本发明专利技术涉及用于制备经烧结的金属构件的前体、制备所述前体的方法以及所述构件的制备方法。本发明专利技术的目的在于提出可行的能制备经烧结的金属构件的方法，该方法使得所制得的烧结构件能具有提高的物理密度和降低的收缩率。在本发明专利技术的用于制备经烧结的金属构件的前体中，在各自由第一金属粉末的一个颗粒形成的芯体之上形成壳层。壳层由第二粉末和粘合剂形成。其中第一粉末的粒度ｄ９０至少为５０μｍ，第二粉末的粒度ｄ９０小于２５μｍ。所述前体是粉状的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及。为了制备经烧结的金属构件的粉末，通常使用由各种金属和通常由金属合金形成的粉末，构件希望用所述金属或金属合金制备。通过对初始粉末的选取和预处理能对构件的制备施加显著的影响，其决定了构件的性能。因此，所用粉末的粒度大大影响了所制得的构件材料的物理密度以及在烧结过程中的收缩率。过去，特别是由于预先采用了高能碾磨技术，构件材料的烧结活性得以提高，由此还提高了构件材料的性能。对所用的金属粉末当然还提出了其它的要求。在制备生坯的加工过程中，烧结粉末之前要求粉末具有良好的流动性，提高的生坯密度和生坯强度。如果生坯在压制成型的过程中获得较高的生坯密度，那么在制得的烧结构件中所出现的收缩率降低。但是希望非常小的收缩率，以使得能够制备轮廓锐利的构件，在其中不必进行后加工。高合金金属粉末由于硬度不能通过简单的粉末冶金技术如压制和烧结来加工成烧结构件。对这类合金粉末进行高能碾磨以及随后的团聚均会导致所述粉末例如能被压缩 (verpressbar)。但是，随着烧结活性的提高的代价必然是差的技术参数例如低堆积密度、 差的流动性以及在烧结过程中高的收缩程度。由于所述不利的性能，在没有客观的机械后加工的情况下是不可能制备出高密度构件的。由惯常方式制得的烧结构件能够达到如下物理密度，即不大于理论密度的95%以及至少10%的收缩率。因此本专利技术的目的在于提出一种能够制备经烧结的金属构件的可能方法，其使得在制得的烧结构件能够提高物理密度同时降低收缩率。按照本专利技术，这一目的通过具有权利要求1中特征的前体实现。所述前体可通过如权利要求7所述的方法制备。权利要求11涉及经烧结的金属构件的制备方法。本专利技术中有利的实施方式和改进方案由从属权利要求所限定的特征实现。本专利技术旨在提供有利的制备经烧结的金属构件的可能方法。其中，使用粉末前体， 该粉末前体替代之前所使用的金属粉末来进行成型和烧结。前体由用壳层包围着的芯体组成。为了进行该前体的制备，使用至少在其粒度上不同的第一和第二粉末。这样，形成芯体的第一粉末的颗粒较大且其粒度d9(l至少为50 μ m， 优选为至少80 μ m。所述粉末为金属或金属合金。第二粉末的颗粒较小且其粒度d9(l小于25 μ m，优选小于20 μ m，非常特别优选小于ΙΟμπ 。壳层中还包含有粘合剂。所述粘合剂可以优选为有机的。例如能使用聚乙烯醇 (PVA)作为粘合剂。第二粉末可以为金属、金属合金或金属氧化物。但是，第二粉末也可以为这些组分中的至少两种的混合物。此外，碳能够以石墨的形式存在。在最简单的情况下，第一和第二粉末的颗粒可由相同的金属或相同的金属合金形成。但是，有利的是对于所述两种粉末使用不同的金属、金属合金或对于第二粉末使用金属氧化物。由此存在这样的可能性，进行成品构件制备的烧结过程中同时实现合金形成，或者通过合金成分的浓度平衡实现制得的构件材料中的改变的合金组成。对于进一步加工有利的是，在制备生坯的过程中以及在成品构件中，第二粉末的延展性优于第一粉末。由此，在以成型方法制备生坯的压制过程中可以实现更高的生坯密度，这最终导致在烧结后获得更高的构件物理密度并降低收缩率。壳层在其中也起到类似于压制助剂的功能。在前体情况下，应当如此制备前体的各个颗粒也即壳层所占的质量份额最多为和芯体的质量份额一样大。粘合剂在壳层中的份额可以保持不考虑或忽略不计。但是，芯体的质量份额应当优选大于壳层的质量份额。壳层还应当具有相同的层厚，这既应适用于单独的前体颗粒，也应适用于所有的前体颗粒。本专利技术中的前体可通过向第一粉末颗粒喷涂悬浮液制得。其中所述悬浮液包含第二粉末颗粒和粘合剂。所述悬浮液可使用水性悬浮液。在喷涂的过程中，第一粉末的颗粒被搅动。为此例如可使用流化床转筒。在形成芯体的第一粉末颗粒上达到指定的壳层厚度后，可以干燥所述前体颗粒。 由此可达到理论密度的大约40%的高堆积密度，以及达到好的流动性，其由Hall流动漏斗 (Hall Flow Trichter)测定并可以为低于30s。另外，可对前体进行预烧结。由此可对前体的性能产生显著影响，这涉及其堆积密度和流动性。用这种方法能提高堆积密度，并改善流动性。就后者而言，例如在至少800°C 的温度进行预烧结时，流动时间可由40s减少为30s。这能够通过Hall流动漏斗确定。最终烧结构件的物理密度也可得到提高，并且收缩率降低到低于5%。前体随后可进行成型。这里，施加导致致密化的压力。其中所获得生坯达到提高的生坯密度和生坯强度。在压制的过程中，壳层中所含的组分显著变形。而芯体在此期间通常保持不变形。壳层的变形能够实现增强的致密化，这导致降低了烧结过程中的收缩率。 所述收缩率可保持低于8%。减少到5%以及更低的情况也是可能的。最终烧结构件的物理密度可达到理论密度的至少92%和达到或超过95%。如前所述，在烧结过程中能够导致合金形成或改变的合金组成。这里，如果两种粉末具有彼此不同的一致性或组成，那么用于芯体和壳层的两种粉末之间发生浓度平衡。可利用扩散过程。这里，最长的扩散路径是前体粒径的0.5倍。相比于常规制备工艺，扩散所需要的时间能显著减少。这同样适用于与已知采用扩散粘结粉末相比较，其中例如镍或钼颗粒被烧结进纯铁颗粒上。但是，仅非常少份额的0. 至2%的合金元素能通过所述方法获得。于此相比，通过本专利技术获得了高得多的合金化的构件材料。相比于已知的技术方案， 按照本专利技术通过烧结所制得的合金的一致性能够被设定得非常精确并可重现地制备。这样可以制备不同的铁基、钴基以及镍基合金。其中各基础金属的份额至少为50 质量％。 接下来，将以实施例来详细解释本专利技术。实施例1制备了一种构件，其中的构件材料为5. 8W、5. OMo,4. 2Cr、4. IV,0. 3Mn、0. 3Si、l. 3C的铁合金。对于形成前体芯体的第一粉末使用包含8. 1W、6. 7Mo、5. 9Cr、0. 4Mn、0. 4Si的铁基合金。其粒度d9Q为95 μ m。第二粉末用于壳层，其是质量百分比为31.0%的羰基铁粉末与1.3%的部分无定形石墨的混合物，各自的粒度d9(1小于10 μ m。这样得到67. 7质量％的芯体份额和32. 3质量％的不含粘合剂的壳体份额。羰基铁以还原态使用，但是也可以非还原态使用。第一粉末作为初始加料而加入到流化床转筒中并在其中被搅动。通过与转筒旋转方向呈切向设置的双物质喷嘴喷入由水、PVA以及用于壳层的粉末混合物形成的悬浮液。包围着芯体的壳层的形成应当尽可能缓慢地进行。所述悬浮液的组成为质量百分比为38%的水、58%的羰基铁粉末、2. 4%的部分无定形石墨以及1. 8%的粘合剂(PVA)。干燥之后粉状前体的粒度d9(1为125 μ m。随后进行成型，以压制来实现致密化和形成生坯。对此可采用通常的成型方法，如在模具中模压、注塑或挤出。可获得6. 9g/cm3的生坯密度以及10. 3MPa的生坯强度。其后，在成型气体氛围下(占体积分数10%的H2和90%的N2)对生坯进行烧结。 热处理温度以25(TC、350°C和600°C的多个阶段进行，并在每个阶段保持0.证。最高温度 1200°C保持 2h。完成烧结的构件具有7. 95g/cm3的物理密度，而烧结之后的收缩率为4. 6%。这种材料的理论密度本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于制备经烧结的金属构件的前体，其中在各自由第一金属粉末的一个颗粒形成的芯体上形成壳层，且其中壳层用第二粉末和粘合剂形成；其中所述第一粉末的粒度ｄ９０为至少５０μｍ，和所述第二粉末的粒度ｄ９０为小于２５μｍ，且所述前体是粉状的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·瓦格，
申请(专利权)人：HC施塔克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE
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