m olou m II | o flflfl um> ~ fl m so oø flfl o. fl www: øomm: ce .Ruuw>: onøo m I | | OOHH uw> fi sm su ßw. «Øwwwmumm we: xunm>: uoa umwmxmo umumxw uwswum: Uo Euom mN% oo um fi ww mN% mmïl fl l. MNNI | ~ om em *> o ~ @ 1 »@Hm; u = u = .QEQU .mama ßw fl H fi wäxuom um fi omu amwc fi u | uouw lmuu | uc« m l fi wx .à fi c fi »än: Üpmm> mum> onm mon uwmwxmuwwu ~. «McH fi mwmñmwcwm fifi muwä Mwmuwww mä NH aa OH. .._... ~.-...._..._-....._......_. ~, _ _________ ._ __ ~ .__.....-. . ABU al UXM flfl mume umuud f m ABU fi nm fifl Wa N Nm.O ma wøwdmüæum .m, fl mëwuæw uwmmmum umawuu fi wmdw nuo ABU fi wxw fifl muuñ umuunww uum fl f m flfl Me n m ~ .o ma WNW fi mñmum .q .fl wmëmxm muuwu m MWW fifl mumämum max Eu al etc. 4 .m Hmñwuæw ummwmum uwnwuu fi wmøm Soc Hmëmuww umëuow uwnuu fi mo al w flfl Me n mm.H mm mu «ußE> HM .N Hmëmumw ummwwum umnmuu fifi wc fl: oo fi mämuwm umenow uwuuc fl mo cm flfl æu N« mo ma wuwun fi æuz .N nuwuouuom Nm N52 »S2 .. ._33 w HN.o | mw om umuu fi cw N omlcm ooo fi Nm.m: ummumEm: wc I fl wumz NN Hun Iso muum fi m N N law Nwww we H zwuw fl æm. fl | o «m fifl wmuu fl cw N m fl n fl z o« HH Ho.e: umoumEm: l fi uuwz w fi Hmn I no N m az ßm fifl äÉ N m å NÉN ._33 | I mm oo flfl wmuuwnm N m fi z oo flfl Nø. «Zuwwnuëm: we | Hmuw = ma o? 99 .H.m.H. <Qw Hmum Ncwu uu fl uu H.H | ww oo fifi um> N: m: U ONOH mm.m. : mha luø fi m l fl wz | H «udH uuwu l fl uumm> mum> o» a wo: ummmxwøwmm Hm fi nwuma wwøwumuu flfi mc fl Hmnwämwc fl m fifi wumê xw fl nmwm ^ .wu »o« vn 25 en qem 15 15 rod-shaped core, which was suitable for extrusion is produced. The core had a diameter of about 0.32 cm and was used to make a cylindrical hole which ran along the axis of a cylindrical plastic part which was about 0.27 cm long and had an outer diameter of 0.813 cm.

Ett sfäriskt metallpulver (“Stellite" nr l, mindre än 44 pm) blandades med 4,61 delar av ett termoplastiskt organiskt bindemedel "Emerest" 2642. Svag sintring av den osintrade formade kärnan fortsattes vid ll22°C i 45 min. Infiltrering med en kopparlegering, som innehöll nickel (15 %) och tenn (7 %) genomfördes under 45 min vid en temperatur på ll20°C.A spherical metal powder (Stellite No. 1, less than 44 microns) was mixed with 4.61 parts of a thermoplastic organic binder "Emerest" 2642. Weak sintering of the unsintered shaped core was continued at 111 DEG C. for 45 minutes. Copper alloy containing nickel (15%) and tin (7%) was carried out for 45 minutes at a temperature of 120 ° C.

Den infiltrerade kärnan maskinbearbetades för press- passning på den rörliga delen av en tvådelad formsprut- ningsform. Passmngenav den stavformade kärnan på den stationära delen av formen säkrades genom att stavens spets slipades. Efter installationen av kärnan i den rörliga formdelen installerades hela formen i en maskin (58 ooo kg)) med en formsprutningskapacitet på 156 g polymert material med samma densitet som polystyren. 120 formsprutade plast- av skruvtyp för formsprutning (VanDorn 75 ton delar framställes av polystyren. Varje plastdel avlägs- nades från kärnan och kastades från formen då den rörliga delen av formen öppnades. En cylindertemperatur på l93°C användes tillsammans med en sprutkraft på l4,lxlO6 kp/cmz.The infiltrated core was machined for press fit on the moving part of a two-part injection mold. The fit of the rod-shaped core on the stationary part of the mold was secured by grinding the tip of the rod. After the installation of the core in the movable mold part, the whole mold was installed in a machine (58 000 kg)) with an injection molding capacity of 156 g of polymeric material with the same density as polystyrene. 120 injection molded plastic injection molds (VanDorn 75 ton parts are made of polystyrene. Each plastic part was removed from the core and discarded when the moving part of the mold was opened. A cylinder temperature of l93 ° C was used together with a spray force of l4, lx106 kp / cm2.

Plastdelarna uppvisade inget främmande plastmaterial, vilket tyder att hålet fullständigt tillslutits med den insatta kärnan jämnt fastsatt mot den stillastående form- delen. Ingenkallhamring, sprickbildning eller nötning inträffade på kärnan, vilket visade kärnans homogena fysikaliska egenskaper.The plastic parts did not show any foreign plastic material, which indicates that the hole was completely closed with the inserted core evenly attached to the stationary molded part. No cold hammering, cracking or abrasion occurred on the core, which showed the homogeneous physical properties of the core.

EXEMPEL 19 Ett sfäriskt metallpulver ("Stellite" 21, mindre än 53 pm) användes för framställning av en passbit, varvid förfarandet enligt exempel l användes. Efter lätt sintring lO 15 20 25 30 35 447 126 V) vid IOOOOC besprutades skelettet med zirkoniumdioxidpulver, som var dispergerat i aceton. Den täckta passbiten place- rades i kontakt med ett dentalinlägg B av gjutguld med sam- mansättningen guld (76 %), silver (l4,3 %), koppar (7,5 %), palladium_(2 %) och indium (resten). Uppvärmning till IOOOOC i en l/2 h i vätgasatmosfär medförde infiltrering av guldinlägget i skelettet av sfäriskt metallpulver.EXAMPLE 19 A spherical metal powder ("Stellite" 21, less than 53 microns) was used to make a fitting piece, using the method of Example 1. After slight sintering (157 V) 447 126 V) at 100 ° C, the skeleton was sprayed with zirconia powder dispersed in acetone. The covered fitting piece was placed in contact with a dental insert B of cast gold with the composition gold (76%), silver (l4.3%), copper (7.5%), palladium_ (2%) and indium (the rest) . Heating to 100 DEG C. for 1/2 hour in a hydrogen atmosphere resulted in infiltration of the gold insert into the skeleton of spherical metal powder.

Ingen distortion av skelettet inträffade och passbitens krympning från modellen var i genomsnitt 0,79 %. Medel- värdet för Rockwell "B"-hårdheten var 96.No distortion of the skeleton occurred and the pass bit shrinkage from the model averaged 0.79%. The mean value of Rockwell "B" hardness was 96.

EXEMPEL 20 200 g koboltbaserat sfäriskt metallpulver (mindre än 44 Fm, "Vertx" Co-6) blandades med 2,0 g härdplast "Epon“ 828 i 5 min. Ett halvt gram epoxihärdande kata- lysator (Shell Oil Co., Typ F-l) tillsattes och man blandade i ca 2 min. Slutligen tillsattes 8,0 g butyl- stearat för att åstadkomma en jämn kittliknande konsi- stens efter ytterligare 5 min blandning. Denna blandning inmatades i en vibrerande form, som i förväg uppvärmts till 66°C, avluftats i vakuum (133 Pa) och däreñær åter satts under samma tryck som omgivningen. Föremålet hölls sedan vid 66°C i 1/2 h för härdning av härdplasten så att det formade föremålet blev styvt. Föremålet avlägsna- des ur formen, packades i en aluminiumoxidbâdd och upp- värmdes till lO10°C i argonatmosfär innehållande 5 % väte såsom i exempel l. Det lätt sintrade föremålet i form av en kub (5,08 cm) täcktes med en aerosolsuspen- sion av zirkoniumdioxid och infiltrerades med koppar vid 111o°c i 45 min.EXAMPLE 20 200 g of cobalt-based spherical metal powder (less than 44 Fm, "Vertx" Co-6) was mixed with 2.0 g of thermoset "Epon" 828 for 5 minutes. Half a gram of epoxy curing catalyst (Shell Oil Co., Type F1). ) was added and mixed for about 2 minutes Finally, 8.0 g of butyl stearate were added to give an even putty-like consistency after another 5 minutes of mixing, this mixture was fed into a vibrating mold preheated to 66 ° C , vented in vacuo (133 Pa) and then re-pressurized to ambient pressure, the object was then held at 66 ° C for 1/2 hour to cure the thermosetting plastic so that the molded article became rigid.The article was removed from the mold, packed in an alumina bed and heated to 1010 ° C in an argon atmosphere containing 5% hydrogen as in Example 1. The lightly sintered article in the form of a cube (5.08 cm) was covered with an aerosol suspension of zirconia and infiltrated with copper at 111 ° C for 45 min.

EXEMPEL 21 En hålighet i ett pressgjutstycke i form av en sågtan- dad knapp med en diameter ca 1,27 cm och längden l,27 cm framställdes enligt förfarandet i exempel 1. En han- modell av den sâgtandade knappen användes och en honform åstadkoms med ett tvåkomponentgjutmaterial, som säljes ur varumärket "Carbalon" 122G. De enskilda komponen- terna i ytmatorialet kyldos till l0°C och avluftades i lO 15 20 25 30 447 126 3l 5 min till ungefär pumpvakuum (approximativt 4 kPa).EXAMPLE 21 A cavity in a die casting in the form of a sawtooth button having a diameter of about 1.27 cm and a length of 1.27 cm was prepared according to the procedure of Example 1. A male model of the sawtooth button was used and a female mold was made with a two-component molding material sold under the "Carbalon" 122G brand. The individual components of the surface material were cooled to 10 ° C and vented for 10 minutes to approximately pump vacuum (approximately 4 kPa).

Lika delar av de båda komponenterna blandades och hälldes över hanmodellen, som placerats i en lämplig behållare för att innehålla gjutmaterialet. Det gjutmaterial, som täckte fär pumpvakuum och härdades i 1 h vid ca lO°C. Hanmodel- hanmodcll avluftades under ca 1 min vid unge- len avlägsnades sedan ur formen från den härdade honkopian och kopian fick härda i ytterligare 24 h vid rumstempera- tur. Kopian av hâligheten i gjutstycket är ett honmönster av den ursprungliga hanmodellen.Equal parts of the two components were mixed and poured over the male model, which was placed in a suitable container to contain the casting material. The casting material, which covered the pump vacuum and was cured for 1 hour at about 10 ° C. Male model male model was deaerated for about 1 minute at the kid was then removed from the mold from the cured female copy and the copy was allowed to cure for an additional 24 hours at room temperature. The copy of the cavity in the casting is a female pattern of the original male model.

Honkopian av hâligheten i gjutstycket kopierades en- ligt förfarandet i exempel l, varvid man använde en kobolt- -baserad legering ("Stellite" l, mindre än -44 pm) och 4,61 delar "Emerest“ 2642. Den osintrade formade kopian av håligheten sintrades lätt vid ll30°C och det erhållna metallskelettet infiltrerades med en kopparlegering, som innehöll nickel (15 %) och tenn (7 %). Infiltrationen genomfördes i vätgasatmosfär under en 45 min infiltre- ringsperiod och en infiltreringstemperatur på lllO°C.The female copy of the cavity of the casting was copied according to the procedure of Example 1, using a cobalt-based alloy ("Stellite" 1, less than -44 .mu.m) and 4.61 parts of "Emerest" 2642. The sintered shaped copy of the cavity was easily sintered at 130 ° C and the resulting metal skeleton was infiltrated with a copper alloy containing nickel (15%) and tin (7%), the infiltration was carried out in a hydrogen atmosphere for a 45 minute infiltration period and an infiltration temperature of 111 ° C.

Zink, som uppvärmts till en temperatur på 500°C i en luftugn, hälldes i den infiltrerande formhâligheten.Zinc, which was heated to a temperature of 500 ° C in an air oven, was poured into the infiltrating mold cavity.

Zinken fick stelna och gjutstycket avlägsnades från hàligheten. Ingen reaktion syntes inträffa mellan zinkun och íormhålighetens vägg.The zinc was allowed to solidify and the casting was removed from the cavity. No reaction appeared to occur between the zinc and the wall of the cavity.

Olika modifikationer och ändringar av uppfinningen är uppenbara för fackmannen utan att man därför avviker från uppfinningens omfattning och idé, och det bör fram- hållas att föreliggande uppfinning ej skall begränsas till de åskådliggörande utföringsformer och exempel, som tidigare angivits.Various modifications and alterations to the invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention, and it is to be understood that the present invention is not to be limited to the illustrative embodiments and examples set forth above.

Claims (5)

1. 0 15 20 25 30 35 4 4 7 1 2 6 32' PATENTKRAV l. Format, homogent, monolitiskt metallföremàl innefattande såsom huvuddel en första kontinuerlig fas av metallpartiklar, som genom bindning i fast tillstànd I är metallurgiskt bundna till ett stycke i form av ett skelett, och en andra kontinuerlig fas av metall, som upptar den volym av föremålet, som ej upptas av ske- lettet, k ä n n e t e c k n a t därav, att den första "kontinuerliga fasen har sfäriska, icke svårsmälta metall- partikar med en diameterfördelning av 1-200 Fm, att man vid observation i ljusmikroskop kan iakttaga en märkbar midjebildning mellan de största angränsande partiklarna i den första fasen och att den andra konti- nuerliga fasen har en smältpunkt som är minst 25° Kelvin lägre än smältpunkten för de mest làgsmältande av de sfäriska, svårsmälta partiklarna, varvid den nedre grän- sen för smältpunktsförhâllandet är 0,5.A format, homogeneous, monolithic metal article comprising as a main part a first continuous phase of metal particles, which by bonding in solid state I are metallurgically bonded to a piece in the form of a skeleton, and a second continuous phase of metal occupying the volume of the object not occupied by the skeleton, characterized in that the first "continuous phase has spherical, non-meltable metal particles with a diameter distribution of 1-200 Fm, that upon observation in a light microscope one can observe a noticeable waist formation between the largest adjacent particles in the first phase and that the second continuous phase has a melting point which is at least 25 ° Kelvin lower than the melting point of the most low melting of the spherical, difficult-to-digest particles, with the lower limit of the melting point ratio being 0.5. 2. Föremål enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t- därav, att de icke svårsmälta sfäriska metallpartiklarna har en diameter mindre än 45 Pm.2. An article according to claim 1, characterized in that the non-digestible spherical metal particles have a diameter of less than 45 Pm. 3. Föremål enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att den första kontinuerliga fasen inbegriper metall, som valts ur den grupp, som består av kobolt, järn, nickel och legeringar, som innehåller en eller flera av ämnena kobolt, järn och nickel,3. An article according to claim 1, characterized in that the first continuous phase comprises metal selected from the group consisting of cobalt, iron, nickel and alloys containing one or more of the substances cobalt, iron and nickel, 4. Föremål enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att den andra kontinuerliga fasen innehåller metall, som valts ur den grupp, som innefattar koppar, silver, guld och legeringar, som innehåller ett eller flera av ämnena koppar, silver och guld.An article according to claim 1, characterized in that the second continuous phase contains metal selected from the group consisting of copper, silver, gold and alloys containing one or more of the substances copper, silver and gold. 5. Sätt att forma ett monolitiskt, infiltrerat icke svàrsmält föremål från en form, vilket sätt inbe- griper en blandning av icke svàrsmälta, sfäriska metall- partiklar, som genom bindning i fast tillstånd är metal- lurgiskt bundna till ett stycke i form av ett skelett och en andra kontinuerlig metallfas, k ä n n e t e c k- n a t av den nya kombinationen av steg: M1 lO l5 20 447 126 33 man värmer en blandning av icke-svårsmält sfäriskt metallpulver med en diameterfördelning av l-200 pm och flyktigt organiskt bindemedel, som innefattar ett termo- plastiskt material, över bindemedlets mjnkningstempe- ratur, man formar den bildade plastiska massan i en uppvärmd flexibel form för bildning av ett osintrat format föremål, som är väsentligen fritt från håligheter och som har formens form och storlek, man stödjer det erhållna osintrade formade föremålet i ett icke reak~ tionsbenäget svårsmält pulver, man värmer det osintrade formade föremålet för förflyktigande av det organiska bindemedlet och för lätt sintring av det icke svårsmälta sfäriska metallpulvret för bildning av ett koherent monolitiskt metallskelett, man kyler det bildade mono- litiska metallskelettet, som infiltreras med en andra metall med en smältpunkt, som är minst 25oK lägre än smältpunkten, varvid den nedre gränsen för smältpunkts- förhållandet är 0,5 för det mest lågsmältande av det sfäriska metallpulvret för bildning av ett infiltrerat format metallföremål.A method of forming a monolithic, infiltrated non-molten object from a mold, comprising a mixture of non-molten spherical metal particles which, by solid state bonding, are metallurgically bonded to a piece in the form of a skeleton and a second continuous metal phase, characterized by the new combination of steps: heating a mixture of non-digestible spherical metal powder with a diameter distribution of 1-200 μm and volatile organic binder, comprising a thermoplastic material, above the bending temperature of the adhesive, the formed plastic mass is formed into a heated flexible mold to form an unsintered shaped article, which is substantially free of cavities and which has the shape and size of the mold, it is supported the unsintered shaped article is obtained in a non-reactive difficult-to-digest powder, the unsintered shaped article is heated to volatilize the organic binder and for easy sintering of the non-digestible spherical metal powder to form a coherent monolithic metal skeleton, the formed monolithic metal skeleton is cooled, which is infiltrated with a second metal having a melting point at least 25oK lower than the melting point, the lower limit of melting point the ratio is 0.5 for the lowest melting point of the spherical metal powder to form an infiltrated shaped metal object.
SE7809968A 1977-09-26 1978-09-22 FORMAT FOREMAL INCLUDING A BASKET OF NON-RESPONSIBLE METAL PARTICLES AND AN INFILTRATED CONTINUOUS METAL PHASE AS WELL AS MANUFACTURING THIS SE447126B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US83678277A 1977-09-26 1977-09-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7809968L SE7809968L (en) 1979-03-27
SE447126B true SE447126B (en) 1986-10-27

Family

ID=25272719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7809968A SE447126B (en) 1977-09-26 1978-09-22 FORMAT FOREMAL INCLUDING A BASKET OF NON-RESPONSIBLE METAL PARTICLES AND AN INFILTRATED CONTINUOUS METAL PHASE AS WELL AS MANUFACTURING THIS

Country Status (10)

Country Link
JP (1) JPS5495907A (en)
AU (1) AU527570B2 (en)
BR (1) BR7806319A (en)
CA (1) CA1119847A (en)
DE (1) DE2842026A1 (en)
ES (1) ES473631A1 (en)
FR (1) FR2403856A1 (en)
GB (1) GB2005728B (en)
IT (1) IT1106097B (en)
SE (1) SE447126B (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2469233B1 (en) * 1979-11-14 1982-06-18 Creusot Loire
US4469654A (en) * 1980-02-06 1984-09-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company EDM Electrodes
US4373127A (en) * 1980-02-06 1983-02-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company EDM Electrodes
US4327156A (en) 1980-05-12 1982-04-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Infiltrated powdered metal composite article
US4455354A (en) * 1980-11-14 1984-06-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Dimensionally-controlled cobalt-containing precision molded metal article
US4554218A (en) * 1981-11-05 1985-11-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Infiltrated powered metal composite article
KR100345877B1 (en) * 1998-01-24 2002-07-27 한국과학기술연구원 Method for manufacturing metal case for optical transmitting/receiving module packaging
US20040243133A1 (en) * 2003-03-05 2004-12-02 Therics, Inc. Method and system for manufacturing biomedical articles, such as using biomedically compatible infiltrant metal alloys in porous matrices
DE10309795A1 (en) * 2003-03-05 2004-09-23 Sirona Dental Systems Gmbh Process for producing a dental prosthetic item from metallic materials and blank therefor
CN114226731B (en) * 2021-12-20 2024-02-06 江苏金物新材料有限公司 Method for preparing fully dense titanium alloy part by low-cost injection molding

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB639138A (en) * 1946-04-01 1950-06-21 American Electro Metal Corp Improvements relating to powder metallurgically produced materials and processes formaking the same
FR1010978A (en) * 1948-11-16 1952-06-17 Edras Process for obtaining complex masses by agglomeration of metal powders
US3823002A (en) * 1972-05-05 1974-07-09 Minnesota Mining & Mfg Precision molded refractory articles
US3988524A (en) * 1973-01-15 1976-10-26 Cabot Corporation Powder metallurgy compacts and products of high performance alloys

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6153415B2 (en) 1986-11-18
IT1106097B (en) 1985-11-11
SE7809968L (en) 1979-03-27
JPS5495907A (en) 1979-07-28
GB2005728B (en) 1982-07-21
IT7851233A0 (en) 1978-09-25
CA1119847A (en) 1982-03-16
BR7806319A (en) 1979-04-17
AU527570B2 (en) 1983-03-10
GB2005728A (en) 1979-04-25
FR2403856B1 (en) 1983-04-29
FR2403856A1 (en) 1979-04-20
ES473631A1 (en) 1979-04-16
AU4014878A (en) 1980-04-03
DE2842026A1 (en) 1979-04-05
DE2842026C2 (en) 1991-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4431449A (en) Infiltrated molded articles of spherical non-refractory metal powders
EP0052922B1 (en) Dimensionally-controlled cobalt-containing precision molded metal article
US4554218A (en) Infiltrated powered metal composite article
US3929476A (en) Precision molded refractory articles and method of making
US4327156A (en) Infiltrated powdered metal composite article
US4710223A (en) Infiltrated sintered articles
US4469654A (en) EDM Electrodes
US4373127A (en) EDM Electrodes
EP1534451B1 (en) Casting process
US3823002A (en) Precision molded refractory articles
AU692587B2 (en) Aluminum alloys containing beryllium and investment casting of such alloys
US4491558A (en) Austenitic manganese steel-containing composite article
US4289833A (en) Liquid phase sintered dense composite body for brazed joints and method for making the same
CN108339983B (en) Selective laser melting forming method for 304 stainless steel or 304L stainless steel
JPH05318085A (en) Method for incorporating hard wear resisting surface layer in metal article and article produced by said method
SE447126B (en) FORMAT FOREMAL INCLUDING A BASKET OF NON-RESPONSIBLE METAL PARTICLES AND AN INFILTRATED CONTINUOUS METAL PHASE AS WELL AS MANUFACTURING THIS
US20050123433A1 (en) Production of composite materials by powder injection molding and infiltration
IT1230629B (en) PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF METALLIC MATRIX COMPOSITE MATERIALS WITH CONTROLLED REINFORCEMENT CONTENT
US4300951A (en) Liquid phase sintered dense composite bodies and method for producing the same
US20040146424A1 (en) Production of component parts by metal injection moulding (mim)
US2798810A (en) Method of making a sintered, high temperature article
Goldberger A low cost method for pressure-assisted densification of advanced materials into complex shaped parts
CN114807676B (en) Sn-Bi alloy material and preparation method and application thereof
JP2553996B2 (en) Method of manufacturing electrode for electric discharge machining by infiltration method
KR830000311B1 (en) Manufacturing Process of Cast Metal Products Impregnated with Spherical Non-Refractory Metal Powder