SE468558B - Saett att framstaella en keramisk kropp innehaallande bornitrid - Google Patents

Description

468 558 Dock föreligger problem att i ett kompakteringsteg framstäl- la kroppar från ett pulver med làg fylldensitet. För att överkomma detta, vibreras eller förformas kroppar till en täthet överstigande 50 % eller företrädesvis 60 % av det keramiska materialets teoretiska täthet, betecknas fortsätt- ningsvis %TD, före kompakteringen. Se exempelvis den ameri- kanska patentskriften US 4 495 123, i vilken ett sätt att framställa fulltäta kroppar av bornitrid beskrives. Enligt förfarandet i denna skrift fylles ett bornitridpulver, med en boroxidhalt understigande 1 %, vilket normalt överskrids av kommersiellt tillgängliga bornitrid pulver, i en kapsel varefter pulvret vibreras till en täthet högre än fylldensi- teten innan kapseln förslutes, evakueras, kompakteras och sintras pá, vid varmisostatisk pressning, vedertaget sätt.

Genom den tyska patentskriften DE-A-4003 809 är det känt att utgående från ett bornitridpulver med upp till 4 vikt-% boroxid tillsätta upp till 3 % AlN, upp till 1 % Ca samt upp till 50 % av tillsatser SåSOm Zr02, Si3N4, SiC, B4C, S102, Al203, YQO3, Mg0 eller metaller för att optimera de tekniska egenskaperna. Pulvret förformas och förkomprimeras genom kallisostatpressning, eventuellt med tillsats av 0.5-6 % av ett bindemedel, till en porös kropp med en täthet av minst 50 %TD. Den förformade kroppen placeras i en stàlkapsel och värmes till mellan 500 och l100°C, varvid bindemedlet avdrives. Därefter evakueras och tillslutes kapseln gastätt för att varmisostatpressas pà vedertaget sätt.

Båda dessa referenser förutsätter att förkompaktering och/eller förformning till en täthet överstigande 50%TD sker innan en kropp kan pressas.

Utöver förkompaktering till en täthet över fylldensiteten J kräver framställning av en bornitridkropp enligt den ameri- kanska patentskriften omfattande preparering beträffande bornitridpulvrets renhet. Problem uppstår med att avlägsna kärnor, tillverkade enligt detta förfarande, genom bläst- 468 558 ring. Dessutom skadas ofta bornitridkroppen vid avlägsnandet av den för varmisostatpressningen använda kapseln då bornitrid med så låga boroxidhalter som vid ett förfarande enligt den amerikanska patentskriften kan uppná en starkare bindning till kapselväggen än den inre hàllfastheten i bornitridkroppen.

UPPFINNINGEN Den föreliggande uppfinningen avser ett sätt att tillverka en fulltät formstabil och mekaniskt bearbetbar keramisk kropp. Kroppen kompakteras genom varmisostatisk pressning, i ett steg utan förkompaktering eller förformning, till en fulltät kropp utgående från ett keramiskt pulver, vilket åtminstone innehåller bornitrid och ett sintringsbefrämjande medel i form av boroxid. Det bornitridhaltiga keramiska pulvret tillsättes boroxid, enligt uppfinningen tills en halt av mellan 5 till 7 viktsprocent, innan det bornitrid- haltiga keramiska pulvret med tillsatser fylles i en stàlkapsel. Därefter evakueras och tillslutes kapseln, väsentligen gastätt, utan ytterliggare förkompaktering av pulvret. Kapseln och det däri inneslutna pulvret kompakteras och sintras, genom varmisostatisk pressning, till en väsent- ligen tät kropp, företrädesvis till en täthet överstigande 90 %TD, på vedertaget sätt, vid en temperatur av mellan 1100 till 1300°C och ett tryck av mellan 50 till 300 MPa.

För att kunna kompaktera det bornitridhaltiga keramiska pulvret direkt från en fylltäthet av mellan 20 till 50 %TD till en fulltät kropp fylles det keramiska pulvret i en kapsel som enligt uppfinningen sammanfogas och utformas för att deformeras symmetriskt och uppta de stora deformationer av kapseln som uppstår vid kompakteringen av ett pulverfor- migt material med låg fylltäthet till en väsentligen tät kropp. Denna symmetriska deformation ástadkommes i en utföringsform genom att kapseln utformas och sammanfogas så att vid ett kritiskt värde pà applicerat yttre övertryck en 468 558 instabilitet uppstår i kapseln, plåten veckas och kapseln deformeras symmetriskt och regelbundet, varvid den stora volymminskningen i samband med kompaktionen av pulvret från låg fylltäthet till en väsentligen tät kropp upptas av kap- seln utan att läckage eller formförvanskning uppstår. I en annan utföringsform àstadkommes denna symmetriska deforma- tion av kapseln genom att i stàlkapseln ingående plåtar sam- manfogas medelst fogar med hög uppvikt fläns. Genom att fogarna utformas med hög fläns kan de uppta den kraftiga deformationen av kapseln, som följer av den stora kompres- sionen av det keramiska pulvret från låg fylltäthet till en väsentligen tät kropp, utan läckage eller formförvanskning.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen fylles ett ke- rampulver, väsentligen bestående av pulverformig bornitrid, med en halt av upp till mellan 5 och 7 viktsprocent boroxid i en stålkapsel. Stålkapseln sammanfogas med höga uppvikta flänsar för att deformeras symmetriskt vid kompakteringen av kerampulvret. Kerampulvret packas vid fyllningen till en fylltäthet motsvarande 20 till 35 %TD. Efter att stàlkapseln har fyllts, evakueras och tillslutes den väsentligen gastätt innan kapseln och det i kapseln inneslutna kerampulvret kom- pakteras och sintras genom varmisostatisk pressning vid en temperatur av mellan 1130 och 1250°C och ett tryck av 100 till 140 MPa. Varvid en keramkropp med en täthet av åtmins- tone 96 %TD bildas.

Keramkroppar innehållande bornitrid och framställda enligt uppfinningen är mycket formstabila, samtidigt som de lätt kan bearbetas mekaniskt och blästras bort, vilket gör dem mycket lämpliga att användas som kärnor eller formar vid framställning av komponenter från metallpulver. Dessa keramiska kärnor och formar används med fördel till att forma pulvermetallurgiskt framställda metalliska kompo- nenterna, varvid de efter formning lätt avlägsnas mekaniskt, exempelvis genom blästring. För att ytterliggare förbättra möjligheterna till bearbetning av de keramiska kropparna, 01

Claims (6)

s* 468 558 genom att möjligöra bearbetning med elektroerosiva metoder s.k. gnistbearbetning, tillsättes i en speciell utförings- form 5 till 10 viktsprocent kol till kerampulvret. PATENTKRAV

1. l.Sätt att genom varmisostatisk pressning tillverka en full- tät formstabil mekaniskt bearbetbar keramisk kropp utgående från ett kerampulver innehållande åtminstone bornitrid och ett sintringsbefrämjande medel, i form av boroxid, k ä n n e t e c k n a t a v, att till det bornitridhaltiga kerampulvret tillsättes boroxid till en halt av mellan 5 till 7 viktsprocent, - att det bornitridhaltiga kerampulvret med tillsatser fylles i en stálkapsel, att stálkapseln tillslutes väsentli- gen gastätt innan stálkapseln och däri inneslutet bornitrid- haltigt kerampulver kompakteras och sintras, genom varmiso- statisk pressning vid en temperatur av mellan 1100 och 1300°C och ett tryck av mellan 50 och 300 Ma, till en kropp med en täthet uppgående till minst 90 % av teoretisk täthet.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att det bornitridhaltiga kerampulvret med tillsatser fylles i en kapsel och packas till en fylltäthet av mellan 20 till 35 % av det keramiska materialets teoretiska täthet, varefter kapseln evakueras och tillslutes, varvid kerampulv- rets fylltäthet förblir väsentligen oförändrad och att därefter kapseln med däri inneslutet kerampulver kompakteras och sintras till en väsentligen fulltät kropp.

3. Sätt enligt patentkrav 1 eller patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att stálkapseln sammanfogas medelst svetsning frán plåtar vilka formas och förenas med fogar så att vid ett kritiskt värde pá applicerat yttre övertryck en instabilitet uppstår varvid plåten veckas och kapseln deformeras symmetriskt och regelbundet för att uppta de stora deformationer som uppstår i samband med att ett 468 558 pulverformigt material med låg fylltäthet kompakteras och sintras till en väsentligen tät kropp.

4. Sätt enligt patentkrav 1 eller patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att stålkapseln sammanfogas medelst svetsning från plåtar vilka formas och förenas med fogar av typen uppvikt fläns varvid svetsfogarna utföres med höga flänsar för att uppta de stora deformationer som upp- står i samband med att ett pulverformigt material med låg fylltäthet kompakteras och sintras till en väsentligen tät kropp.

5. Sätt enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t a v, att 5 till 10 viktsprocent kol inblandasg i kerampulvret.

6. Sätt enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t a v, att det keramiska pulvret med tillsatser kompakteras och sintras till en formstabil mekaniskt bear- betbar keramisk kropp för formning av pulvermetallurgiskt framställda metalliska kroppar.