Verfahren zur Herstellung von Metallpulvern für pulvermetallurgische Zwecke Bei der Herstellung von Formstücken auf pulvermetallurgisehem Wege geht man be- kannterveise so vor, dass ein Körper der ge wünschten Form aus Metallpulver gepresst und diesem dann durch Sinterung die not wendige Festigkeit erteilt, wird.
Die Korngrösse des Pulvers ist für die Herstellung nach diesem Verfahren von ent scheidend er Bedeutung. Ganz allgemein ge sagt, verbessert eine geringe Korngrösse die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Zugfestigkeit der fertigen Formstücke. In der Praxis kann man aber aus folgenden Gründen nicht mit zu kleinen Korngrössen arbeiten 1. Ein aus sehr feinem Korn bestehendes Pulver hat ein schlechtes Fliessvermögen, das heisst es formt sieh leicht zu einer zusammen hängenden Masse, die nur schwer zum Ein fliessen in enge Öffnungen gebracht werden kann. Aus diesem Grunde ist die Verwendung von automatischen Pressen schwierig, und das Pulver kann nur schwer oder überhaupt nicht zum Einfliessen in die Werkzeuge gebracht werden.
2. Beim Pressvorgang dringt das Pulver in die Teile der Pressformen ein, die gegen einander beweglich sind, und führt zu einem höheren Versehleiss der gleitenden Ober- fläehen.
3. Ein aus feinem Pulver hergestellter Formkörper schrumpft beim Sintervorgang beträchtlich und mit Unregelmässigkeiten in den verschiedenen Schrumpfrichtungen und ergibt grosse Unterschiede in den Endabmes sungen des Formkörpers.
Aus diesen Gründen muss man in der Praxis gewöhnlich ein verhältnismässig grob körniges Pulver (etwa mit 0,15 mm) verwen den und von den Vorteilen bei der Verwen dung der sehr feinkörnigen Pulver absehen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung eines Metallpulvers, das für pulvermetallurgische Zwecke verwen det werden soll und die guten Presseigensehaf- ten eines groben Pulvers von z. B. 0,1 bis 0,3 mm, vorzugsweise etwa 0,15 mm Korn grösse, mit den vorteilhaften Eigenschaften feinkörnigen Pulvers mit bis zu 0,05 mm Korngrösse für die Zugfestigkeit der fertigen Formstüeke in sich vereinigt.
Um diesen Zweck ni erreichen, ist die Erfindung da- dur eh gekennzeichnet, dass man, ausgehend von einem Metallpulver, dessen Korngrösse derart, ist, dass die Fliessfähigkeit des Pulvers beim Formpressen unzureichend ist, dieses feinkörnige Pulver zui grösseren Körpern agglomeriert und diese dann zu einer- Korn grösse zerkleinert,
welche grösser ist als die jenige des Pulvers vor dem Agglomerieren und die für die pulvermetallurgisehe Her stellung von Fornnkörpern notwendige Fliess fähigkeit aufweist.
Die Agglomerzerung des zii feinen Pulvers züi grösseren Körpern kann durch einen Sin- tervorgang herbeigeführt oder durch die Ver- wendung von organischen Bindemitteln er reicht werden. Die Agglomerierung wird vor zugsweise bei einem Pulver mit einer Korn grösse von unter 0,05 nun durchgeführt, wäh rend dem fertigen Pulver vorzugsweise eine Korngrösse von etwa 0,15 mm gegeben wird. Wenn die Agglomerierung des feinen Pulvers durch einen Sintervorgang herbeigeführt wird, besteht Gefahr einer Oxydation des, Pulvers während des Sintervorganges.
Daher wird der Sintervorgang vorzugsweise in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre durchgeführt.
Das Verfahren nach der Erfindung ist nicht nur anwendbar auf die Herstellung von unlegierten Metallpulvern, sondern es kann vorteilhaft auch für die Herstellung von Me tallpulvern für legierte Formstücke verwen det werden. Es liegt dabei auf der Hand, für die Herstellung solcher Formkörper eine Legierung der gewünschten Zusammensetzung herzustellen, diese in ein Metaltpulver umzu wandeln und schliesslich hieraus die gewünsch ten Formstücke zu pressen und zu sintern.
Dieses Verfahren ist aber in der Praxis meist nicht sehr vorteilhaft, weil das legierte Pulver gewöhnlich wesentlich härter als seine Legierungskomponenten ist. Aus diesem Grunde ist die Zusammenpressbarkeit des Pulvers vermindert, und es ist notwendig, höhere Pressdrucke anzuwenden, um einen Formkörper mit einer bestimmten Dielte zu erzeugen, was aber wiederum zu erhöhtem Verschleiss der Presswerkzeuge und damit zu erhöhten Kosten führt.
Es ist auch möglich, die Legierungskompo nenten im gewünschten Verhältnis in Pulver form zu mischen, um die Legierung durch Diffusion während des Sintervorganges zu erhalten. Eine derartige Legierung findet bei Sintertemperatur in der festen Phase statt, wenn die Sintertemperatur unter der Sehnnelz- temperatur der Legierungskomponenten liegt, und teilweisse in der fasten und teilweise in der flüssigen Phase, wenn die Sintertempera tur über den Schmelzpunkt einer der Legie rungskomponenten ansteigt. Eine Pressfähig- keit der Pulvermischung wird bei der Anwen- dung dieses Verfahrens erhalten.
Der Dlffu- sionsanteil ist indessen in vielen Fällen so niedrig, dass eine vollständige Legierung bei mässigen Sinterungsbehandlungen nicht er reicht wird.
Ein besseres Verhältnis wird bei der An wendung des Verfahrens nach der Erfindung erhalten, wenn ein sehr feinkörniges Metall pulver, welehes die Legierungsbestandteile enthält, zu eurem mahlbaren Körper vorsieh- tig gesintert und dann wieder zu einem Pul ver mit grösserer Korngrösse zermahlen wird, als die, welche das Pulver vor der Sinterung aufwies. Das als Ausgangsmaterial verwendete feinkörnige Metallpulver kann auf verschie dene Weise erhalten werden. Es kann zum Bei spiel feinkörniges Pulver aus den Legierungs komponenten in entsprechendem Verhältnis gemischt werden. Eine oder mehrere der Legierunngskomponenten können auch che misch oder elektrolytiseh auf die pulverisier ten Legierungskomponenten niedergeschlagen werden.
Verschiedene Kombinationen des Ver fahrens sind natürlich möglich. So können zum Beispiel zwei oder mehrere der Legierungs komponenten in feinpulverisiertem Zustand vorliegen, während andere Legierungskompo nenten auf die feinen Pulverteilchen nieder geschlagen werden.
Zu einem Metallpulver, dessen Korngrösse zu gering ist, um eine Fliessfähigkeit zu erge ben, die für pulvermetallurgische Zwecke aus reichend isst, kann nach der Erfindung eine geringe Menge organischer Substanzen zuge geben werden, die durch eine entsprechende Behandlung ihren Charakter ändern und die Körner zu grösseren Aggregaten agglomerie ren, um sie durch ein vorsichtiges Mahlen oder durch ein vorsichtiges Pressen durch ein Sieb mit entsprechender Maschenweite auf die gewünschte Korngrösse zu bringen, die grösser ist als ddejenige des als Au,
sgangsliia- terial verwendeten feinlzörnigen-.lletallpulvers.
In diesem Fall, wie beim oben beschriebe nen Sinterprozess, ist es vorteilhaft., das Aus gangspulver auf eine Koraigrösse von höch stens 0,05 mm zu vermahlen und dann nach seiner Agglomeriei-lin g die erhaltenen Aggre- gate wieder auf eine Korngrösse von etwa 0,15 mm zu reduzieren.
Das erhaltene Pulver hat nun die er- wünsehten Eigenschaften eines groben Pul vers, insbesondere eine gute Fliessfähigkeit.
Die organischen Zusätze können aus einem Bindemittel bestehen, das in einem organi schen Lösungsmittel löslich ist, z. B. in Alko hol, Äther, Benzol usw. Im vorliegenden Fall wird das Bindemittel vorzugsweise in Form einer Lösung zugesetzt, damit es sich gleich mässig im Pulver in einem nachfolgenden Mischvorgang verteilt. Nach der Mischung wird das Lösungsmittel durch ein Erhitzen auf entsprechende Temperatur ausgetrieben, vorzugsweise unter solchen Bedingungen, dass das Lösungsmittel durch Kondensation zu rückgewonnen und wieder verwendet werden kann.
Zelluloselacke, das heisst Nitrozellulose Schellack, Kolophonium, Phenolharze und iihnliche, können beispielsweise als Binde mittel verwendet werden und haben sich für diesen Zweck als tauglich erwiesen.
Es wäre ganz allgemein gesprochen auch möglich, ein Bindemittel zu verwenden, das irr Wasser löslich ist. Da jedoch ein derartiges Bindemittel schnell zu einem Rastangriff auf das Eisenpulver führt, scheint die Verwen- drng derartiger Mittel nicht wünschenswert.
Andere Arten von Substanzen, die ver wendet werden können, sind solche, die leicht und niedrig schmelzen und dadurch die Kör ner aneinander binden, so z. B. Paraffine oder andere wachsähnliche Substanzen. Diese Sub stanzen können in der Form von feinem Pul ver zugemischt werden, wonach die Mischung auf die Erweichungs- oder Schmelztemperatur der zugemischten Substanzen erhitzt wird. Es ist beispielsweise auch möglich, diese Substan zen in Form einer Lösung zuzugeben.
Eine Klasse von Substanzen ist besonders vorteilhaft zu verwenden, wie z. B. Stearin säure, Zinkstereate usw., die bisher als s äun Sclmiermittel für die Formen in der Pulver metallurgie verwendet wurden. Diese Sub stanzen bewirken die Verbindung des feinen Pulvers und erhöhen seine Fliessfähigkeit und üben ausserdem eine schmierende Wirkung auf die Formen aus. Sie können gewünschten falls zusammen mit einer abbindenden Sub stanz in Form von Pulver dem Metallpulver zugesetzt werden, wonaeh man die Mischung über den Erweichungspunkt einer dieser Sub stanzen erhitzt.
Es ist natürlich auch möglich, zwei oder mehrere verschiedene Bindemittel zuzufügen, von denen wenigstens eines Schmiereigen schaften besitzt. In diesem Fall kann es vor teilhaft sein, ein Mittel in Form von Pulver und ein anderes Mittel in Form einer Lösung zuzufügen.
Die nachfolgende Wärmebehandlung soll zweckmässigerweise bei einer Temperatur durchgeführt werden, die niedriger ist als diejenige, bei der das Metallpulver zu oxy dieren beginnt, wenn eine Schutzatmosphäre bei der Erwärmung nicht vorgesehen ist.
Die vorgeschriebenen Möglichkeiten für die Herstellung eines feinen Metallpulvers für pulvermetallurgische Zwecke sind besonders vorteilhaft; wenn die Herstellung von Legie rungen auf pulvermetallurgischem Wege durch Pressen und Sintern von Mischungen verschiedener Metallpulver in Frage steht,.