AlMg1SiCu metaalpoeder spuitgegoten onderdelen

Productomschrijving

R & D-gegevens

Metaalspuitgieten omvat het mengen van metaalpoeder met een bindmiddel om een ​​grondstof te vormen. Dit mengsel wordt vervolgens gespuitgiet met behulp van spuitgietapparatuur die vergelijkbaar is met die in de kunststofindustrie. Dit vormt een "groen lichaam". De groene body heeft voldoende stijfheid en sterkte om te kunnen hanteren. Het groene lichaam wordt vervolgens verder verwerkt om het bindmiddel te verwijderen en de metaalpoederdeeltjes te sinteren om het uiteindelijke artikel te vormen. Bindmiddelen bevatten doorgaans meer dan één thermoplastische verbinding, weekmakers en andere organische stoffen. In het ideale geval is het bindmiddel gesmolten of vloeibaar bij spuitgiettemperaturen, maar stolt het in de vorm terwijl het groene lichaam afkoelt. De grondstof kan bijvoorbeeld door granulatie worden omgezet in vaste deeltjes. Deze pellets kunnen worden opgeslagen en op een later moment naar de spuitgietmachine worden gevoerd. Typische spuitgietapparatuur omvat een verwarmde schroef of extruder met een mondstuk waardoor het mengsel in een vormholte wordt geëxtrudeerd. De extruder wordt verwarmd om ervoor te zorgen dat het bindmiddel in vloeibare vorm is en de temperatuur van het mondstuk wordt meestal zorgvuldig gecontroleerd om constante omstandigheden te garanderen. Op geschikte wijze wordt de temperatuur van de vorm ook zo geregeld dat de temperatuur laag genoeg is om te waarborgen dat het groene lichaam stijf is wanneer het uit de vorm wordt gehaald. Het groene lichaam is groter dan het uiteindelijke artikel omdat het bindmiddel een omvangrijk deel van het groene lichaam kan innemen. Verdere verwerking van het groene lichaam omvat het verwijderen van bindmiddel en sinteren. Het bindmiddel kan voor het sinteren volledig worden verwijderd. Als alternatief kan het bindmiddel gedeeltelijk worden verwijderd voorafgaand aan de sinterstap, waarbij volledige verwijdering van het bindmiddel wordt bereikt tijdens de sinterstap. Het bindmiddel kan worden verwijderd door het bindmiddel op te lossen met een oplosmiddel of door het groene lichaam te verhitten om het bindmiddel te smelten, te ontbinden en/of te verdampen. Oplosmiddelverwijdering en thermische verwijdering kunnen ook in combinatie worden gebruikt. De sinterstap omvat het verhitten van het groene lichaam om de individuele metaaldeeltjes metallurgisch aan elkaar te binden. Sinteren bij de productie van spuitgegoten AlMg1SiCu-metaalpoederonderdelen is over het algemeen vergelijkbaar met het sinteren dat wordt gebruikt bij de productie van conventionele poedermetalen onderdelen. Tijdens de sinterstap wordt in het algemeen een niet-oxiderende atmosfeer gebruikt om oxidatie van het metaal te voorkomen. Tijdens het sinteren bij het spuitgieten van metaal verdicht en krimpt het poreuze lichaam dat overblijft na verwijdering van het bindmiddel. De sintertemperatuur en het temperatuurprofiel worden gewoonlijk strak gecontroleerd om de vorm van het artikel te behouden en vervorming van het artikel tijdens het sinteren te voorkomen. Op deze manier kan een netvormig artikel worden teruggewonnen uit de sinterstap. Metaalspuitgieten is geschikt voor het produceren van artikelen van vrijwel elk metaal dat in een geschikte poedervorm kan worden bereid. Het is echter moeilijk om aluminium te gebruiken bij het spuitgieten van metaal, omdat de hechtende aluminiumoxidefilm die altijd aanwezig is op het oppervlak van deeltjes van aluminium of aluminiumlegering het sinteren belemmert. Amerikaans octrooi nr. 6.761.852, verleend aan Advanced Materials Technologies Pte Ltd, beschrijft een metaalspuitgietproces voor het vormen van onderdelen uit aluminium en zijn legeringen. Bij deze methode worden poeders van aluminium of aluminiumlegeringen gemengd met poeders die materialen bevatten waarvan gezegd wordt dat ze eutectica vormen met aluminiumoxide, zoals siliciumcarbide of metaalfluoriden. Dit hybride poeder wordt vervolgens gemengd met een bindmiddel, spuitgegoten, het bindmiddel verwijderd en gesinterd. In de methode van US 6.761.852 wordt gezegd dat siliciumcarbide of metaalfluoride een eutectisch mengsel vormt met aluminiumoxide dat geacht wordt het aluminiumoxide op te lossen om innig contact tussen de aluminiumoppervlakken tijdens het sinteren te bereiken. Aanvragers stellen niet dat de in deze specificatie besproken stand van de techniek deel uitmaakt van de algemene algemene kennis in Australië of enig ander land. In deze specificatie moeten, tenzij de context anders voorschrijft, de term "omvattend" en zijn equivalenten in een open zin worden beschouwd.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een metaalspuitgietwerkwijze die het mogelijk maakt voorwerpen te vervaardigen uit aluminium, aluminiumlegeringen en aluminiummatrixcomposieten. In een eerste aspect voorziet de onderhavige uitvinding in een werkwijze voor het vormen van een voorwerp door metaalspuitgieten van aluminium of een aluminiumlegering, waarbij de werkwijze de stap omvat van * het vormen van een voorwerp dat aluminiumpoeder of aluminiumlegeringspoeder of beide en eventueel keramische deeltjes omvat; een mengsel van een bindmiddel en een sinterhulpmiddel met inbegrip van een metaal met een laag smeltpunt; spuitgieten van het mengsel; het verwijderen van het bindmiddel; en sinteren; waarbij het sinteren wordt uitgevoerd in een atmosfeer die stikstof bevat en in aanwezigheid van een zuurstofabsorbeerder. De zuurstofvanger kan elk metaal bevatten dat een hogere affiniteit voor zuurstof heeft dan aluminium. Enkele voorbeelden van geschikte metalen voor gebruik als zuurstofabsorbeerders omvatten alkalimetalen, aardalkalimetalen en zeldzame aardmetalen. Indien meer dan één zeldzaam aardmetaal als zuurstofabsorberend middel wordt gebruikt, verdient het de voorkeur een zeldzaam aardmetaal van de lanthanidegroep te gebruiken. Magnesium is het geprefereerde metaal voor gebruik als zuurstofabsorbeerder omdat het een hoge dampdruk heeft, gemakkelijk verkrijgbaar is en relatief goedkoop is. In sommige uitvoeringsvormen kan tijdens het sinteren een bulkzuurstofabsorbeerder rond het artikel worden geplaatst dat wordt gesinterd. In andere uitvoeringsvormen kan tijdens het sinteren een zuurstofabsorbeerder in poedervorm rondom of op het artikel dat wordt gesinterd worden geplaatst. Als verdere optie kan de zuurstofabsorber worden gemengd met aluminium of aluminiumpoederlegering, of met het mengsel dat wordt toegevoerd aan de spuitgietapparatuur. In een andere uitvoeringsvorm is de zuurstofabsorbeerder aanwezig als een component van de legering die aan het mengsel wordt toegevoegd, zoals in een legeringspoeder dat aan het mengsel wordt toegevoegd. Er kunnen bijvoorbeeld legeringspoeders die aluminium en magnesium bevatten (en mogelijk andere componenten) aan het mengsel worden toegevoegd of erin worden verwerkt. Voorbeelden van sommige legeringen die in het mengsel kunnen worden opgenomen, zijn Al{{0}}.9-gewichten. /. Mg en Al-2 gewicht. /. Cu-9.3 gew. /. Mg-5.4 wt n/. Si. Zonder gebonden te willen zijn aan theorie, veronderstellen de uitvinders dat de zuurstofvanger alle zuurstof verwijdert die aanwezig kan zijn in de atmosfeer rondom het onderdeel tijdens het sinteren. Zuurstofabsorbeerders kunnen ook worden gebruikt om het aluminiumoxide rond de aluminium- of aluminiumlegeringsdeeltjes te verminderen. Dit helpt de aluminiumoxidelaag rond de deeltjes af te breken, vers metaal bloot te leggen en sinteren van de deeltjes van aluminium of aluminiumlegering mogelijk te maken. Zoals hierboven vermeld, is magnesium een ​​geschikte zuurstofabsorbeerder. Behalve dat het relatief goedkoop is, heeft magnesium ook een hoge dampspanning. Aldus kan tijdens de sinterstap (die plaatsvindt bij hoge temperatuur) magnesiumdamp het voorwerp dat wordt gesinterd omringen. Voorafgaand aan het spuitgieten van het mengsel worden sinterhulpmiddelen aan het mengsel toegevoegd. Sinterhulpmiddelen zijn metalen met een laag smeltpunt. Het sinterhulpmiddel kan bijvoorbeeld een metaal zijn met een smeltpunt lager dan dat van aluminium. Bij voorkeur omvat het sinterhulpmiddel een metaal met een laag smeltpunt dat onoplosbaar is in vast aluminium. Enkele voorbeelden van geschikte sinterhulpmiddelen zijn tin, lood, indium, bismut en antimoon. Tin is bijzonder geschikt gebleken om het sinteren van aluminium en aluminiumlegeringen te ondersteunen. Daarom is tin een geprefereerd sinterhulpmiddel. Tin is het geprefereerde sinterhulpmiddel voor gebruik in de onderhavige uitvinding omdat gevonden is dat tin de vorming van aluminiumnitride tijdens het sinteren remt (waardoor de vorming van overmaat aluminiumnitride vermeden wordt, wat de eigenschappen van het uiteindelijke artikel nadelig kan beïnvloeden). oppervlaktespanning van het gesmolten aluminium wordt ook veranderd, waardoor een goede verdeling van de vloeibare aluminiumfase tijdens het sinteren wordt bevorderd. Gebaseerd op het totale gewicht van het metaalpoeder en het sinterhulpmiddel, is de toegevoegde hoeveelheid van het sinterhulpmiddel niet hoger dan 10 gewichtsprocent. Bij voorkeur is het sinterhulpmiddel aanwezig in een hoeveelheid van 0,1 procent tot 10 gewichtsprocent, met meer voorkeur 0,5 procent tot 3 gewichtsprocent, met nog meer voorkeur ongeveer 2 procent in gewicht. Als tin wordt gebruikt als sinterhulpmiddel, kan het worden toegevoegd in een hoeveelheid van 0,1 tot 10 gewichtsprocent van het mengsel, liever {{30} }0,5 tot 4 gew.%, met nog meer voorkeur 0,5 tot 2,0 gew.%. Tin smelt bij 232°C, veel lager dan aluminium (66(TC), en heeft geen intermetallische fase. Tin is onoplosbaar in vast aluminium met een maximale vaste oplosbaarheid van minder dan 0,15 procent. Aluminium is volledig mengbaar met vloeibaar tin en vormt een mengbaar Bovendien is de oppervlaktespanning van vloeibaar tin aanzienlijk lager dan die van aluminium, en de uitvinders hebben aangetoond dat sporen van tin de bevochtigingseigenschappen en het sintergedrag van aluminium kunnen verbeteren.Om deze redenen is tin een bijzonder geprefereerd sinterhulpmiddel De sinterstap wordt uitgevoerd in een stikstofatmosfeer. Zonder aan theorie gebonden te willen zijn, veronderstellen de uitvinders dat het uitvoeren van de sinterstap in een stikstofatmosfeer de vorming van aluminiumnitride kan bevorderen. De uitvinders veronderstellen dat de vorming van aluminiumnitride tijdens de sinterstap kan bijdragen aan het beschadigen of afbreken van de aluminiumoxidefilm die gewoonlijk de aluminium- of aluminiumlegeringsdeeltjes omringt. Gebruik van tin als sinterhulpmiddel kan ook helpen om de vorming van AlN te beheersen, aangezien overtollig aluminiumnitride gevormd tijdens het sinteren schadelijk kan zijn voor de eigenschappen van het uiteindelijke artikel. Als aluminium met een hoge zuiverheid als voedingspoeder wordt gebruikt, hebben de uitvinders gevonden dat het sinteren van het aluminiumpoeder in een stikstofatmosfeer kan resulteren in een snelle omzetting van aluminium in aluminiumnitride. Aangezien aluminium in deze gevallen snel kan worden omgezet in aluminiumnitride, bestaat het gevaar dat het hele artikel wordt omgezet in aluminiumnitride. Het gebruik van tin als sinterhulpmiddel kan in deze gevallen de vorming van overtollig AlN beperken. Zonder aan theorie gebonden te willen zijn, veronderstellen de uitvinders dat door vorming van aluminiumnitride, de stikstofatmosfeer de aluminiumoxidefilm op het oppervlak van de deeltjes van aluminium of aluminiumlegering vernietigt. Verder wordt aangenomen dat door de vernietiging van de aluminiumoxidefilm het sinteren van de aluminium- of aluminiumlegeringsdeeltjes plaatsvindt. De atmosfeer die de sinterstap uitvoert kan een laag watergehalte hebben, kan bijvoorbeeld een partiële waterdampdruk van minder dan 0,001 kPa hebben. Het dauwpunt van de atmosfeer die wordt gebruikt in de sinterstap kan lager zijn dan -60 graden, meer bij voorkeur lager dan -70 graden. Wanneer magnesium wordt gebruikt als zuurstofabsorbeerder, reageert het met zuurstof en water, waardoor het watergehalte in de atmosfeer verder wordt verlaagd. Aangenomen wordt dat waterdamp uiterst schadelijk is voor het sinteren van aluminium. De atmosfeer is een stikstofhoudende atmosfeer. De atmosfeer kan voornamelijk uit stikstof bestaan. De atmosfeer kan voor 100 procent uit stikstof bestaan. De atmosfeer kan ook een inert gas bevatten. Het inerte gas kan een klein deel van de atmosfeer vormen. De atmosfeer kan nagenoeg vrij zijn van zuurstof en waterstof. In dit opzicht is het tijdens het sinteren als atmosfeer toegevoerde gas geschikt vrij van zuurstof of waterstof. Het bij de onderhavige uitvinding gebruikte bindmiddel kan elk bindmiddel of bindmiddelsamenstelling zijn waarvan bekend is dat het geschikt is als bindmiddel bij metaalspuitgieten. Zoals de vakman bekend is, is binding. Het bindmiddel is gewoonlijk een organische component of een mengsel van twee of meer organische componenten. Het bindmiddel omvat bij voorkeur een thermoplastische component die het mogelijk maakt dat het bindmiddel smelt wanneer warmte wordt toegevoerd. Ook het bindmiddel dient na het spuitgieten ruw te zijn. De body geeft voldoende stevigheid om de green body te kunnen hanteren. Bij voorkeur kan de binder van de groenling worden verwijderd op een manier die de integriteit van de groenling tijdens het verwijderen van de binder behoudt. Bij voorkeur laat de lijm na het verwijderen van het bindmiddel geen resten achter. Het bindmiddel kan van meer dan twee materialen zijn gemaakt. De twee of meer materialen die het bindmiddel vormen, kunnen zo worden gekozen dat ze achtereenvolgens uit het groene lichaam kunnen worden verwijderd. Op deze manier is het gemakkelijker om lijmcontrole te bereiken. Het vergemakkelijkt het behoud van de vormintegriteit van het groene lichaam tijdens het verwijderingsproces van het bindmiddel. In dit verband dient te worden begrepen dat als het bindmiddel te snel wordt verwijderd, het risico dat het groene lichaam zijn vormvastheid verliest groter wordt. Het bindmiddel kan worden verwijderd met behulp van een of meer bekende technieken voor het verwijderen van bindmiddel bij metaalspuitgieten. Het bindmiddel kan bijvoorbeeld worden verwijderd door oplossen in een oplosmiddel, door warmtebehandeling om het bindmiddel te smelten, te verdampen of te ontleden, door katalytische verwijdering of door capillaire werking. Meer dan twee bindmiddelverwijderingstechnieken kunnen worden gebruikt in de bindmiddelverwijderingsfase. De eerste stap bij het verwijderen van bindmiddel kan bijvoorbeeld oplosmiddelextractie omvatten, gevolgd door thermische verwijdering van achtergebleven bindmiddel. De vakman zal begrijpen dat een breed scala aan bindmiddelmaterialen kan worden gebruikt. Enkele voorbeelden zijn organische polymeren zoals stearinezuur, wassen, paraffines en polyethyleen. Zonder op enigerlei wijze te willen worden beperkt, hebben de uitvinders bindmiddelen gebruikt, waaronder stearinezuur, palmoliewas en polyethyleen met hoge dichtheid in experimenteel werk dat verband houdt met de onderhavige uitvinding. De sinterstap die bij de onderhavige uitvinding wordt gebruikt, omvat het verhitten van het groene lichaam tot een temperatuur waarbij het aluminium of de aluminiumlegering sintert om een ​​dicht lichaam te vormen. De sinterstap omvat bij voorkeur verhitting tot een temperatuur van ongeveer 550° tot ongeveer 650°, met meer voorkeur 590° tot 640°, met de meeste voorkeur 610° tot 630°. Sintertijden kunnen variëren. Gebruik in het algemeen kortere sintertijden voor hogere sintertemperaturen. In principe moet de sintertijd lang genoeg zijn om ervoor te zorgen dat maximale verdichting van het artikel heeft plaatsgevonden. Gebleken is dat niet meer dan 2 uur sinteren bij een temperatuur van 620° tot 630° bevredigend is. De onderhavige uitvinding omvat echter zowel langere sintertijden als kortere sintertijden. De verwarmingssnelheid en het warmteprofiel die in de sinterstap worden gebruikt, worden gewoonlijk strak gecontroleerd in metaalspuitgietprocessen om optimale eigenschappen in het uiteindelijke artikel te verkrijgen. De vakman kan gemakkelijk begrijpen hoe de geschikte verwarmingssnelheid en temperatuurverdeling gebruikt in de sinterstap kan worden bepaald. De werkwijze van de onderhavige uitvinding is toepasbaar op aluminiummetaal en aluminiumlegeringen. Elke aluminiumlegering kan bij de onderhavige uitvinding worden gebruikt, waaronder aluminiumlegeringen uit de 1000-serie, 2000-serie, 3000-serie, 4000-serie, 5000-serie, 6000-serie, 7000-serie en 8000-serie aluminiumlegeringen. Keramische deeltjes kunnen worden gemengd met aluminium of aluminiumlegeringspoeder om aluminium-metaalmatrixcomposieten te produceren. Keramische deeltjes worden gebruikt om de eigenschappen van gesinterde producten te verbeteren of te controleren. Dergelijke eigenschappen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, slijtvastheid, hardheid of thermische uitzettingscoëfficiënt. Niet-beperkende voorbeelden van typische keramische materialen omvatten SiC, Al203, AlN, Si02, BN en TiB2. Kan worden gebruikt in bekende spuitgietapparatuur voor metaal Voer de werkwijze van de onderhavige uitvinding uit. Specifieke uitvoering test verschillende legeringen en poedersamenstelling, deeltjesgrootte en deeltjesvorm. D5 () is het bolvormige AA6061-poeder van 22.00 uur en het bolvormige blik met een deeltjesdiameter <45 pm heeft de voorkeur. Metalen spuitgietgrondstof omvat een bindmiddelsysteem van 6061 poeder dat 2 gewichtsprocent tin en 3 gewichtsprocent stearinezuur, 52 gewichtsprocent palmoliewas en 45 gewichtsprocent polyethyleen met hoge dichtheid. De grondstoffen werden gedurende 180 minuten bij 165 graden gemengd. Na granulatie werden de grondstoffen door spuitgieten tot standaard getrokken staven gespoten met behulp van een Arburg-vormmachine. Oplosmiddel onthechting werd uitgevoerd in n-hexaan bij 40 graden gedurende 24 uur. De resterende verwijdering van het bindmiddel en het sinteren werden gecombineerd in een gesloten buisoven. Voorkeursatmosfeer is een zeer zuivere stikstofstroom van 1 liter/min. Het warmteprofiel dat bij het experimentele werk werd gebruikt, wordt weergegeven in tabel 1. Tijdens het sinteren werden magnesiumstaven rond het artikel geplaatst. Op het aldus gesinterde materiaal werden trekproeven uitgevoerd. Extensometerschaal De lengte is 25 mm en de kruiskopsnelheid is 0,6 mm/min. De Rockwell-hardheid (HRH) van de boven- en onderoppervlakken wordt gemeten met behulp van een 1/8 inch stalen kogel en een belasting van 60 kg.

The large variation in hardness may be due to the high porosity level. When the sintering time increased to 2 hours, the density and hardness increased to 94.9±0.3% and 66.9±2.9, respectively. However, further increasing the sintering temperature to 630"C did not significantly increase the density and hardness. The density at this condition was 95.3 ± 0.3%, and the hardness was 69.0 ± 0.9. Typical stress/strain of the parts sintered under various conditions The curves are plotted in Figure 4. The part sintered at 620"C for 2 hours had the best mechanical properties with a 0.2% yield strength of 58 MPa, a tensile strength of 156 MPa and an elongation at break of 8.9%. The tensile properties of the parts sintered at 630°C were slightly lower than this, although the density was higher. This may be due to the coarsening of the microstructure at the higher sintering temperature. For the parts sintered at 620°C for 1 hour , low density produces poor mechanical properties. The tensile strength is 98MPa and the strain is 1.7%. Optical micrographs show that the grain size remains at about the original particle size and is smaller than 20pm. Backscattered electron images show a tin-rich phase ( In the electron image white control, in the optical image black control) distribution and size. Do not see obvious hole. Further embodiment prepares various percentages-325 mesh elemental magnesium powder or pre-alloyed powder rich in magnesium, and Mixed into the raw material. The raw material is then compacted into a 25.4mm diameter disc using a thermoforming machine. The disc is sintered in nitrogen without magnesium nuggets in the furnace. Before sintering the disc containing the pre-alloyed powder, the The furnace was run under vacuum at 680°C for 4 hours to remove any magnesium residues in the furnace. The parts were loaded into steel crucibles with loose lids to minimize the effect of air flow. Results The addition of elemental magnesium had an effect on the sintered density The effect is shown in Figure 6. It was found that the highest sintered density of ~94% was obtained with 1.0 wt.% Mg. At 0.5 wt.% Mg, the oxygen was not sufficiently absorbed and the part deformed due to the porous surface layer. Weight % elemental magnesium powder is added in the raw material to cause low sintered density (80%) due to nitriding. For safety considerations, it is not preferred to add elemental magnesium powder to the raw material. Yet, add magnesium in the form of pre-alloyed powder Some disadvantages of elemental powder can be overcome by adding to the raw material.Example - Addition of AlMg powder to the raw material The composition obtained from Aluminum Powder Company is Al-2 wt./oCu-9.3 wt%Mg-5.4 wt./Si and Al-7.9 wt. ./oMg pre-alloyed powder.Al-2 weight./oCu-9.3 weight n/.Mg-5.4 weight n/.The average particle diameter of Si powder is about 25|im, Al-7.9 weight./.Mg powder The average particle size is about 40 μm. Both have regular particle shapes. Al-2 weight./. Cu-9.3 weight y. Mg-5.4 weight./. The solid phase temperature of Si is about 540°C, which is at 600. C is completely liquefied. The solidus temperature of Al-7.9 wt% Mg is about 540°C, which is completely liquefied at 620°C. Figure 7 shows the results for these alloys as well as alloy AA6061 and for AA6061+7.5wt./.Al-2wt %0>9,3 gew.% Mg-5.4wtn/.Si-mengsels, vloeistofgehalte als functie van de temperatuur. Gebleken is dat het sinteren van AA6061 plus 7,5 procent Al-2wt./.Cu bij 610 graden in stikstof - 9.3 wt./. Mg - 5.4 gew. MSi plus 2 gew./. Sn grondstofmengsel gedurende 2 uur produceerde een onderdeel zonder vervorming en een theoretische dichtheid van 97 procent. Voorbeeld - Gebruik van tin als sinterhulpmiddel voor algemeen Sn is gebruikt als een effectief sinterhulpmiddel voor geperste of niet-gecompacteerde aluminiumlegeringen en gecompacteerde producten geproduceerd door rapid prototyping. De uitvinders hebben aangetoond dat tin een belangrijke rol speelt bij het sinteren van afgetapt los poeder en samengeperste producten van poedergegoten aluminium. Tin blijft echter na het sinteren op de korrelgrenzen omdat tin praktisch onoplosbaar is in vast aluminium. Een teveel aan tin zal de mechanische eigenschappen aantasten, vooral de ductiliteit, wat zeer wenselijk is voor aluminiumlegeringen die uit poeders zijn bereid. De ontbonden delen (bruine delen) van poederspuitgegoten aluminium verdichte producten hebben slechts een relatieve dichtheid van ongeveer 85 procent. Na verwijdering van het polymere bindmiddel zijn er open kanalen in het poreuze onthechte deel die de oppervlakken van de delen verbinden. Afgetapte losse poeders hebben slechts ongeveer 40-60 procent relatieve dichtheid en de verbonden poriën kunnen open kanalen naar het oppervlak vormen. Er is een grote hoeveelheid vloeistof nodig om deze kanalen af ​​te dichten. In het vorige voorbeeld ontdekten we dat 4 procent tin het sinteren van losjes samengeperst zuiver aluminiumpoeder vergemakkelijkte; het toevoegen van 2 procent tin verbeterde het sinteren van poederspuitgegoten AA6061 verdichte producten. In dit voorbeeld hebben we de toegevoegde hoeveelheid tin geminimaliseerd terwijl het vloeistofvolume behouden bleef door wat voorgelegeerd aluminiumpoeder toe te voegen. Het toevoegen van grote hoeveelheden voorgelegeerd poeder zal ook helpen om het legeringsgehalte in het gesinterde onderdeel te verhogen en de sterkte ervan te vergroten. Het verminderen van het tingehalte kan de ductiliteit helpen verbeteren. Op deze manier kunnen de mechanische eigenschappen van het legeringssysteem verder worden verbeterd. Elementair blik (<43pm) was used as a sintering aid to reinforce the pre-alloyed Al-2wt%Cu-9.3wt. /. Mg-5.4 weight Q/. Liquid phase sintering of fine AA6061 powder (<20 microns) of Si powder (<30 iim). According to AA6061+X weight n/. Sn+Y weight. /. Al-2 weight. /. Cu-9.3 wt% Mg-5.4 wt. /. For the formulation of Si, the various powders were mixed in a Turbula mixer for 30 minutes. The mixed powder was poured into an alumina crucible, tapped and closed with aluminum foil. Then, they were sintered in a steel tube furnace at different temperatures for 2 hours under a nitrogen flow of 0.5 L/min. The sintered density was obtained by the Archimedes method and converted into a percentage of the theoretical density (TDM) for each alloy. Polished samples were used for optical and scanning electron microscopy (SEM). Figure 8 shows that the sintered density of AA6061+X weight MSn loose powder increases with the increase of sintering temperature. For 2 weight n/. The density of the Sn alloy system increases at 580°C, and for 1 wt./. The density of the Sn system increases at 590°C. The addition of tin significantly enhances sintering, and much higher sintering densities are obtained for alloys containing tin. Alloys containing 1.0 or 2.0 wt% tin have a sintered density above ~95% over the sintering temperature range of 600630°C. Only 83%, 88% and 93% sintered densities were obtained. For liquid phase sintering, liquid volume is one of the most critical factors for densification and part shape retention. Al-Sn alloy systems are controlled by temperature, aluminum alloy composition and tin content The liquid volume of . Figure 7 shows the effect of temperature on the liquid volume fraction for the tested alloys. The data were calculated using ThermoCalc. The addition of tin was not considered. For AA6061+xwt./.Al-2wt./.Cu- 9.3 wt. Q/.Mg-5.4 wt. MSi alloy, calculated based on the final total alloy content.Pre-alloyed Al-2 wt.°/.Cu-9.3 wt./.Mg-5.4 wt./.The solid phase point of Si powder is 582°C, it is completely liquefied at 604°C. Therefore, this alloy, if sintered alone, is very difficult to control during processing because of the narrow melting range. However, the liquid with high magnesium content formed early can be purged from the sintering furnace Oxygen, and helps to seal the open channels in the loose powder before severe oxidation usually begins at about 58060 (TC). Figure 9 shows the addition of 0%, 2.5% and 7.5% Pre-alloyed Al-2 wt. /. Cu-9.3 wt. /. Mg-5.4 wt. /. AA6061 + 0.5 wt. of Si powder. /. Sintered density of Sn loose powder. Because of increased liquid volume, AA6061 + 0.5 wt. /. The sintered density of Sn increases steadily with temperature up to 630°C. Al-2 weight is melted at a sintering temperature of 600°C for a 2.5% by weight addition and 590°C for a 7.5% by weight addition. /. Cu - 9.3 wt. /. Mg - 5.4 wt. /. Si powder gives a drastic increase in density of the liquid. However, for AA6061 + 0.5 wt. /. Sn + 7.5 wt. /. Al - 2 wt. / oCu -9.3 wt./. Mg -5.4 wt. 0/. Si alloy system, after peaking at 610°C, excess liquid soon leads to density reduction at 620°C. Density reduction may be due to early formation inside the part The reason for the gas of the clamping liquid. Adding 2.5% by weight of pre-alloyed Al-2 wt./. Cu-9.3 wt./. Mg-5.4 wt./. Si powder helps to maintain in the temperature range of 600620°C The density plateau of 97°/.Density begins to reduce under 630 ℃. Those skilled in the art can It is understood that the invention is capable of variations and modifications other than those specifically described. It is to be understood that the present invention includes all changes and modifications which fall within its spirit and scope.

Rechten verzoek

1. Werkwijze voor het vormen van een voorwerp door metaalspuitgieten van aluminium of een aluminiumlegering, waarbij de werkwijze de stappen omvat van het vormen van een voorwerp dat aluminiumpoeder of aluminiumlegeringspoeder of beide omvat en eventueel keramische deeltjes, een bindmiddel en een mengsel van sinteren hulpmiddelen van laagsmeltende metalen; • spuitgieten van genoemd mengsel; • het verwijderen van het bindmiddel; en • sinteren; waarbij het sinteren wordt uitgevoerd in een atmosfeer die stikstof bevat en in aanwezigheid van een zuurstofabsorbeerder.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de zuurstofabsorbeerder een metaal omvat met een grotere affiniteit voor zuurstof dan aluminium.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij het zuurstofabsorberende middel wordt gekozen uit de groep bestaande uit alkalimetalen, aardalkalimetalen en zeldzame aardmetalen.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het zuurstofabsorberende middel magnesium is.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de zuurstofabsorbeerder in bulk rond het gesinterde product wordt geplaatst tijdens het sinteren, of de poedervormige zuurstofvanger wordt geplaatst rond of op het gesinterde product tijdens het sinteren, of absorbeert. Het zuurstofmiddel wordt gemengd met het aluminium of aluminium poederlegering, of met het mengsel toegevoegd aan de spuitgietapparatuur, of de zuurstofabsorbeerder is aanwezig als een component van de legering die aan het mengsel is toegevoegd.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het sinterhulpmiddel een metaal is dat een smeltpunt heeft dat lager is dan dat van aluminium en onoplosbaar is in vast aluminium.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij het sinterhulpmiddel tin omvat.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het sinterhulpmiddel aanwezig is in een hoeveelheid van niet meer dan 10 gewichtsprocent, gebaseerd op het totale gewicht van het metaalpoeder en het sinterhulpmiddel.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij het sinterhulpmiddel aanwezig is in een hoeveelheid variërend van 0,1 tot 10 gewichtsprocent.

10. 9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij het sinterhulpmiddel aanwezig is in een hoeveelheid van 0,5 tot 3 gewichtsprocent.

11. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de atmosfeer waarin de sinterstap wordt uitgevoerd een laag watergehalte heeft, waarbij de partiële waterdampdruk lager is dan 0.001 kPa.

12. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bindmiddel een thermoplastische component omvat die in staat is om het bindmiddel te doen smelten wanneer warmte wordt toegevoerd.

13. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het bindmiddel is gemaakt van twee of meer materialen, en de materialen zodanig zijn gekozen dat ze achtereenvolgens uit het groene lichaam worden verwijderd.

14. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bindmiddel wordt verwijderd door oplossen in een oplosmiddel, smelten, verdampen of ontleden van het bindmiddel door warmtebehandeling, door katalytische verwijdering of door capillaire werking.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij twee of meer bindmiddelverwijderingstechnieken worden gebruikt om het bindmiddel te verwijderen.

16. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het bindmiddel stearinezuur, palmoliewas en polyethyleen met hoge dichtheid omvat.

17. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de sinterstap omvat het verhitten van het groene lichaam tot een temperatuur waarbij het aluminium of de aluminiumlegering sintert om een ​​dicht lichaam te vormen.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij de temperatuur in het bereik van ongeveer 550 graden tot ongeveer 650 graden ligt.

19. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het mengsel keramische deeltjes omvat gekozen uit de groep bestaande uit SiC, A1203, AIN, Si02, BN en TiB2.

20. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de atmosfeer stikstof of een mengsel van stikstofvlokken en een inert gas omvat.

21. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de atmosfeer nagenoeg vrij is van zuurstof of waterstof. Volledige samenvatting De onderhavige uitvinding heeft betrekking op spuitgieten van metaal.

In het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vormen van een artikel van AlMg1SiCu-metaalpoeder-spuitgegoten onderdelen door metaalspuitgieten van aluminium of een aluminiumlegering, waarbij de werkwijze de stappen omvat van het vormen van een artikel dat aluminiumpoeder of aluminiumlegeringspoeder of beide bevat en eventueel Een mengsel van keramische deeltjes, een bindmiddel en een sinterhulpmiddel met inbegrip van een laagsmeltend metaal is aanwezig; spuitgieten van het mengsel; het verwijderen van het bindmiddel om een ​​groen lichaam te vormen; sinteren van de groene massa in een atmosfeer die stikstof bevat en in aanwezigheid van een zuurstofabsorbeerder. Het sinteren wordt uitgevoerd in aanwezigheid van.

Metaal spuitgietproces

Detectie systemen