Gesinterte Formteile finden vielfach Anwendung insbesondere im Automobilbau und dort insbesondere als Formteile im Motor und Getriebe. Eine Schwierigkeit bei der Herstellung gesin- terter Formteile besteht darin, diese mit einer möglichst ho- hen Dichte herzustellen. Ein durch ein übliches pulvermetal- lurgisches Verfahren aus einem sinterbaren Pulver ein-oder mehrschrittig gepreßtes Formteil, allgemein als Grünkörper bezeichnet, wird in einem zweiten Schritt unter Schutzatmo- sphäre gesintert, so daß sich ein festes und auch formgenaues metallisches Formteil ergibt.

Die Dichte solchermaßen erhaltener gesinterter Formteile hängt dabei wesentlich von der im ersten Preßschritt erziel- ten Dichte des Grünkörpers, der sogenannten Gründichte (Preß- dichte), ab. Daher ist es erstrebenswert, bereits im ersten Verfahrensschritt Grünkörper herzustellen, welche eine mög- lichst hohe Dichte aufweisen. Die üblicherweise im Stand der Technik angewendeten hohen Preßdrücke zur Herstellung von Grünkörpern mit einer hohen Dichte haben jedoch einerseits einen hohen Verschleiß am Preßwerkzeug selbst zur Folge und führen des weiteren auch zu einer erhöhten Ausstoßgleitrei- bung des fertigen Grünkörpers in der Preßmatrize. Dadurch sind hier höhere Ausstoßkräfte mit entsprechend erhöhtem Ver- schleiß auf das Preßwerkzeug aufzubringen. Darüber hinaus bergen hohe Ausstoßkräfte die Gefahr einer unerwünschten lo- kalen Nachverdichtung und Rißbildung des Grünkörpers in sich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Mi- schung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher die vorge- nannten Nachteile vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Mischung zur Herstellung von gesinterten Formteilen vorgeschlagen, umfassend ein me- tallisches und/oder Kunststoffmaterial und ein Preßhilfs- mittel, wobei das Preßhilfsmittel 25-60 Gew%, bezogen auf die Gesamtmenge des Preßhilfsmittels, eines Polyglykols, und 40-75 Gew%, bezogen auf die Gesamtmenge des Preßhilfsmit- tels, eines Montanwachses umfaßt.

Als sinterbare Formteile im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Formteile verstanden, welche vollständig aus einem sinterfähigen Material hergestellt wurden, andererseits wer- den hierunter auch Verbundteile verstanden, wobei der Grund- körper eines derartigen Verbundteils beispielsweise aus einer aluminium-oder eisenhaltigen Mischung hergestellt sein kann, und der mit dem Grundkörper weiter verbundene Körper aus ei- nem weiteren Material, beispielsweise Gußstahl, gesintert der massiv, oder aus massivem Aluguß hergestellt sein kann. Umge- kehrt kann das Verbundteil auch beispielsweise lediglich auf den Stirnseiten oder seiner Oberfläche eine gesinterte Schicht aus einer beispielsweise aluminium-oder keramikhal- tigen Mischung aufweisen, wohingegen der Grundkörper aus bei- spielsweise Stahl oder Gußeisen, gesintert oder massiv, ist.

Die gesinterten Formteile können dabei kalibriert und/oder ausgehärtet in der Wärme sein.

Metallische und/oder Kunststoffmaterialien im Sinne dieser Erfindung sind insbesondere Pulver bzw. Mischungen aus metal- lischen, keramischen und/oder Kunststoffbestandteilen, bei- spielsweise aus Stählen wie Chrom-Nickel-Stahl, Bronzen, Nik- kelbasislegierungen wie Hastalloy, Inconel, Metalloxiden,- nitriden, -siliziden o. dgl., weiterhin aluminiumhaltige Pul- ver bzw. Mischungen, wobei die Mischungen auch hochschmelzen- de Bestandteile enthalten können wie beispielsweise Platin o. dgl. Das verwendete Pulver und seine Teilchengröße ist vom jeweiligen Einsatzzweck abhängig. Bevorzugte eisenhaltige Pulver sind die Legierungen 316L, 304L, Inconel 600, Inconel 625, Monel und Hastalloy B, X und C. Weiterhin kann das me-

tallische und/oder Kunststoffmaterial ganz oder teilweise aus Kurzfasern bzw. Fasern sein, vorzugsweise Fasern mit Durch- messern zwischen etwa 0,1-2 pm und einer Länge von wenigen pm bis hin zu 50 mm.

Montanwachse im Sinne dieser Erfindung sind Bitumen der Braunkohle, entstanden aus Harzen, Wachsen und Fetten tertiä- rer Pflanzen. Es handelt sich dabei um Ester der sogenannten Montansäuren (Fettsäuren) mit langkettigen Wachsalkoholen, insbesondere C20-C36 Fettsäureester, bevorzugt C24-C34 Fett- säureester. Neben den vorgenannten Bestandteilen kann Montan- wachs weitere freie Fettsäuren und freie Wachsalkohole sowie Montanharze, Ketone und asphaltartiges Material umfassen.

Montanwachse stellen in aller Regel Mischungen unterschiedli- cher Fettsäureester dar. Bevorzugt sind Montanwachse mit ei- ner Säurezahl [mg KOH/g] in einem Bereich von 5 bis 30, wei- ter bevorzugt 10 bis 25, und/oder einer Verseifungszahl [mg KOH/s] in einem Bereich von 100 bis 200, weiter bevorzugt 120 bis 160. Die Viskosität [mPas] bei 100°C liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 40, weiter bevorzugt 15 bis 35.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch die Zugabe des definierten Preßhilfsmittels zu einem sinterfähigen Mate- rial im metallurgischen Preßverfahren Grünkörper hergestellt werden können, welche einerseits deutlich erhöhte Werte für die Grünfestigkeit und die Preßdichte insbesondere bei Raum- temperatur des verwendeten Preßwerkzeuges aufweisen, darüber hinaus jedoch auch erheblich geringere Ausstoßkräfte bei der Entnahme der Grünkörper aus dem Preßwerkzeug benötigen. Hier- durch wird einerseits der Verschleiß der verwendeten Preß- werkzeuge erheblich herabgesetzt, andererseits ist die Gefahr von Rißbildungen oder aber lokalen Nachverdichtungen des her- gestellten Grünkörpers gemindert. Des weiteren sind die mit der erfindungsgemäßen Mischung erzielbaren Preßdichten insbe- sondere bei Raumtemperatur des Werkzeuges erhöht und liegen in der Nähe derjenigen des endbearbeiteten und gesinterten Formteils.

Die erfindungsgemäße Mischung kann noch weitere Bestandteile enthalten, insbesondere Schmiermittel, bevorzugt in einer Menge von 0,2-5 Gew%, bezogen auf die Gesamtmenge der Mi- schung. Als Schmiermittel können hierbei einerseits selbst- schmierende Mittel vorgesehen sein wie beispielsweise MoS2, WS2, BN, N, nS sowie Graphit und/oder andere Kohlenstoffmodi- fikationen wie Koks, polarisierter Graphit o. ä. Vorzugsweise werden 1-3 Gew% des Schmiermittels der sinterfähigen Mi- schung zugegeben. Durch Einsatz der vorgenannten Schmiermit- tel können den aus der sinterfähigen Mischung hergestellten Formteilen selbstschmierende Eigenschaften vermittelt werden.

Die erfindungsgemäße Mischung kann weiterhin noch sonstige Gleitmittel oder Aerosile enthalten. Sie kann durch Mischen der einzelnen Bestandteile mit üblichen Apparaturen wie Tau- melmischern sowohl in der Wärme (Warmmischen) als auch bei Raumtemperatur (Kaltmischen) hergestellt werden, wobei das Warmmischen bevorzugt ist.

Bevorzugt sind Mischungen, welche 30-55 Gew% Polyglykole, weiter bevorzugt 32-53 Gew%, und 45-70 Gew% Montanwachse, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Preßhilfsmittels, um- fassen.

Vorteilhafterweise umfassen die vom Preßhilfsmittel der er- findungsgemäßen Mischung umfaßten Polyglykole Polyethylengly- kole. Unter Polyethylenglykole werden im Sinne dieser Erfin- dung auch Mischungen von Polyethylenglykolen unterschiedli- cher Molekulargewichte umfaßt. Besonders vorteilhafterweise sind hierbei Polyethylenglykole vorgesehen mit einer molaren Masse in einem Bereich von etwa 100-20.000 g/mol, bevorzugt 100-7.000 g/mol, weiter bevorzugt 100-6.500 g/mol, noch weiter bevorzugt 3.000-6. 000 g/mol. Der große Vorteil der vorgenannten Polyethylenglykole liegt in der Tatsache, daß diese einen relativ niedrigen Erweichungspunkt in der Regel in einem Bereich zwischen 40 und 100°C aufweisen, wodurch es möglich ist, die im metallurgischen Verfahren verwendeten

Preßformen mit kaltem Material zu füllen, wodurch Klumpenbil- dungen o. ä. vermieden werden. Bei Erwärmung des Werkzeuges im Preßvorgang ermöglichen die ausgewählten Polyethylenglykole eine Schmierung zusammen mit den eingesetzten Montanwachsen, so daß höhere Preßdichten und auch Grünfestigkeiten der her- gestellten Grünkörper erreicht werden.

Vorteilhafterweise umfassen die vom Preßhilfsmittel umfaßten Montanwachse der erfindungsgemäßen Mischung Fettsäureester, basierend auf C24-C34-Fettsäuren.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischung, wobei - in einem ersten Schritt die von dem Preßhilfsmittel umfaß- ten Polyglykole und Montanwachse zusammen geschmolzen wer- den ; und - in einem zweiten Schritt das gemäß dem ersten Schritt her- gestellte Preßhilfsmittel dem metallischen und/oder Kunst- stoffmaterial zugesetzt werden.

Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, daß nach dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens die erhaltene und abgekühlte Schmelze gemahlen oder verdüst wird. Überraschen- derweise hat sich gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Ver- fahren Grünfestigkeiten der hergestellten Grünkörper erhalten werden, welche deutlich oberhalb derjenigen liegen, welche üblicherweise mit den aus dem Stand der Technik bekannten Preßhilfsmitteln erzielbar sind.

Alternativ ist ein Verfahren vorgesehen, gemäß welchem - in einem ersten Schritt die vom Preßhilfsmittel umfaßten Polyglykole und Montanwachse miteinander vermischt werden ; und

- in einem zweiten Schritt das gemäß dem ersten Schritt her- gestellte Preßhilfsmittel dem metallischen und/oder Kunst- stoffmaterial zugesetzt wird.

Auch mittels dieses alternativen Verfahrens nach dem metal- lurgischen Preßvorgang erhaltene Grünkörper weisen Grünfe- stigkeiten auf, welche über den mit aus dem Stand der Technik bekannten üblichen Preßhilfsmitteln erhaltenen liegen.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Mischung zur Herstellung von gesinter- ten Formteilen. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfin- dung ein Preßhilfsmittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 4.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung Grünkörper, hergestellt aus der erfindungsgemäßen Mischung, mit einer Grünfestigkeit gemäß ISO 3995-1985 bei Raumtemperatur des verwendeten Preßwerkzeuges und einem Druck von 600 MPa von größer als 7,55 N/mm2. Vorteilhafterweise weisen die erfin- dungsgemäßen Grünkörper weiterhin eine Preßdichte gemäß ISO 3927/1985 bei 800 MPa und Raumtemperatur des verwendeten Preßwerkzeuges von mindestens 7,14 g/cm3 auf.

Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele beschrieben.

Es wurden Mischungen hergestellt aus dem sinterbaren Metall- pulver Ancorsteel 85 HP der Firma Hoeganaes Corporation, USA, mit 0,65 Gew% Kohlenstoff und 0,6 Gew%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung, der folgenden Preßhilfsmittel : a) Licowax C, Firma Clariant GmbH, Frankfurt am Main, welches ein Bisstearoylethylendiamin (Amidwachs) ist ; b) Acrawax C, Lonza AG, Basel, Schweiz, welches ein N, N'- Ethylenbisstearamid (Amidwachs) ist ;

c) Kenolube P11, Höganäs AB, Höganäs, Schweden, welches ein Gemisch aus 22,5 Gew% Zinkstearat und 77, 5% eines Amid- wachses darstellt ; d) Polyglykol 6000 PF, Clariant GmbH, Frankfurt am Main, wel- ches ein Polyethylenglykol mit einer molaren Masse etwa 6.000 g/mol darstellt ; e) Licowax E, Clariant GmbH, Frankfurt am Main, welches ein Montanwachs aus Estern von C24-C34-Fettsäuren mit einer Säurezahl [mg KOH/g] in einen Bereich von 15 bis 20 und einer Verseifungszahl in einem Bereich von 130 bis 160 ist ; f) ein Gemisch aus 67 Gew% Licowax C und 33 Gew% Polyglykol 6000 PF, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Preß- hilfsmittels, wobei diese Mischung hergestellt wurde durch gemeinsames Schmelzen des Montanwachses und des Polyethy- lenglykols, Erstarren der Schmelze mit ggf. nachfolgendem Kühlen (z. B. mit flüssigem Stickstoff) und anschließendes Mahlen derselben zu einem Pulver ; g) ein Gemisch aus 50 Gew% Licowax C und 50 Gew% Polyglykol 6000 PF, wobei diese Mischung hergestellt wurde durch ge- meinsames Schmelzen des Montanwachses und des Polyethylen- glykols, Erstarren der Schmelze mit ggf. nachfolgendem Kühlen (z. B. mit flüssigem Stickstoff) und anschließendes Mahlen derselben zu einem Pulver ; h) ein Gemisch aus 67 Gew% Licowax C und 33 Gew% Polyglykol 6000 PF, wobei die Mischung ohne vorheriges Verschmelzen in einem üblichen Taumelmischer vermischt wurde ; i) ein Gemisch aus 50 Gew% Licowax C und 50 Gew% Polyglykol 6000 PF, wobei die Mischung ohne vorheriges Verschmelzen in einem üblichen Taumelmischer vermischt wurde, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Preßhilfsmittels. Alterna-

tiv zum Mahlen der Mischungen gemäß f) und g) kann die Schmelze auch verdüst werden.

Der Anteil des zugesetzten Preßhilfsmittels kann allgemein in einem Bereich von etwa 0,1 bis 5 Gew%, bevorzugt 0,3 bis 3 Gew%, weiter bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew% bezogen auf die Ge- samtmenge der erfindungsgemäßen Mischung, betragen.

Die vorgenannten Mischungen wurden in ein übliches Preßwerk- zeug eingefüllt und bei unterschiedlichen Drücken (400,600 und 800 MPa) zu Zylindern mit einem Durchmesser von 14,3 mm und einer Länge von 12 cm gepreßt. Die physikalischen Eigen- schaften der solchermaßen erhaltenen Grünkörper sind in den Tabellen 1 und 2 dargestellt, wobei sich die Werte in der Ta- belle 1 beziehen auf eine Werkzeugtemperatur von 20°C (Raum- temperatur) und diejenigen in Tabelle 2 auf eine Werkzeugtem- peratur von 70°C.

Tabelle 1 : Eigenschaften bei a) b) c) d) e) f) g) h) i) Raumtemperatur Fließzeit (s/50g) 27, 20 27, 80 28,12 27,37 26,10 27,43 27,09 Schüttdichte (g/cm3) 2, 94 2, 91 2, 98 2, 96 2,97 2, 97 2,98 Grünfestigkeit (MPa) bei 6, 50 7,50 7,20 8,00 7,60 7,50 7,80 p = 600 MPa Preßdichte (g/cm3) bei 6,70 6,67 6,68 6,69 6,75 6,76 6,79 6,74 6,75 400 MPa Preßdichte (g/cm3) bei 6,99 7, 01 7, 02 6,98 7,01 7,02 7,07 7,06 7,05 600 MPa 800 MPa 7,07 7,13 7,14 7,09 7,11 7,14 7,16 7,18 7,17 800 MPa Tabelle 2 : Eigenschaften a) b) c) d) e) f) g) h) i) bei 70°C Fließzeit (s/50g) 27, 20 27, 80 28,12 27,37 26,10 27,43 27,09 Schüttdichte (g/cm3) 2, 94 2, 91 2, 98 2,96 2, 97 2,97 2,98 Grünfestigkeit (MPa) bei 8,50 22,80 15,60 17,00 17,10 18,30 19,70 p = 600 MPa Preßdichte (g/cm3) bei 6,73 6,75 6,79 6,89 6,89 6,90 6,93 6,91 6,92 400 MPa Preßdichte (g/cm3) bei 7,09 7, 10 7,15 7,18 7,19 7,19 7,21 7,23 7,22 600 MPa Preßdichte (g/cm3) bei 7,11 7,20 7,23 7,26 7,27 7,26 7, 27 7, 27 7, 25 800 MPa Oberfläche trocken trocken trocken naß trocken trocken trocken klebrig klebrig

Die in den Tabellen 1 und 2 wiedergegebenen Werte sind Mit- telwerte, gebildet aus jeweils drei Messungen. Die in den Ta- bellen 1 und 2 angegebenen physikalischen Eigenschaften wur- den gemäß den ISO-Normen 3923-1979 für die Schüttdichte, ISO 4490-1978 für die Fließzeit, ISO 3927-1985 für die Verpreß- barkeit und ISO 3995-1985 für die Grünfestigkeit bestimmt.

Wie man den Tabellen 1 und 2 entnehmen kann, weisen die aus den Mischungen f) bis i) hergestellten Grünkörper hohe Werte nicht nur für die Grünfestigkeit, sondern auch für die Preß- dichte auf. Diese sind den Mischungen mit den aus dem Stand der Technik bekannten Preßhilfsmitteln gemäß Mischung a), b) und c) deutlich überlegen, jedoch auch den Mischungen, welche lediglich als Preßhilfsmittel entweder nur ein Polyethylen- glykol (Mischung d)) oder aber nur ein Montanwachs (Mischung e)) aufweisen.

Des weiteren wurden für die aus den Mischungen a) bis i) er- haltenen Grünkörper die Ausstoßkräfte aus dem Preßwerkzeug ermittelt. Diese sind nachfolgend in den Tabellen 3 und 4 wiedergegeben. Dabei zeigt Tabelle 3 die Werte bei Raumtempe- ratur (20°C) des Preßwerkzeuges, Tabelle 4 die bei einer Tem- peratur von 70°C des Preßwerkzeuges ermittelten Ausstoßkräf- te.

Tabelle 3 : Ausstoßkraft a) b) c) d) e) f) g) h) i) (bei Raumtempe- ratur) bei 400 Mpa 163 166 154 171 170 156 128 145 138 bei 600 Mpa 252 257 199 242 221 214 69 207 184 bei 800 MPa 351 354 260 301 250 218 197 211 205

Tabelle 4 : Ausstoßkraft MW AW Keno SP XXL M67 M50 B67 B50 (bei 70°C) a) b) c) d) e) f) g) h) i) bei 400 MPa 153 1148 143 127 131 121 120 118 127 bei600 MPa 221 215 184 188 180 147 134 153 130 bei 800 MPa 294 300 195 193 209 151 142 162 145 Deutlich ist den Tabellen 3 und 4 zu entnehmen, daß die Aus- stoßkräfte von Grünkörpern, hergestellt aus den Mischungen f) bis i) deutlich abgesenkt sind gegenüber denjenigen Grünkör- pern, hergestellt aus den Mischungen a) bis e). Die Ausstoß- kräfte liegen hier um etwa 25% niedriger. Hierdurch werden die verwendeten Preßwerkzeuge erheblich weniger stark bean- sprucht, so daß deren Verschleiß zurückgeht und sich dadurch die Lebensdauer erhöht. Außerdem weisen die solchermaßen er- haltenen Grünlinge so gut wie keine lokalen Nachverdichtungen oder Risse auf.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Mischung zur Verfü- gung gestellt, welche zwei weitverbreitete Nachteile bekann- ter Mischungen in einer einzigen Mischung vermindert, nämlich einerseits ist es durch die erfindungsgemäße Mischung mög- lich, hohe Grünfestigkeiten der aus dieser erhaltenen Grund- körper und ebenfalls hohe Preßdichten derselben zu erzielen, andererseits können die Ausstoßkräfte aus dem Preßwerkzeug erheblich vermindert werden, wodurch sich dessen Lebensdauer erhöht. Die aus den erfindungsgemäßen Mischungen hergestell-

ten Grünkörper weisen eine exzellente Qualität auf. Durch die verminderte Rißbildung und die Verminderung der Bildung loka- ler Nachverdichtungsstellen ist eine qualitativ gleich-und hochwertige Produktion derselben sichergestellt.