DE1583750A1 - Verfahren zum Sintern von kolloidalen Metallteilchen - Google Patents
Verfahren zum Sintern von kolloidalen MetallteilchenInfo
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Description
Anmelder:
Akira OKA,
71, l-ohome, 3u<amo,
Toahima-ku,
Tokio (Japan)
Vertreter:
Patentanwalt
7 Stuttgsrt-Weilimdorf
WoIzο^anstr. 4
WoIzο^anstr. 4
Stuttgart-Weilimdorf, den 19. 1. 1967
Ja 1.0 101
Str/ma
Ll-j Erfindung; becrii'f t ein Verfahren zum Sintern von kolloidalen
Metallteilchen. Sie lö\:it die auf dem Gebiete der Pul
vermetallurgie lier<,jnde Aufgabe, durch Sintern Ge^eiutcinde
herzustellen, deren .Dichte α ο vollkommen i.jt, wie die dea
Metallea
Die durch in der Pulvermetallurgie bis jetzt bekannte Sinter-Verfahren
horge;j t; eilten Gegenstände, sind überwiegend porös,
wenn sie nicht durch Walzen öler ähnliche Behandlung v/eiterverarbeitet
waren. Trotz der Porosität uind derartige Krzeugn:i.rj3
3 für ölfreie Lager brauchbar, haben ober verschiedene
Mängel, Νί'ϊ z.B. ^erinj/a mechanik oho i'e.j ti^keit, beschränkte
keiten uaw.. Nur mittelü dar bekannten
009139/0337
Ja 1 O 101
Str./ms
Str./ms
Sinter-Verfahren, bei denen eine oder eine Mehrzahl der zu sinternden Komponenten geschmolzen wird, oder mittels des
Infiltrationsverfahrens konnten bisher porenlose Erzeugnisse
hergestellt werden, aber bis heute ist kein Sinter-Verfahren ohne flüssige Phase bekannt, dessen Erzeugnis eine vollkommen
dichte Struktur zeigte.
Der Umstand, daß Sinter-Produkte mit vollkommen dichter Struktur mittels eines Verfahrens hergestellt werden können,
welches ohne Schmelzverflüssigung von Komponenten in einer Erweichung und Sinterung der Partikel das Metallpulvers
durch Wärmezufuhr besteht, bedeut nicht nur in .värmeökonomischer
Hinsicht einen industriell auswertbaren Vorschritt.
Durch die Erfindung wurde der im folgenden beschriebene Weg
zur Lösung der oben genannten Aufgabe gefunden:
Kolloidales Titan wurde durch Enthydrierung von Titanhydrid
exakt nach Gesetzen der Stöchiometrie erhalten (fiR\ ^0)·
Dieses enthydrierte Titan wurde einem Prei.io.ruck von ö fco/cm
in einer StickstoffUmgebung unterworfen und darauf zwei Stunden,
lang bei HOO 0G gesintert. Durch dieses Verfahren jvird ein
roLiös Erzeugnis gewonnen. Fur die Dichte wurde ein
Wert von 4,54 g/cm gefunden, was der vollen Dichte des metallischen
Titans entspricht.
009839/0337
Erfindungsgemäß ibt das neue Verfahren zum Sintern von kolloidalen Metallteilchen dadurch gekennzeichnet, daß die
Metallteilchen zuerst gepreßt und darauf gesintert werden, wobei sowohl das Pressen als auch das Sintern in einer
sauerstofffreien oder luftfreien Umgebung erfolgt.
Bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wurde
festgestellt, daß das Sintern mit einem ebenso hervorragenden Ergebnis durchführbar war, wenn die Metallkolloide durch
Zerlegung von organischen Metallverbindungen oder durch An- »venduni, des bekannten, Ammoniak verwendenden I.vatani-Verfahrens
(s. französische Patentschrift 1 435 501, schwedische Patentschrift
212 143 und belgische Patentschrift 605 832) oder initials de^ verbesserten, eine hohe Ausbeute ergebenden
Breding-Verfahrens hergestellt wird.
Außer durch das Iwatani-Verfahren kann das beim Verfahren
nach der Erfindung verwenubare Pulver aus- kolloidalen Metallteilchen
daher nacn einem weiteren Merkmal der Erfindung durch Zerlegung von Metallhydriden oder organischen Metallverbindungen
hergestellt sein. Wenn sowohl da,.. Pressen des Pulvera
auο kolloidalen Metallteilchen als auch das Sintern der Preßlinge
in einer sauerstoffr^ien Umgebung erfolgt, wird die
Sinterung sehr Ie ic int in Gong g^ bracht arm enaet mit der BiI-
;-·; /cn ointyrprouukten mit opting!dicht^m G^t'u.^e.
009819/0337
— A- —
Kolloidal':; Tailchiii des Übe roa η ^metalles, wie Lanthanid
und Aktinid der Gruppe IHb, IVb und Vb λ erden durch Zerlegung
der entsprechenden Metallhydride unter Hitzoein-virkunj
und die Kolloide Vb, VIb und VIIb durch Zerle^un^ dab entsprechenden
Metjll-Karbonyls unter Hitzeeinwirkung, a>-:;cu£t,
während kolloidale Teilchen aua Fe-, Ni- und Co-Ieilohen aer
Gruppen IVb, Vb, VIb, VIIb und VIII durch Hitzezerid jUn^, der
entsprechenden Alicohoxyde gewonnen <vei\ien. Eureh iau Iwatani-Verf-hren
kuimen kolloidale Teilchen aller Metalle erzeugt
«verden.
lie zu:;; Ersatz des o^uerstofies oder der Luft ver-vejiaeten inerten
Gase sollen sehr rein ^ein, da die Reinheit den Sintervor::?ng
beeinflußt. Im Fall der Herstellung der kollidalen
Teilchen aub H,yariden war Stickstolf ausreichend, in anderen
Fällen v/urde Areon nit einem Taupunkt von -1(JO0G in dab
Vakuum von 10 mmlig eingeftüirt.
Bei An»-/endunr; deb Verfahrens nach eier Frfindun,; iut die Sinierun^stemper'jtür
■·.e^cntlich yeringor alt; dei· Schmelzpunkt deo
Metallen, trotzdem ein Erzeugnia .mit optimaler lichte erhalten
./ird. Ia]-U... c>l:t hervor, dai' eint; aui-ercraentlich starke
Sinterun.wiiei^un^ dew von der Luftojcydation ferngehaltenen
kclloid len Meto Jd pulver- besteht. Beiapieloweiae^nicht pcroaeB,
ijöhintnrtea Titan bei 50O0C und Tantal bei 12000C gewonnen.
- 5 — 009839/0337
BAD
ΏΙτΖΘ hervorragende Sintereigenschaft kann für die Erzeugung
von nichtporööen Metallen, Legierungen, metallkeramischen
Teilen und dispersionsverstärkten Legierungen ausgenutzt werden.
Speziell dia Produktion von nichtporö3en Legierungen und verschisdenan
Zusammensetzungen bei geringer Sinter-Temperatur ist für die Industrie wertvoll.
Beispiel I: Sintern von durch Zerlegung von TiHp 00 in der
Hitze gewonnenem Tifcan-Kolloid-Pulver:
Eine sch,.<ammiga Titan-Masse (Beinheit 99,9$ (ASTM-Norm)) wurde
mit reinem vorsichtig in das die Titan-Masse enthaltende Gefäß
eingebrachtem Wasserstoff zur Beaktion gebracht und ein
nicht unter 99»999% liegender Reinheitsgrad dadurch aufrechterhalten,
laß man die Masse eine Membran aus Palladium-Legierung durchqueren ließ. Dadurch /mrde ein Material aus Titan-Hydrid
mit einer Zusammensetzung gewonnen, welche genau dem TiHp ^
entsprach. Bas so gewonnene Titan-H./drid wurde darauf über
visrzig Stunden in einer Umlaufmühle aus gesintertem Alluminium
gemahlen. Die Teilchen dös so hergestellten H^lridpulvers
hatten, ή la durch das Elyktronenmikroukop festgestellt wurde,
eine Größe von 60 bis j)UO A. Da^ Hydrid wurde dann thermisch
bei 4^00C in einem Rohrofan enth/driert, der auf 2 χ icT^
evakuiert war.
009839/0337 ^ad original
Die spezifische Oberfläche des gewonnenen kolloidalen Titana
wurde mit 16 m /g .festgestellt. Die durchschnittliche Teilchengröße
wurde daraus zu 0,08 JlL berechnet. Der Wasaerstoff-Rückstand
wurde durch die Schmelz-*Methode zu 27,7 Ppm ermittelt. Las kolloidale Titan wurde in einem luftdicht verachlossenei»
und mit Stickstoff gefülltem Topf aufbewahrt, da es sehr luftentzündlich ist. Es wurde darauf in einer Umgebung
von Stickstoff unter einem Druck von 5 to./cm zu einer Scheibe von 11,? mm Durchmesser und einer Dicke von
annähernd 2 bis 3 mm gepreßt. Die Dichte betrug ;3, Ig/cm .
Die auf diise Weise her^aj teil te Scheibe wurde nach einer
Imprägnierung mit flüssigem Paraffin zum Schutz ge .-,en Luftzutritt
z.vei Stunden Iyng bei HOO0C in einem auf Vakuum
von 5 x 10 mmHg gehaltenen Oien gesintert. Die Dichte des
so entstandenen SinLerproduktas betrug 4,54 g/cm'", während
die porenlose Struktur durch day Mikroskop sichtbar gemacht wurde (4u0-fache Vergrößerung).
Beispiel II: Sintern von aus durch Hitze behandlung zerlegtem
ZrILj nn gewonnenem kt.lloidalen Zirkonium:
C. j \j\J
Daj Verfahren war im wesentlichen das gleiche -\ie im Fall
des ßeipielti I mit Ausnahme der Sintertemperatur, die hier
TjOO0C, und der Dichte den erzielten gesinterten Produktes,
die hier 6,cj g/cm betrug.
009839/0337
badorg-
Beispiel III: Sintern von Karbonyl-Nickel:
iij1-ITic k dl-Pulver von einer durchschnittlichen Teil-Ciidii
.rote von 0,02 JU, wurae unter einem Druck von 7 to./cm
in einer Ar^on-Um^jbung verdichtet und d^rin in einem Ofen
-4 - ο
unter 10 mmH~; Vakuuin bei 1500 C gesintert, tie Eichte des
erlr-.lt-.nen gesinterten produkten oetrug 8,9 g/cni^ .
Bei:;i.iel IV: Sintern eineb kolloidylen Pulvero aua Nickel-,
dafi nach dem r.vatani-Verfjhren hergestellt war:
Ta;- Kickül-Kcllcid-Pulver ;.urde durch Funkenerzeugung an
I!iok-3l-Ta.bl3tten und Nickel-Elektrode bei 10000 V und 50 Hz
in f ] u.i -.i yivii Aiii.'iioniak gewonnen. Dieoea Pulver wurde in einer
Ar^on-Un.jibunj unter einem Eruck von 7 to./cm verdichtet
-5 ο
und unt3f V.· KUJF' von 10 mmHg zehn Stunden lan^ bei 1300 C
^.',wintert. Lie D:ichi; de..; Produktes betrug 8,7 g/cm^.
009839/0337
BAD ORIGINAL
Claims (2)
1. Verfahren zum Sintern von kolloidalen Metallteiichen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen zuerst geprei.-t
und darauf gesintert werdenj wobei bo«ohl das Pressen
als auch das Sintern in einer sauerstofffreien oder luftfreien
Umgebung erfolgt.
2. Verfahren nech Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab dab Pulver
aus kolloid·, len Metallteilchen durch Zerlegung von Metallhydriden
oder organischen Metallverbindungen hergestellt wird.
ί. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zerlegung durch Wärmezufuhr erfolgt.
009839/0337
BAD ORIGINAL
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