Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines offenporösen Formkörpers mit modifizierter Oberfläche, der mit Metall gebildet ist und einen mit dem Verfahren hergestellten Formkörper.

Dabei ist es bekannt, metallische poröse Formkörper an ihrer Oberfläche zu beschichten, um insbesondere die Eigenschaften zu verbessern. Dazu werden üblicherweise pulverförmige Werkstoffe genutzt, die mittels eines Binders oder einer Suspension auf Oberflächen des Formkörpers aufgebracht und bei einer Wärmebehandlung organische Bestandteile entfernt und bei höheren Temperaturen dann an Oberflächen des Formkörpers eine Beschichtung oder ein Oberflächenbereich ausgebildet werden, die eine andere chemische Zusammensetzung als der Werkstoff, mit dem der Formkörper gebildet war, aufweisen. Mit diesen bekannten Möglichkeiten kann auch die spezifische Oberfläche eines Formkörpers vergrößert werden, was mit den bekannten Möglichkeiten aber nur begrenzt möglich war.

Für viele technische Anwendungen sind aber sehr große spezifische Oberflächen vorteilhaft, wie dies beispielsweise bei katalytisch unterstützten Prozessen, der Filtration oder auch bei Elektroden in elektrochemischen Anwendungen sehr wünschenswert ist.

Außerdem ist es häufig auch andere Eigenschaften an Oberflächen offenporöser Formkörper, was ihre Eigenschaften betrifft, zu beeinflussen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung offenporöse Formkörper aus einem metallischen Werkstoff zur Verfügung zu stellen, die eine vergrößerte spezifische Oberfläche und auch andere Oberflächeneigenschaften aufweisen können, als dies mit dem Grundwerkstoff möglich ist, mit dem ein an Oberflächen modifizierter offenporöser Formkörper gebildet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Anspruch 10 betrifft einen mit dem Verfahren hergestellten Formkörper. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.

Bei der Erfindung werden offenporöse Körper aus einem metallischen Werkstoff als Halbzeug eingesetzt. Dabei kann es sich um ein Metallgitter, ein Metallnetz, ein Metallgewebe, einen Metallschaum, ein Metallgewöll oder ein mit metallischen Fasern gebildetes Halbzeug handeln.

Es kann sich aber bei dem Halbzeug vorteilhaft auch um einen offenporösen Formkörper handeln, bei dem ein Polymerwerkstoff galvanisch (elektrochemisch) mit einem Metall beschichtet worden ist. Ein so hergestelltes Halbzeug kann einer thermischen Behandlung unterzogen werden, bei der die organischen Bestandteile dieses Polymers infolge Pyrolyse entfernt werden. Diese Entfernung organischer Komponenten kann aber auch später bei einer gleich- zeitigen Entfernung eines Binders erfolgen, auf die nachfolgend noch näher eingegangen werden soll.

Vor oder nach dieser thermischen Behandlung erfolgt in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Beschichtung des offenporösen Körpers mit Partikeln einer chemischen Verbindung eines Metalls auf Oberflächen des erhaltenen offenporösen mit Metall gebildeten Formkörpers. Dabei sollen die Partikel auch in das Innere des Formkörpers, also in die Poren oder Freiräume des Halbzeugs eingebracht werden.

Die Partikel einer chemischen Verbindung eines Metalls, können für den Vorgang der Beschichtung als Pulver, als Pulvergemisch, als Suspension oder als Dispersion eingesetzt werden. Die Beschichtung der Oberfläche des Halbzeugs mit einem Pulver, einem Pulvergemisch und/oder einer Suspension/Dispersion kann durch Tauchen, Sprühen, druckunterstützt, elektrostatisch und/oder magnetisch erfolgen.

In weiteren erfindungsgemäßen Alternativen können die für die Beschichtung des offenporigen Halbzeugs verwendeten Pulver, Pulvergemische, Suspensionen oder Dispersionen neben Partikeln einer chemischen Verbindung eines Metalls einen anorganischen und/oder organischen Binder enthalten, der dem Pulver, dem Pulvergemisch, der Suspension oder Dispersion feinverteilt in Form eines festen Pulvers beigemengt ist, oder in einer flüssigen Phase einer Lösung, der Suspension/Dispersion von metallischen Partikeln oder Partikeln einer chemischen Verbindung eines Metalls, gelöst vorliegt.

Die Beschichtung der Oberfläche des Halbzeugs mit einem Binder in Form einer Lösung oder einer Suspension/Dispersion kann durch Tauchen oder Sprühen erfolgen. Der so vorbereitete offenporöse Formkörper wird als Halbzeug mit einem Pulver einer chemischen Verbindung eines chemischen Elements beschichtet. Dieses Pulverenthält eine chemische Verbindung, die bei einer thermischen Behandlung durch chemische Reduktion, thermische oder chemische Zersetzung in ein Metall umgewandelt werden kann.

Durch Einwirkung mechanischer Energie, insbesondere einer Vibration kann die Verteilung von Pulverpartikeln auf mit dem flüssigen Binder benetzen Oberflächen sowie deren Haftung an der Oberfläche verbessert werden.

Der Auftrag von Partikeln als Pulver, Pulvergemisch und/oder Suspension/Dispersion kann mehrfach, bevorzugt mindestens dreifach, besonders bevorzugt fünffach wiederholt werden. Dies betrifft auch die jeweils durchzuführende Vibration und ggf. die Applikation eines Binders.

Die Beschichtung der Oberfläche des Halbzeugs kann aber auch vor der thermischen Behandlung, bei der die organischen Bestandteile des polymeren Werkstoffs, mit dem das Halbzeug hergestellt worden ist, entfernt werden, durchgeführt werden. Im Anschluss an den Auftrag des partikelhaltigen Werkstoffs wird eine thermische Behandlung durchgeführt, bei der organische und flüchtige Bestandteile des polymeren Werkstoffs und zugleich eines ggf. verwendeten Binders entfernt werden.

Nach thermischer Behandlung und Partikelauftrag wird eine Sinterung durchgeführt wird, bei der Sinterhälse bzw. Sinterbrücken zwischen den Partikeln der bei der thermischen Behandlung gebildeten Metallpartikel, die bei der Reduktion oder Zersetzung gebildet worden sind, und der metallischen Oberfläche des offenporösen metallischen Formkörpers, ausgebildet werden.

Dabei soll die spezifische Oberfläche des so beschichteten und gesinterten offenporösen Formkörpers auf mindestens 30 m ² /l jedoch mindestens um das 5-fache im Vergleich zum Ausgangswerkstoff des unbeschichteten metallischen Formkörpers als Halbzeug erhöht werden.

Dabei sollte das poröse Grundgerüst mit einer Porengröße zwischen 450 μιη und 6000 μιη und einer spezifischen Oberfläche von 1 m ² /l - 30 m ² /l mit Partikeln (Partikelgröße d ₅₀ zwischen 0,1 μιη bis 250 μιη) je nach Anwendungsfall entweder ausgehend von einer Seite (Porositätsgradient) oder vollständig gefüllt oder die Stege des porösen metallischen Formkörpers oberflächlich beschichtet worden sein.

Die Beschichtung mit Partikeln kann an unterschiedlichen Seiten der Oberfläche, insbesondere an sich gegenüberliegend angeordneten Oberflächen des Halbzeugs, mit unterschiedlicher Menge durchgeführt werden, um dort je- weils eine unterschiedliche Porosität, Porengröße und/oder spezifische Oberfläche zu erhalten. Dies kann beispielsweise durch eine unterschiedliche Anzahl des Auftrags von Partikeln als Pulver, Pulvergemisch oder in Suspension/Dispersion, mit oder ohne Bindereinsatz, an den an unterschiedlichen Sei- ten angeordneten Oberflächen erreicht werden. So kann auch eine gradierte

Ausbildung eines erfindungsgemäß hergestellten Formkörpers erreicht werden.

Die Porengröße innerhalb der aufgebrachten Partikelschicht des beschichteten und gesinterten offenporösen Formkörpers entspricht dabei maximal dem 10.000-fachen der eingesetzten Partikelgröße. Dies kann durch die maximale Höhe der Sintertemperatur und deren Haltezeit zusätzlich beeinflusst werden, da mit steigender Temperatur und Haltezeit der diffusionsbedingte Stofftransport und damit die Versinterung, welche mit einer Verringerung des Porenvolumens einhergeht, gefördert wird.

Der Werkstoff mit dem der erfindungsgemäß hergestellte Formkörpers gebildet ist, sollte maximal 3 Masse-%, bevorzugt maximal 1 Masse-% 0 ₂ enthalten. Dazu wirkt sich bevorzugt eine inerte oder reduzierende Atmosphäre während der Durchführung der thermischen Behandlung für die Entfernung organischer Komponenten, der ggf. durchzuführenden chemischen Reduktion und/oder der Sinterung aus.

Bei einer thermischen oder chemischen Zersetzung kann eine jeweils geeigne- te Atmosphärenbedingung für den jeweiligen Zersetzungsprozess gewählt werden. So kann die thermische Behandlung in einer inerten Atmosphäre, z.B. Argon, unter Vakuumbedingungen oder reduzierender Atmosphäre, welche z.B. Wasserstoff enthält durchgeführt werden, bei denen beispielsweise nicht benötigte Zersetzungsprodukte entfernt werden.

Anwendung kann ein solcher erfindungsgemäß hergestellter offenporöser Formkörper im Bereich der (i) Filtration, (ii) als Katalysator (z.B. bei

Ethylenoxidsynthese - mit Ag-Partikeln beschichteter Ag-Schaumkatalysator), als (iii) Elektrodenmaterial oder als (iv) Träger einer katalytischen Aktivsub- stanz finden. Die Erhöhung der spezifischen Oberfläche führtbei Anwendung (i) zu einer besseren Filtrationsleistung, da Adsorptionsneigung und Kapazität deutlich gesteigert werden.

Bei Anwendung (ii) führt die Erhöhung der spezifischen Oberfläche zu einer überproportionalen Steigerung der katalytischen Aktivität, da nicht nur die Anzahl an aktiven Zentren steigt, sondern die Oberfläche eine deutlich facettiertere Struktur aufweist. Die dadurch erhöhte Oberflächenenergie führt zusätzlich zu einer signifikanten Steigerung der katalytischen Aktivität im Vergleich zu der unfacettierten Oberfläche des offenporösen Ausgangsformkör- pers.

Im Anwendungsfall (iii) führt die Erhöhung der spezifischen Oberfläche ebenfalls zu einem Anstieg an aktiven Zentren, was in Kombination mit der facettierten Struktur der Oberfläche zu einer signifikanten Reduzierung der elektrischen Überspannung im Vergleich zu handelsüblichen Elektroden (z.B. Nickel oder Kohlenstoff) führt. Als spezieller Anwendungsfall sei weiterhin die Elektrolyse erwähnt - z.B. mit Ni-Partikeln oder Mo-Partikeln beschichteter Ni- oder Mo-Schaum. Insbesondere bei dieser Anwendung kann vorteilhaft auch ein einseitig mit metallischen Partikeln beschichteter, gesinterter undmetalli- scher offenporöser Formkörper eingesetzt werden, da hier die Gradierung der Porengröße eine gute Abführung der Gasblasen gewährleistet.

Im Falle von Anwendung (iv) führt die Vergrößerung der spezifischen Oberfläche zu einer verbesserten Anhaftung der Aktivkomponente, z.B eines katalytischen Washcoats, an die Trägeroberfläche, welche die mechanische, thermische und chemische Beständigkeit eines Katalysatormaterials signifikant erhöht.

Geeignete Metalle für aufzubringende Partikel und Halbzeuge, mit denen erfindungsgemäß hergestellte Formkörper herstellbar sind, sind: Ni, Fe, Cr, AI, Nb, Ta, Ti, Mo, Co, B, Zr, Mn, Si, La, W, Cu, Ag, Au, Pd, Pt, Zn, Sn, Bi, Ce oder Mg.

Chemische Verbindungen der Metalle Ni, Fe, Cr, AI, Nb, Ta, Ti, Mo, Co, B, Zr, Mn, Si, La, W, Cu, Ag, Au, Pd, Pt, Zn, Sn, Bi, Ce, Mg, V, die durch chemische Reduktion, thermische oder chemische Zersetzung bei einer thermischen Behandlung in Partikel des jeweiligen Metalls umgewandelt werden können, können insbesondere deren Oxide, Nitride, Hydride, Karbide, Sulfide, Sulfate, Phosphate, Fluoride, Chloride, Bromide, lodide, Azide, Nitrate, Amine, Amide, metallorganische Komplexe, Salze metallorganischer Komplexe, oder zersetzbare Salze für den Partikel enthaltenden Werkstoff, mit dem die Oberfläche des als Halbzeug vorliegenden offenporösen Formkörpers beschichtet werden sollen, eingesetzt werden. Besonders geeignet als chemische Verbindungen sind chemische Verbindungen von: Ni, Fe, Ti, Mo, Co, Mn, W, Cu, Ag, Au, Pd oder Pt.

Bei der thermischen oder chemischen Zersetzung einer chemischen Verbindung in das jeweilige Metall wird bis zur erfolgten thermischen oder chemischen Zersetzung der chemischen Verbindung in das Metall eine für die Zersetzung geeignete Atmosphäre, die inert, oxidierend oder reduzierend sein kann, eingehalten. Für die chemische Reduktion einer chemischen Verbindung in das jeweilige Metall kann bei der thermischen Behandlung, die zur chemischen Reduktion führen soll, die thermische Behandlung bevorzugt zumindest zeitweise, bis die chemische Reduktion durchgeführt worden ist, in einer reduzierenden Atmosphäre, insbesondere einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt werden.

Für eine chemische Zersetzung mittels Oxidation sind besonders Atmosphären geeignet, die Sauerstoff, Fluor, Chlor, beliebige Mischungen dieser Gase als auch beliebige Mischungen mit inert Gasen, zum Beispiel Stickstoff, Argon oder Krypton enthalten.

Bei einer thermischen oder chemischen Zersetzung einer entsprechenden chemischen Verbindung eines die Partikel bildenden Metalls, kann analog vorgegangen werden, indem die entsprechenden Atmosphärenverhältnisse während der thermischen Behandlung mindestens so lange beibehalten werden, bis der jeweilige Zersetzungsprozess ausreichend abgeschlossen ist und ausreichend metallische Partikel für die Sinterverbindung am Werkstoff des Halbzeugs infolge Zersetzung erhalten worden sind.

Bei einer chemischen Zersetzung können Metallkationen für die Bildung elementarer Metalle reduziert werden. Der Anionenbestandteil kann aber oxi- diert werden. Eine chemische Zersetzung einer Verbindung edlerer Metalle in die elementaren Metalle (Au,Pt,Pd) ist auch unter Luft, also eher oxidierender Atmosphäre, denkbar. Auch Disproportionierungen nach dem Vorbild der Gleichung: 2 Gel <-> Ge (s) + Gel (g) sind für Aluminium, Titan, Zirkonium und Chrom möglich. Es können auch kristalline, metallorganische Komplexe oder deren Salze eingesetzt werden, bei denen das Metallzentrum bereits in Oxida- tionsstufe 0 vorliegt.

Mittels der durch chemische Reduktion, thermische oder chemische Zerset- zung gebildeten und mit der Oberfläche des Halbzeugs versinterten Metallpartikel können die Oberflächeneigenschaften eines erfindungsgemäß hergestellten offenporösen Formkörpers beeinflusst werden, dies betrifft beispielsweise die thermische Beständigkeit, die Beständigkeit gegen Korrosion, die chemische Beständigkeit, die Anhaftung eines katalytischen Washcoats und die katalytische Funktionalität. Vorteilhaft wirkt sich dabei auch ein gradierter Übergang zwischen dem metallischen Werkstoff des Halbzeugs und dem Werkstoff der gebildeten Metallpartikel aus. Dabei können sich ausgehend von der Oberfläche bis hin zu den Stegen des Halbzeugs unterschiedliche Phasen bilden, wie dies auch aus nachfolgenden Ausführungsbeispielen hervor geht.

Porosität, Porengröße und spezifische Oberfläche können durch die Morphologie der für die Beschichtung verwendeten Partikel wesentlich beeinflusst werden. Für die Erzielung einer hohen spezifischen Oberfläche und einer fein- porösen Struktur sind Partikel mit geringer Größe und dendritischer Form, z.B.

Elektrolytpulver, vorteilhaft. Benachbarte Partikel bilden in Folge ihrer unregelmäßigen Geometrie, die keine lückenfreie Anordnung erlaubt, zwischen Kontaktstellen und Partikelkörper Freiräume, die teilweise zu Kanälen verbunden sind. Des Weiteren entsteht bei der Verwendung von Partikeln aus einer chemischen Verbindung bei der thermischen Zersetzung oder chemischen Zersetzung ein zusätzlicher Mikroporenraum, den die flüchtige Komponente hinterlässt. Der Anteil des Mikroporenraumes am Gesamtporenraum ist umso höher, je größer der Anteil und somit auch der Volumenanspruch der flüchtigen Komponente der chemischen Verbindung ist. Für die Beschichtung mitMetalloxidpartikeln ist daher die Verwendung eines Oxides mit hoher Oxi- dationsstufe, und folglich einem hohen Sauerstoffanteil, von Vorteil. Da die Sinteraktivität von Strukturen mit Erhöhung der spezifischen Oberfläche zunimmt, werden die Atmosphäre, die Haltezeit und die stoffab hängige Sintertemperatur so gewählt, dass die Partikel untereinander und an das Halbzeug mechanisch stabil ansintern, aber die feinen Poren nicht wesentlich verdichtet werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden.

Ausführungsbeispiel 1

Es wurde ein durch galvanische Beschichtung eines porösen Schaums aus Polyurethan erhaltener offenporöser Formkörper aus Silber als Halbzeug mit einer mittleren Porengröße von 450 μιη, einer Porosität von 95 %, den Abmaßen 70 mm x 63 mm, Dicke 1,6 mm einer thermischen Behandlung zum Entfernen der organischen Komponenten, wie beim Ausführungsbeispiell unterzogen.

Anschließend erfolgte eine Beschichtung von Oberflächen des von organischen Komponenten befreiten Halbzeugs mit einer Suspension folgender Zusammensetzung:

48% Ag ₂ 0-Metalloxidpulver <5 μιη,

1,5% Binder Polyvinylpyrrolidon (PVP)

49,5 % Lösemittel Wasser

1 % Dispergiermittel

durch Besprühen.

Dazu wurde zunächst der pulverförmige Binder in Wasser gelöst und dann alle anderen Komponenten hinzugegeben und in einem Speedmixer2 x 30 s bei 2000 U/min zu einer Suspension gemischt.

Das Halbzeug wurde über ein Nasspulversprühverfahren mit der vorbereiteten Pulversuspension beidseitig mehrfach besprüht. Dabei wird die Suspension in einer Sprühvorrichtung zerstäubt und auf Oberflächen des Halbzeugs beidseitig aufgetragen. Durch den Austrittsdruck aus der Sprühdüse wird die Suspension gleichmäßig in dem porösen Netzwerk des Halbzeugs verteilt. Dabei bleibt die Suspension nur an der Stegoberfläche haften, so dass die Stege vollständig mit der Suspension bedeckt sind und die Offenporigkeit des Halbzeugs weitgehend erhalten bleibt. Das so beschichtete Halbzeug wurde anschließend bei Raumtemperatur unter Luft getrocknet. Zur Entbinderung, Reduktion und Sinterung wurde unter Wasserstoffatmosphäre sowie anschließend in einem Ofen eine thermische Behandlung durchgeführt. Dazu wird der Ofen mit einer Aufheizrate von 5K/min aufgeheizt. Die Reduktion des Silberoxids beginnt schon bei unter 100 °C und ist bei 200° C und einer Haltezeit von ca. 30 min unter Wasserstoff abgeschlossen. Der noch verbleibende Entbinder- und Sinterprozess kann dann in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre, z.B. Luft im Temperaturbereich von 200 °C bis 800 °C bei einer Haltezeit von 1 min bis 180 min durchgeführt werden.

Während der weiteren thermischen Behandlung wurde zunächst das Silberoxid zu metallischem Silber reduziert, das nanokristallin vorliegt. Durch die restliche Entbinderung und Ansinterung der dann metallischen Silberpartikel an die Silberschaumstege wachsen einerseits die Partikel zu größeren und grobkristallineren Konglomeraten, andererseits diffundiert das Ag aus den Pulverpartikeln auch in das Stegmaterial ein, bis die Pulverpartikel über sich ausbildende Sinterhälse bzw. Sinterbrücken fest mit den Stegen der Oberfläche des offenporösen Formkörpers verbunden sind.

Nach der weiteren thermischen Behandlung liegt ein homogener offenporöser Formkörper vor, der mit 100% Silber gebildet ist.

Die Porosität beträgt ca. 93%.

Die Oberfläche der Stege ist durch eine hohe Rauheit geprägt. Ursache dafür ist, dass die aufgebrachten Pulverpartikel nur über Sinterhälse/Sinterbrücken mit den Oberflächen des Halbzeugs verbunden sind, so dass die ursprüngliche Partikelmorphologie erhalten bleibt. Die spezifische innere Oberfläche (gemessen mit der BET-Methode) des fertig hergestellten offenporösen Formkörpers konnte durch den durchgeführten Prozess von vorher

(unbeschichteter Zustand) 10,8 m ² /l auf nachher (beschichteter Zustand) 82,5 m ² /l erhöht werden. Ausführungsbeispiel 2

Als Halbzeug wurde ein offenporöser Formköper aus Nickel mit einer mittleren Porengröße von 450 μιη, mit einer Porosität von ca. 95 %, den Abmaßen 200 mm x 80 mm, Dicke 1,6 mm (Hergestellt durch elektrolytisches

Abscheiden von Ni auf PU-Schaum, ein MoS ₂ -Pulver mit einer mittleren Partikegröße < 60 μιη und einer einer Masse von 15 g, als B eine 1 %-ige wäss- rige Lösung aus Polyvinylpyrrolidon mit einem Volumen von 20 ml eingesetzt, Das Halbzeug aus Nickel wurde einseitig mit der Binderlösung besprüht, so dass die vorher offenen Poren durch den Binder einseitig verschlossen werden. Anschließend wird das mit dem Binder benetzte Halbzeug in einer Vibrationseinrichtung fixiert und auf der bebinderten Seite mit dem MoS ₂ -Pulver bestreut. Durch Agglomeratbildung wurde der oberflächennahe Porenraum komplett verfüllt. Aufgrund der Vibration wurde das Pulver zum Teil auch in das Innere des Halbzeugs verteilt. Die Unterseite des so beschichteten Halbzeugs blieb unbeschichtet. Dadurch ist die Pulverbeladung im Schaum von der Ober- zur Unterseite gradiert. Die Entbinderung (Entfernung der organischen Komponenten) wurde bei einer thermischen Behandlung in einer Argonatmosphäre durchgeführt. Dazu wird der Ofen mit einer Aufheizrate von 5 K/min aufgeheizt. Die

Entbinderung beginnt bei ca. 300 °C und ist bei 600 °C und einer Haltezeit von ca. 30 min abgeschlossen. Danach erfolgt eine weitere Aufheizung bis 1100 °C mit einer Haltezeit von 1 h bei dieser maximalen Temperatur, wobei das MoS ₂ in Mo und S zersetzt wird und der Schwefel in der Dampfphase durch den Argongasstrom abtransportiert wird. Im Anschluss wurde die Atmosphäre bei der thermischen Behandlung von Argon auf Wasserstoff umgestellt und weiter aufgeheizt. Der Sinterprozess fand bei einer Temperatur von 1260 °C bis und einer Haltezeit von 60 min statt.

Während des Sinterns diffundiert das Mo aus den Pulverpartikeln in das Stegmaterial ein, bis die Pulverpartikel über sich ausbildende Sinterhälse oder Sinterbrücken fest mit den Stegen des Halbzeugs verbunden sind. Ein voll- ständiger Ausgleich der Elementkonzentration erfolgt dabei aber nicht. Nach dieser thermischen Behandlung liegt ein offenporöser Formkörper mit gradierter Porosität und Porengröße vor. An der vorher mit Binder benetzten und aufgebrachtem Pulver versehenen Seite liegt die Porosität bei < 30 % und die Porengröße liegt im Bereich 5 μιη - 50 μιη und steigt zur unbeschichteten Seite des Formköpers kontinuierlich auf 95 % Porosität und einer Porengröße von 450 μιη an.

Die mit Molybdän beschichteten Schaumstege haben eine gradierte Phasenzusammensetzung wie folgt:

Zusammensetzung/Phasen: Mo (poröse Schicht außen am Steg und im gefüllten Porenraum)

MoNi (Übergangsbereich außen)

MoNi ₃ (Übergangsbereich zentral)

MoNi ₄ (Übergangsbereich innen)

Ni (Steginneres)

Die Oberfläche der Stege ist durch eine hohe Rauheit geprägt. Ursache dafür ist, dass die aufgebrachten Pulverpartikel nur über Sinterhälse oder Sinterbrücken mit dem Trägerschaum verbunden sind, so dass die ursprüngliche Partikelmorphologie erhalten bleibt.

Ausführungsbeispiel 3

Als Halbzeug wurde ein offenporöser Formkörper aus Nickel mit einer mittleren Porengröße von 580 μιη, einer Porosität von ca. 95 %, den Abmaßen 75 mm x 70 mm, Dicke 1,9 mm (Hergestellt durch elektrolytisches Abscheiden von Ni auf PU-Schaum, ein Pulver TiH ₂ -Titanhydridpulver mit einer mittleren Partikelgröße < 45 μιη, einer Masse von 12 g, ein Steramidwachs mit einer mittleren Partikelgröße < 80 μιη, einer Masse von 0,12 g und als Binder 1 %- ige wässrige Lösung aus Polyvinylpyrrolidon mit einem Volumen von 20 ml eingesetzt.

Pulver und Steramidwachs wurden 10 min mit einem Turbula-Mischer gemischt.

Das Halbzeug wurde beidseitig mit der Binderlösung besprüht. Anschließend wurde es in einer Vibrationseinrichtung fixiert und beidseitig mit dem Titan- hydrid-pulver bestreut. Durch die Vibration wird das Pulver in dem porösen Netzwerk des Halbzeugs verteilt. Die Binder- und Pulverbeschichtung wurde fünfmal wiederholt, so dass die Porenräume vollständig gefüllt worden sind. Das so behandelte Halbzeug wurde anschließend bei Raumtemperatur unter Luft getrocknet.

Die Entbinderung erfolgte unter Wasserstoffatmosphärenbedingungen. Dazu wird der Ofen mit einer Aufheizrate von 5K/min aufgeheizt. Die Entbinderung beginnt bei ca. 300 °C und ist bei 600 °C und einer Haltezeit bei dieser Temperatur von ca. 30 min abgeschlossen. Danach erfolgte unter Vakuumbedingungen bei 700 °C und 60 min Haltezeit die Zersetzung des Titanhydrids zu Wasserstoff und Titan bei der thermischen Behandlung. Danach erfolgt ein weiteres Aufheizen bis zur Sintertemperatur von 900°C bei einer Haltezeit von 30 min.

Die mit Titanhydrid beschichteten Stege des Halbzeugs hatten nach der thermischen Behandlung, die zur Sinterung führte eine gradierte Phasenzusammensetzung wie folgt:

Zusammensetzung/Phasen: Ti (poröse Schicht außen am Steg und im gefüllten Porenraum)

Ti ₂ Ni (Übergangsbereich außen)

TiNi (Übergangsbereich zentral)

TiNi ₃ + TiNi (Übergangsbereich innen)

Ni (Steginneres)

Die Porosität des so behandelten offenporösen Formkörpers beträgt 48 % und die spezifische Oberfläche 55 m ² /l-