Verfahren zur Herstellung von Formkörpern. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Iierstellung von Formkörpern, die aus min destens zwei Stoffen voneinander verschiede nen Schmelzpunktes bestehen.
Gemäss der Erfindung wird ein pulver förmiges Gemisch der Stoffe hergestellt, das Gemisch gepresst und auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des an wesenden niedrigst schmelzenden Stoffes er hitzt, worauf eine mechanische Verdichtung durch Pressen des Gemisches durch einen Durehlass unter derart erhöhtem Druck bei Temperaturen, die unter der Schmelztempe ratur des niedrigst schmelzenden Stoffes lie gen, erfolgt, dass die Fliessgrenze mindestens eines niedrig schmelzenden Stoffes erreicht wird.
Der in der ersten Stufe aufgewendete Druck ist wesentlich niedriger als derjenige, der in der zweiten Stufe angewendet wird, welch letzterer zum Beispiel 100 bis 200%, und auch viel mehr höher ss.ein kann als der in der erste. Stufe angewandte Druck. Beispielsweise wird folgendermassen ver fahren.
Mindestens ein höher schmelzendes Me tall, beispielsweise Wolfram Molybdän, Tantal, wird in zerkleinertem Zustand mit mindestens einem niedriger schmelzenden Metall, beispielsweise Silber, Vanadium, Gold, Aluminium, Platin, Blei, Zinn, Zink, Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Titan oder Kupfer, im gewählten Verhältnis gemischt. Beispielsweise mag der Silbergehalt 4 bis 6 oder der Kupfergehalt 6 bis 20% betragen.
Die Metallpulver werden während mehrerer Stunden innig gemischt, beispielsweise in Kugelmühlen, und das erhaltene Gemenge wird in irgendeine Form gepresst, welche für die spätere Weiterbehandlung geeignet ist, aber nicht die endgültige Form darstellt. Die Erhitzung des Gemisches auf eine Tempera tur unterhalb der Schmelztemperatur des an wesenden niedrigst schmelzenden Stoffes kann nach oder während des Pressens- er folgen.
Hierbei kann, muss aber nicht, das Gemisch vorgesintert werden, indem zii- mindest der niedrigst schmelzende Bestand teil bis nahe an seinen Schmelzpunkt erhitzt wird, ohne aber zu schmelzen. Dieser niedrigst schmelzende Bestandteil mag also in einen plastischen oder teigartigen Zustand übergeführt werden. Würde man das so be handelte Gemisch abkühlen lassen. so würde ein mehr oder minder lose gefritteter, oder vorgesinterter. regelmässig poröser Körper er halten werden.
Gemäss einer vorzugsweisen Ausfüh rungsform der Erfindung lässt rnan aber das so behandelte Gemisch regelmässig nicht erst abkühlen, sondern benutzt die zu seiner Ver dichtung aufgewandte ZVärme bei der nach folgenden Behandlung.
Diese letztere kann darin bestehen, dass das verdichtete Gemisch durch Pressen des Gemisches durch einen Durchlass ausserordentlich kräftig verformt und zusätzlich so zweit verdichtet wird, dass der erhaltene Körper praktisch porenfrei und damit ausserordentlich widerstandsfähig ge gen Angriff der Atmosphärilien wird, hohe mechanische Festigkeit und, falls es darauf ankommt, elektrische und thermische Leit fähigkeit besitzt.
Das Pressen des Gemisches durch einen Dumhlass zwecks ausserordentlicher Verfor- rrung wird nach einer bevorzugten Ausfüh rung der Erfindung dadurch erzeugt, dass man das vorgesinterte oder lose gefrittete Gemisch durch Düsen hindurch beispiels weise in Stahlmatrizen einpresst, welch letz tere dem aufgenommenen Gemisch die ge wünschte Endform erteilen.
Das Pressen durch die Düsen erfolgt jedenfalls mit ausser ordentlich hohem Druck, der in solchem Masse auf den vorzugsweise noch rotglühen- den Körper ausgeübt wird, dass die Fliess grenze mindestens eines niedrig schmelzen den Stoffes mit Sicherheit erreicht wird.
Beispielsweise kann ein Gemisch aus Wolfram und Kupfer ,gewählt werden, dis bei etwa 800 bis 91111" C vorbehandelt wird. mit dem Erfolg, da.ss ein Fritten oder Vor- sintern erfolgt, \worauf der glühende Körper durch. Stahldüsen unter sehr hohem Druck hindurchgepresst und in der Form von Stäben erhalten wird, deren Querschnitt demjenigen der Düsen entspricht.
Das durch die Düsen hindurchgepresste Gemisch kann aber auch durch eine Form aufgenommen werden, in welcher der durch die Düsen gepresste und noch heisse, formbare Strang in die ge- Zviinsclite Gestalt umgeformt wird. zweck müssig unter Ausübung eines hohen Druckes. Ebenso kann aber auch der gepresste Strang vor dein Erkalten bezw. Erstarren beliebig abgeteilt werden, so dass man beispielsweise Platten mit parallelen, oder zueinander ge neigten. ebenen oder beliebig sonst gestal teten Stirnflächen erhält.
je nach der Form cles Werkzeuges, das zum Abteilen des Stranges verwendet wird.
Bei dem erwähnten Gemisch können beim Pressen durch einen Durchlass beispielsweise Drücke zwischen<B>5000</B> bis 15000 kg je Quadratzentimeter verwendet werden. Bei geringeren Mengen Wolframs im Gemisch, etwa. 80'(, lind darunter, wird ein Druck von etwa 50(I() kg ausreichen. während bei grösse ren Mengen Wolframs der Druck zii stei gern ist.
Die Temperatur, bei welcher das Pressen erfolgt, muss, wie früher erwähnt, unterhalb des Schmelzpunktes des niedrigst schmelzen- den Stoffes liegen, da sonst. das Gemisch zii geringen innern Reihungswiderstand hätte und zu leicht durch die Pressdüsen fliessen würde, wodurch die gewünschte Ausübung ausserordentlichen Verdichtungsdruckes in der Tliise unmöglich gemacht würde.
Ander seits darf die Temperatur nicht. zu niedrig sein, da sonst die aufzuwendenden Drücke für praktische Durchführung unwirtschaft lich werden. um das Fliessen des Gemisches zii erreichen, also einen niedrig schmelzenden Stoff in einen Zustand plastischer Bildsain- keit zii bringen. Trn allgemeinen wird darum die Temperatur in der Strangpresse auf einer Höhe gehalten.
die Hochsinter- oder niedri gerer Temperatur entspricht und nur etwa 10 his 30?; unterhalb jener Temperatur in Celsiusgraden liegt, bei welcher der an- wesende niedrigst schmelzende Stoff für sich allein unter sonst gleichen Verhältnissen schmelzen würde.
Die Verdichtung des Gemisches in der zweiten Stufe wird zweckmässig so vorge nommen, dass das Gemisch in heissem Zu stande durch eine Düse gepresst wird und die Temperatur des Gemisches bei Durchgang durch die Presse durch den aufgewandten hohen Druck so weit erhöht wird, dass der niedrigst schmelzende Stoff bildsam wird. Das Gemisch kann auch durch zugeführte Wärme auf eine solche Temperatur gebracht oder durch die im Gemisch von der ersten Stufe her vorhandene Wärme auf einer sol chen Temperatur gehalten werden, bei wel cher der niedrigst schmelzende Stoff bildsam ist.
Besonders gute Resultate werden erreicht, wenn der vorgesinterte Rohkörper (gefrit- tetes Metallgemisch) ungefähr doppelten bis dreifachen Durchmesser des aus den Düsen austretenden Endkörpers aufweist.
Dadurch, dass die Fliessgrenze mindestens eines niedrig schmelzenden Stoffes erreicht wird, wird der höher schmelzende Stoff voll kommen von dem niedriger schmelzenden umhüllt und ein gleichmässig dichter, poren freier Körper erhalten, der frei von Lunkern und Gaseinschlüssen und somit ausserordent lich homogen ist.
Falls bei den gewählten Behandlungs temperaturen unerwünschte Oxydationen ein treten könnten, kann die betreffende Verfah- renGstufe des Vorsinterns oder/und Pressens durch einen Durchlass im Vakuum oder in verdünnter und/oder reduzierender oder in inerter Atmosphäre stattfinden. Jede andere geeignete Massnahme ist selbstverständlich anwendbar.
Der erhaltene Körper kann selbstver ständlich einer thermischen und/oder mecha nischen Nachbehandlung unterworfen wer den. Eine thermische Nachbehandlung mag beispielsweise im Ausglühen (Weichglühen) bei Temperaturen bestehen, die um etwa 50 bis 40% unterhalb der Schmelztemperatur in Celsiusgraden des niedrigst schmelzenden, im Körper anwesenden Stoffes liegt. Die thermische Nachbehandlung kann aber auch ein Härten oder sonstige Strukturänderung bezwecken.
Die mechanische Nachbehand lung kann in einem Hämmern, Walzen, Schmieden, Stauchen, Drehen oder Bohren bestehen, wodurch Platten, Bleche oder son stige Formstücke erhalten werden können. Im übrigen muss der die Strangpresse ver lassende Körper durchaus nicht einen Voll körper darstellen, sondern kann auch ein Hohlkörper sein, wie beispielsweise ein Rohr, indem in den Durchlass (Düse) der Presse ein Kern geeigneter Gestalt gehalten wird.
Im übrigen ist die Erfindung auf jedes Stoffgemisch anwendbar, das aus mindestens zwei Metallen besteht, die verschiedenen Schmelzpunkt besitzen, so weit oder nahe auch die Schmelzpunkte voneinander liegen mögen. So kann die Erfindung beispielsweise auf Gemische von Silber-Kupfer, Nickel- Eisen, Nickel-Kobalt-Eisen, Nickel-Eisen- Molybdän angewandt werden.
Es ist aber auch nicht nötig, dass die höher schmelzende Komponente ein Metall darstellt, sondern sie kann auch ein Metalloid sein. So kann die Erfindung auf Mischungen von Messing-Kohle, Kupfer-Graphit, Eisen- Graphit, Stahl-Graphit Anwendung finden.
Process for the production of moldings. The invention relates to a method for Iierstellung of moldings, which consist of min least two substances from each other different NEN melting point.
According to the invention, a powdery mixture of substances is produced, the mixture is pressed and heated to a temperature below the melting temperature of the substance with the lowest melting point, whereupon a mechanical compression by pressing the mixture through a Durehlass under such increased pressure at temperatures that below the melting temperature of the lowest melting substance, it takes place that the flow limit of at least one low melting substance is reached.
The pressure applied in the first stage is much lower than that applied in the second stage, the latter for example 100 to 200%, and also much more than that in the first. Stage applied pressure. For example, proceed as follows.
At least one higher melting metal, for example tungsten molybdenum, tantalum, is in the crushed state with at least one lower melting metal, for example silver, vanadium, gold, aluminum, platinum, lead, tin, zinc, iron, cobalt, nickel, chromium, titanium or copper, mixed in the chosen ratio. For example, the silver content may be 4 to 6 or the copper content 6 to 20%.
The metal powders are intimately mixed for several hours, for example in ball mills, and the mixture obtained is pressed into any shape that is suitable for subsequent further treatment but does not represent the final shape. The heating of the mixture to a tempera ture below the melting temperature of the material with the lowest melting point present can take place after or during the pressing.
In this case, the mixture can, but does not have to be, pre-sintered by heating at least the lowest-melting component to close to its melting point, but without melting. This constituent with the lowest melting point may therefore be converted into a plastic or dough-like state. The mixture treated in this way would be allowed to cool. this would be a more or less loosely fritted or pre-sintered one. regularly porous body he will keep.
According to a preferred embodiment of the invention, however, the mixture treated in this way does not regularly allow it to cool first, but uses the heat applied to compress it in the subsequent treatment.
The latter can consist in the fact that the compressed mixture is deformed extraordinarily vigorously by pressing the mixture through a passage and is additionally compressed so that the body obtained is practically pore-free and thus extremely resistant to attack by the atmospheres, high mechanical strength and, if what matters is having electrical and thermal conductivity.
The pressing of the mixture through a dumpling for the purpose of extraordinary deformation is produced according to a preferred embodiment of the invention in that the presintered or loosely fritted mixture is pressed through nozzles, for example into steel matrices, the latter of which gives the mixture the desired final shape To give.
The pressing through the nozzles takes place in any case with extremely high pressure, which is exerted on the preferably still red-hot body to such an extent that the flow limit of at least one low-melting substance is definitely reached.
For example, a mixture of tungsten and copper can be selected, which is pretreated at about 800 to 91111 "C. With the result that fritting or presintering takes place, whereupon the glowing body passes through steel nozzles under very high pressure is pressed through and obtained in the form of rods whose cross-section corresponds to that of the nozzles.
The mixture pressed through the nozzles can, however, also be taken up in a mold in which the hot, malleable strand pressed through the nozzles is reshaped into the shape of the Zviinsclite. purposeful idle under the exertion of a high pressure. The pressed strand can also be used before it cools down. Solidify can be divided as desired, so that one, for example, plates with parallel, or inclined to each other ge. receives flat or any other gestal ended end faces.
depending on the shape of the tool used to cut off the strand.
In the case of the mixture mentioned, for example, pressures between 5000 and 15000 kg per square centimeter can be used when pressing through a passage. With smaller amounts of tungsten in the mixture, for example. 80 '(, and below that, a pressure of about 50 (1 () kg) will be sufficient, while with larger amounts of tungsten the pressure is increased.
The temperature at which the pressing takes place, as mentioned earlier, must be below the melting point of the lowest melting substance, otherwise the mixture would have little internal resistance and would flow too easily through the press nozzles, making the desired exercise extraordinary Compression pressure in the Tliise would be made impossible.
On the other hand, the temperature must not. be too low, otherwise the pressures to be used for practical implementation will be uneconomical. to achieve the flow of the mixture zii, that is, bring a low-melting substance into a state of three-dimensional visual appearance zii. In general, therefore, the temperature in the extruder is kept at a high level.
corresponds to the high sintering or lower temperature and only about 10 to 30 ?; below that temperature in degrees Celsius at which the lowest melting substance present would melt on its own under otherwise identical conditions.
The compression of the mixture in the second stage is expediently undertaken in such a way that the mixture is pressed through a nozzle while it is hot and the temperature of the mixture as it passes through the press is increased by the high pressure applied so that the lowest melting point Fabric becomes malleable. The mixture can also be brought to such a temperature by supplied heat or kept at such a temperature by the heat present in the mixture from the first stage at which the lowest melting substance is malleable.
Particularly good results are achieved when the pre-sintered raw body (fritted metal mixture) has approximately twice to three times the diameter of the end body emerging from the nozzles.
Because the flow limit of at least one low-melting substance is reached, the higher-melting substance is completely enveloped by the lower-melting substance and an evenly dense, pore-free body is obtained that is free of voids and gas inclusions and is therefore extraordinarily homogeneous.
If undesired oxidations could occur at the selected treatment temperatures, the relevant process stage of presintering and / or pressing can take place through a passage in a vacuum or in a dilute and / or reducing or in an inert atmosphere. Any other suitable measure can of course be used.
The body obtained can of course also be subjected to a thermal and / or mechanical aftertreatment. A thermal aftertreatment may consist, for example, of annealing (soft annealing) at temperatures that are around 50 to 40% below the melting temperature in degrees Celsius of the lowest melting substance present in the body. The thermal aftertreatment can, however, also aim at hardening or other structural changes.
The mechanical aftertreatment can consist of hammering, rolling, forging, upsetting, turning or drilling, whereby plates, sheets or other shaped pieces can be obtained. In addition, the body leaving the extrusion press does not have to be a solid body, but can also be a hollow body, such as a tube, in which a core of suitable shape is held in the passage (nozzle) of the press.
In addition, the invention can be applied to any mixture of substances which consists of at least two metals which have different melting points, as far as or close to one another as the melting points. For example, the invention can be applied to mixtures of silver-copper, nickel-iron, nickel-cobalt-iron, nickel-iron-molybdenum.
However, it is also not necessary for the component with the higher melting point to be a metal; it can also be a metalloid. Thus, the invention can be applied to mixtures of brass-carbon, copper-graphite, iron-graphite, steel-graphite.