DE1608365C2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufsintern von Metallpulver auf ein Metallband - Google Patents

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydierende Wärmebehandlung bei Band mit aufgestreutem Metallpulver auf Kupferbasis bei etwa 400°C und mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von etwa 15°C/sec durchgeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Transporteinrichtung für das Band, eine Einrichtung zum gleichmäßigen Auftragen des Metallpulvers auf das Band und ein Sinterofen vorgesehen 'sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pulver-Auftragvorrichtung (2) und dem Sinterofen (5) mindestens eine Einrichtung (4, 4') zur oxydierenden Wärmebehandlung angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur oxydierenden Wärmebehandlung als Vorwärmkammer (4) mit oxydierender Atmosphäre ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorwärmkammer unmittelbar auf das Metallband (1) einwirkende Induktionsspulen angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur oxydierenden Wärmebehandlung als Induktionsspule (4^;) vor dem Sinterofen (5) angeordnet ist, deren Innenraum mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufsintern von Metall- und/oder Legierungspulver auf Metallband, vorzugsweise kaltgewalztes Stahlband, wobei das Metall- bzw. Legierungspulver lose auf das Band geschüttet wird.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem Metallbänder zunächst, nachdem sie in endloser Folge aneinandergeschweißt worden sind, nach Reinigung, Entfettung usw. in einer Vorrichtung mit Metallpulver bestreut werden. Anschließend führt man bei diesem bekannten Verfahren die bestreuten Bänder in eine elektrisch, mit Gas oder öl beheizte Kammer mit reduzierender Atmosphäre und erhitzt dort auf die Sintertemperatur (britische Patentschrift 9 38 210). Dieses bekannte Verfahren ist aber mit erheblichen Schwierigkeiten und Nachteilen verbunden.

Ein kontinuierliches und vor allem gleichmäßiges Erhitzen stößt auf Schwierigkeiten. In der Sinterkammer verzieht sich das Bandmaterial. Durch das Verziehen entstehen Wellen, von denen das lose .;.;wnreute Metallpulver abrutscht. Dadurch wird es unmöglich gemacht, in einem solchen Verfahren eine c !uFgesiiuerte Schicht in gleichmäßiger, vorherbestimmfer Dicke zu erzeugen. Das von dem Band auf Boden oder Einbauten der Kammer oder des Ofens fallende Pulver ist bei der dort herrschenden Temperatur geeignet, das Ofenmaterial z. B. durch Legicningsbil- ^Ke^bekannten Verfahren entstehen die Wellen durch Eigenspannungen und eine ungleichmäßige Wärmeaufnahme, die zu ungleichmäßiger Ausdehnung des Bandes führen. Versuche, die Wärmeaufnahme _IS durch Strahlung intensiver zu gestalten, indem die Bandunterseite mit Farbanstnchen (Ruß) versehen wird, sind fehlgeschlagen, da sich die beabs.cht.gte Vermeidung der Wellenbildung in dem Band nicht in ausreichendem Umfang und mit ausreichender Sicherheit erreichen ließ. Außerdem kann sich ein solcher unterseitiger Anstrich, beispielsweise bei Stahlband infolge Aufkohlung, nachteilig auswirken

Weiterhin zeigt es sich, daß Metallpulver Stoffe enthalten können, die eine einwandfreie Sinterung « örtlich behindern. Sofern eine darauffolgende Trankung der Sintermetallschicht mit einem Metall oder Kunststoff versehen ist, stößt dies ebenfalls auf Schwierigkeiten da die Umgebung solcher Verunreinigungen von den Tränkwerkstoffen nicht richtig benetzt wird und die ,o Tränkwerkstoffe daher abgestoßen werden.

Schließlich tritt bei der praktischen Durchführung des

bekannten Verfahrens als weiterer Störfaktor auf, daß

das aufgeschüttete Metallpulver durch unregelmäßige

Erwärmung stellenweise dichter zusammensintert. Dies

„ führt zu Rissen in der Sinterschicht.

Auch ist bereits ein einstufiger Sintervorgang für ein Metallband mit aufgestreutem Pulver bekannt (USA.-Patentschrift 22 90 398), bei dem die Erhiizungsgeschwindigkeit außerordentlich hoch sein soll und ,₀ deshalb das Sintern und gleichzeitige Binden der Metallpulverlage in äußerst schneller Weise erfolgen kann. Hierbei handelt es sich aber um ein einstufiges Arbeitsverfahren, bei dem das Erhitzen grundsätzlich unter Schutzgas-Atmosphäre erfolgt. Die schnelle Erhitzungsgeschwindigkeit mag dazu beitragen, daß es bei Benutzung von gut vorbehandeltem Stahlband, das im wesentlichen von inneren Spannungen frei ist, nicht mehr merklich zu der Wellenbildung kommt. Tatsächlich ist es aber nicht möglich, mit einem einstufigen co Verfahren die Verwerfungen im Stahlband so sicher und weitgehend zu unterbinden, daß es auch nicht mehr zu irgendwelchen Dichteschwankungen in der aufgeschütteten Metallpulverlage kommt. Vor allen Dingen ist es aber bei einem solchen Verfahren und dessen Vorrichtung nicht möglich, die durch irgendwelche praktisch nicht nachweisbare Verunreinigung im Metallpulver auftretenden Fehlerstellen in der gesinterten Lage zu vermeiden. Die bekannte einstufige Durchführung des Sintervorganges mit extrem schneller Aufheizung bedeutet naturgemäß, daß eine ganz erhebliche Heizleistung zugeführt werden muß, um ein solches schnelles Aufheizen auf die volle Sintertemperatur, also etwa 1000 bis 1500⁰C zu erreichen. Die für das schnelle Aufheizen auf die volle Sintertemperatur erforderliche erhöhte Leistung muß naturgemäß dann auch wieder durch erhöhte Kühlungsmaßnahmen gesteuert werden, was bei dem bekannten Verfahren durch die in den Sinterofen eingeführte Wasserkühlung zum Ausdruck

kommt. Es wird also bei dem bekannten Sintervorgang eine übermäßig große Energiemenge vergeudet.

Durch die Erfindung sollen diese Sei .vierigkcsicn und Nachteile der bekannten Verfahren in einfacher Weise behoben werden, ohne daß der Verfahrensablauf behindert oder verlangsamt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß das Band mit dem aufgeschütteten Pulver vor dem Sinterprozeß bei einer Temperatur von mindestens 300⁰C einer oxydierenden Wärmebehandlung mit mindestens doppelter Erhitzungsgeschwindigkeit wie im eigentlichen Sinterprozeß unterworfen und hieran anschließend in bekannter Weise unter reduzierender Atmosphäre gesintert wird.

Wie Versuche gezeigt haben, wird durch dieses verhältnismäßig schnelle Aufheizen des Bandes mit dem aufgestreuten Pulver in einer Vorwärmzone die Verformung des Bandes, insbesondere die Ausbildung von Wellen im Band vermieden. Durch die schnelle Zuführung verhältnismäßig großer Wärmemengen werden bei dem Verfahren nach der Erfindung auch die weiteren auf ungleichmäßige Erwärmung des Bandes zurückzuführenden störenden Erscheinungen nicht mehr festgestellt. Dies könnte beispielsweise auf das schnelle Übersehreiten kritischer Temperaturbereiche oder auf beschleunigte Wärmeverteilung innerhalb des Bandes und des aufgestreuten Pulvers zurückzuführen sein. Durch das oxydierende schnelle Aufheizen lassen sich auch in dem aufgeschütteten Pulver unvermeidlich enthaltene Verunreinigungen unschädlich machen.

Die oxydierende Wärmebehandlung des auf das Band gestreuten Metallpulver bietet daneben den Vorteil, daß das Metallpulver beim Oxydieren so weit zusammenbackt, daß keine Relativbewegung von Metallteilchen mehr erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wild im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schemaiische Darstellung der Durchführung des Verfahrens und der dazu zu benutzenden Vorrichtung und

Fig. 2 eine etwas abgewandelte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 läuft das zunächst in endloser Folge zusammengeschweißte Metallband, beispielsweise Stahlband, nachdem es in geeigneter Weise gereinigt und entfettet worden ist, unter einer Pulveraufstreuvorrichtung 2 hindurch, die eine gleichmäßige Schicht 3 von Pulver auf der Oberseite des Bander 1 ablagert. Das Band 1 läuft dann mit der aufgestreuten Pulverschicht 3 in eine Kammer 4, in der eine oxydierende Atmosphäre, beispielsweise Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft, aufrechterhalten wird. In dieser Kammer 4 wird das Band 1 mit dem aufgestreuten Pulver 3 beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Induktionsspule direkt und mit erhöhter Erhitzungsgeschwindigkeit von etwa 15°C/sec auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Metallpulverteilchen an ihrer Oberfläche oxydieren und Verunreinigungen aus dem Metallpulver herausbrennen. Diese Temperatur liegt für Metallpulver auf Kupferbasis beispielsweise bei 400⁰C. Das Metallpulver backt dabei schon so weit zusammen, daß keine Relativbewegung von Metallteilchen mehr erfolgen kann.

Aus dieser Kammer 4 mit oxydierender Atmosphäre läuft das Metallband mit der zusammengebackenen Metallpulverschicht in die Erhitzungskammer 6 des Siiiterofens 5 und wird dort mit normaler Erhitzungsgeschwindigkeit von beispielsweise 5°C/scc bis auf Sintertemperatur, beispielsweise 1000 bis 1200° C. erhitzt. Die Induktionsspule 4 kann auch entsprechend der Kammer 4 in einem Abstand vor dem Eingang des Sinterofens 5 angeordnet sein. Zum Übergang von der Kammer 4 zum Sinterofen 5 läßt sich das Band 1, wie in F i g. 1 angedeutet, durch Normalatmosphäre führen. Der Sintervorgang im Ofen 5 wird dann in bekannter Weise in reduzierender Atmosphäre durchgeführt.

Gemäß Fig. 2 ist lediglich vor dem Eingang des Sinlerofens 5 eine Induktionsspule 4' gesetzt, durch deren Innenraum das Band 1 mit dem aufgeschütteten Pulver 3 läuft.

Der Innenraum der Induktionsspule ist zur Außenatmosphäre offen, so daß diese während der im Bereich der Induktionsspule 4 stattfindenden Wärmebehandlung oxydierend wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

H- Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Aufsintern von Metallpulver auf Metallband, bei dem das gereinigte, entfettete Band fortlaufend mit Metallpulver bestreut und das Metallpulver unter reduzierender Atmosphäre oder Schutzgas in einer Reaktionskammer aufgesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Band mit dem aufgeschütteten Pulver vor dem Sinterprozeß bei einer Temperatur von mindestens 300°C einer oxydierenden Wärmebehandlung mit mindestens doppelter Erhitzungsgeschwindigkeit wie im eigentlichen Sinterprozeß unterworfen und hieran anschließend in bekannter Weise unter reduzierender Atmosphäre gesintert wird.