DE60009903T2

DE60009903T2 - Bordcarbid-Gusskörper

Info

Publication number: DE60009903T2
Application number: DE60009903T
Authority: DE
Inventors: Richard Nigel Julian Bramley Taylor; Stuart Charles Fisher
Original assignee: SEC DEP FOR DEFENCE LONDON; UK Secretary of State for Defence
Current assignee: SEC DEP FOR DEFENCE LONDON; UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 2000-05-05
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2020-05-06
Also published as: AU4591000A; CA2373147C; EP1189852B1; JP2002544014A; ZA200109199B; GB2349601A; MY122608A; DE60009903D1; JP4676066B2; WO2000068165A1; GB9910480D0; CA2373147A1; ATE264280T1; TWI245752B; EP1189852A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gusskörpers, der zum Sintern geeignet ist.
Borcarbid ist eine extrem harte Substanz mit einer Härte, die nur von Diamant und kubischem Bornitrid übertroffen wird. Bisher hat es sich allerdings als schwierig erwiesen, das volle Potential des Materials auszunutzen, und zwar als Resultat der Schwierigkeiten, auf die man bei der Herstellung geformter Gegenstände trifft. Eine wesentliche Stufe bei der Herstellung von Gegenständen ist die Bildung des Gusskörpers (oder Grünkörpers).
Von den bekannten Verfahren des Standes der Technik beinhalten viele Verfahren die Anwendung hoher Drücke (viele Hundert bar) auf festes Borcarbid-Pulver oder -Granulat (siehe z.B. internationale Patentanmeldung Nr. PCT/GB/95/02029). Solche Verfahren erfordern die Verwendung einer teuren Überdruckapparatur und erfordern oft die Bildung von Borcarbid-Granulaten. Außerdem erfordern solche Verfahren oft die Verwendung von gefährlichen organischen Lösungsmitteln und Harzen, die sowohl für die Arbeiter als auch für die Umgebung möglicherweise schädigend sind. Solche Verfahren sind auch infolge der Tatsache, dass das Borcarbid im wesentlichen fest ist und somit nicht fließt, um das Formwerkzeug auszufüllen, nicht immer zu einer zufriedenstellenden Reproduktion von Details im Stande, speziell dann nicht, wenn die Form komplex ist. Es wurden flüssige Aufschlämmungen von Borcarbid verwendet, so dass keine Überdruckbedingungen angewendet werden mussten. Allerdings involviert dieses Verfahren keine Verwendung eines zugesetzten Bindemittels oder einer Kohlenstoffquelle und die so produzierten einfachen, gesinter ten geometrischen Körper erreichten nur 63% der maximalen Dichte. Es war ein extensives Waschen des Borcarbids notwendig, um den pH der Aufschlämmung zu kontrollieren.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gusskörpers, der zum Sintern geeignet ist, die aufeinanderfolgenden Stufen Vermischen von Borcarbid-Teilchen mit einem wässrigen Bindemittelsystem unter Bildung eines homogensierten Aufschlämmungsgemisches, Gießen des Gemisches in die erforderliche Form und Trocknen des Gemisches.
Dieses Verfahren gewährleistet eine hervorragende Reproduktion von Gusskörperdetails, ohne dass möglicherweise gefährliche organische Lösungsmittel verwendet werden. Es besteht keine Notwendigkeit, das Pulver/Bindemittel-Gemisch zu granulieren, und es besteht keine Notwendigkeit, das System hohen Drücken zu unterwerfen; allerdings behält das Herstellungsverfahren eine Option, da die produzierten wässrigen Aufschlämmungen durch Sprühtrocknung oder Gefriertrocknung granuliert werden können.
Die spezifische Oberfläche der Borcarbidteilchen ist vorzugsweise größer als 7 m2/g und liegt typischerweise im Bereich von 7 m²/g bis 12 m²/g. Dies produziert nach dem Sintern einen Körper mit relativ hoher Dichte.
In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Borcarbid-Teilchen eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 1,5 bis 3,5 μm. Vorzugsweise mindestens 95 % der Masse ist kleiner als 12,7 μm. Die Verwendung von solch kleinen Teilchen ermöglicht das Erreichen eines Sinterkörpers mit hoher Dichte.
Das Bor-Kohlenstoff-Atomverhältnis liegt vorzugsweise zwischen 3,7:1 und 4,4:1, damit das Borcarbid im Gusskörper zu hoher Dichte gesintert werden kann.
Das Borcarbid ist vorzugsweise mehr als 99,3 % rein, ausgenommen Boroxid und Bornitrid, oder mehr als 97 % rein, einschließlich Boroxid und Bornitrid.
In einer Ausführungsform umfasst das Bindemittelsystem ein Bindemittel und einen Weichmacher. Der Weichmacher wird so gewählt, dass er die Festigkeit des Körpers erhöht, so dass dieser vor dem Sintern weniger leicht beschädigt wird. Das Bindemittel bewirkt, dass die Borcarbidteilchen in zufriedenstellender Weise aggregieren, und fügt dem Körper während des Sinterprozesses Kohlenstoff zu.
Der Weichmacher wird vorzugsweise unter einer oder mehreren der Verbindungen Glycerin, Polyethylenglykol mit niedrigem Molekulargewicht und Polypropylenglykol mit niedrigem Molekulargewicht ausgewählt. Diese Verbindungen sind billig, leicht erhältlich und von geringer Toxizität.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Bindemittelsystem ein Dispergiermittel. Das Dispergiermittel stellt sicher, dass die Borcarbid-Teilchen keine großen Aggregate bilden, die nicht zufriedenstellend in Suspension bleiben würden.
Das Dispergiermittel wird vorzugsweise aus einer oder mehreren der folgenden Verbindungen ausgewählt: ein wasserlösliches Copolymer auf der Basis von Acrylester, ein Salz einer polymeren Carbonsäure, ein Natriumdioctylsulfosuccinat, ein Stearat und ein Synperionic N^TM-Netzmittel. Diese Verbindungen sind billig, leicht erhältlich und von geringer Toxizität.
In einer bevorzugten Anordnung wird das Bindemittel aus einer oder mehreren der folgenden Verbindungen ausgewählt: Saccharose, Dextrose, Glucose, ein wasserlösliches Polymer auf Acrylsäurebasis, ein wasserlösliches Polymer auf Acrylamidbasis, ein wasserlösliches Polymer auf Methacrylsäurebasis, Polyvinylalkohol, ein Polyethylenglykol mit hohem Molekulargewicht und ein Polypropylenglykol mit hohem Molekulargewicht. Diese Bindemittel sind billig, leicht verfügbar und von geringer Toxizität.
Das Mischen wird unter Kugelmahlen, Rühren oder mechanischem Vermischen mit einer Mahlmaschine ausgewählt. Alle diese Verfahren sind wohl bekannt und haben sich als erfolgreich erwiesen.
Das homogenisierte Gemisch wird vor der Formung des Gemisches in die erforderliche Gestalt vorzugsweise entlüftet. Dies verringert das Auftreten unerwünschter Poren, die im Gusskörper auftreten. Eine Entlüftung wird vorzugsweise durch Vakuum durchgeführt.
Das Formen des Gemisches in die erforderliche Gestalt umfasst vorzugsweise das Gießen des homogenisierten Gemisches in eine nicht-poröse Form. Vorzugsweise umfasst die Form eine innere Oberfläche aus nichtporösem Material. Alternativ ist das nicht-poröse Material eine Auskleidung im Inneren der Form. Nicht-poröse Formen sind leichter wiederverwendbar als poröse Formen. Nicht-poröse Formen sind besonders wirksam, wenn die Form vor Eingießen des Gemisches in die Form mit einem Entformungsmittel behandelt wurde.
Das nicht-poröse Material wird aus Polyurethan, Siliconkautschuk, Glas und Polymethylmethacrylat ausgewählt. Diese Materialien sind billig, verfügbar und können leicht zu Formen geformt werden.
Allerdings kann das Formen des Gemisches in die erforderliche Form Gießen des homogenisierten Gemisches in eine poröse Form erfordern.
In einer Ausführungsform umfasst das Trocknungsverfahren Trocknen bei einer Temperatur über Umgebungstemperatur. Das Trocknungsverfahren kann auch die Verwendung einer wasserentziehenden Substanz umfassen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert; von denen
1 ein Fließschema eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Bild eines Sinterkörpers (in diesem Fall ein holländischer Herrscher) ist, der unter Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung gegossen wurde (Abmessungen des Sinterkörpers: ungefähr 30 mm × ungefähr 20 mm); und
3 links ein Bild eines Körpers, hergestellt unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und rechts ein Bild eines Sinterkörpers zeigt, das aus einem Gusskörper stammt, der identisch mit dem auf der linken Seite gezeigten ist (Abmessungen des Sinterkörpers: ungefähr 30 mm × ungefähr 20 mm).
In allen unten angegebenen Beispielen haben die Borcarbid-Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 1,5 bis 3,5 μm, wobei mindestens 95 % der Masse kleiner als 12,7 μm ist. Das Atomverhältnis von Bor-zu-Kohlenstoff liegt im Bereich von 3,7:1 und 4,4:1. Das Borcar bid ist mehr als 99,3 % rein, ausgenommen Boroxid und Bornitrid, oder mehr als 97% rein, einschließlich Boroxid und Bornitrid.
Ein Verfahren zur Herstellung von Gusskörpern gemäß der vorliegenden Erfindung (1) beginnt mit dem Mischen 1 des Bindemittelsystems. In diesem Beispiel werden 300 g eines im Handel erhältlichen Borcarbidpulvers mit 3 g Synperionic N^TM in einem mechanischen Mischer für 5 min mit 40 g Wasser gemischt. Dies bildet die Borcarbid-Aufschlämmung. Das Borcarbidpulver hat typischerweise eine spezifische Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m²/g. Synperionic N^TM wirkt als Dispergiermittel, wahrscheinlich, indem es die Borcarbid-Teilchen überzieht, so dass die Teilchen keine unerwünscht großen Aggregate bilden, welche aus der Suspension ausfallen. In einem getrennten Gefäß wird eine Lösung von 20 g eines Acrylbindemittels (Glascol HA4, erhältlich von Allied Colloids) in 40 g Wasser mit 9 g Polyethylenglykol vermischt. Das Bindemittel/Polyethylenglykol-Gemisch wird dann zu 40 g Wasser gegeben. Das Molekulargewicht des Polyethylenglykols ist etwa 200 (PEG 200); dies ist typisch für ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht, das als Weichmacher verwendet wird. Dieses Bindemittel/Polyethylenglykol/Wasser-System wird dann nach einem fachbekannten Verfahren gemischt und der Borcarbid-Aufschlämmung zugesetzt. Dann wird für etwa 10 min gemischt. Die resultierende Dispergiermittel/Weichmacher/Borcarbid-Aufschlämmung wird dann in ein Becherglas dekantiert und unter Vakuum entlüftet 2, bis keine Gasblasen mehr in der Aufschlämmung sichtbar sind. Diese Aufschlämmung wird dann in eine Polyurethanform 3 gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen 4. Der Gusskörper kann aus der Form entfernt werden und ist dann zum Sintern geeignet, wie es z.B. in der internationalen Patentanmeldung PCT/GB95/02029 beschrieben wird.
Das Entlüftungsverfahren 2 reduziert das Auftreten unerwünschter Poren, die sich im Gusskörper bilden können, auf ein Minimum. Solche Poren verringern die Festigkeit und können zum Verlust von Details führen, da sie im nachfolgenden Sinterverfahren nicht entfernt werden. Das Polyethylenglykol mit niedrigem Molekulargewicht wirkt als Weichmacher, das dem Gusskörper Festigkeit verleiht. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Körpers vor dem Sintern. Die Polyurethanform ist nicht porös und daher kann eine Adhäsion zwischen der Form und dem Gusskörper erfolgen. Eine derartige Adhäsion kann zu einer Beschädigung des Gusskörpers führen, wenn dieser aus der Form entfernt wird. Eine Beschichtung der inneren Oberfläche der Form mit einem Entformungsmittel wird im Vergleich zu der nicht beschichteten Form die Leistungsfähigkeit verbessern. Ein Trocknen 4 erfolgt durch Verdampfung des Wassers aus der Aufschlämmung über offene Öffnungen, die in der Form vorhanden sind.
In einem alternativen Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst das Bindemittelsystem hergestellt, indem 26 g Zucker zu 60 g Wasser gegeben werden und dann ein Mischen 1 in einem mechanischen Mischer für 5 min durchgeführt wird: 300 g Borcarbidpulver mit einer Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m²/g werden dann der Saccharoselösung zugesetzt und das Mischen wird für weitere 10 min fortgesetzt.
Diese Aufschlämmung wird dann in ein Becherglas dekantiert und unter Vakuum entlüftet 2, bis keine Blasen mehr in der Aufschlämmung oder an der Oberfläche der Aufschlämmung sichtbar sind. Die entlüftete Aufschlämmung wird dann eine Glasform (bzw. ein Glasformwerkzeug) 3, die mit Polymethylenmethacrylat ausgekleidet ist, gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Nach 3 h wird die Form in einen Ofen gelegt und die Aufschlämmung-/Gusskörper wird bei 60°C für 2 h ofengetrocknet. Der Gusskörper kann dann aus der Form entfernt werden und ist zum Sintern geeignet.
In diesem Beispiel wirkt die Saccharose als Bindemittelsystem. Die Polymethylmethacrylatauskleidung ist ein Beispiel für eine nicht-poröse Formauskleidung. Ein Ofentrocknen beschleunigt das Trocknungsverfahren 4 und unterstützt das Härten des Gusskörpers.
Beide dieser Methodologien, wie sie oben beschrieben wurden, verwenden nicht-poröse Formen oder Formenauskleidungen; unter Verwendung poröser Formen ist es möglich, eine adäquate Leistungsfähigkeit zu erreichen.
Die beiden oben präsentierten Methodologien liefern Dichten bei den Gusskörpern von über 60% (typischerweise etwa 70–80 %), woraus Sinterdichten von über 94 % erhalten wurden.
Verschiedene weitere Beispiele, wie die Erfindung durchgeführt werden kann, sind in c. bis 1. nachfolgend angegeben. Die Beispiele a. und b. werden zu Vergleichszwecken angeführt.

a. 100 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7–12 m²/ g wird mit 20 g einer 30%igen Acrylbindemittel- (Glascol HA4, erhältlich von Allied Colloids)-Lösung und 30 g Wasser gemischt. Die Aufschlämmung wird dann unter Umgebungsbedingungen getrocknet und durch ein Nylonsieb mit einer Porenweite von 1 mm granuliert. Das resultierende Granulat wird in einem uniaxialen Stahlformwerkzeug mit einem Durchmesser von 25 mm unter 12 t für 15 s formgepresst. Die Pressstücke werden dann gesintert, wie es in der internationalen Patentanmeldung PCT/ GB95/ 02029 von RNJ Taylor et al. beschrieben wird.
b. 100 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m²/g werden mit 13 g Saccharose und 100 g Wasser in einem mechanischen Mischer vermischt. Die Aufschlämmung wird dann kontinuierlich gerührt, wobei eine Sprühtrocknung verwendet wird, um getrocknetes Granulat herzustellen. Das resultierende Granulat wird in einem uniaxialen Stahlwerkzeug unter einem Druck von 12 t für 15 s pressgeformt. Die Pressstücke werden dann gesintert, wie es von RNJ Taylor et al. in der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/GB95/02029 beschrieben wird.
c. 50 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m2/g wird mit 0,8 g eines Ammoniumsalzes einer polymeren Carbonsäure (Dispex A40, erhältlich von Allied Colloids), 1,8 g Ammoniak und 10 g einer 30%igen Acrylbindemittel- (Glascol HA4, erhältlich von Al-lied Colloids)-Lösung, in einem mechanischen Mischer für 15 min mit 100 g Wasser vermischt. Die Aufschlämmung wird dann in poröse Plaster of Paris-Formen gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden dann gesintert, wie es in der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/GB95/02029 von RNJ Taylor et al. beschrieben ist.
d. 1500 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m2/g werden mit 204 g Saccharose und 7,5 g eines Ammoniumsalzes einer polymeren Carbonsäure in einem mechanischen Mischer für 30 min mit 570 g Wasser vermischt. Die Aufschlämmung wird ein Becherglas dekantiert und im Vakuum entlüftet, bis keine Blasen mehr gebildet werden. Die Aufschlämmung wird dann in eine Polyurethanform gegossen und unter Raumbedingungen trocknen gelassen. Die Aufschlämmung wird auch in eine Plaster of Paris-Form gegossen und un ter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden dann gesintert, wie es von RNJ Taylor et al. in der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/GB95/02029 beschrieben wird.
e. 200 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m2/g werden mit 2 g Synperionic NTM und 20 g einer 30%igen Acryl-Bindemittel- (Glascol HA4, erhältlich von Allied Colloids)-Lösung und 6 g PEG 200 in einem mechanischen Mischer für 15 min mit 40 g Wasser gemischt. Die Aufschlämmung wird in ein Becherglas dekantiert und unter Vakuum entlüftet, bis keine Blasen gebildet werden. Die Aufschlämmung wird dann in eine Polyurethanform gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden dann gesintert, wie es von RNJ Taylor et al. in der internationalen Patentanmeldung PCT/GB95/02029 beschrieben wird.
f. 200 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m2/g werden mit 2 g Synperionic NTM und 20 g einer 30%igen Acrylbindemittel- (Glascol HA4, erhältlich von Allied Colloids)-Lösung und 6 g PEG 200 in einem mechanischen Mischer für 15 min mit 40 g Wasser gemischt. Die Aufschlämmung wird in ein Becherglas dekantiert und im Vakuum entlüftet, bis keine Blasen gebildet werden. Die Aufschlämmung wird dann in eine Polyurethanform gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Aufschlämmung wird dann auch in eine Plaster of Paris-Form gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden kann gesintert, wie es von RNJ Taylor et al. in der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/GB95/02029 beschrieben wird.
g. 300 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m2/g werden mit 3 g Synperionic NTM und 30 g einer 30%igen Polyvinylalkohollösung und 9 g PEG 200 in einer Kugelmühle für 210 min mit 80 g Wasser gemischt. Die Aufschlämmung wird in ein Becherglas dekantiert und im Vakuum entlüftet, bis keine Blasen gebildet werden. Die Aufschlämmung wird dann in eine Polyurethanform gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Aufschlämmung wird auch in eine Plaster of Paris-Form gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden dann gesintert, wie es von RNJ Taylor et al. in der internationalen Patentanmeldung PCT/GB95/02029 beschrieben ist.
h. 765 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m2/g werden mit 104 g Saccharose und 15 g Tetramethylammoniumhydroxid TMAH in einem mechanischen Mischer für 30 min mit 450 g Wasser gemischt. Die Aufschlämmung wird in ein Becherglas dekantiert und unter Vakuum entlüftet, bis keine Blasen mehr gebildet werden. Die Aufschlämmung wird dann in eine Polyurethanform gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Aufschlämmung wird auch in einer Plaster of Paris-Form gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden gesintert, wie es von RNJ Taylor et al. in der internationalen Patentanmeldung PCT/GB95/02029 beschrieben ist.
i. 300 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m2/g werden mit 3 g Synperionic NTM und 26 g Saccharose und 9 g Glycerin in einem mechanischen Mischer für 15 min mit 100 g Wasser gemischt. Die Aufschlämmung wird in ein Becherglas dekantiert und unter Vakuum entlüftet, bis keine Blasen gebildet werden. Die Aufschlämmung wird dann in eine Polyurethanform gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Aufschlämmung wird auch in eine Plaster of Paris-Form gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden dann gesintert, wie es in der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/(GB95/02029 von RNJ Taylor et al. beschrieben wird.
j. 300 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m2/g werden mit 3 g Synperionic NTM und 16 g Saccharose und 6 g Glycerin in einem mechanischen Mischer für 15 min mit 65 g Wasser gemischt. Die Aufschlämmung wird in ein Becherglas dekantiert und unter Vakuum entlüftet, bis keine Blasen gebildet werden. Die Aufschlämmung wird dann in eine Polyurethanform gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Aufschlämmung wird auch in eine Plaster of Paris-Form gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden dann gesintert, wie es in der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/GB95/02029 von RNJ Taylor et al. beschrieben wird.
k. 300 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m²/g wird mit 26 g Saccharose und 6 g Glycerin in einem mechanischen Mischer für 15 min mit 75 g Wasser gemischt. Die Aufschlämmung wird in ein Becherglas dekantiert und unter Vakuum entlüftet, bis keine Blasen gebildet werden. Die Aufschlämmung wird dann in eine Polyurethanform gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden dann gesintert, wie es von RNJ Taylor et al. in der internationalen Patentanmeldung PCT/ GB95 / 02029 beschrieben wird.
l. 300 g Borcarbidpulver mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 7 bis 12 m²/g wird mit 38 g Saccharose in einem mechanischen Mischer für 15 min mit 80 g Wasser gemischt. Die Aufschlämmung wird in ein Becherglas dekantiert und unter Vakuum entlüftet, bis keine Blasen mehr gebildet werden. Die Aufschlämmung wird dann in Polyurethan- und Polycarbonat-Formen gegossen und unter Umgebungsbedingungen trocknen gelassen. Die Gussstücke werden dann gesintert, wie es in der internationalen Patentanmeldung PCT/GB95/02029 von RNJ Taylor et al. beschrieben wird.

Alle diese Beispiele werden zu einer grünen Dichte von >60% führen, was theoretisch zu einer Sinterdichte von >93% führt, vorausgesetzt, dass die Sinterbedingungen eingehalten werden, die in der internationalen Patentanmeldung PCT/GB95/02029 von RNJ Taylor et al. beschrieben werden. Diese Verfahren wurden eingesetzt, um die in 1 und 2 gezeigten Demonstrationen durchzuführen.
2 zeigt ein Bild eines Sinterkörpers (in diesem Fall eines holländischen Herrschers), der unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gegossen worden war. Dies zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine ausgezeichnete Reproduktion feiner Details liefern kann, wobei keine unerwünschten Poren auftreten. 3 zeigt auf der linken Seite ein Bild eines Gusskörpers, das unter Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, und auf der rechten Seite ein Bildes eines Sinterkörpers, das aus einem identischen Gusskörper wie der auf der linken Seite stammt. Dies zeigt, dass in beiden Fällen die feinen Details sowohl im Gusskörper als auch im Sinterkörper reproduziert wurden. Die Größen der zwei Körper zeigen den Grad der Schrumpfung, der beim Sintern auftritt. Die Herstellung des Herrschers ist lediglich beispielhaft für das erfindungsgemäße Verfahren. Borcarbid-Sinterkörper, die unter Verwendung des Verfahrens hergestellt wurden, können inter alia für Waffen, Maschinenteile und Luftfahrzeugkomponenten eingesetzt werden, wo die Härte des Materials vollständig ausgenutzt werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines zum Sintern geeigneten Borcarbid-Gußkörpers, bei dem man Borcarbidteilchen mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1,5 bis 3,5 μm mit einem wäßrigen Bindemittelsystem vermischt, wobei man eine homogenisierte Aufschlämmungsmischung erhält, die Mischung durch Gießen in die geforderte Form bringt und die Mischung trocknet.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach Anspruch 1, bei dem die spezifische Oberfläche der Borcarbidteilchen größer als 7 m²/g ist.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Bor/Kohlenstoff-Verhältnis zwischen 3,7:1 und 4,4:1 liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Borcarbid eine Reinheit von mehr als 99,3% unter Ausschluß von Boroxid oder Bornitrid oder eine Reinheit von mehr als 97% unter Einbeziehung von Boroxid und Bornitrid aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bindemittelsystem ein Bindemittel und einen Weichmacher enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach Anspruch 5, bei dem man den Weichmacher unter Glycerin, einem niedermolekularen Polyethylenglykol und/oder einem niedermolekularen Polypropylenglykol auswählt.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Bindemittelsystem ein Dispergiermittel enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach Anspruch 7, bei dem man als Dispergiermittel ein wasserlösliches Copolymer auf Acrylesterbasis, ein Salz einer polymeren Carbonsäure, ein Natriumdioctylsulfosuccinat, ein Stearat und/oder ein Synperionic-N^TM-Netzmittel verwendet.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem man das Bindemittel unter Saccharose, Dextrose, Glucose, Polyvinylalkohol, einem wasserlöslichen Polymer auf Acrylsäurebasis, einem wasserlöslichen Polymer auf Acrylamidbasis, einem wasserlöslichen Polymer auf Methacrylsäurebasis, einem hochmolekularen Polyethylenglykol und/oder einem hochmolekularen Polypropylenglykol auswählt.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man das Mischen durch Mahlen in einer Kugelmühle, Rühren oder mechanisches Mischen mit einer Schlagwerksmühle durchführt.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man bei einer über Umgebungstemperatur liegenden Temperatur trocknet.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man beim Trocknen eine entwässernd wirkende Substanz verwendet.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man beim Bringen der Mischung in die geforderte Form die homogenisierte Mischung in ein nichtporöses Formwerkzeug gießt.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach Anspruch 13, bei dem das Formwerkzeug eine Innenfläche aus nichtporösem Material aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach Anspruch 14, bei dem es sich bei dem nichtporösen Material um eine Innenauskleidung des Formwerkzeugs handelt.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem man das nichtporöse Material unter Polyurethan, Silikonkautschuk, Glas und Polymethylmethacrylat auswählt.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem man beim Bringen der Mischung in die geforderte Form die homogenisierte Mischung in ein poröses Formwerkzeug gießt.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Guflkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man die homogenisierte Mischung vor dem Bringen der Mischung in die geforderte Form entlüftet.
Verfahren zur Herstellung eines Borcarbid-Gußkörpers nach Anspruch 18, bei dem man die homogene Mischung mittels Vakuum entlüftet.
Gegenstand, der nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 erhältlich ist.