Pulvermetallurgie

Die Pulvermetallurgie bezeichnet einen Zweig der Metallurgie, der sich mit der Herstellung von Metallpulvern und deren Weiterverarbeitung befasst. Die Fertigungsverfahren der Pulvermetallurgie sind gekennzeichnet durch die mechanische Verdichtung von Metallpulvern in Formwerkzeugen oder Pressen und gleichzeitiges oder anschließendes Sintern des „Grünlings“ bei hohen Temperaturen oder Warmwalzen zu einem Block.

Das Ergebnis sind feste, feinkörnige Halbzeug- oder Fertigteile. Besonders geeignet ist Sintern für die Massenproduktion kleiner, leichter Formteile und Walzen für große Sintermetallblöcke.

Historisches

Die Geschichte der Pulvermetallurgie und des Sinterns von Metallen und Keramiken sind eng miteinander verbunden. Als Sintern bezeichnet man die Wärmebehandlung vorgepresster Formteile aus feinen Materialien (Pulver), wodurch feste Metall- oder Keramikteile mit genau definierten Maßen und Eigenschaften herstellbar sind.

Es ist nachgewiesen, dass bereits vor dem 12. Jahrhundert v. Chr. vorgepresste Gegenstände mit dieser Methode erzeugt wurden. Damals wurde das Pulver durch Reduktionsverfahren aus Schwammeisen händisch bzw. mechanisch gewonnen und anschließend gesintert oder geschmolzen.

Drei Herstellungsschritte

Die Fertigung pulvermetallurgischer Produkte umfasst im Wesentlichen drei Teilbereiche:

Metallpulver

Es werden Metallpulver reiner Metalle oder auch von Legierungen in Korngrößen unter 0,6 mm benötigt. Die Art der Pulverherstellung hat starken Einfluss auf die Eigenschaften der Pulver, weshalb sich sehr viele verschiedene Verfahren entwickelt haben. Verwendet werden mechanische Verfahren, chemische Reduktionsverfahren oder elektrolytische Verfahren, sowie die Karbonylverfahren, Schleuder-, Verdüsungs- und andere Verfahren.

Formgebung

Rhodium-Pulver wurde mit ca. 20 t/cm² zur Weiterverarbeitung verpresst und zu Halbzeug umgeschmolzen. Sichtbar ist je 1g: Pulver, Pressling, Schmelzperle.

Die Verdichtung des Pulvers zu Grünlingen erfolgt in Presswerkzeugen unter hohem Druck (zwischen 1 und 10 t/cm² (Tonnen pro Quadratzentimeter). Weitere Verfahren sind Verdichten durch Vibration, das Schlickergießverfahren, Schüttverfahren und Verfahren mit Zusatz von Bindemitteln.

Sintern

Bei der Wärmebehandlung (dem eigentlichen Sintern) werden die Pulverkörnchen an ihren Berührungsflächen durch Diffusion der Metallatome in eine feste Verbindung gebracht. Die Sintertemperatur liegt bei einphasigen Pulvern, die aus einheitlichem Material bestehen, zwischen 65 und 80 % der Solidustemperatur. Bei mehrphasigen Pulvern wird dagegen allgemein in der Nähe oder oberhalb der Solidustemperatur der am niedrigst schmelzenden Phase gesintert. Die Zwischenräume offenporiger Werkstücke können nach dem Sintern auch durch Tauchen in eine Metallschmelze ausgefüllt werden.

Die Sinterung erfolgt in Durchlauföfen bzw. Haubenöfen unter Schutzgas oder in Vakuumöfen.^[1]

Alle Sintermetalle sind porös, wobei Dichtigkeiten bis 99 % erreichbar sind. Eine vollständige Verdichtung erfolgt in einigen Fällen durch Warmwalzen. Nach einer Kalibrierung weisen die Werkstücke hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte auf.

Werkstücke

Die Verfahren werden für die Formteile- Hartmetallherstellung und das Pulverspritzgießen eingesetzt. Die Pulvermetallurgie kommt wegen der teuren Preßwerkzeuge nur bei großen Serien und nur bei kleinen, leichten Teilen zur Anwendung.

Das wichtigste Anwendungsgebiet ist die Automobilindustrie. Typische Produkte sind z. B. (ölgetränkte) Lagerschalen und Lager, Motoren- und Getriebe-Formteile, Siebe, Filter und Dauermagnete.

Siehe auch

• Attritor
• Schalenbauweise
• Pulverkern
• Sinterzeug
• Paul Schwarzkopf

Weblinks

• http://www.ifam-dd.fraunhofer.de/
• http://www.pulvermetallurgie.com/
• http://www.pulverspritzgiessen.de

Einzelnachweise

1. ↑ Sinteröfen. Abgerufen am 31. Januar 2011.