DE1030039B

DE1030039B - Verfahren zur Herstellung von Gegenstaenden aus hochschmelzenden Metallen durch eineSchneidbearbeitung

Info

Publication number: DE1030039B
Application number: DEN5706A
Authority: DE
Inventors: Roberto Levi
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-06-30
Filing date: 1952-06-26
Publication date: 1958-05-14

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere Wolfram, die auf einer hohen Temperatur gesintert worden sind, durch eine Schneidbearbeitung, wie z. B. Drehen, Bohren, Fräsen, Hobeln.

Ein Metall, wie Wolfram, das sehr hitzebeständig ist, ist schwer durch Schneiden bearbeitbar, wenn es auf hohen Temperaturen, wie z. B. höher als 1800⁰C, gesintert worden ist. Schneidbearbeitung vor der letzten Sinterung auf hoher Temperatur hat den Nachteil, daß bei dieser letzten Sinterung häufig auch Schrumpfung und Formänderungen auftreten.

Manchmal ist es erwünscht, hochschmelzenden Metallen, die nicht auf äußerst hohen Temperaturen verwendet werden, eine gewisse Porosität zu verleihen, z. B. wenn diese hochschmelzenden Metalle den porösen Wandteil der Erdalkalimetallverbindungen enthaltenden Vorratskammer einer Kathode für elektrische Entladungsröhren bilden sollen.

Werden diese nach der Sinterung porösen Metalle durch Schneiden bearbeitet, so werden die Poren an der Oberfläche preßpoliert, so daß weiter kein Erdalkalimetall durch das Metall diffundieren kann, auf dieser Diffusion beruht aber die Wirkung der Kathode.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Schneidbearbeitung hochschmelzender, auf hoher Temperatur gesinterter Metalle, bei dem die gebräuchlichen Werkzeugmaschinen verwendet und beliebige Formen erhalten werden können.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Sinterkörpern aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere Wolfram, nach Tränkung mit bei niedrigerer Temperatur schmelzenden, mit dem Ausgangsmetall sich nicht legierenden Metallen, wie Kupfer, Silber od. dgl., der aus dem Pulver des Ausgangsmetalls hergestellte Preßkörper vor der Tränkung auf mindestens 1800⁰C gesintert, und das Tränkungsmetall wird nach der Schneidbearbeitung herausgedampft.

Das erhaltene Erzeugnis ist also porös; dies ist manchmal erwünscht, z. B. wenn es sich um einen Teil der obenerwähnten Kathoden handelt. Das andere Mal ist die Porosität nicht schädlich, sondern trägt nur zur Gewichtsverringerung des betreffenden Teiles bei. Falls Porosität unerwünscht ist, kann die Oberfläche preßpoliert werden.

Ist eine große Porosität oder eine hohe Gebrauchstemperatur erforderlich, so ist es erwünscht, ein grobes Ausgangspulver zu verwenden. Wird keine hohe Gebrauchstemperatur verlangt, so kann ein feines Ausgangspulver verwendet werden, das bei einer nicht zu hohen Sinterungstemperatur und einem nicht zu hohen Preßdruck hinreichend porös bleibt, um das Imprägnieren zu ermöglichen. Selbstverständlich soll auf einer so hohen Temperatur gesintert werden, daß im hergestellten Gegenstand ein hinreichender mechanischer Zusammenhang Verfahren zur Herstellung

von Gegenständen aus hochschmelzenden Metallen durch eine Schneidbearbeitung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt, Hamburg I₁ Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 30. Juni 1951

Roberto Levi, New York, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

entsteht. Als zum Imprägnieren in Betracht kommende Metalle seien in erster Linie Kupfer, Silber, Gold und ihre Legierungen erwähnt, die auch eine gewisse Schmierwirkung aufweisen. Kupfer ist am billigsten, aber bei sorgfältiger Behandlung können die Edelmetalle quantitativ zurückgewonnen werden.

Das Imprägnieren erfolgt vorzugsweise in einer ganz oder teilweise reduzierenden Atmosphäre (Wasserstoff oder Stickstoff-Wasserstoff-Gemische), und das Herausdampfen des Metalls erfolgt zweckmäßig im Vakuum.

Es ist zwar schon bekannt, daß die spanabhebende Bearbeitung gesinterter Wolframkörper dadurch möglich gemacht wird, daß die Körper unter Schutzgas mit einem niedrigschmelzenden Metall durchtränkt werden. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich jedoch nur um bei 900 bis 1000⁰C gesinterte Körper, die zu einer spanabhebenden Bearbeitung nicht zu hart sind, jedoch einen geringen mechanischen Zusammenhang aufweisen. Durch das Tränken mit einem niedrigschmelzenden Metall soll also lediglich eine Verfestigung des Sinterkörpers erreicht werden.

Im Gegensatz hierzu handelt es sich bei dem vorliegenden Verfahren um die Bearbeitung von hochgesinterten, d. h. auf mindestens 1800⁰C erhitzten Preßkörpern aus Pulvern hochschmelzender Metalle, bei denen sich eine Schneidbearbeitung nicht mehr durchführen läßt. Durch die Tränkung mit einem niedrigschmelzenden, nicht legierungsfähigen Metall tritt bei der spanabhebenden Bearbeitung eine Schmierwirkung ein, so daß erst dadurch diese Bearbeitungsart möglich wird. Hierzu

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konnte das bekannte Verfahren, das durch die Tränkung mit dem niedrigschmelzenden Metall lediglich eine Festigungsverbesserung erzielen sollte, keine Anregung geben.

Die Erfindung wird näher beschrieben an Hand eines Beispiels der Bearbeitung des Wolframs für die Herstellung von Kathoden für elektrische Entladungsröhren.

Wolframpulver mit einem Volumgewicht von 3,3 g/cm³ und folgender Feinheitsverteilung:

Fraktion	Abmessung	Gewichtsprozent
I	6,1 μ	30,9
II	6,1 -	30,6
III	3,6 -	13,3
IV	2,9 -	7,6
V	2,2-	17,6

- 3,6 μ
-2,9//.
- 2,2 μ
-1,5 μ

wird unter einem Druck von 2000 kg/cm² zu einem Stab gepreßt und 20 Minuten in Wasserstoff bei HOO⁰C vorgesintert, so daß eine gewisse mechanische Festigkeit entsteht. An diesem vorgesinterten Stab werden Elektroden befestigt, wonach der Stab durch Stromdurchgang in einen Wasserstoff of en bei 215O⁰C 20 Minuten erhitzt wird. Abgesehen von den nicht brauchbaren Enden war die Dichte des Stabes 16 g/cm^a, d. h. 83 % der Dichte kornpakten Wolframs.

Der Wolframstab wird imprägniert durch Eintauchen in geschmolzenes Kupfer, das bei einer Temperatur von 1350°C unter Wasserstoff gehalten wurde. Etwa 7 Gewichtsprozent Kupfer wurde aufgenommen, d. h. daß die frei mündenden Poren ganz gefüllt sind. Aus dem Stab werden dann durch Drehen die einzelnen Kathodenteile gefertigt.

Diese Teile werden nach der mechanischen Bearbeitung im Vakuum (10—⁵ mmHg) auf einer Temperatur von etwa 1550° C i/₄ bis 1 Stunde erhitzt. Das Kupfer ist dann vollständig herausgedampft.

Da das in der Kathode verarbeitete Wolfram auf hoher Temperatur gesintert worden ist, tritt bei Verwendung der Kathode keine Schrumpfung oder Formänderung auf.

Außer mit Wolfram kann die Erfindung auch mit Tantal, Hafnium, Niob und Rhenium durchgeführt werden, aber bei Wolfram sind die Vorteile am größten.

Claims

Patentanspruch·

Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Sinterkörpern aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere Wolfram, nach Tränkung mit bei niedrigerer Temperatur schmelzenden, mit dem Ausgangsmetall sich nicht legierenden Metallen, wie Kupfer, Silber od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Pulver des Ausgangsmetalls hergestellte Preßkörper vor der Tränkung auf mindestens. 1800° C gesintert und das Tränkungsmetall nach der Schneidbearbeitung herausgedampft wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: ;

Kieffer-Hotop, Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe, 1943, S. 113 bis 115, 137/138, 224, 322, 324.

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