Feinere Nickelpulver
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Die Fachzeitschrift für Nickel und seine Anwendungen |
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Pulvermetallkomponenten wie diese ermöglichen eine dramatische Reduktion der Abgasmengen, die am Übergang zwischen dem Motorkrümmer und dem Auspuffsystem entweichen. |
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Kostengünstige Verbindungen, die Seitenbelastbarkeit und ästhetische Überlegungen waren die wichtigsten
Punkte, die die Konstrukteure als Kriterien für die Entscheidung zugunsten von Edelstahl Rostfrei
S31600 angaben.
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der Automobilindustrie zu erhalten, |
Kosteneffiziente Anwendungen im Automobilsektor heizen die Nachfrage nach Nickelpulvern an. Von Steve Dawson
Nickel Magazine, März, 2004 -- Zwei neue Nickelpulver ermöglichen es den Herstellern, starke hochdichte Kfz-Teile auf wirtschaftlichere Art und Weise zu erzeugen, als Komponenten aus Schmiedeeisen oder Edelstahl Rostfrei. Diese neuen Pulver steigern die Dichte, verbessern die Flexibilität und gewährleisten größere Festigkeit und Härte der Sintermetallkomponenten im Vergleich zum Nickelpulver der Type 123, das seit den 60er Jahren Industrienorm der Branche war.
Die als Type 110 und Type 270 bekannten Nickelpulver wurden von Inco Special Products (ISP), einem Geschäftsbereich der Inco Ltd., entwickelt.
Type 110 enthält extrafeine, abgesonderte sphärische Nickelpartikel, die im Bereich von 1 bis 2 Mikrometern größenmäßig nur wenig variieren. Dieses feinste für Pulvermetallanwendungen kommerziell erhältliche Nickelpulver ist für Anwendungen im Hochleistungsbereich vorgesehen. Die extrafeine Partikelgröße gewährleistet bessere Schrumpfeigenschaften, wodurch wiederum die Dichte des gesinterten Werkstücks wesentlich steigt. Die feinere Partikelgröße erlaubt auch eine bessere Diffusion des Nickels, was zu einer einheitlicheren Mikrostruktur mit größerer Festigkeit und Flexibilität führt.
Type 270 besteht aus einem dreidimensionalen, kettenartigen Netz aus feinen Nickelpartikeln, die sich innerhalb enger physikalischer Toleranzen bewegen. Bei der Verwendung für die Herstellung von gepressten oder gesinterten Pulvermetallkomponenten bietet Type 270 bei Nickelstahl eine höhere Festigkeit, bessere Härtbarkeit und bessere Ermüdungsbeständigkeit. Bessere Dimensionskontrolle und Diffusion führen bei niedrig legierten Stählen zu höherer Duktilität und Festigkeit.
Als Ergebnis der jüngsten Entwicklungen im Bereich der Pulvermetallurgie ist die Verwendung von Sintermetallteilen dramatisch angestiegen. Als Kandidaten für eine Herstellung aus Pulvermetall eignen sich praktisch alle in großen Mengen erzeugten komplexen Komponenten, die einer hohen Belastung ausgesetzt sind und ein großes Ausmaß an Bearbeitung erfordern. Zu den unter Anwendung von Sintermetallen hergestellten Kfz-Komponenten zählen Zahnräder, Planetenträger, Kupplungsscheibennaben, Rotoren, Synchronkörper und einige ABS-Komponenten. Das durchschnittliche in Nordamerika hergestellte SUV enthält etwa 20 Kilogramm an Sintermetallkomponenten, und bei einigen Modellen sind es sogar 30 Kilogramm. Die Anwendungsmöglichkeiten sind so vielfältig, dass die Automobilindustrie etwa 70 % der gesamten Metallpulverproduktion konsumiert.
Aus Sintermetallen hergestellte Komponenten tauchten erstmals vor etwa 50 Jahren als Antwort auf Veränderungen in der Kfz-Industrie auf. Die Hersteller sahen sich damals dazu gezwungen, Mittel und Wege zu finden, um ihre Herstellungskosten zu senken, da der Wettbewerb in der Automobilbranche zunahm und die Gewinnspannen sanken.
Bis in die späten 50er Jahre wurden alle aus Stahl bestehenden Automobilkomponenten entweder aus Gusseisen oder aus Baustählen hergestellt. Diese Teile zeichneten sich zwar durch überlegene Eigenschaften wie eine volldichte Struktur aus, waren jedoch aufgrund zunehmender Arbeitskosten und aufgrund der während der Bearbeitung der Komponenten anfallenden Abfallmengen teuer in der Herstellung. Die Hersteller von Kfz-Komponenten reagierten, indem sie auf Pulvermetallurgie umstiegen, um gesinterte Formteile herzustellen. Dies erwies sich als wirtschaftlich günstig, da auf diese Weise große Mengen an Teilen gleichzeitig erzeugt werden konnten und die dafür anfallenden Kapitalkosten geringer als die Kosten für die herkömmlichen Verfahren waren.
Anfänglich bestanden Sinterteile aus Eisenpulver, doch als die Vielfalt der Anwendungen immer mehr zunahm, wurden auch andere Metallpulver einschließlich Nickel-, Kupfer- und Molybdänpulver entwickelt und für Spezialanwendungen hinzugefügt. Heute werden Sintermetallteile aus Pulvern hergestellt, die typischerweise zwischen 96 % und 98 % Eisenpulver und 2 % bis 4 % Nickel-, Kupfer- und/oder Molybdänpulver enthalten.
ISP begann in den 60er Jahren mit der Herstellung des Nickelpulvers Inco Type 123. Es handelt sich dabei um ein feines, hochreines Pulver aus abgesonderten Partikeln im Größenbereich zwischen 3,5 und 4,5 Mikrometer, das unter Anwendung des Carbonyl-Verfahrens der Firma Inco hergestellt wird.
Type 123 wird mit Eisenpulver gemischt und dann gepresst und gesintert, um Kfz-teile geringer Dichte herzustellen. Es verbindet sich auch gut mit Wolframkarbid für die Herstellung von Diamantwerkzeugen und wird mit Wolfram als Bindemetall verwendet, um eine umfangreiche Palette anderer Komponenten zu erzeugen. Bei Verwendung als Legierungselement für Sintermetallkomponenten steigert Type 123 die Festigkeit und Härtbarkeit und verbessert die Ermüdungseigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit.
Eine verbesserte Duktilität und gesteigerte Festigkeit werden auch erzielt, wenn das Nickelpulver mit Stahl kombiniert wird, um nickelreiche Phasen herzustellen. Das Nickelpulver fördert außerdem die Schrumpfung während des Sinterverfahrens, was zu einer größeren Dichte des Sinterteiles führt. Da es die Schrumpfung fördert, kann Type 123 bei Verwendung in Kombination mit Eisen- und Kupferpulvern der Ausdehnung des Kupfers entgegenwirken. Nickelpulver können damit während des Sinterverfahrens eine Dimensionskontrolle gewährleisten.
Steve Dawson ist ein in Toronto ansässiger freier Mitarbeiter.
FOTOS: Metal Powder Industries Federation
 Inco Special Products |
