[發明專利]用于燒結金屬、非氧化物陶瓷和其它易氧化材料的方法

有效

• 申請號: 201880039585.4
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN110997194B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: A.達什;J.岡薩雷斯;R.瓦森;O.吉永
• 申請（專利權）人: 于利奇研究中心有限公司
• 主分類號: B22F3/12
• 分類號: B22F3/12;B22F3/24;C04B41/50;C04B35/515;C04B35/56;C04B41/45
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉維升;楊思捷

本發明涉及用于燒結金屬和/或非氧化物部件的方法。按照本發明，首先將包含金屬和/或非?氧化物部件的相應坯體包封在金屬鹵化物鹽(NZ)中，然后經氣密性壓制，并接著在金屬鹵化物鹽(NZ)中加熱以燒結。該任選通過粉末?冶金方法制備的坯體還可在室溫下包封于金屬鹵化物鹽中和經氣密性壓制。在第一個實施方案中，將如此包封的坯體直接送入熔鹽浴中。或者是首先將該用金屬鹵化物鹽包封的坯體埋入多孔性鹽浴中，并將其一同加熱直到其至少達該鹽的熔融溫度。通常不應超過1400oC的最高溫度。經冷卻后，可將該鹽溶于例如水、水溶液或短?鏈醇中。該經燒結的部件可取出。有利的是，該方法可在空氣存在下進行。

本發明涉及材料的燒結，特別是涉及其初始狀態為粉末的易氧化材料如金屬或非氧化物陶瓷的燒結。

現有技術

術語燒結通常意指一種用于制備或改變材料的方法，在此方法中，將細顆粒的陶瓷材料或金屬材料加熱，部分也在高壓下進行。但是，由于最大燒結溫度設定為低于主部件的熔融溫度，所以通常保持工件的外形。在燒結時，該初始材料的顆粒變密實并由此填滿孔隙空間。這通常導致收縮。

燒結期間的熱處理使作用是：由在前一工藝步驟中-例如借助擠壓-成形的細顆粒或粗顆粒坯體產生固態的工件。該坯體通過燒結步驟獲而得在各類應用中所必需的所希望有的最終特性，如硬度、強度或導熱性。

已知非氧化物材料的合成步驟以及燒結步驟通常均在保護氣氛或真空中進行，以便防止在有氧存在下該材料的氧化。因此，必然要求對必須被保護以避免不必要氧化的易氧化材料的處理通常在氬、氮的保護氣氛中或真空中進行。

同樣還己知，氧化物和碳化物陶瓷粉末的合成途徑是通過鹽熔體進行的。甚至在此方法中，經常要設置保護氣氛或真空，這就使這種合成的成本增加。

粉末冶金是一種總是由初始粉末開始用于小尺寸的和非普通幾何結構的已知制備工藝。對此，金屬材料以及陶瓷材料都是適用的。在所有制備步驟中，該燒結工藝通常是最耗能的步驟。就這點而言，該燒結步驟對該所制備的材料的以后的特性是決定性的和關鍵性的，因為該金屬和/或非氧化物陶瓷的燒結伴隨有該材料的不可避免的氧化。

通常，用于金屬和非氧化物陶瓷的燒結步驟是在封閉的保護氣氛和/或真空中進行。但因為甚至在低于1 mbar的好的真空中也存在氧分壓形式的氧，所以其不可避免地導致待燒結材料的氧化。這又影響該燒結過程，并導致第二氧化物相，結果導致該材料的不太好的密實。

保護氣氛的必要性是基于：隨溫度不斷升高而強烈增加上述材料的氧化速度，并由此形成進一步的氧化物相，直到該初始材料完全轉變成相應的氧化物。

因此，通常在燒結步驟中使用保護氣氛，例如純氫氣或氫和氬的混合物，其僅具有非常低的氧分壓。但也不可排除在燒結工藝的某個部位混入殘余的氧，并且因為粉末狀材料，特別是細顆粒金屬粉末眾所周知地會出現如氧化皮（Zunder），所以在這點上總會在待燒結的材料表面上導致一種氧化現象。

因此，在保護氣氛下的該燒結步驟總是需要連續流和氣密性的爐子，其將燒結室與環境氣氛隔開。因此該通常不可更新或再循環的恒定的氣體流以并非不顯著的程度增加該燒結材料的制備成本。此外，氣密性爐也是一個不應低估的成本因素。

其它可用的壓力-輔助燒結工藝，如熱壓制、熱等壓壓制或火焰輔助等離子體燒結優選均可在真空下進行。但相應的真空設備和其運行也是非常昂貴的。

任務及方案

本發明的任務是提供另一種燒結工藝，其用于制備密實的易氧化材料，如金屬或非氧化物陶瓷，該工藝與目前的方法相比成本上有利得多，并且其中特別是對燒結易氧化材料可不使用保護氣體或真空。

本發明的任務通過根據本發明的用于燒結金屬和/或非氧化物部件的方法完成，該方法的特征在于，