[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EP0525325B1 - Verfahren zur Herstellung dichter Sinterwerkstücke - Google Patents

Verfahren zur Herstellung dichter Sinterwerkstücke Download PDF

Info

Publication number
EP0525325B1
EP0525325B1 EP92108827A EP92108827A EP0525325B1 EP 0525325 B1 EP0525325 B1 EP 0525325B1 EP 92108827 A EP92108827 A EP 92108827A EP 92108827 A EP92108827 A EP 92108827A EP 0525325 B1 EP0525325 B1 EP 0525325B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
binder
mould
green body
process according
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92108827A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0525325A1 (de
Inventor
Arie Dr. Ruder
Hans Peter Dr. Buchkremer
Rudolf Prof. Hecker
Detlev Dr. Stöver
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forschungszentrum Juelich GmbH
Original Assignee
Forschungszentrum Juelich GmbH
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 Forschungszentrum Juelich GmbH filed Critical Forschungszentrum Juelich GmbH
Publication of EP0525325A1 publication Critical patent/EP0525325A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0525325B1 publication Critical patent/EP0525325B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/22—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/26—Producing shaped prefabricated articles from the material by slip-casting, i.e. by casting a suspension or dispersion of the material in a liquid-absorbent or porous mould, the liquid being allowed to soak into or pass through the walls of the mould; Moulds therefor ; specially for manufacturing articles starting from a ceramic slip; Moulds therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Definitions

  • the invention relates to a method for producing porous or dense sintered workpieces from metal, a metal alloy or from ceramic materials, in which a green body is first formed from a mixture of the metal present as a powder, the metal alloy or the ceramic material and a binder debindered, sintered and the sintered body is compressed, if necessary, by hot isostatic pressing (HIP process).
  • HIP process hot isostatic pressing
  • a viscous mixture of powder and binder has previously been produced, and this mixture has been pressed into the predetermined shape under a pressure of a few hundred bars. Quite apart from the fact that in this procedure narrow cavities of the form to be filled can be inaccessible to the viscous mass, it also shows that during the subsequent binder removal or sintering process to which the viscous mass filled under pressure is subjected to the binder does not completely escape from the mass or the green body, so that undesired residues can remain in the workpiece.
  • the green body is removed from the mold after drying and is thus ready for further processing.
  • the casting compound is expediently produced in a separate vessel, after which it is poured into the mold through a sprue or a funnel.
  • Adequate filling of the form is achieved by gravitation and can be accompanied by targeted vibration of the form. External vibrations and / or rotations of the shape by hand or mechanically are useful for this.
  • the solvent can be removed from the mass filled into the mold under normal pressure and at room temperature. However, this drying process can also take place at elevated temperature and / or under a slight negative pressure or can be accelerated thereby.
  • the filling can be built up in several steps using different materials.
  • a procedure which is expedient for this is that mixtures formed from different materials are poured into the mold one after the other, so that the poured-in mass and thus also the green body formed thereafter consists of layers of different composition arranged one above the other.
  • a second is poured onto the first. This process is complete Filling of the mold continued, so that a layer system green body composed of different materials with a graduated structure, for example with regard to material, porosity, grain / particle size distribution, arises.
  • Another variant of the method is that the mixture is poured in via / or around a green body previously introduced into the mold or an already finished workpiece.
  • an inner or outer coating (s) or covering of a solid part that has already been produced can be produced, the casting compound being poured into the cavities and the surface to be coated after being introduced into a suitable mold.
  • the casting compound can also be applied with a brush or sprayed on and then further processed with good success.
  • Composite materials or graded materials can be produced by introducing the insert component into the premix or by introducing them into the mold before casting.
  • the general rule is that the proportion of the binder in the mixture should be such that it is sufficient to solidify the mass to form a manageable green body.
  • the amount of binder required for this can easily be determined by means of a few preliminary tests; it is in the range between 2 and 5% by volume.
  • green bodies with a binder content of 0.02 (2.00% by volume) with particle sizes of approx. 20 ⁇ m have considerable strength. However, when using larger particles with the same binder content, the strength is still sufficient to ensure safe handling of the green bodies.
  • the binder content can be varied by controlled addition or evaporation of the liquid, volatile solvent component (carrier). In practice, the maximum volume fraction is limited by the solubility limit of the binder in the solvent or by the relative natural porosity, which is approximately 26% for ideally packed spherical particles.
  • the binder condenses as a thin film on the powder particles during the removal (evaporation) of the solvent (carrier) and a rapid, continuous removal of the solvent (carrier) through the free particle spaces takes place.
  • the final strength of the green body is achieved after the solvent has been completely removed (Carrier) and after the binder has solidified at room temperature (possibly also at elevated temperature) as a solid network with connecting bridges between adjacent powder particles.
  • the green body After the green body has been formed, it is subjected to a thermally activated debinding and sintering treatment.
  • the green body is heated to remove the binder.
  • This debinding process is not limited to a specific time-temperature program (profiles, sequences, cycles), although some sub-steps are required to enable complete binder removal.
  • a typical procedure is for the green body to be heated to a temperature in the range from 280 to 420 ° C. at a rate of 3-10 ° C./min and, depending on the size of the body, to be kept at this temperature until the binder is removed.
  • the body is then heated to sintering temperature up to a rate of> 10 ° C / min.
  • High temperatures promote the rapid splitting of the binder into a vapor that sublimes outside the green body either in the atmosphere or pumped out by a vacuum system. The splitting and removal takes until the binder has burned out.
  • Materials such as superalloys, stainless steel, titanium alloys and aluminum alloys, iron materials, ceramic powders such as zirconium oxide, chromium oxide, lathane oxide, perovskite, aluminum oxide and silicon oxide can be used as the material for the workpieces to be produced be provided.
  • Wax, shellac, PMMA and alcohol, trichlorethylene, toluene (toluene) are mentioned as binders.
  • the sintering of the green bodies produced by the process according to the invention was carried out using specific, known schemes for each material. Density measurements showed that the sinterability of the materials is not affected by the process itself.
  • the end product can be sintered to a closed porosity. The sintered parts with closed porosity can therefore be compacted containerless up to the theoretical density by HIP.
  • Chemical analyzes of end products produced by the method according to the invention showed no increase in the concentration of contaminants related to the chemical composition of the binder, such as oxygen, carbon, nitrogen and hydrogen.
  • the overall composition was within the nominal concentrations of the starting products.
  • the materials were mixed in a tumble mixer for 2 hours.
  • the mixture was poured into a two-part stable Teflon mold, which consisted of two eccentrically arranged cylinders (20 and 10 mm ⁇ and 10 or 15 mm in length).
  • the product reached high strength after 14 hours of drying time in the air or after 4 hours of drying in a desiccator, so that handling is easy.
  • the total process time was 12.4 hours.
  • the density of the sintered part was 96% of the theoretical density (Archimedean method) of the material and the chem. Analysis showed no deviation from the nominal composition of this material.
  • the mixture was poured into a four-part stable Teflon mold, with the dimensions 80x20x1 mm. After 2 hours of drying in air, the product reached high strength, so that handling is possible.
  • the total process time was 4.27 h.
  • the density of the sintered part was 92.5% of the theoretical density of Ti6A14V and the chem. Analysis showed within the measurement accuracy the same composition as that of the starting powder.
  • the mixture was applied to the substrate with a brush.
  • the 50 ⁇ m thick layer produced in this way was then air-dried for half an hour.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen poräser oder dichter Sinterwerkstücke aus Metall, einer Metallegierung oder aus keramischen Werkstoffen, bei dem zunächst aus einem Gemisch des als Pulver vorliegenden Metalls, der Metallegierung oder des keramischen Werkstoffs und einem Binder ein Grünkörper geformt wird, dieser entbindert, gesintert und der Sinterkörper ggfs. durch Heißisostatisches Pressen (HIP-Verfahren) verdichtet wird. Ein derartiger Herstellungsprozeß ist aus EP-A-0260 101 bekannt.
  • Dieses bekannte Verfahren, bei dem der Grünkörper z.B. im Vakuum gesintert und anschließend der HIP-Schrift angewandt wird, dient dazu, Werkstücke annähernd auf ihre theoretisch mögliche Werkstoffdichte zu kompaktieren.
  • Zur Herstellung des Grünkörpers wurde bisher ein viskoses Gemisch aus Pulver und Binder (Wachse und Kunststoffe) hergestellt und dieses Gemisch unter Druck von einigen hundert Bar in die vorgestimmte Form gepreßt. Ganz abgesehen davon, daß bei dieser Verfahrensweise enge Hohlräume der zu füllenden Form für die viskose Masse unzugänglich sein können, zeigt sich auch, daß beim anschließenden Binderentfernungs- bzw. Sinterungsvorgang, dem die unter Druck in die Form gefüllte viskose Masse unterworfen wird, der Binder nicht vollständig aus der Masse bzw. dem Grünkörper entweicht, so daß unerwünschte Rückstände im Werkstück verbleiben können.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile weitgehend vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Wie sich gezeigt hat, können durch diese erfindungsgemäße Verfahrensweise, die als "Naß-Pulvergießen" bezeichnet werden kann, aus Pulvern verschiedener Materialien und mit verschiedenen Teilchengrößenverteilungen dreidimensionale, endkonturnahe, feste Körper von vorher entworfener Gestalt und/oder Größe geformt werden. Die rheologischen Eigenschaften der Pulver-Träger-Bindermischung vor dem Gießen werden genutzt, um eine freie (durch Gravitation), ggfs. auch erzwungene Formfüllung zu erreichen, wobei nach der Entfernung des Lösungsmittels (während der Trocknung) das Pulver-Bindergemisch sich in einen festen Grünkörper verfestigt, der die Innenkonturen der Form wiedergibt. Zur erzwungenen Formfüllung werden allenfalls Drücke wenig oberhalb Atomsphärendruck eingesetzt.
  • Der Grünkörper wird nach dem Trocknen aus der Form entfernt und ist damit bereit für die weitere Bearbeitung.
  • Die Gießmasse wird zweckmäßigerweise in einem separaten Gefäß hergestellt, wonach sie durch einen Einguß oder einen Trichter in die Form gegossen wird.
  • Ein ausreichendes Verfüllen der Form wird durch die Gravitation erreicht und kann durch gezielte Erschütterung der Form begleitet werden. Hierzu sind äußere Vibrationen und/oder Rotationen der Form von hand oder mechanisch dienlich.
  • Die Entfernung des Lösungsmittels aus der in die Form gefüllten Masse kann unter Normaldruck und bei Raumtemperatur erfolgen. Dieser Trocknungsvorgang kann aber auch bei erhöhter Temperatur und/oder unter leichtem Unterdruck stattfinden bzw. dadurch beschleunigt werden.
  • Sollen Werkstücke aus unterschiedlichen Schichtungen (gradierte Werkstoffe) hergestellt werden, so kann der Aufbau der Füllung in mehreren Schritten mit unterschiedlichen Materialien erfolgen. Eine hierfür zweckmäßige Verfahrensweise besteht dabei darin, daß aus unterschiedlichen Materialien gebildete Gemische nacheinander in die Form gegoßen werden, so daß die eingegossene Masse und damit auch der danach gebildete Grünkörper aus übereinanderliegend angeordneten Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung besteht.
  • Nach dem Eingießen des ersten Materials mit bestimmter Zusammensetzung wird ein zweites auf das erste gegossen. Dieser Prozeß wird bis zur vollständigen Füllung der Form fortgesetzt, so daß ein aus verschiedenen Materialien aufgebauter Schichtsystem-Grünkörper mit einer abgestuften Struktur, z.B. bezüglich Material, Porosität, Korn/Teilchengrößenverteilung, entsteht.
  • Eine weitere Verfahrensvariante besteht darin, daß das Gemisch über/oder um einen in die Form vorab eingebrachten Grünkörper oder ein bereits fertiges Werkstück eingefüllt wird.
  • Auf diese Weise läßt sich eine innere oder äußere Beschichtung(en) oder Umhüllung eines bereits erzeugten, festen Teils herstellen, wobei nach dem Einbringen in eine geeignete Form die Gießmasse in die Hohlräume und die zu beschichtende Oberfläche gegossen wird.
  • Wie sich gezeigt hat, kann die Gießmasse auch mit einem Pinsel aufgetragen oder aufgesprayt und dann mit gutem Erfolg weiterbehandelt werden.
  • Verbundwerkstoffe bzw. gradierte Werkstoffe können hergestellt werden, indem die Einlagekomponente in die Vormischung eingebracht wird oder indem sie vor dem Gießen in die Form eingebracht wird.
  • Die erzielte Festigkeit des Grünkörpers hängt im allgemeinen von 2 Parametern ab:
    • a. vom relativen Volumenanteil des Binders im Grünkörpers
      und
    • b. von der mittleren Teilchengröße des verwendeten Pulvers.
  • Generelle Regel ist dabei, daß der Anteil des Binders im Gemisch so zu bemessen ist, daß er gerade zur Verfestigung der Masse zur Bildung eines handhabbaren Grünkörpers ausreicht. Die hierzu erforderliche Menge des Binders ist leicht durch einige Vorversuche zu ermitteln, sie liegt im Bereich zwischen 2 und 5 Vol%.
  • Wie sich gezeigt hat, haben Grünkörper mit einem Binderanteil von 0,02 (2,00 Vol%) mit Teilchengrößen von ca. 20 µm eine beachtliche Festigkeit. Bei der Verwendung von größeren Teilchen mit demselben Binderanteil ist die Festigkeit jedoch immer noch hinreichend, um ein sicheres Handhaben der Grünkörper zu gewährleisten. Der Binderanteil läßt sich durch kontrolliertes Hinzufügen oder Verdampfen des flüssigen, flüchtigen Lösungsmittel-Bestandteils (Träger) variieren. In der Praxis wird der maximale Volumenanteil durch die Löslichkeitsgrenze des Binders im Lösungsmittel oder durch die relative natürliche Porosität begrenzt, die ungefähr 26 % bei ideal gepackten Kugelteilchen beträgt.
  • Da das erfindungsgemäße Verfahren nur verhälnismäßig kleine Bindermengen (2 - 5 Vol.%) verwendet, ist nur ein Teil des Raumes zwischen den Teilchen von Binder erfüllt. Deshalb kondensiert der Binder während der Entfernung (Verdampfung) des Lösungsmittels (Trägers) als dünner Film auf den Pulverteilchen und eine schnelle, kontinuierliche Entfernung des Lösungsmittels (Trägers) durch die freien Teilchenzwischenräume findet statt.
  • Die Endfestigkeit des Grünkörpers wird erreicht nach der vollständigen Entfernung des Lösungsmittels (Trägers) und nach dem Festwerden des Binders bei Raumtemperatur (ggfs. auch bei erhöhter Temperatur) als festes Netzwerk mit Verbindungsbrücken zwischen benachbarten Pulverteilchen.
  • Die Tatsache, daß die Bindung der Pulverteilchen, eines mit dem anderen, durch die Bildung von lokalen Brücken gewährleistet wird, ist nicht nur vorteilhaft für die Entfernung der Lösungsmittel, sondern ist auch für den anschließenden Prozeß der Sinterung von großer Bedeutung.
  • Nach Bildung des Grünkörpers wird dieser einer thermisch aktivierten Entbinderungs- und Sinterbehandlung unterzogen. Dabei wird der Grünkörper zur Entfernung des Binders erhitzt. Dieser Entbinderungsprozeß ist nicht auf ein bestimmtes Zeit-Temperatur-Programm beschränkt (Profile, Zeifolgen, Zyklen), obwohl einige Teilschritte erforderlich sind, um eine vollständige Binderentfernung zu ermöglichen. Eine typische Verfahrensweise besteht darin, daß die Grünkörper mit einer Rate von 3 - 10°C/min auf eine Temperatur im Bereich von 280 bis 420°C aufgeheizt und je nach der Größe des Körpers auf dieser Temperatur bis zur Entfernung des Binders gehalten wird. Anschließend wird der Körper auf Sintertemperatur bis mit einer Rate von > 10°C/min aufgeheizt.
  • Die besten Entbinderungsergebnisse erhält man in der Regel unter Fein- bis Hochvakuumbedingungen, wenn auch ein beachtlicher Entwachsungsumfang bei Atmosphärendruck oder leichtem Vakuum stattfindet. Eine Entbinderung unter strömender Gasatmosphäre ist ebenso möglich.
  • Die Unemfpindlichkeit des Entbinderungsprozesses auf den speziellen thermischen Zyklus als auch die Möglichkeit relativ hohe Heizraten zu verwenden liegt primär an zwei Faktoren:
    • a. der geringe Volumenanteil des Binders hat eine offene Struktur zwischen den Teilchen zur Folge. Diese gewährleistet für die Dämpfe, die von dem sich zersetzenden Binder stammen, einen unbehinderten Weg aus dem Grünkörper.
    • b. die intrinsichen Eigenschaften des Binders, der, wenn er über den Schmelzpunkt erhitzt wird, in ein hoch-viskoses Produkt polymerisiert, so daß die netzwerkartige Struktur zwischen den Teilchen und die damit verbundene Form des Grünkörpers bestehen bleibt.
  • Hohe Temperaturen fördern das schnelle Aufspalten des Binders in einen Dampf, der außerhalb des Grünkörpers entweder in der Atmosphäre oder abgepumpt von einem Vakuumsystem sublimiert. Das Aufspalten und Entfernen dauert so lange, bis der Binder herausgebrannt ist.
  • Die Tatsache, daß die Festigkeit des entbinderten Grünkörpers ausreichend ist, um eine weitere Handhabbarkeit zu gewährleisten, liegt an möglichen Binder-Spaltungsrückständen, die die Pulverteilchen in der jeweiligen Lage halten.
  • Als Material für die herzustellenden Werkstücke können Materialien, wie Superlegierungen, Edelstahl, Titanlegierungen und Aluminiumlegierungen, Eisenwerkstoffe, keramische Pulver z.B. Zirkonoxid, Chromoxid, Lathanoxid, Perovskite, Aluminiumoxid, Siliziumoxid vorgesehen werden. Als Binder sind Wachs, Schellak, PMMA und als Lösungsmittel Alkohol, Trichlorethylen, Toluen (Toluol) zu nennen.
  • Das Sintern der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Grünkörper wurde unter Verwendung von spezifischen, bekannten Schemen für jedes Material durchgeführt. Dichtemessungen zeigten, daß die Sinterfähigkeit der Materialien nicht vom Verfahren selbst beeinflußt wird. Das Endprodukt kann bis zur geschlossenen Porosität gesintert werden. Die gesinterten Teile mit geschlossener Porosität können deshalb containerlos bis zur theoretischen Dichte durch HIP kompaktiert werden.
  • Chemische Analysen von Endprodukten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt wurden, zeigten keinen Konzentrationsanstieg von Veruneinigungselementen die mit der chemischen Zusammensetzung des Binders in Verbindung standen, wie Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Die gesamte Zusammensetzung lag im Rahmen der nominellen Konzentrationen der Ausgangsprodukte.
    • Ausführungsbeispiel Nr. 1 1. Werkstoff
    • Pulver:
    Ni-Basis-Superlegierung (2.4636)
    Teilchengröße: ≦ 100 µm
    Masse: 100 g
    Volumen: 12,6 ml (berechnet aus der theor. Dichte)
    Lösungsmittel
    (Träger): Alkohol (Ethanol)
    Volumen (20°C): 50 ml
    Masse: 39,5g
    Binder:
    Schellack
    Masse: 2g
    Volumen: 1,8 ml (berechnet)
    Gewichtsanteil Binder:
    0,014 (1.4 %)
    Volumenanteil Binder:
    0,028 (2.8 %)
    2. Mischung der Komponenten
  • Die Werkstoffe wurden in einem Taumelmischer für 2 Stunden gemischt.
    • 3. Gießen (Formfüllung) und Trocknung
  • Die Mischung wurde in eine zweiteilige stabile Teflonform gegossen, die aus zwei exzentrisch zueinander angeordneten Zylindern (20 und 10 mm ⌀ und 10 bzw. 15 mm Länge) bestand. Das Produkt erreichte nach 14 h Trockenzeit in der Luft oder nach 4 h Trocknung im Exsikkator hohe Festigkeit, so daß die Handhabung gut möglich ist.
    • 4. Entbinderung und Sinterung
  • Entbinderung und Sinterung wurden im selben Ofen in einem kontinuierlichen Zyklus folgendermaßen durchgeführt:
    • 1) Aufheizen von Raumtemperatur auf 350°C mit 3°C/min (1,9h).
    • 2) Halten bei 350°C für 3 h.
    • 3) Aufheizen von 350°C auf 900°C mit 10°C/min (0,9 h).
    • 4) Halten bei 900°C für 3 h.
    • 5) Aufheizen von 900°C auf 1265°C mit 10°C/min (0,6 h).
    • 6) Halten bei 1265°C für 3 h.
      Der Druck im Ofen wurde dabei zwischen 10⁻⁵ und 10⁻⁴ mbar gehalten.
  • Die Gesamtprozeßzeit betrug 12,4 h.
    • 5. Dichte und chem. Analyse
  • Die Dichte des gesinterten Teiles war 96 % der theor. Dichte (Archimedische Methode) des Werkstoffes und die chem. Analyse erbrachte keine Abweichung von der Nominalzusammensetzung dieses Werkstoffes.
    • Ausführungsbeispiel Nr. 2 1. Werkstoff
    • Pulver:
    Ti6A14V
    Teilchengröße: +53 -180 µm
    Masse: 275 g
    Volumen: 62.2 ml (berechnet aus der theor. Dichte)
    Lösungmittel (Träger):
    Alkohol (Ethanol)
    Volumen (20°C): 50 ml
    Masse: 39.5 g
    Binder:
    Schellak
    Masse: 3g
    Volumen: 2.75 ml (berechnet)
    Gewichtsanteil Binder:
    0,009 (0.9 %)
    Volumenanteil Binder:
    0,027 (2.7 %)
    2. Mischung der Komponenten
  • Wie 2. in Ausführungsbeispiel Nr. 1
    • 3. Gießen (Formfüllung) und Trocknung
  • Die Mischung wurde in eine vierteilige stabile Teflonform gegossen, mit den Maßen 80x20x1 mm. Das Produkt erreichte nach 2 h Trockenzeit in Luft hohe Festigkeit, so daß Handhabung gut möglich ist.
    • 4. Entbinderung und Sinterung
    • 1) Aufheizen von Raumtemperatur auf 350°C mit 25°C/min (0,22 h).
    • 2) Halten bei 350°C für 1 h.
    • 3) Aufheizen von 350°C auf 1100°C mit 100°C/min (0,12 h).
    • 4) Halten bei 1100°C für 20 Minuten (0,33 h).
    • 5) Argonfüllung auf 400 mbar Druck.
    • 6) Aufheizen von 1100°C auf 1600°C mit 100°C/min (0,1 h).
    • 7) Halten bei 1600°C für 2,5 h.
  • Die Gesamtprozeßzeit betrug 4.27 h.
    • 5. Dichte und chem. Analyse
  • Die Dichte des gesinterten Teiles war 92,5 % der theor. Dichte von Ti6A14V un die chem. Analyse ergab im Rahmen der Meßgenauigkeit die gleiche Zusammensetzung wie die des Ausgangspulvers.
    • Ausführungsbeispiel Nr. 3 1. Werkstoff
    • Pulver:
    Perovskite La0.84 Sr0.16 MnO₃
    Teilchengröße: +45 -90 µm
    Masse: 25 g
    Lösungsmittel:
    Alkohol (Ethanol)
    Volumen 25 ml
    Binder.
    Schellack
    Masse: 0.5 g
    Substratdichte: ZrO₂-8Y Folie
    40 mm φ.
    2. Mischung der Komponenten
  • Wie 2 in Ausführungsbeispiel Nr. 1 und Nr. 2
    • 3. Anwendung der Mischung und Trocknung
  • Die Mischung wurde mit einer Bürste auf das Substrat aufgebracht. Die hierdurch erzeugte ca. 50 µm dicke Schicht wurde anschließend eine halbe Stunde an der Luft getrocknet.
    • 4. Entbinderung und Sinterung
  • Enbinderung und Sinterung wurden im selben Ofen in einem kontinuierlichen Zyklus folgendermaßen durchgeführt:
    • 1) Aufheizen von Raumtemperatur auf 350°C mit 1°C/min (5.7 h)
    • 2) Halten bei 350°C für 2 h.
    • 3) Aufheizen vo 350°C auf 1500°C mit 1°C/min (19.2 h)
    • 4) Halten bei 350°C für 5 h.
    5. Ergebnis
  • Metallopraphische Analyse der hergestellten Perovskiteschicht ergab eine deutlich sichtbare Haftung zum Zirkonoxidsubstrat. Außerdem konnte eine gleichmäßige poröse Struktur mit ausgeprägter Teilchenverbindung festgestellt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen poröser oder dichter Sinterwerkstücke aus Metall, einer Metallegierung oder aus keramischen Werkstoffen, bei dem zunächst aus einem Gemisch des als Pulver vorliegenden Metalls, der Metallegierung oder des keramischen Werkstoffs und einem Binder ein Grünkörper geformt wird und dieser anschließend entbindert und gesintert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zunächst das Gemisch aus dem Pulver, dem Binder, dessen Anteil im Gemisch so bemessen ist, daß er zur Verfestigung des Pulver-Binder-Gemisches zur Bildung des Grünkörpers ausreicht und dabei am Gemisch 2 bis 5 Vol% beträgt, und einem Lösungsmittel für den Binder gebildet wird, wobei die relativen Anteile von Binder und Lösungsmittel so bemessen sind, daß der Binder vollständig im Lösungsmittel gelöst ist und die Anteile von Pulver, Binder und Lösungsmittel außerdem so bemessen sind, daß die so gebildete Masse (Gießmasse) zum Gießen in die Form aufgrund ihrer rheologischen Eigenschaften eine freie (durch Gravitation) Formfüllung oder eine allenfalls durch Druck wenig oberhalb Atmosphärendruck erzwungene Formfüllung zuläßt, wonach diese Masse in die vorbestimmte Form aus nicht porösem Material gegossen, aufgetragen oder aufgesprayt und anschließend getrocknet wird, wobei das Lösungsmittel durch Verdampfen entweicht und der verbleibende Binder das Pulver-Binder-Gemisch verfestigt, so daß der Grünkörper gebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Masse unter gleichzeitiger gezielter Erschütterung der Form in diese eingeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die in der Form befindliche Gießmasse während des Trocknens einem Unterdruck ausgesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die in der Form befindliche Gießmasse während des Trocknens temperiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß aus unterschiedlichen Materialien gebildete Gemische nacheinander in die Form gegossen werden, so daß die Gießmasse und damit auch der anschließend gebildetete Grünkörper aus übereinanderliegenden Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung besteht.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gemisch über/oder um einen in die Form vorab eingebrachten Grünkörper oder ein bereits fertiges Werkstück eingefüllt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Grünkörper mit einer Rate von 3 bis 10°C/min auf eine Temperatur im Bereich von 280 bis 420°C aufgeheizt und je nach der Größe des gebildeten Körpers auf dieser Temperatur bis zur Entfernung des Binders gehalten wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Grünkörper anschließend auf eine Sintertemperatur mit einer Rate von > 10°C/min aufgeheizt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausheizung unter Fein- bis Hochvakuumbedingungen erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Sinterkörper durch Heißisostatisches Pressen (HIP-Verfahren) verdichtet wird.
EP92108827A 1991-06-22 1992-05-26 Verfahren zur Herstellung dichter Sinterwerkstücke Expired - Lifetime EP0525325B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4120706A DE4120706C2 (de) 1991-06-22 1991-06-22 Verfahren zur Herstellung poröser oder dichter Sinterwerkstücke
DE4120706 1991-06-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0525325A1 EP0525325A1 (de) 1993-02-03
EP0525325B1 true EP0525325B1 (de) 1996-03-06

Family

ID=6434559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP92108827A Expired - Lifetime EP0525325B1 (de) 1991-06-22 1992-05-26 Verfahren zur Herstellung dichter Sinterwerkstücke

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0525325B1 (de)
AT (1) ATE134922T1 (de)
DE (2) DE4120706C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19963698A1 (de) * 1999-12-29 2001-07-12 Gkn Sinter Metals Gmbh Dünne poröse Schicht mit offener Porosität und Verfahren zu ihrer Herstellung

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19535444C2 (de) * 1995-01-20 1999-07-22 Scholz Paul Friedrich Dr Ing Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von Gegenständen sowie auf diese Weise hergestellte Gegenstände
DE19528031A1 (de) * 1995-07-31 1997-02-06 Krebsoege Sinterholding Gmbh Flachdichtung aus Metall
DE19716595C1 (de) * 1997-04-21 1998-09-03 Forschungszentrum Juelich Gmbh Dünne, feinporige, metallische Innenschicht eines Rohres
DE19717460A1 (de) * 1997-04-25 1998-10-29 Karlsruhe Forschzent Verfahren zum Herstellen poröser oder dichter Keramik, insbesondere supraleitende Keramik
DE19722004A1 (de) * 1997-05-27 1998-12-03 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Metall- oder Keramikwerkstücks
DE19748742C1 (de) * 1997-11-05 1999-07-01 Karlsruhe Forschzent Verfahren zur Herstellung von schmelztexturierten Volumenproben auf der Basis der Hochtemperatursupraleiter Nd¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶(Nd-123)
DE19801440C2 (de) * 1998-01-16 2001-08-16 Forschungszentrum Juelich Gmbh Kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Elektroden-Elektrolyt-Einheit
ES2171025T3 (es) 1998-04-17 2002-08-16 Gkn Sinter Metals Gmbh Procedimiento para la fabricacion de una capa de metal sinterizado con porosidad abierta.
US5989493A (en) * 1998-08-28 1999-11-23 Alliedsignal Inc. Net shape hastelloy X made by metal injection molding using an aqueous binder
DE19841573C2 (de) * 1998-09-11 2000-11-09 Karlsruhe Forschzent Verfahren zum Herstellen von mechanisch festen, elektrisch leitenden Verbindungen zwischen Hochtemperatursupraleitern (HTSL)
DE19936734C1 (de) * 1999-08-06 2001-02-15 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Metall- oder Keramikwerkstücks
DE10027551B4 (de) * 2000-06-02 2005-09-29 Hesse, Thomas, Dipl.-Ing. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einer plastisch verarbeitbaren Formmasse auf der Basis von Bienenwachs, Lösungsmittel und sinterfähigen Pulvern und eine Verwendung der Formmasse
DE102005024623B4 (de) * 2005-05-30 2007-08-23 Beru Ag Verfahren zum Herstellen eines keramischen Glühstiftes für eine Glühkerze

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4491559A (en) * 1979-12-31 1985-01-01 Kennametal Inc. Flowable composition adapted for sintering and method of making
US4554130A (en) * 1984-10-01 1985-11-19 Cdp, Ltd. Consolidation of a part from separate metallic components
US5006493A (en) * 1986-03-31 1991-04-09 The Dow Chemical Company Novel ceramic binder comprising poly(ethyloxazoline)
GB8621712D0 (en) * 1986-09-09 1986-10-15 Mixalloy Ltd Flat products
US4882110A (en) * 1987-01-27 1989-11-21 Air Products And Chemicals, Inc. CO2 copolymer binder for forming ceramic bodies and a shaping process using the same
WO1988007901A1 (en) * 1987-04-09 1988-10-20 Ceramic Systems Corporation Molding and precision forming using highly loaded systems
DE4037258A1 (de) * 1989-11-24 1991-05-29 Asea Brown Boveri Verfahren zur herstellung eines komplizierten bauteils ausgehend von pulvern

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19963698A1 (de) * 1999-12-29 2001-07-12 Gkn Sinter Metals Gmbh Dünne poröse Schicht mit offener Porosität und Verfahren zu ihrer Herstellung
US7306753B2 (en) 1999-12-29 2007-12-11 Gkn Sinter Metals Gmbh Method of making a thin porous layer

Also Published As

Publication number Publication date
DE59205549D1 (de) 1996-04-11
EP0525325A1 (de) 1993-02-03
ATE134922T1 (de) 1996-03-15
DE4120706C2 (de) 1994-10-13
DE4120706A1 (de) 1992-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0525325B1 (de) Verfahren zur Herstellung dichter Sinterwerkstücke
DE2711219C2 (de) Implantierbares, prothetisches Element
EP3590634B1 (de) Oberflächenpassivierung von aluminiumhaltigem pulver
DE1758845C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Prazisions gießformen fur reaktionsfähige Metalle
DE2125562C3 (de) Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung dichter Körper aus Nickel-Superlegierungen
DE2027016A1 (de) Verfahren zum Verdichten von Metall oder Keramikgegenstanden
EP1212160A1 (de) Gemisch aus zwei teilchen-phasen zur herstellung eines bei höheren temperaturen sinterfähigen grünlings
WO2000006327A2 (de) Verfahren zur herstellung von bauteilen durch metallpulverspritzguss
DE2650982A1 (de) Verfahren zur isostatischen warmverdichtung
WO1987000781A1 (en) Construction elements produced by powder metallurgy
DE4322084A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Setters
DE2258485A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von guss- und pressformen
WO2018134202A1 (de) Verfahren zur herstellung von hartmetallkörpern mittels 3d-druck
EP0812930A1 (de) Keramische Verdampfermaterialien
EP0099066B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerkstoffes aus Chrom und Kupfer
EP1579934B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Muffel für den Fein- oder Modellguss sowie Zusammensetzung zu deren Herstellung
EP0151472B1 (de) Verbessertes Verfahren zum Verdichten poröser keramischer Bauteile für das heissisostatische Pressen
CH681516A5 (de)
DE19717460A1 (de) Verfahren zum Herstellen poröser oder dichter Keramik, insbesondere supraleitende Keramik
DE19638927C2 (de) Verfahren zur Herstellung hochporöser, metallischer Formkörper
DE19730742C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Silizium enthaltenden nichtoxidischen Keramikformkörpers oder einer solchen Schicht
DE3808123A1 (de) Verfahren zur herstellung von sinterteilen aus feinkoernigen metall- oder keramikpulvern
DE3537208A1 (de) Formkoerper auf der basis eines gesinterten siliciumnitrids sowie ihre verwendung bei der verarbeitung schmelzfluessiger nickellegierungen
DE2422425A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von gegenstaenden
WO1993018195A1 (de) Verfahren zur herstellung eines sinterkörpers aus hochlegiertem stahlpulver

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19930528

17Q First examination report despatched

Effective date: 19941005

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI SE

REF Corresponds to:

Ref document number: 134922

Country of ref document: AT

Date of ref document: 19960315

Kind code of ref document: T

REF Corresponds to:

Ref document number: 59205549

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19960411

ITF It: translation for a ep patent filed
ET Fr: translation filed
GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19960521

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 20110525

Year of fee payment: 20

Ref country code: FR

Payment date: 20110603

Year of fee payment: 20

Ref country code: SE

Payment date: 20110523

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20110523

Year of fee payment: 20

Ref country code: AT

Payment date: 20110520

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20110419

Year of fee payment: 20

Ref country code: IT

Payment date: 20110527

Year of fee payment: 20

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R071

Ref document number: 59205549

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: PE20

Expiry date: 20120525

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: EUG

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20120525

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MK07

Ref document number: 134922

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20120526

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20120527