DE1280512B - Verfahren zum Herstellen von gepressten und gesinterten Werkstuecken aus nicht fliessendem Metallpulver oder Metallpulvergemisch - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WßVSsiSS PATENTAMT Int. CL:

B22f

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 31 b3 -1/00

Nummer: 1280 512

Aktenzeichen; P 12 80 512,8-24 (S 59890)

Anmeldetag: 19. September 1958

Auslegetag: 17. Oktober 1968

Beim Herstellen von Sinterfertigformteilen ist das Fließverhalten der Ausgangspulver von großer Bedeutung. Unter dem Fließverhalten versteht man die Ausfließzeit von IQO g Metallpulver aus einem 60°- Trichter mit einer Düsenöffnung von 4 min Durch·- messer und 4 mm Düsenlänge (bei groben Pulversorten werden größere Düsenöffnungen angewandt). Die für Sinterfertigformteile verwendeten Eisenpulver besitzen Z. B. je nach Korngröße und Korngehalt eine Fließzeit von etwa 10 bis 40 sec/100 g. Da die Preßgeschwindigkeit bei den für eine rationelle Fertigung jn Frage kommenden Pressen zwischen 1500 und 25ΟΟ Hube/Stunde liegt, stehen für den .Füllvorgang der Matrize nur etwa 0,5 bis 1 Sekunde zur Verfügung. In dieser Zeit muß die Matrize durch die automatische Füllvorrichtung mit möglichst gleichem Füllgewicht gefüllt werden.

Piese Forderung ist mit den gut fließenden Metallpulvern ohne Schwierigkeiten erfüllbar. Für gewisse pulvermetallurgische Sonderwerkstoffe, z. B. für elek- ao irische Kontakte, werden jedoch Pulver eingesetzt, die entweder kein ausreichendes oder gar kein Fließverhalten zeigen, So fließen z. B. die Elektrolyse-, Fällungs- und Karbonyl-Metallpulver im allgemeinen nicht. Dies ist der Grund dafür, daß die pulvermetallurgische Fertigung von Kontaktwerkstoffen auf einen wesentlichen Vorteil des pulvermetallurgischen Verfahrens, nämlich auf die Herstellung von maßgenauen Fertigformteilen, verzichtet. Die Fertigung erfolgt hier meist aus größeren quaderförmigenMetallpulverpreßkörpern, die nach dem Sintern durch Kaltverformung, ζ. B. Walzen oder Ziehen, zunächst zu Bändern oder Drähten verformt werden; aus ihnen werden dann die Kontakte gestanzt. Hierbei treten Stanzabfälle auf. So beträgt z. B. bei einem Walzstreifen von 40 mm Breite, aus dem Kontaktstücke von 8 mm Durchmesser gestanzt werden, der Abfall 39 %>.

Hinzu kommt, daß man bei allen kalt verformten, heterogenen Verbundmetallen oder Verbundstoffen ein Richtgefüge erhält, in dem die im GrundmetaU eingelagerten Komponenten in der Verformungs« ebene verformt sind. Die auf die vorgenannte Weise hergestellten Kontaktkörper wurden bisher immer so eingesetzt, daß die Verformungsebene Kontaktebene ist, In dieser Richtung besteht gegenüber der dazu senkrechten Richtung nicht nur eine kleinere elektrische Leitfähigkeit, sondern auch eine geringere Abbrandfestigkeit,

Die vorgenannten Nachteile werden bei Sinterfertigformteilen vermieden, da die im Grundmetall eingelagerten Komponenten beim Pressen in die Fertigform nur unwesentlich verformt werden und prak-Verfahren zum Herstellen von gepreßten und
gesinterten Werkstücken aus nicht fließendem
Metallpulver oder Metallpulvergemisch

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft· Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str, 50

Als Erfinder benannt:

Dr. techn, habil. Horst Schreiner, 8500 Nürnberg

tisch keine Richtstruktur aufweisen. Das Formteil ist also weitgehend isotrop mit praktisch in allen Richtungen gleichen Eigenschaften. Hinzu kommt, daß bei diesem Verfahren bei lOOVoiger Metallausnutzung eine hohe Maßgenauigkeit und Gewichtsgleichheit der Fertigformteile erreicht wird.

Es besteht daher ein erhebliches technisches Interesse an Verfahren, welche das Herstellen von gepreßten und gesinterten Werkstücken aus nicht fließendem Metallpulver oder Metallpulvergemisch ermöglichen. Hierzu wurde nach bekannten Verfahren mit dem Metallpulver oder dem Metallpulvergemisch ein Granuliermittel und ein Lösungsmittel, d. h. ein gelöstes Granuliermittel, gemischt, dieses Gemisch in ein fließfähiges Feingranulat übergeführt, das Feingranulat während des Granulierens oder danach unter Abdampfen des Lösungsmittels getrocknet und gepreßt und das Granuliermittel aus dem Preßling entfernt, d. h, zu Beginn des Sinterns abgedampft oder zersetzt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, welches das angeführte Problem in verbesserter Weise löst und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Lösungsmittel im Überschuß verwendet und der überschüssige Lösungsmittelanteil vor dem Feingranulieren abgedampft wird.

Man erreicht so eine gleichmäßige Verteilung und ein definiertes Fließverhalten, das sich insbesondere in einer konstanten und beschleunigten Fließzeit äußert. Ein ganz besonderer Vorteil ist fertigungstechnisch, da die nach dem erflndungsgemäßen Verfahren erhaltenen Teile sich durch enge Gewichtstpleranz auszeichnen.

Weitere Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung beruhen darauf, daß bei Verwendung von über-

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schüssigem Lösungsmittel weniger Granuliermittel zur Beisoiel 1

Erzeugung eines fließfähigen Feingranulate erforder-

lieh ist. Ein nicht fließendes Silber-Nickel-Pulvergemisch

Es ist an sich bekannt, Metallpulver entweder stark im Mischungsverhältnis 90 :10, das mit 2,5 t/cm² zu trocknen oder es mit Lösungsmittel zu vermischen, 5 verpreßt worden war, weist eine Preßdichte von um es fließfähig zu machen. Nach dem Stand der 8,05 g/cm³ auf und bildet beim Kaltpressen durch Technik wird abei nur' so viel Lösungsmittel züge- Zusammenschweißen der Teilchen eine gasdichte geben, daß man granulieren kann, und es war aus der Oberflächenschicht. Beim anschließenden Sintern deutschen Auslegeschrift 1008 005, die das oben- führen die so eingeschlossenen adsorbierten Gase zu erwähnte bekannte Verfahren beschreibt, nicht zu io Aufblähungen und in der Folge zu einem Dichteerkennen, daß bei Verwendung von überschüssigem abfall des Sinterkörpers von 8,05 auf 6,42 g/cm³. Es Lösungsmittel weniger Granuliermittel erforderlich geht also ein wesentlicher Effekt des Sinterns verist. loren. Dieser kann zwar durch Nachpressen ausge-

Eine weitere Begünstigung der Verhältnisse tritt glichen werden, die Gaseinschlüsse werden jedoch durch den Porengehalt der Oberfläche auf, der sich 15 dabei nicht beseitigt und machen sich z. B. bei Konvor allem bei Kontaktwerkstoffen mit Silber aus takten beim Schalten hoher Ströme durch einen ver-Grundmetall einstellt. Bei· Verwendung von Kontakt- größerten Abbrand ungünstig bemerkbar,
werkstoffen mit Silber als Grundmetall verbleiben Sintert man dagegen einen erfindungsgemäß unter

nämlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Verwendung von überschüssigem Lösungsmittel aus der Oberfläche des Preßkörpers feine Poren, wodurch ao dem selben Mischungsverhältnis hergestellten Silberder Körper gasdurchlässig ist. Nickel-Preßkörper, bei dem der überschüssige Lö-

Die zur Durchführung des Verfahrens nach der sungsmittelanteil vor dem Feingranulieren abge-Erfindung geeigneten Kontaktwerkstoffe können ganz dampft worden war, so erhält man nach dem Abverschiedenen Metallgruppen angehören. So sind dampfen des Granuliermittels bei einer Temperatur z. B. Silber-Nickel-, Silber-Blei- oder auch Wolfram- 25 zwischen 300 und 450° C einen gasdurchlässigen Kupfer-Nickel-Pulvergemische geeignet. Insbesondere Körper, bei dem die adsorbierten Gase vor dem bei Kontaktwerkstoffen mit Silber als Grundmetall Dichtsintern der Oberflächen entweichen können. So spielen die nach dem Abdampf en des Granuliermittels erreicht man beim Sintern zwischen 850 und 900° C vor dem Sintern in der Oberfläche des Preßkörpers eine Dichtesteigerung auf 9,6 g/cm³; dies entspricht verbliebenen feinen Poren eine wesentliche Rolle. 30 93 % der Kompaktdichte.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird so vor- „ . . . „

gegangen, daß mit dem Metallpulver oder dem Me- H ei s-plei1

tallpulvergemisch ein Granuliermittel und ein Lö- Ein Silber-Blei-Pulvergemisch mit der Zusammen-

sungsmittel gemischt wird, das erfindungsgemäß im Setzung 80:20 zeigt kein Fließvermögen. Das GeÜberschuß verwendet wird. Das überschüssige Lö- 35 misch wird mit 2% Äthylenglykol als Granuliermittel sungsmittel wird anschließend abgedampft, so daß und Äthylalkohol als Lösungsmittel versetzt. Bei eine granulierfähige Masse zurückbleibt. Erfindungs- etwa 60° C wird das überschüssige Lösungsmittel gemäß erfolgt das Abdampfen der überschüssigen unter Rühren so weit abgedampft, bis sich das Pulver Lösungsmittelanteile vor dem Feingranulieren. Das zusammenballt, aber noch feucht bleibt. Anschlie-Feingranulieren kann mit einer in der Kunststoff- 40 ßend wird diese Masse durch ein 0,5 mm Sieb geindustrie gebräuchlichen Einrichtung, z. B. durch drückt. Dabei entstehen fadenartige Teilchen von Passieren durch ein Granuliersieb, erfolgen. Das Gra- etwa 2 mm Länge und 0,5 mm Durchmesser. Nach nulat wird anschließend durch weiteres Abdampfen dem Trocknen bei 80° C während 3 Stunden ist das des Lösungsmittels getrocknet, z. B. durch Lagern in Pulver preßfertig. Es besitzt gute Fließeigenschaften der Luft oder bei erhöhter Temperatur und/oder bei 45 und ist ausreichend rüttelbeständig, so daß es bei vermindertem Druck. einer Preßgeschwindigkeit von 2000 Stück/Stunde

An das Granuliermittel werden folgende Forderun- innerhalb der zulässigen Füllgewichtstoleranz von gen gestellt: Es muß durch Zusammenhalten mehre- +1 % schnell genug in die Matrize eingefüllt werden rer Metallpulverteilchen ein sekundäres Korn bilden, kann. Der Preßvorgang wird durch das Granulierso daß ein fließfähiges, rüttelbeständiges Pulver ent- 50 mittel, das gleichzeitig die Wirkung eines preßerleichsteht, das mit den automatischen Füllvorrichtungen ternden Zusatzes besitzt, begünstigt; insbesondere der üblichen schnellaufenden Pressen hinreichend wird die Wandreibung des Preßkörpers an der schnell eingefüllt und dann zu maßgenauen und ge- Matrizenwand beim Ausstoßvorgang entlang des wichtsgleichen Preßkörpern verpreßt werden kann. Ausstoßweges um 15 bis 30 % herabgesetzt. Aus dem Weiterhin wird gefordert, daß das Granuliermittel 55 Preßkörper wird anschließend das Granuliermittel bei nach dem Pressen des Pulvergemisches aus dem einer Temperatur von 300° C während einer halben Preßkörper möglichst rückstandsfrei entfernt werden Stunde abgedampft. Das Sintern und Nachpressen kann, und zwar vor dem Sintern durch Erwärmen, wird in der üblichen Weise durchgeführt,
gegebenenfalls bei vermindertem Druck, wodurch der .

Vorgang beschleunigt wird. Schließlich darf das 60 Beispiel J

Granuliermittel die Raumerfüllung des geschütteten Ein Wolfram-Kupfer-Nickel-Pulvergemisch mit der

Ausgangspulvers nicht wesentlich erhöhen. Zusammensetzung 70 : 25 : 5 fließt nicht. Es wird mit

Als Granuliermittel eignen sich alle organischen Kampfer als Granuliermittel und mit Äthylalkohol Substanzen, die die vorgenannten Bedingungen er- als Lösungsmittel versetzt. Das Granulieren wird, wie füllen, z. B. Glykol oder Kampfer. 65 im Beispiel 2 beschrieben, durchgeführt. Die Fließ-

Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens gemäß zeigt aus einem 60°-Trichter mit 10 mm Düsendurchder Erfindung werden nachfolgend Beispiele aufge- messer beträgt 44 sec/100 g. Die Weiterbehandlung führt. des Granulats erfolgt, wie im Beispiel 2 angegeben.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen von gepreßten und gesinterten Werkstücken aus nicht fließendem Metallpulver oder Metallpulvergemisch, wobei mit dem Metallpulver oder dem Metallpulvergemisch ein Granuliennittel und ein Lösungsmittel gemischt wird, dieses Gemisch in ein fließfähiges Feingranulat übergeführt, das Feingranulat unter Abdampfen des Lösungsmittels getrocknet und gepreßt und das Granuliennittel aus dem Preßling entfernt wird, dadurch gekenn-

   IO zeichnet, daß das Lösungsmittel im Überschuß verwendet und der überschüssige Lösungsmittelanteil vor dem Feingranulieren abgedampft wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1008 005;
   R. Kieffer und W. Hotop, Sintereisen und

   Sinterstahl, 1948, S. 114;
   C. G. Goetzel, Treatise on Powder Metallurgy,

   Bd. I (1959), S. 254, 256.