AT509981B1 - Verfahren zur herstellung von verbundkörpern sowie danach hergestellte verbundkörper - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT 509 981 B1 2012-01-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern mit mindestens einer Deckschicht und einer Metallschaumschicht, sowie danach hergestellte Verbundkörper.

[0002] Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf pulvermetallurgische Verfahren. Die hier verwendeten Ausdrücke über Pulvermetallurgie entsprechen den Definitionen aus den Fachbüchern Schatt, Pulvermetallurgie, VDI-Verlag 1994; Düsseldorf sowie von R.M.German: Powder Metallurgy Science, Metal Powder Industries Federation, Princeton, New Jersey, USA 1989, auf welche zur Vermeidung von Wiederholungen in vollem Umfang bezug genommen wird.

[0003] Verbundkörper, die mindestens einen porösen Metallkern und Deckschichten aus massivem Metall besitzen, sind für viele technische Anwendungen von grosser Bedeutung, da sie bei einem geringen Gewicht verbesserte mechanische oder chemische Eigenschaften haben. Auch gegenüber Werkstoffen aus porösem Metallwerkstoff haben sie den grossen Vorteil, dass Ausseneinwirkung auf in einen mit Deckschichten versehenen Körper auf die Deckschicht einwirkt: Durch Vorsehen elastischen Deckschichtmaterials oder aber von hartem Deckschichtmaterial kann gegenüber Krafteinwirkungen die Gefahr irreversibler Beschädigung des Schaumkörpers vermieden werden.

[0004] Die Verbundkörper sind bevorzugt als feste, aber leichte Baumaterialien einsetzbar. Solche Leichtbaumaterialien finden im Bausektor als Verblendelemente, tragende Elemente geringen Gewichts; in der Fahrzeugtechnik, wie Flugzeug- Automobil- und Schiffsbau aber auch als Dämmplatten oder Schutzplatten gegen mechanische oder thermische Einwirkung (feuerhemmende Bauteile) Verwendung. Durch das Vorsehen einer Lack-Deckschicht kann noch dazu ein ansprechendes Äusseres erzielt werden.

[0005] Bisher wurden derartige Verbundkörper durch Verbinden von Blechen mit Metallschauminnenschichten hergestellt, bspw. durch Kleben, Löten oder Schweissen zwischen den Deckschichten und dem porösen Kern. Beid- oder einseitig mit Aluminium oder Stahlblechen verbundene Aluminiumschaumplatten sind bekannt.

[0006] Nachteilig bei diesen Verbindungen ist jedoch, dass nur Oberflächenschichten aus Blechen verarbeitet werden konnten, die aufwändig vorbereitet - zugeschnitten, gereinigt, mit speziellen Blechhandhabungsmaschinen hergestellt werden mußten. Diese Handhabung von Blechmaterial schränkt die Auswahl der verfügbaren Deckschichtmaterialien stark ein und verhindert eine kontinuierliche Prozessführung.

[0007] Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0009] Bei einer Ausführungsform werden die Pulverschichten getrennt voneinander gewalzt, dann die gewalzten Teile in einer vorherbestimmten Anzahl gewalzter Pulverschichten überein-andergelegt, ggf. nochmals gemeinsam gewalzt und danach unter Erwärmen der so hergestellten Schichtanordnung aufgeschäumt. Dies eignet sich insbesondere dann, falls für das Pulverwalzen der verschiedenen Schichten unterschiedliche Pressdrücke, andere Atmosphäre oder aber andere Temperaturen erforderlich sind.

[0010] Bevorzugt erfolgt die Herstellung der gewalzten Pulverschichten in Formen, wodurch ein Zuschnitt der pulvergewalzten Materialien vermieden werden kann. Diese Formen können zur Herstellung der gewalzten Pulverschichten erwärmbar sein.

[0011] Zwischen mindestens einer Deckschichtmaterial Pulverschicht und der aufschäumbaren Pulverschicht kann dann, falls Bindungsprobleme bestehen könnten, mindestens eine pulver-oder folienartige Bindemittellage eingebracht werden, um die Anbindung zu verbessern. Als derartiges Bindemittel bieten sich solche an, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Lötmaterial, Flussmittel, Antioxidationsmitteln. 1 /12 österreichisches Patentamt AT 509 981 B1 2012-01-15 [0012] Es ist aber auch möglich, die Pulver direkt übereinanderzuschichten durch: Erzeugen einer Deckschichtpulverschicht; [0013] Aufbringen einer Schäumpulvermischungsschicht auf die Deckschichtpulverschicht, Erzeugen einer Deckschichtpulverschicht aus gleichem oder anderem Material als die erste Deckschichtpulverschicht auf der Schäumpulverschicht gemeinsames Walzen der Pulverschichten; [0014] Erwärmen der gewalzten Pulverschichten unter Aufschäumen der Schäumpulvermischungsschicht und Anbinden der Deckschichtpulverschichten. Dies eignet sich für Beschichtungen, die keine dichte oder gleichmässig starke Oberfläche bilden müssen.

[0015] Typische Deckschichtpulver können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus: Metallen, Metalloxiden, Farbstoffen, Keramikpulvern, ggf. mit Zusätzen an Presshilfsmittel oder Gleitmitteln. Bei vielen Pulvern kann der Zusatz von Presshilfsmittel, wie Wachse oder Graphit, die Walzbarkeit verbessern.

[0016] Bei einer Ausführungsform werden als Metallpulver Aluminiumpulver mit Legierungszusätzen bzw. vorlegiertes Aluminiumlegierungspulver, ggf. mit Presshilfsmittel, eingesetzt.

[0017] Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Zugfestigkeit können in mindestens ein Pulver ein Netz, Filament, Fasern, Hartteile eingewalzt werden. Es kann auch sinnvoll sein, dass mindestens eine Schicht warm gewalzt wird. Im Zusammenhang mit dieser Erfindung wird unter Pulver sowohl Pulver, als auch Granalien wie auch Späne verstanden.

[0018] Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es kontinuierlich oder halbkontinuierlich unter Erhalt eines im wstl. endlosen Produktes durchgeführt werden kann. Dadurch entfallen Werkzeugkosten, die entstehen, falls für Produkte verschiedener Länge einzelne Werkzeuge vorgehalten werden müssen und ermöglichen eine grössere Flexibilität bei der Herstellung.

[0019] Ein erfindungsgemäßer Verbundkörper beinhaltet mindestens eine Metallschaumschicht und mindestens einer pulvermetallurgisch hergestellten Deckschicht, wobei zwischen dem Metallschaum und der/den pulvermetallurgisch hergestellten Deckschicht/Deckschichten metallische, chemische oder mechanische Bindung besteht.

[0020] Dadurch, dass zwischen den miteinander verbundenen Schichten des Verbundkörpers metallische und/oder mechanische Bindung besteht, ist eine gute Anbindung erzielt, ohne aufwändige Klebe- oder Lötverfahren. Im Gegensatz zu den Bleche verwendenden Verfahren entfallen auch die Blechhandhabungsschritte und Materialeinschränkungen, welchen diese Bleche unterliegen. So kann erfindungsgemäß auf dem Schaum eine gleitfähige Schicht - bspw. durch Vorsehen von festen Schmiermitteln in der Deckschicht oder aber eine harte Abrasionsschicht, durch Einmischen von Hartstoffen, wie Wolframcarbid, Siliciumcarbid etc. erzielt werden wie auch eine reine Bindeschicht, indem die Deckschicht aus einem bindungsfähigen Material erstellt wird, das bspw. chemisch das Anbinden weiterer Schichten ermöglicht.

[0021] Als schäumbare Materialien werden bevorzugt solche mit unedlen Metallen und deren Legierungen bzw. Kompositen mit denselben eingesetzt, wie Zn, Ni, AI, Mg, Ca, Ni, Fe, Sn, insbesondere deren Legierungen und Komposite. Typische oxidationsanfällige Metallegierungen sind - aber keinesfalls begrenzt auf, solche von Mg, Ca, AI, Zn, Fe, Sn. Aufschäumen unter Normalatmosphäre ist möglich, führt zu dickeren Wänden der Poren, größeren Poren und generell zu niedrigeren erzielbaren Porositäten als im Falle der Schutzatmosphäre. Die wegen der Einsparung teuerer Gase preiswertere Variante der Normalatmosphäre sollte bevorzugt bei nicht besonders oxidationsanfälligen Metallen verwendet werden, wie bei einigen Al-Legierungen. Zur Herstellung von Aluminiumschaumteilen eignet sich für die Schaumherstellung eine Mischung von: Aluminiumpulver sowie ein Metallhydrid als Treibmittel in der Größenordnung von 0,2 -1,5 Gew.%., ggf. Si (0 - 50 Gew.%, bevorzugt 0 -40 Gew.%), ggf. Magnesium (0 - 3% Gew.% ) und ggf. Cu (0 -1 Gew.%), ggf. mit weiteren Materialien, wie Presshilfsmitteln. Das Aufschäumen kann sehr vorteilhaft mit schaumfähigen Materialien mit einem Schmelzpunkt über 200°C, bevorzugt über 300°C und auch mit Schmelzpunkten von über 500°C durchgeführt 2/12 österreichisches Patentamt AT 509 981 B1 2012-01-15 werden.

[0022] Treibmittel sind bspw. Metallhydride, bspw. TiH2, ZrH22, MgH2, aber auch Carbonate, Nitride, Hydrogencarbonate, Mischungen von Oxiden mit Kohlenstoff, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Diese Materialien können auch gemeinsam mit Verstärkungselementen wie Netzen, Filamenten, Fäden, oder aber auch Deckfolien in die Form oder Kokille eingebracht werden [0023] Der erfindungsgemässe metallische Werkstoff wird über Pulverwalzen, ein kontinuierliches Verfahren, hergestellt. Dadurch ist eine sehr schnelle und effiziente Herstellung möglich.

[0024] Die erfindungsgemässe Herstellung des Verbundkörpers mit Metallschaum hat die Verfahrenselemente:

METALLSCHAUMSCHICHTMATERIAL

[0025] Mischen von einem oder mehreren Metallpulvern, Granalien oder Spänen und ggf. Legierungszusätzen, mit einem oder mehreren Treibmitteln und gegebenenfalls einem oder mehreren strukturverändernden Stoffen wie Hartstoffen oder Fasern. Verdichten der Pulvermischung durch kalt- oder Warmwalzen (unterhalb der Schäumtemperatur, sodass kein Aufschäumen erfolgt). Ggf. kann ein Presshilfsmittel in einer Menge von unter 5 Gew.% untergemischtwerden, um das Verdichten beim Walzen zu erleichtern.

DECKSCHICHT

[0026] Herstellen von Deckschichtpulverschichten aus Pulvern, Granalien oder Spänen geeigneter Korngrösse und Korngrössenverteilung, wie durch: Auswahl eines Metall- oder Keramikpulvers oder Mischen von Metall- oder Metalllegierungspulvern mit Legierungszusätzen - oder Mischen von Keramikpulver, ggf. mit strukturverändernden Stoffen, wie Hartstoffen, Fasern oder optische Eigenschaften verleihenden Pulvern, wie Farbstoffen, hochreflektierenden Materialien oder selbstschmierenden Materialien. Ein Pressmittelzusatz in der üblichen Menge von unter 5 Gew.% kann vorgesehen werden.

BINDESCHICHT

[0027] Als Bindemittellage kann eine pulverförmiges Lötmaterial, Schweisshilfsmittel oder Flussmittel in geeigneter Korngrösse oder als folienartiges Material vorgesehen werden.

[0028] Die Herstellung des Verbundkörpers kann sodann durch getrenntes Walzen der einzelnen Schichten, wobei Kalt- und Warmwalzen eingesetzt werden kann, Übereinanderlegen der so gewalzten Pulver-Einzelschichten in der erwünschen Anordnung; ggf. gemeinsames Walzen dieses Pulverschichtstapels und nachfolgende Wärmebehandlung unter Aufschäumen des Metallschaums erfolgen.

[0029] Je nach Materialauswahl können die Pulver nach Übereinanderanordnen derselben, ggf. unter Zwischenlagerung von Bindemittel- oder Haftvermittler- oder Trennschichten, gemeinsam gewalzt werden. Ggf. kann auch eine Oberflächenbehandlung einer pulvergewalzten Schicht durchgeführt werden, wozu sich mechanische und chemische Behandlungen eignen, wie Schleifen, Sandstrahlen, Ätzen, Entfetten, Einlassen etc.

[0030] Das Aufschäumen des Verbundes aus aufschäumbarem Halbzeug kann dann durch Erwärmung auf eine Temperatur, die hoch genug ist, um bei dem aufschäumbaren Material eine Vergrösserung des Volumens und damit eine Porenentstehung hervorzurufen, durchgeführt werden.

[0031] Das so beschriebene Verfahren kann kontinuierlich, halbkontinuierlich oder aber diskontinuierlich durchgeführt werden. Insbesondere können auch pulvermetallurgische Deckschichtkuchen, die z. B. kontinuierlich aus einer Pulverwalzanlage angeliefert werden, in einerweiteren Station kontinuierlich mit eine Lage aufschäumbarer Metallpulvermischung oder aber mit einer bereits gewalzten schäumbaren Schicht versehen werden. Auch der erforderliche Schäumvor- 3/12 österreichisches Patentamt AT 509 981 B1 2012-01-15 gang kann kontinuierlich, z. B. in einem Durchlaufofen oder aber durch eine Induktionsstation, erfolgen [0032] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend detailliert anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, auf welche diese aber keinesfalls eingeschränkt ist. Darin zeigt: [0033] Fig. 1 [0034] Fig. 2 [0035] Fig. 3 [0036] Fig. 4 [0037] Fig. 5 [0038] Fig. 6 ein Herstellungsverfahren ein alternatives Herstellungsverfahren einen erfindungsgemässen Verbundkörper, einen weiteren erfindungsgemässen Verbundkörper die Herstellung eines Verbundkörpers mit Metallschaum und zwei Deckschichten aus Pulver durch gemeinsames Walzen; und die Herstellung eines Verbundkörpers mit Metallschaum und zwei Deckschichten aus Pulver durch getrenntes Walzen der Einzelschichten und Zusammenwalzen derselben.

[0039] In Fig. 1 ist schematisch ein Herstellungsverfahren für einen Verbundkörper mit einer Deckschicht dargestellt. Selbstverständlich können mehr Schichten und Deckschichten vorgesehen werden, aus Gründen der Klarheit wurde nur schematisch ein zweischichtiger Verbund dargestellt, wobei dem Fachmann aber ersichtlich ist, dass beliebige weitere schichtbildenden Verfahrensschritte in ähnlicher Weise vorgesehen werden können. Dabei wird zunächst geformtes Deckschichtmaterial produziert, bevorzugt in einer Form 22. Mittels einer Aufgabevorrichtung, in welcher das Deckschichtmaterial, das hier aus einer Materialmischung bestehen soll (dies ist aber keineswegs zwingend, es kann auch reines Material verwendet werden) wird Deckschichtpulver 12 in eine Form 22 gebracht. In dieser Form wird das lockere Deckschichtpulver 12 sodann mittels einer Walzeneinrichtung 20 zu einer pulvermetallurgischen Deckschicht 13 verdichtet. Die so hergestellte verdichtete Pulver-Deckschicht 13 wird nun in einer weiteren Station mit einer Pulverschicht aus aufschäumbarem Material 10 aus einer Aufgabeeinrichtung, in der das aufschäumbare Material mit Treibmittel gemischt wird, versehen. Diese Schicht wird durch eine weitere Walzeinrichtung 20 zu einer aufschäumbaren Schicht 10 verdichtet, wiederum bevorzugt in einer Form 22. Im nächsten Schritt wird eine Schäumform 26 eingesetzt, die gegenüber dem schäumenden Material ausreichend widerstandsfähig sein muss, um endformnahe Verbundkörper zu erhalten. Es kann jedoch auch ohne Form 26, aber mit der Konsequenz entsprechender Nachbearbeitungsschritte, wie Schneiden, geschäumt werden. Das gewalzte Schichtmaterial läuft nun durch eine Wärmestation 24, die ausreichend Wärme abgibt, um das schäumfähige Material aufzuschäumen, so dass es die Schäumform 26 zumindest teilweise erfüllt. Dabei kann die Wärmeinwirkung auch über Strahler durch wärmedurchlässige Formoberflächen stattfinden. Durch das Aufschäumen werden mit dem Deckschichtmaterial 13 mechanische und chemische Bindungen hergestellt. Um diese Bindungen zu verbessern, kann Löthilfsmittel oder Schweisshilfsmittel auf die Deckschichtpulverschicht oder die Schicht aus aufschäumbarem Material aufgebracht werden (nicht gezeigt). Durch entsprechende Aneinanderreihung geeigneter Bearbeitungsstationen kann somit ein kontinuierlicher Betrieb mit den entsprechend hohen Einsparungen an Bearbeitungsschritten und Aufwand zur Herstellung von beschichteten Schäumen erzielt werden.

[0040] In diesem Verfahren können unterschiedliche Walzbedingungen für die verschiedenen Schichten eingestellt werden - bspw. kann die Deckschicht bei hoher Temperatur und mit hohem Druck zur Erziehlung hohen Zusammenhalts, grösserer Härte und Zugfestigkeit und Dichte gewalzt werden, um eine mechanisch belastbare Pulvermetallurgische Schicht herzustellen, während das aufschäumbare Material bei moderateren Bedingungen verdichtet werden kann, um Zersetzung des Treibmittels vor dem Aufschäumen zu vermeiden.

[0041] In Fig. 2 ist eine weitere Verfahrensvariante der Erfindung dargestellt.

[0042] Dort werden in einer Form 22 über nacheinander geschaltete Aufgabeeinrichtungen 18 4/12 österreichisches Patentamt AT 509 981 B1 2012-01-15 und 16 eine Deckschichtpulverschicht 12 und darauf eine Schicht schaumfähiges Material 10 aufgebracht. Ggf kann zwischen den beiden Schichten ein Trennmaterial, das sich bei Wärmeeinwirkung zersetzt oder einlegiert, vorgesehen sein. Die beiden Pulverschichten werden nun gemeinsam in einer Walzeinrichtung 20 zur Verdichtung gewalzt. Die so verdichteten Pulverschichten werden in einer Wärmestation 24 und einer Schäumform 26 aufgeschäumt. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere dann, wenn eine hohe Verdichtung der Deckschicht nicht notwendig ist, bspw. bei der Anbindung von Keramikteilchen und ähnlichen Hartstoffen zur Erhöhung der Härte der Oberfläche der Verbundkörperschicht. Es kann auch eingesetzt werden, wenn die Walzbedingungen sich für beide Schichten eignen.

[0043] Typische so gebildete Verbundkörper sind in Fig. 3 gezeigt. Dort ist ein Metallschaum 11 von einem zweiten Deckschichtmaterial an der Unterseite bedeckt, während seine Oberseite mit einer Verbindungsschicht 17 und eine dadurch angebundene erste Deckschichtmaterialschicht abgedeckt ist. Derartige Anordnungen eignen sich, wenn ein Deckschichtmaterial schlecht an der Schaumoberfläche haftet, aber wegen seiner Eigenschaften eingesetzt werden soll, wobei diese Eigenschaften nicht auf beiden Seiten des Schaumkörpers benötigt werden. Geeignete Materialien und Verfahren ergeben sich aus der DE 10313321 A1, auf die vollinhaltlich zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug genommen wird.

[0044] In Fig. 5 ist schematisch die Herstellung eines Verbundkörpers mit Metallschaum 11 und zwei Deckschichten 13, 15 aus Pulver durch gemeinsames Walzen dargestellt. Dabei wird das erste Deckschichtpulver 12, die Pulvermischung für das schäumfähige Material, bspw. ein Metallpulver und Treibmittel und das zweite Deckschichtpulver übereinandergeschichtet und dann die Pulver gemeinsam mit der Walzeinrichtung 20 verdichtet. Nach dem Zusammenwalzen wird der Schichtkörper thermisch in einer Wärmestation 24 geschäumt und es wird ein Verbundkörper mit durch Walzen verdichteten Deckschichten 13, 15 und einem dazwischen angeordneten Metallschaum 11 hergestellt, wobei sowohl während des Zusammenwalzens als auch während des Aufschäumens eine innige Verbindung zwischen den Deckschichten und dem Schaum entsteht.

[0045] In Fig. 6 ist die Herstellung eines Verbundkörpers mit Metallschaum und zwei Deckschichten aus Pulver durch getrenntes Walzen der Einzelschichten und Zusammenwalzen derselben gezeigt. Zunächst werden die Pulver von erster und zweiter Deckschicht sowie die schäumfähige Metallpulvermischung jeweils einzeln, ggf. mit einem geeigneten Bindemittel, welches dem Fachmann bekannt ist, zu gewalzten verdichteten Pulverschichten verdichtet, die sodann in einem nächsten Schritt übereinander gelegt und zusammengewalzt werden. Diese zusammengewalzten Schichten können nun thermisch aufgeschäumt werden, wobei die durch Walzen verdichteten Deckschichten dicht bleiben und das Schaum material zu Schaum expandiert.

[0046] Ergänzend wird die Erfindung anhand der nachstehend wiedergegebenen Beispiele näher erläutert: BEISPIEL 1 [0047] Reinaluminiumpulver wird in eine Form geschichtet und durch Walzen verdichtet. Auf diese durch Walzen verdichtete Schicht wird eine Pulvermischung schäumfähigen Materials mit der allgemeinen Zusammensetzung AIMg1Si14 aufgebracht und diese Schichtanordnung gewalzt. Der so hergestellte Verbund wird in eine Schäumform mit mindestens einer wärmedurchlässigen Fläche eingebracht und darin über Wärmestrahler 20 unter Aufschäumen erwärmt. Es entsteht ein endformnaher Verbundkörper aus einer Aluminiumschaumschicht mit einer verdichteten Aluminiumpulverschicht. BEISPIEL 2 [0048] Aluminiumpulver wird mit 1 Gew.% Cu, 2 Gew.% Mg, 15 Gew.% Si sowie 0,6 Gew.% Titanhydridpulver unter Herstellung von schäumfähigem Material vermischt.

[0049] Aluminiumoxidpulver wird mit Presshilfsmittel vermischt und in einer Form zu einer 5/12 österreichisches Patentamt AT 509 981 B1 2012-01-15 ersten Schicht gewalzt. Auf dieser Schicht wird eine Schicht schäumfähigen Materials erzeugt und in der Form durch Walzen verdichtet. Der so hergestellte Verbund wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, weiterverarbeitet. Es entsteht ein Aluminiumschaum mit einer sehr harten Oberfläche aus AI203, die chemisch inert, als auch mechanisch sehr hart ist. BEISPIEL 3 [0050] Aluminiumpulver wird mit 2 Gew.% Mg, 10 Gew.% Si sowie 1,5 Gew.% Ti-Hydridpulver unter Herstellung von schäumfähigem Material vermischt. Aluminiumpulver wird mit Presshilfsmittel vermischt und in einer Form zu einer ersten Schicht gewalzt. Auf dieser Schicht wird eine Schicht schäumfähigen Materials aus erzeugt und in der Form durch Walzen verdichtet und aufgeschäumt, wie in Beispiel 1 beschrieben. Auf den so hergestellten Verbund wird nun eine Pulverlackschicht durch Aufbringen eines Pulverlackmaterials erzeugt. Diese Schicht wird in einem üblichen Lackierofen eingebrannt. Es wird so ein pulverlackiertes Verbundmaterial geringen Gewichts kontinuierlich erzeugt. BEISPIEL 4 [0051] Aluminiumpulver wird mit 1 Gew.% Cu, 8 Gew.% Si sowie 1,5 Gew.% Mg und 0,5 Gew.% Titanhydridpulver unter Herstellung von schäumfähigem Material vermischt.

[0052] Eine Mischung aus Aluminiumpulver mit 12 Gew.% Si und 3 Gew.% Cu wird gemischt und in einer Form zu einer ersten Schicht gewalzt. Auf dieser Schicht wird eine Schicht schäumfähigen Materials aus einem Metallpulver mit Treibmittel erzeugt, in der Form durch Walzen verdichtet und in einem Durchlaufofen bei einer Temperatur von > 450°C aufgeschäumt. Es wird so ein Verbundmaterial geringen Gewichts kontinuierlich erzeugt. BEISPIEL 5 [0053] Aluminiumpulver wird zu einer ersten Schicht aufgestreut, darauf wird eine Schicht der allgemeinen Zusammensetzung AISi12 mit 5 Gew.% TiH2 erzeugt, auf der wiederum eine weitere Schicht Aluminiumpulver in einer Form aufgestreut wird. Die geschichteten Pulver werden durch Pulverwalzen verdichtet. Das so erzeugte gewalzte, im wesentlichen dreischichtige Material wird nun durch thermische Strahlung unter Aufschäumen der Mittelschicht zu AISi12-Schaum geschäumt. Es entsteht ein Metallschaum mit pulvergewalzten Al-Deckschichten. Das Verfahren ist schematisch in Figur 5 gezeigt. BEISPIEL 6 [0054] Aluminiumpulver wird zu einer ersten und einer zweiten Schicht, ggf. mit Bindemittel gewalzt. Diese so gewalzten Bänder werden beidseitig eines gewalzten Bandes aus AISi12-Pulver mit 5 Gew.% TiH2-Pulver (ggf. mit Bindemittel) angeordnet. Die übereinandergeschichteten Pulverbänder werden durch eine weitere Walzstation zusammengewalzt u. ggf. weiter verdichtet. Das so erzeugte zusammengewalzte, im wesentlichen dreischichtige verdichtete Pulver-Material wird nun durch thermische Strahlung unter Aufschäumen der Mittelschicht zu Al-Si12-Schaum geschäumt. Es entsteht ein Metallschaum mit pulvergewalzten Al-Deckschichten. Die so erzeugten Schichtkörper haben eine klarere Materialgrenze, zwischen dem Aluminium-Deckschichten und dem Aluminiumschaum, als beim Verfahren des Beispiels 5. Es können so dünnere Deckschichten erzeugt werden, welche stärker verdichtet als diejenigen des Beispiels 5 sind. 6/12

Claims (18)

1. österreichisches Patentamt AT 509 981 B1 2012-01-15 BEZUGSZEICHENLISTE 10 schäumfähiges Material 11 Schaum aus 10 12 erstes Deckschichtmaterial 13 erste Deckschicht 14 zweites Deckschichtmaterial 15 zweite Deckschicht 16 Aufgabestation von 10 17 Bindemittel 18 Aufgabestation von 14 20 Walzeinrichtung 22 Form 24 Wärmestation 26 Schäumform Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern mit mindestens einer Deckschicht und einer Metallschaumschicht, gekennzeichnet durch - Herstellen mindestens einer Deckschichtmaterialpulverlage aus nicht aufschäum baren Pulvern, Granalien oder Spänen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metalloder Keramikpulver oder Mischungen von Metall- oder Metalllegierungspulvern mit Legierungszusätzen - oder Mischungen von Keramikpulver, struktur-verändernden Stoffen, wie Hartstoffen, Fasern oder optische Eigenschaften verleihenden Pulvern, wie Farbstoffen, hochreflektierenden Materialien oder selbstschmierenden Materialien; - Pulverwalzen der Deckschichtmaterialpulverlage/n zu Deckschicht/en; - Herstellen einer Lage einer aufschäumbaren Pulvermischung, die Metallpulver oder Legierungspulver, -granalien oder Spänen sowie ein gasabspaltenden Treibmittel aufweist; - Walzen der aufschäumbaren Pulvermischungslage zu einer aufschäumbaren Schicht, - Übereinanderanordnen der Schichten und - Erwärmen der Schichtanordnung unter Freisetzen des Treibmittels; Aufschäumen der aufschäumbaren Pulvermischung und Anbinden der gewalzten Deckschicht/en.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: - Herstellen gewalzter Pulverschichten aus Deckschichtmaterial; - Herstellen gewalzter Pulverschichten aus aufschäumbarem Material - Übereinanderlegen einer oder mehrerer gewalzter Pulverschichten; - Erwärmen der so hergestellten gewalzten Schichtanordnung unter Aufschäumen des aufschäumbaren Materials.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichet durch - gemeinsames Walzen der gewalzten Pulverschichten.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der gewalzten Pulverschichten in Formen erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer Deckschichtmaterial Pulverschicht und der aufschäumbaren Pulverschicht mindestens eine pulver- oder folienartige Bindemittellage eingebracht wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lötmaterial, Flussmittel, Antioxidationsmittel. 7/12 österreichisches Patentamt AT 509 981 B1 2012-01-15
7. 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Form zur Herstellung der gewalzten Pulverschichten erwärmbar ist.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: - Erzeugen einer Deckschichtpulverschicht; - Aufbringen einer Schäumpulvermischungsschicht auf die Deckschichtpulverschicht; - Erzeugen einer Deckschichtpulverschicht aus gleichem oder anderem Material als die erste Deckschichtpulverschicht auf der Schäumpulverschicht; - gemeinsames Walzen der Pulverschichten; - Erwärmen der gewalzten Pulverschichten unter Aufschäumen der Schäumpulvermischungsschicht und Anbinden der Deckschichtpulverschichten.
9. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtpulver ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: Metallen, Metalloxiden, Farbstoffen, Keramikpulvern, ggf. mit Zusätzen an Presshilfsmittel oder Gleitmitteln.
10. 10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Aluminiumpulver mit Legierungszusätzen, vorlegiertes Aluminiumlegierungspulver, Mischung von Aluminiumpulver mit Presshilfsmittel, Mischung von Aluminiumlegierungspulver mit Presshilfsmittel, eingesetzt wird
11. 11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schaumherstellung eine Mischung ausgewählt aus der Gruppe mit: Aluminiumpulver sowie mindestens einem Metallhydrid als Treibmittel in der Größenordnung von 0,2 - 1,5 Gew.%, Si (0 - 50 Gew.%), Magnesium (0 - 3% Gew.%) und Cu (0 - 1 Gew.%), mit weiteren Materialien, Presshilfsmitteln, eingesetzt wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schaumherstellung Si (0 - 40 Gew.%) eingesetzt wird.
13. 13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens ein Pulver ein Netz, Filament, Fasern, Hartteile eingewalzt werden.
14. 14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Pulver Presshilfsmittel, wie Wachse oder Graphit, aufweist.
15. 15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht warm gewalzt wird.
16. 16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es kontinuierlich oder halbkontinuierlich unter Erhalt eines Produktes beliebiger Länge durchgeführt wird.
17. 17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verfahrensschritt unter Schutzgas durchgeführt wird.
18. 18. Verbundkörper mit Metallschaumschicht (11) und mindestens einer pulvermetallurgisch hergestellten Deckschicht (13, 14) wobei zwischen dem Metallschaum und der/den pulvermetallurgisch hergestellten Deckschicht/Deckschichten (13, 14) metallische, chemische oder mechanische Bindung besteht, hergestellt nach einem Verfahren gemäss mindestens einem der vorangehenden Ansprüche. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 8/12