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EP1083013B1 - Herstellen von aufschäumbaren Metallkörpern und Metallschäumen - Google Patents

Herstellen von aufschäumbaren Metallkörpern und Metallschäumen Download PDF

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Publication number
EP1083013B1
EP1083013B1 EP00119602A EP00119602A EP1083013B1 EP 1083013 B1 EP1083013 B1 EP 1083013B1 EP 00119602 A EP00119602 A EP 00119602A EP 00119602 A EP00119602 A EP 00119602A EP 1083013 B1 EP1083013 B1 EP 1083013B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
powder
metal
blowing agent
gas
powder mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00119602A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1083013A2 (de
EP1083013A3 (de
Inventor
Peter Dipl.-Ing. Heinrich (Fh)
Heinrich Prof. Dr. Kreye
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP1083013A2 publication Critical patent/EP1083013A2/de
Publication of EP1083013A3 publication Critical patent/EP1083013A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1083013B1 publication Critical patent/EP1083013B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • B22F7/004—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part
    • B22F7/006—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part the porous part being obtained by foaming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
    • B22F3/1125—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers involving a foaming process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of foamable metal bodies, wherein from a powder mixture containing at least one metal powder and at least a gas-releasing propellant powder, which when heated to a temperature equal to or above the decomposition temperature of the propellant gas splits comprises, a compact body is made.
  • metal powder is used together with a propellant Powder processed by cold gas spraying into a compact body.
  • the compact body can be present as a layer or as a shaped body.
  • the blowing agent remains at least substantially bound. It will if desired, only free to foam during subsequent heating.
  • Decisive in the technical spraying method used according to the invention is that the blowing agent powder splits off substantially no gas during the injection process. In cold gas spraying, this is also due to the short residence time of the powder due to the low process temperature of the cold gas spraying with a few 100 ° C ensure heated carrier gas jet.
  • the invention provides a simple and versatile method for the production the foamable metal body provided.
  • the so produced Metal bodies may be the same or preferred by heating to a temperature above the decomposition temperature of the propellant and subsequent cooling be used for the production of porous Metallkörpem or metal foams.
  • the decomposition temperature of the propellant is not a sharp temperature value but a temperature range.
  • the decomposition temperature of the blowing agent is therefore under a Temperature equal to or preferably above the decomposition temperature of the blowing agent in these cases a temperature in the decomposition temperature range or preferably understood above the decomposition temperature range of the blowing agent.
  • the powder mixture of metal plus blowing agent be sprayed in almost any mixing ratios. This allows, that the mixing ratio of metal powder and propellant powder respectively to the adapted to desired conditions.
  • the powder mixture of metal powder and propellant powder in the preparation of the foamable metal body with respect to its Parameters such as the composition, but especially with respect to the mixing ratio to be changed.
  • a propellant in the powder mixture between 0.01 and 1.0% by weight, preferably between 0.05 and 0.5% by weight, especially preferably between 0.1 and 0.3 wt .-%, is suitable.
  • the gas-releasing propellant powder comprises metal hydrides such as titanium hydride (TiH 2 ), carbonates such as calcium carbonate, potassium carbonate, sodium carbonate or sodium bicarbonate, hydrates such as aluminum sulfate hydrate, alum, aluminum hydroxide or light volatiles such as mercury compounds or powdered propellants organic substances or mixtures of the aforementioned substances.
  • metal hydrides such as titanium hydride (TiH 2 )
  • carbonates such as calcium carbonate, potassium carbonate, sodium carbonate or sodium bicarbonate
  • hydrates such as aluminum sulfate hydrate, alum, aluminum hydroxide or light volatiles such as mercury compounds or powdered propellants organic substances or mixtures of the aforementioned substances.
  • the powder mixture can be sprayed onto a substrate carrier, wherein at least temporarily, a relative movement between the substrate carrier and the device for thermal spraying of the powder mixture by means Cold gas spraying takes place. It can, for example, with the Powder mixture moldings are sprayed, for example, the spray gun of the Device for thermal spraying and / or the substrate carrier to be moved.
  • the powder mixture can be applied to any suitable substrate carrier in particular on a carrier material of metal, plastic, ceramic and / or glass be sprayed.
  • the compact body can be detached from the carrier material before, by heating, gas release from the propellant Foaming of the compact body takes place.
  • the compact body before the gas separation the foaming agent for foaming the compact body while changing the Pressure and / or the temperature deformed or reshaped.
  • transformations For example, extrusion or rolling are possible.
  • the powder mixture is on the inside sprayed in a mold that is completely or partially foamed with metal foam shall be.
  • the metal foam is made.
  • At least two layers are injected, wherein at least one layer with the metal powder and gas-releasing propellant powder comprehensive powder mixture and at least one further layer with metal powder be thermally sprayed without gas-releasing propellant.
  • at least one layer with the metal powder and gas-releasing propellant powder comprehensive powder mixture and at least one further layer with metal powder be thermally sprayed without gas-releasing propellant.
  • the powder mixture of metal and propellant only in layers between two metal layers be sprayed.
  • the propellant and by a subsequent cooling can a Metal foam are produced.
  • Preference is given to heating the compact Body at a temperature above the melting temperature of the metal or above the Sollidustemperatur the metal alloy. In this case, this foams as gas escaping propellant to the molten metal. This foam forms after the Cool a porous hollow body. Preference is thus given to the decomposition of the Propellant released gas, the metal or metal alloy as a melt lather.
  • Moldings can be produced which comprise at least one metal foam.
  • composite bodies can be produced which comprise at least one metal foam Layer on or between a substrate carrier.
  • at least one foamed metal layer at least a further thermally sprayed layer may be present.
  • Titanium hydride (TiH 2 ) is particularly suitable as blowing agent.
  • titanium hydride may be sprayed by cold gas spraying along with other metal powders of aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), iron (Fe), titanium (Ti), and alloys containing one or more of these metals.
  • Al aluminum
  • Cu copper
  • Ni nickel
  • Fe iron
  • Ti titanium
  • alloys containing one or more of these metals a relatively small proportion of the blowing agent is sufficient for foaming the compact body.
  • a powder mixture with 0.2 wt .-% TiH 2 and with essentially Al as a metal powder to a foam body with about five times volume increase.
  • a propellant content of 1.0 wt% TiH 2 increases the volume of Al by more than ten times.
  • the gas needed for the thermal spraying can be nitrogen, helium, argon, neon, Krypton, xenon, a hydrogen-containing gas, a carbon-containing gas, especially carbon dioxide, oxygen, an oxygen-containing gas, air, Water vapor or mixtures of the aforementioned gases.
  • air and / or helium are also suitable for the powdery filler gas carrying a nitrogen, argon, neon, krypton, Xenon, oxygen, a hydrogen-containing gas, a carbon-containing gas, in particular carbon dioxide, water vapor or mixtures of the aforementioned gases and mixtures of these gases with helium.
  • the proportion of helium in the total gas can up to 90 vol .-% amount.
  • a helium content of 10 to 50% by volume is preferred Gas mixture complied.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aufschäumbaren Metallkörpern, wobei aus einem Pulvergemisch, welches zumindest ein Metallpulver und zumindest ein gasabspaltendes Treibmittelpulver, welches bei Aufheizen auf eine Temperatur gleich oder oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels Gas abspaltet, umfasst, ein kompakter Körper hergestellt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen von Metallschäumen, umfassend
  • Mittel zur Zufuhr eines Pulvergemisches, welches zumindest ein Metallpulver und zumindest ein gasabspaltendes Treibmittelpulver beinhaltet,
  • Mittel zur Herstellung eines kompakten Körpers aus dem Pulvergemisch und
  • Mittel zum Aufheizen des kompakten Körpers auf eine Temperatur gleich oder oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels unter Abspaltung von Gas. Die industrielle Fertigung von Metallschäumen oder porösen Metallkörpern ist seit langem bekannt. So ist beispielsweise in der Patentschrift US-3,087,807 A ein Herstellungsverfahren für Metallschäume beschrieben. Ein Metallpulver wird mit einem Treibmittel gemischt und unter einem Preßdruck von größer 80 MPa kalt kompaktiert und anschließend durch Strangpressen um mindesten 87,5 % umgeformt (extrudiert), damit die Pulverpartikel fest miteinander verbunden (verschweißt) sind. Die Temperatur beim Strangpressen muß unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegen. Der stranggepreßte Stab wird anschließend in einer Form auf mindestens die Schmelztemperatur des Metalls erwärmt. Der Stab wird dabei zu einem porösen Metallkörper aufgeschäumt. Die Aufschäumung kann in verschiedenen Formen erfolgen, so dass der fertige poröse Metallkörper die gewünschte Form aufweist.Aus der Patentschrift DE 40 18 360 C1 ist ein das oben beschriebene Verfahren verbesserndes Herstellungsverfahren für poröse Metallkörper bekannt, wobei mindestens ein Metallpulver und mindestens ein gasabspaltendes Treibmittelpulver gemischt werden und die Mischung durch Heißkompaktieren zu einem Halbzeug geformt wird. Das Halbzeug wird dann zum Aufschäumen auf Temperaturen oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels, vorzugsweise im Temperaturbereich des Schmelzpunkes des verwendeten Metalles, aufgeheizt. Anschließend findet ein Abkühlen des so aufgeschäumten Körpers statt.Aus der Patentschrift DE 41 01 630 C2 ist ein Herstellungsverfahren für aufschäumbare Metallkörper bekannt, bei dem beim Kompaktierungsvorgang die Temperatur so hoch gewählt wird, dass die Verbindung zwischen den einzelnen Metallpulverteilchen überwiegend durch Diffusion erfolgt und der Druck beim Heißkompaktieren so hoch gewählt wird, dass die Zersetzung des Treibmittels verhindert wird. Aus der DE-C-195 01 659 ist ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumteiles durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen bekannt.Die bekannten Verfahren sind noch nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend, insbesondere ist die damit zur Verfügung stehende Variationsbreite nicht befriedigend.Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art aufzuzeigen, durch welche die Herstellung von aufschäumbaren Metallkörpem vereinfacht und/oder die Variabilität bei der Herstellung von aufschäumbaren Metallkörpem vergrößert wird.Diese Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Herstellung des kompakten Körpers durch thermische Spritzen des Pulvergemisches mittels Kaltgasspritzens erfolgt.Die Aufgabe wird für die Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Mittel zur Herstellung des kompakten Körpers aus dem Pulvergemisch eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen mittels Kaltgasspritzens umfassen.Thermische Spritzverfahren zeichnen sich im wesentlichen dadurch aus, dass sie gleichmäßig aufgetragene Beschichtungen von hoher Qualität und Güte ermöglichen. Durch thermische Spritzverfahren aufgetragene Beschichtungen können durch Variation der Spritzmaterialien und/oder der Verfahrensparameter an unterschiedliche Anforderungen angepaßt werden. Die Spritzmaterialien können dabei grundsätzlich in Form von Drähten, Stäben oder als Pulver verarbeitet werden. Es kann zusätzlich eine Nachbehandlung vorgesehen sein.Details zum thermischen Spritzen sind beispielsweise der europäischen Norm EN 657 zu entnehmen.In jüngerer Zeit wurde darüber hinaus ein weiteres thermisches Spritzverfahren entwickelt, welches auch als Kaltgasspritzen bezeichnet wird. Es handelt sich dabei um eine Art Weiterentwicklung des Hochgeschwindigkeits-Flammspritzens. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 484 533 B1 beschrieben. Beim Kaltgasspritzen kommt ein Zusatzwerkstoff in Pulverform zum Einsatz. Die Pulverpartikel werden beim Kaltgasspritzen jedoch nicht im Gasstrahl geschmolzen. Vielmehr liegt die Temperatur des Gasstrahles unterhalb des Schmelzpunktes der Zusatzwerkstoffpulverpartikel (EP 0 484 533 B1). Im Kaltgasspritzverfahren wird also ein im Vergleich zu den herkömmlichen Spritzverfahren "kaltes" bzw. ein vergleichsweise kälteres Gas verwendet. Gleichwohl wird das Gas aber ebenso wie in den herkömmlichen Verfahren erwärmt, aber in der Regel lediglich auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes.Beim Kaltgasspritzen können die Pulverpartikel auf eine Geschwindigkeit von 300 bis 1600 m/s beschleunigt werden. Es eignen sich dabei insbesondere Geschwindigkeiten der Pulverpartikel zwischen 500 und 1200 m/s zur Erzielung besonders hoher Auftragswirkungsgrade und Schichtdichten.Als Materialien für das Metallpulver können im Rahmen der Erfindung alle geeigneten metallhaltigen Spritzpulver, insbesondere
  • reine Metalle,
  • Metallegierungen,
  • Metalle und/oder Metallegierungen mit Zusätzen an Hartstoffen wie Metalloxide (insbesondere Al2O3 und/oder TiO2), Carbide, Boride und/oder mit Zusätzen an Kunststoffen
    oder
  • Mischungen der vorgenannten Stoffe
verwendet werden.
Gemäß der Erfindung wird Metallpulver zusammen mit einem das Treibmittel enthaltende Pulver durch Kaltgasspritzen zu einem kompakten Körper verarbeitet. Der kompakte Körper kann dabei als Schicht oder als Formkörper vorliegen. Wegen der kurzen Verweilzeit des Pulvers (üblicherweise liegt diese im Bereich einiger Millisekunden) beim Hochgeschwindigkeits-Kaltgasspritzen in dem aufgeheizten Trägergasstrahl bleibt das Treibmittel zumindest im wesentlichen gebunden. Es wird falls gewünscht erst beim anschließenden Aufheizen zum Aufschäumen frei. Entscheidend beim erfindungsgemäß eingesetzten technischen Spritzverfahren ist, dass das Treibmittelpulver beim Spritzvorgang im wesentlichen kein Gas abspaltet. Beim Kaltgasspritzen wird dies außer durch die kurze Verweilzeit des Pulvers auch durch die niedrige Prozeßtemperatur des Kaltgasspritzens mit einem auf wenige 100°C aufgeheizten Trägergasstrahl gewährleisten.
Durch die Erfindung wird ein einfach und vielseitig anwendbares Verfahren zur Herstellung der aufschäumbaren Metallkörper zur Verfügung gestellt. Die so hergestellten Metallkörper können durch Aufheizen auf eine Temperatur gleich oder bevorzugt oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels und anschließendem Abkühlen zur Herstellung von porösen Metallkörpem oder Metallschäumen verwendet werden. In der Regel ist die Zersetzungstemperatur des Treibmittels keine scharfer Temperaturwert sondern ein Temperaturbereich. Im Rahmen der Erfindung wird daher unter einer Temperatur gleich oder bevorzugt oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels in diesen Fällen eine Temperatur im Zersetzungstemperaturbereich oder bevorzugt oberhalb der Zersetzungstemperaturbereichs des Treibmittels verstanden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann die Pulvermischung aus Metall plus Treibmittel in nahezu beliebigen Mischungsverhältnissen gespritzt werden. Das ermöglicht, daß das Mischungsverhältnis von Metallpulver und Treibmittelpulver jeweils an die gewünschten Bedingungen angepaßt wird.
In Ausgestaltung der Erfindung kann das Pulvergemisch aus Metallpulver und Treibmittelpulver bei der Herstellung des aufschäumbaren Metallkörpers bezüglich seiner Parameter wie der Zusammensetzung, aber insbesondere bezüglich des Mischungsverhältnisses verändert werden. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das Pulvergemisch mit verändertem Treibmittelanteil gespritzt wird. Denn durch eine Veränderung des Mischungsverhältnisses von Metall und Treibmittel können Schichten und Strukturen mit einem sich vorzugsweise definiert verändernden Treibmittelanteil gespritzt werden (gradierte Schichten, Strukturen).
Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß ein Treibmittelanteil im Pulvergemisch zwischen 0,01 und 1,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,3 Gew.-%, geeignet ist.
In Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das gasabspaltende Treibmittelpulver als Treibmittel Metallhydride, wie beispielsweise Titanhydrid (TiH2), Karbonate, wie beispielsweise Calziumkarbonat, Kaliumkarbonat, Natriumkarbonat oder Natriumbikarbonat, Hydrate, wie beispielsweise Aluminiumsulfathydrat, Alaun, Aluminiumhydroxid oder leicht verdampfende Stoffe wie beispielsweise Quecksilberverbindungen oder pulverisierte organische Substanzen oder Mischungen der vorgenannten Stoffe.
Mit Vorteil kann das Pulvergemisch auf einen Substratträger gespritzt werden, wobei zumindest zeitweise eine Relativbewegung zwischen dem Substratträger und der Vorrichtung zum thermischen Spritzen des Pulvergemisches mittels Kaltgasspritzens erfolgt. Es können beispielsweise mit dem Pulvergemisch Formteile gespritzt werden, wobei beispielsweise die Spritzpistole der Vorrichtung zum thermischen Spritzen und/oder der Substratträger bewegt werden.
Das Pulvergemisch kann erfindungsgemäß auf jeden geeigneten Substratträger insbesondere auf ein Trägermaterial aus Metall, Kunststoff, Keramik und/oder Glas gespritzt werden. Mit Vorteil kann der kompakte Körper vom Trägermaterial gelöst werden, bevor durch Erwärmung eine Gasabspaltung aus dem Treibmittel zum Aufschäumen des kompakten Körpers erfolgt.
In Weiterbildung der Erfindung kann der kompakte Körper vor der Gasabspaltung aus dem Treibmittel zum Aufschäumen des kompakten Körpers unter Änderung des Druckes und/oder der Temperatur verformt oder umgeformt werden. Als Umformungen kommen beispielsweise Strangpressen oder Walzen in Frage.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird das Pulvergemisch auf die Innenseite einer Form gespritzt, die mit Metallschaum ganz oder teilweise ausgeschäumt werden soll. Durch Aufheizen auf eine Temperatur gleich oder bevorzugt oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels wird der Metallschaum gefertigt.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung werden zumindest zwei Lagen gespritzt, wobei zumindest eine Lage mit dem Metallpulver und gasabspaltendes Treibmittelpulver umfassenden Pulvergemisch und zumindest eine weitere Lage mit Metallpulver ohne gasabspaltendes Treibmittels thermisch gespritzt werden. Beispielsweise kann das Pulvergemisch aus Metall und Treibmittel nur lagenweise zwischen zwei Metallschichten gespritzt werden.
Durch Aufheizen des kompakten Körpers, der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist, auf eine Temperatur gleich oder bevorzugt oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels und durch eine nachfolgende Abkühlung kann ein Metallschaum hergestellt werden. Bevorzugt erfolgt ein Aufheizen des kompakten Körpers auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Metalls oder oberhalb der Sollidustemperatur der Metallegierung. In diesem Fall schäumt das als Gas entweichende Treibmittel die Metallschmelze auf. Dieser Schaum bildet nach dem Erkalten einen porösen Hohlkörper. Bevorzugt wird also das beim Zersetzen des Treibmittels frei werdende Gas das Metall oder die Metallegierung als Schmelze aufschäumen.
Es können Formteile hergestellt werden, die zumindest einen Metallschaum umfassen. Andererseits sind Verbundkörper herstellbar, die zumindest einen Metallschaum als Schicht auf oder zwischen einem Substratträger umfassen. Bei Formteilen oder Verbundkörpern können neben der zumindest einen aufgeschäumten Metallschicht zumindest eine weitere thermisch gespritzte Schicht vorhanden sein.
Als Treibmittel eignet sich insbesondere Titanhydrid (TiH2).
Titanhydrid kann beispielsweise mittels Kaltgasspritzens zusammen mit anderen Metallpulvern aus Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Eisen (Fe), Titan (Ti) sowie Legierungen die eines oder mehrere dieser Metalle enthalten, gespritzt werden. In der Regel reicht ein relativ kleiner Mengenanteil des Treibmittels zum Aufschäumen des kompakten Körpers aus. Beispielsweise führt ein Pulvergemisch mit 0,2 Gew.-% TiH2 und mit im wesentlichen Al als Metallpulver zu einem Schaumkörper mit etwa fünffacher Volumenvergrößerung. Ein Treibmittelanteil von 1,0 Gew.-% TiH2 vergrößert das Volumen von Al um mehr als das Zehnfache.
Das für das thermische Spritzen benötigte Gas kann Stickstoff, Helium, Argon, Neon, Krypton, Xenon, ein Wasserstoff enthaltendes Gas, ein kohlenstoffhaltiges Gas, insbesondere Kohlendioxid, Sauerstoff, ein Sauerstoff enthaltendes Gas, Luft, Wasserdampf oder Mischungen der vorgenannten Gase enthalten. Neben den aus der EP 0 484 533 B1 bekannten Gasen Luft und/oder Helium eignen sich auch für das den pulverförmigen Zusatzwerkstoff tragende Gas ein Stickstoff, Argon, Neon, Krypton, Xenon, Sauerstoff, ein Wasserstoff enthaltendes Gas, ein kohlenstoffhaltiges Gas, insbesondere Kohlendioxid, Wasserdampf oder Mischungen der vorgenannten Gase und Mischungen dieser Gase mit Helium. Der Anteil des Helium am Gesamtgas kann bis zu 90 Vol.-% betragen. Bevorzugt wird ein Heliumanteil von 10 bis 50 Vol.-% im Gasgemisch eingehalten.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von aufschäumbaren Metallkörpern, wobei aus einem Pulvergemisch, welches zumindest ein Metallpulver und zumindest ein gasabspaltendes Treibmittelpulver, welches bei Aufheizen auf eine Temperatur gleich oder oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels Gas abspaltet, umfaßt, ein kompakter Körper hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des kompakten Körpers durch thermisches Spritzen des Pulvergemisches mittels Kaltgasspritzens erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von Metallpulver und Treibmittelpulver jeweils an die gewünschten Bedingungen angepaßt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch aus Metallpulver und Treibmittelpulver bei der Herstellung des aufschäumbaren Metallkörpers insbesondere bezüglich des Mischungsverhältnisses verändert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch mit veränderndem Treibmittelanteil gespritzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibmittelanteil im Pulvergemisch zwischen 0,01 und 1,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,3 Gew.-%, beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gasabspaltende Treibmittelpulver als Treibmittel Metallhydride, Karbonate, Hydrate, Alaun, Aluminiumhydroxid und/oder Quecksilberverbindungen und/oder pulverisierte organische Substanzen umfaßt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch auf einen Substratträger gespritzt wird und zumindest zeitweise eine Relativbewegung zwischen dem Substratträger und der Vorrichtung zum thermischen Spritzen des Pulvergemisches erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch auf ein Trägermaterial aus Metall, Kunststoff, Keramik und/oder Glas gespritzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der kompakte Körper vor der Gasabspaltung aus dem Treibmittel zum Aufschäumen des kompakten Körpers vom Trägermaterial gelöst wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der kompakte Körper vor der Gasabspaltung aus dem Treibmittel zum Aufschäumen des kompakten Körpers unter Änderung des Druckes und/oder der Temperatur verformt und/oder umgeformt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch auf die Innenseite einer Form gespritzt wird, die mit Metallschaum ganz oder teilweise ausgeschäumt werden soll.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Lagen gespritzt werden, wobei zumindest eine Lage mit dem Metallpulver und gasabspaltendes Treibmittelpulver umfassenden Pulvergemisch und zumindest eine weitere Lage mit Metallpulver ohne gasabspaltendes Treibmittel thermisch gespritzt werden.
  13. Vorrichtung zum Herstellen von Metallschäumen, umfassend
    Mittel zur Zufuhr eines Pulvergemisches, welches zumindest ein Metallpulver und zumindest ein gasabspaltendes Treibmittelpulver beinhaltet,
    Mittel zur Herstellung eines kompakten Körpers aus dem Pulvergemisch und
    Mittel zum Aufheizen des kompakten Körpers auf eine Temperatur gleich oder oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels unter Abspaltung von Gas,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Herstellung des kompakten Körpers aus dem Pulvergemisch eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen des Pulvergemisches mittels Kaltgasspritzens umfassen.
EP00119602A 1999-09-08 2000-09-07 Herstellen von aufschäumbaren Metallkörpern und Metallschäumen Expired - Lifetime EP1083013B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE19942916A DE19942916A1 (de) 1999-09-08 1999-09-08 Herstellen von aufschäumbaren Metallkörpern und Metallschäumen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1083013A2 EP1083013A2 (de) 2001-03-14
EP1083013A3 EP1083013A3 (de) 2004-01-21
EP1083013B1 true EP1083013B1 (de) 2005-07-27

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EP00119602A Expired - Lifetime EP1083013B1 (de) 1999-09-08 2000-09-07 Herstellen von aufschäumbaren Metallkörpern und Metallschäumen

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US (1) US6408928B1 (de)
EP (1) EP1083013B1 (de)
AT (1) ATE300378T1 (de)
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