Die Erfindung betrifft ein puivermetallurgisches Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks und ein pulvermetallurgisch hergestelltes Werkstück.

Mit pulvermetallurgischen Herstellungsverfahren lassen sich Werkstücke mit speziellen Eigenschaften herstellen, die sich auf andere Weise nicht und nur mit sehr großem Aufwand erzeugen lassen. Die Eigenschaften eines pulvermetallurgisch hergestellten Werkstücks, wie auch die eines Fertigproduktes, das aus einem solchen Werkstück hergestellt worden ist, hängen von den bei der Herstellung verarbeiteten Werkstoffen wie auch von der Einstellung der der Prozessparameter ab. Aufgrund der großen Vielzahl möglicher Kombinationen von Werkstoffen und Prozessparametern kann es sehr schwierig oder praktisch unmöglich sein, alleine anhand der speziellen Eigenschaften eines pulvermetallurgisch hergestellten Werkstücks oder Fertigteils auf die zu seiner Herstellung benötigten Werkstoffe und Prozessparameter rückzuschließen. So ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DT 26 33 323 AI ein pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung von Münzen bekannt, welches das Ziel einer speziellen Werkstoffkennzeichnung der Münzen verfolgt, um so die Fälschungssicherheit der Münzen zu verbessern. Die dort beschriebenen Werkstoffkennzeichnungen lassen sich beispielsweise mittels Röntgenverfahren, Neutronenaktivierungsverfahren oder metallographischer Verfahren überprüfen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs vorzuschlagen, der sich durch eine möglichst hohe Fälschungssicherheit auszeichnet, also durch Eigenschaften, die möglichst einfach nachprüfbar aber möglichst schwierig reproduzierbar sein sollen. Dabei soll sich das Verfahren möglichst einfach und kostengünstig durchführen lassen. Dementsprechend soll auch ein in dieser Hinsicht möglichst fälschungssicheres und möglichst einfach und kostengünstig herstellbares Werkstück vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein pulvermetallurgisches Herstellungsverfahren gemäß dem Hauptanspruch sowie durch ein Werkstück und eine Münze gemäß den Nebenansprüchen. Weiterentwicklungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der übrigen Ansprüche. Die Merkmale und Vorteile des beschriebenen Verfahrens und seiner Ausgestaltungen spiegeln sich dabei in dem entsprechend hergestellten Werkstück und der daraus gebildeten Münze wieder.

In der vorgeschlagenen Weise hergestellte Werkstücke zeichnen sich durch eine ungewöhnliche und daher leicht nachprüfbare Kombination von vergleichsweise geringer elektrischer Leitfähigkeit und vergleichsweise großer magnetischer Permeabilität aus, die schwierig zu reproduzieren ist. Dadurch ergibt sich in einfacher Weise die gewünschte Fälschungssicherheit, womit sich diese Werkstücke insbesondere gut zur Herstellung von Münzen eignen.

Bei dem hier vorgeschlagenen pulvermetailurgischen Verfahren wird also aus einer Pulverzusammensetzung, welche mindestens zwei verschiedene Pulverkomponenten beinhaltet, durch Sintern ein Werkstück hergestellt. Jede der Pulverkomponenten besteht aus einer Vielzahl von Pulverteilchen oder Parti- kein. Für jede der Pulverkomponenten gilt typischerweise, dass die Partikel dieser Pulverkomponente aus dem gleichen Material oder Werkstoff bestehen und somit insbesondere die gleichen elektrischen und magnetischen Eigenschaften aufweisen. Ist daher von den (elektrischen oder magnetischen) Eigenschaften einer Pulverkomponente die Rede, so sind hiermit auch die (elektrischen oder magnetischen) Eigenschaften der Puiverteilchen der Pulverkomponente bzw. des Materials oder Werkstoffs, aus dem diese Pulverteilchen bestehen, gemeint.

Bei dem Werkstück, auch als Sinterteil bezeichnet, kann es sich um eine Ron- de, insbesondere um einen Münzrohiing, handeln. Das Verfahren kann entsprechend weitere Verfahrensschritte umfassen, in denen der Münzrohiing zu einer Münze, insbesondere eine Kurs- oder Umlaufmünze für den öffentlichen Zahlungsverkehr, weiterverarbeitet wird, beispielsweise durch Prägen des Münzrohlings. Da das hier vorgeschlagene Herstellungsverfahren und das hier vorgeschlagene Werkstück sich besonders zur Münzherstellung eignen, wird hierauf besonders ausführlich Bezug genommen. Jedoch lassen sich alle Angaben und Beschreibungen auch auf andere Bereiche der Technik übertragen und dort zur Erzielung entsprechender Vorteile verwenden.

Mindestens eine der Pulverkomponenten der Pulverzusammensetzung ist magnetisch, womit hier gemeint sein soll, dass diese Pulverkomponente fer- romagnetische oder ferrimagnetische Eigenschaften aufweist. Die Partikel dieser mindestens einen Pulverkomponenten bestehen also aus einem ferro- magnetischen oder ferrimagnetischen Material oder Werkstoff. Die hier und im Folgenden als magnetisch bezeichneten Materialien und Werkstoffe, weisen als ferromagnetische oder ferrimagnetische Materialien permanente magnetische Dipole auf, die sich unterhalb einer materialspezifischen Temperatur, z.B. der Curie-Temperatur, spontan (d.h. ohne äußere Felder) relativ zueinander geordnet ausrichten, innerhalb sogenannter Weiss-Bezirke weisen die magnetischen Dipole dann jeweils eine geordnete relative Ausrichtung auf. Im Fall eines Ferromagneten sind die magnetischen Dipole innerhalb der Weiss-Bezirke typischerweise parallel zueinander ausgerichtet. Bei einem Fer- rimagnet kann die Ausrichtung der Dipolmomente antiparallel sein (mit verschieden großen Dipolmomenten) oder mit einem festen Winkel zwischen den Dipolmomenten. Magnetische Materialien bzw. Werkstoffe weisen ferner eine sogenannte (materialspezifische) Hysterese auf, die insbesondere durch eine sogenannte Remanenz (auch als Restmagnetisierung oder Remanenz- Magnetisierung bezeichnet) und eine sogenannte Koerzitivkraft (auch als Koerzitivfeldstärke bezeichnet) charakterisiert ist. Je nach Hysterese unterscheidet man zwischen„weichmagnetischen" (kleine Remanenz und kleine Koerzitivkraft) und„hartmagnetischen" Materialien (große Remanenz und große Koerzitivkraft).

Außerdem beinhaltet die Pulverzusammensetzung mindestens eine nichtmagnetische Pulverkomponente, welche also nicht im obigen Sinne magnetisch ist und somit also insbesondere weder ferromagnetisch noch ferrimag- netisch ist. Beispielsweise können die Pulverteifchen der mindestens einen nicht-magnetischen Pulverkomponente diamagnetisch oder paramagnetisch sein. Beispiele für nicht-magnetische Materialien und Werkstoffe werden weiter unten angegeben.

Das vorgeschlagene Verfahren sieht vor, dass ein Massenanteil der mindestens einen magnetischen Pulverkomponente an der Pulverzusammensetzung zwischen 2 % und 40 % liegt. Typischerweise liegt dieser Massenanteil über 3%, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 10% und 40 %. Die hier und im Folgenden angegebenen Massenanteile beziehen sich immer auf die Gesamtmasse der Pulverzusammensetzung. Im Folgenden wird der Massenanteil gleichbedeutend auch als Gewichtsprozent, kurz Gew%, angegeben, wiederum bezogen auf die Gesamtmasse der Pulverzusammensetzung. Der Massenanteil der mindestens einen magnetischen Pulverkomponente an der Pulverzusammensetzung ist im Fall mehrerer magnetischer Pulverkomponenten die Summe der Massenanteile der einzelnen magnetischen Pulverkomponenten an der Pulverzusammensetzung. Entsprechendes gilt auch für den Massenanteil der mindestens einen nicht-magnetischen Pulverkomponente.

Der Massenanteil der mindestens einen magnetischen Pulverkomponente ist so groß gewählt, dass die magnetischen Eigenschaften des Werkstücks bzw. des hieraus hergestellten Fertigteils, beispielsweise der Münze, so stark ausgeprägt sind, dass sie auf möglichst einfache Art gemessen oder festgestellt werden können, wie beispielsweise mittels elektromagnetischer Testverfahren, beispielsweise mittels (Wirbelstrom-)lnduktion, wie weiter unten anhand eines konkreten Beispiels beschrieben wird, und gleichzeitig aber nicht zu stark, um nicht Störungen zu bewirken, beispielsweise ein ggf. unerwünschtes magnetisches Haften der Werkstücke oder Fertigteile bzw. Münzen aneinander oder an anderen Bauteilen.

Um zu ermöglichen, dass die magnetischen Eigenschaften der mindestens einen magnetischen Pulverkomponente im Werkstück durch das Sintern nicht verloren gehen, ist außerdem vorgesehen, dass eine Schmelztemperatur der nicht-magnetischen Pulverkomponente im Vergleich zur Schmelztemperatur der mindestens einen magnetischen Pulverkomponente so niedrig ist, dass die magnetischen Pulverteilchen beim Sintern der Pulverzusammensetzung nicht vollständig zerfallen bzw. sich nicht vollständig auflösen, sondern vollständig oder zumindest soweit, wie es zum Erreichen der gewünschten magnetischen Eigenschaften des Werkstücks erforderlich ist, erhalten bleiben.

Dies wird dadurch erreicht, dass die Schmelztemperatur der mindestens einen nicht-magnetischen Pulverkomponente nicht mehr als 900 °C über der Schmelztemperatur der mindestens einen magnetischen Pulverkomponente liegt. In Abhängigkeit von der jeweiligen Pulverzusammensetzung können auch kleinere Schmelztemperarturen der mindestens einen nichtmagnetischen Pulverkomponenten vorgesehen sein, damit nach dem Sintern die gewünschten magnetischen Eigenschaften erhalten werden können. Beispielsweise ist es möglich, dass die Schmelztemperatur der mindestens einen nicht-magnetischen Pulverkomponenten nicht mehr als 850 °C, nicht mehr als 800 "C, nicht mehr als 600 "C, nicht mehr als 400 °C, nicht mehr als 300 ^e C, nicht mehr als 200 "C oder nicht mehr als 100 °C über der Schmelztemperatur der mindestens einen magnetischen Puiverkomponente liegt. Es ist auch möglich, dass die Schmelztemperatur der mindestens einen nicht-magnetischen Pulverkomponenten niedriger als die Schmelztemperatur der mindestens einen magnetischen Pulverkomponente ist.

Sofern die Pulverzusammensetzung mehrere nicht-magnetische Pulverkomponenten enthält, sollte die für die Schmelztemperaturen formulierte Bedingung auch für die höchstschmelzende dieser nicht-magnetischen Pulverkomponenten gelten. Falls die Pulverzusammensetzung mehr als eine magnetische Pulverkomponente umfasst, so muss diese Bedingung für mindestens eine oder mehrere dieser magnetischen Pulverkomponenten gelten, wobei von einem Massenanteil dieser mindestens einen magnetischen Pulverkomponente an der Pulverzusammensetzung zu fordern ist, dass er mindestens 2%, vorzugsweise mindestens 3%, beträgt, wobei dieser Massenanteil typischerweise sogar mindestens 10% betragen wird. Sofern es sich um Legierungen mit einem Schmelzintervall handelt, sei als Schmelztemperatur vorliegend immer die Solidustemperatur gemeint

Während des Sinterns wird die Puiverzusammensetzung auf eine Sintertemperatur erwärmt, so dass die für das Sintern typischen Diffusionsprozesse ablaufen können, bei denen mikroskopische Bestandteile (typischerweise Atome) der Pulverteilchen zumindest einer der Pulverkomponenten der Pulverzusammensetzung diffundieren und nach dem Sintern (durch Bildung von Sinterhälsen) mechanisch stabile Verbindungen zwischen den Pulverteilchen erzeugen und auf diese Weise einen Zusammenhalt der Pulverzusammensetzung bewirken (die Pulverzusammensetzung fügen). Durch die oben angegebenen Relationen zwischen den Schmelztemperaturen der magnetischen und nicht-magnetischen Pulverkomponenten kann erreicht werden, dass die magnetischen Pulverteilchen während der beim Sintern ablaufenden (Diffusions- )Prozesse ausreichend stabil bleiben und somit weitgehend erhalten bleiben. Nach dem Sintern liegen die magnetischen Pulverteilchen somit typischerweise in ihrer ursprünglichen Korngröße oder zumindest in einer im Vergleich hierzu nur leicht reduzierten Korngröße vor. Daher ist auch nach dem Sintern weiterhin möglich, dass sich in den magnetischen Pulverteilchen Weiss- Bezirke ausbilden können, die ausreichend groß sind, um die gewünschten magnetischen Eigenschaften zu erzielen.

Die magnetischen und elektrischen Eigenschaften des Werkstücks und somit auch die des Fertigteils hängen typischerweise auch von der Korngröße und der Kornform der Pulverteilchen der Pulverkomponenten ab. Beispielsweise können die magnetischen Pulverteiichen (ebenso wie die nicht-magnetischen Pulverteilchen) kugelförmig oder nicht-kugelförmig, wie beispielsweise langgestreckt oder nadeiförmig, sein. Die mittlere Korngröße der magnetischen Pulverteiichen liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 20 μιη und 100 μητι. Die mittlere Korngröße der nicht magnetischen Pulverteiichen liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 20 μηη und 100 μηι. Die mittlerer Korn- große und/oder die Kornform der magnetischen Pulverteilchen kann verschieden sein von der mittleren Korngröße bzw. der Kornform der nichtmagnetischen Pulverteilchen. Beispielsweise kann es zur Erzielung der gewünschten elektrischen und magnetischen Eigenschaften hilfreich sein, wenn die magnetischen Pulverteilchen größer sind als die nicht-magnetischen Pul- verteiichen, beispielsweise um bei ähnlich hohen Schmelztemperaturen der magnetischen und nicht-magnetischen Pulverkomponenten sicherzustellen, dass die magnetischen Pulverteilchen nach dem Sintern noch eine ausreichend große Korngröße aufweisen, um im Werkstück bzw. im Fertigteil die gewünschten magnetischen und elektrischen Eigenschaften hervorrufen zu können.

Es ist zusätzlich oder alternativ auch möglich, die Pulverteilchen der magnetischen Pulverkomponente mit einer stabilisierenden Beschichtung zu versehen, um die Stabilität der magnetischen Pulverteilchen während des Sinterns zu erhöhen und so eine ausreichend große Korngröße der magnetischen Pulverteilen nach dem Sintern sicherzustellen. Beispielsweise kann eine stabilisierende Beschichtung aus einer refraktären Keramik, wie etwa eine dünne Al ₂ 0 ₃ -Schicht durch ein Sol-Gel, hergestellt werden. Eine stabilisierende Beschichtung kann auch durch eine Voroxidation der Pulverteilchen der magnetischen Pulverkomponente erzeugt werden. Beispielsweise entsteht durch die Oxidation des Chroms im Chrom-Stahl eine sehr stabile dünne Oxidschicht, die die Diffusion beim Sintern verringert oder ganz unterbindet. Durch die Sinterung des umgebenden unmagnetischen Materials wird die mindestens eine magnetische Pulverkomponente, welche die Minoritätskomponente der Pulverzusammensetzung ist, dennoch eingebunden bzw. eingeschlossen.

Die Werkstoffeigenschaften, wie die magentischen und elektrischen Eigenschaften und die Gefügestruktur des Werkstücks, können durch Ändern eines oder mehrere dieser Prozessparameter beeinflusst und variiert werden. Zu den Prozessparametern gehören insbesondere der Verdichtungsdruck, mit dem die Pulverzusammensetzung vor, während und/oder nach dem Sintern verdichtet wird, die Sintertemperatur, auf die die (verdichtete) Pulverzusammensetzung beim Sintern erwärmt wird, die Dauer des Sinterns bei der Sintertemperatur (Sinterdauer) sowie die Aufheizrate und die Abkühlrate. Die verdichtete Pulverzusammensetzung wird vor dem Sintern häufig, wie auch im Folgenden, als Pressrohling, Grünling oder Grünkörper bezeichnet. Das Verdichten vor dem Sintern erfolgt typischerweise durch Kaltpressen. Typische Werte für den Verdichtungsdruck (häufig auch als Kompaktie- rungsdruck bezeichnet), mit dem der Pressrohling hergestellt wird, liegen in einem Bereich zwischen 200-800 MPa. Die Sintertemperatur liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 60% und 90% der Schmelztemperatur der mindestens einen nicht-magnetischen Pulverkomponente. Die Eigenschaften der Pulverkomponenten machen dabei vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens möglich, bei denen eine höchste beim Herstellen des Werkstücks erreichte Sintertemperatur, auf die die Pulverzusammensetzung und das entstehende Werkstück beim Sintern erhitzt werden, die Schmelztemperatur der mindestens einen magnetischen Puiverkomponente nicht übersteigt. Die Sintertemperatur kann z.B. in einem Bereich zwischen 500 ^e C und 1400 °C liegen. Die Sinterdauer wiederum kann z.B. in einem Bereich zwischen 20 Minuten und 2 Stunden liegen. Nach dem Sintern wird die Pulverzusammensetzung auch als Sinterteil bezeichnet.

Das mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren hergestellte Werkstück bzw. Fertigten kann eine eindeutige Signatur aufweisen, wie etwa eine spezielle Kombination von elektrischer Leitfähigkeit und magnetischer relative Permeabilität. Diese Signatur lässt sich (beispielsweise durch Impedanzmessungen) einfach messen und identifizieren, ist aber ohne genaue Kenntnisse der Pulverkomponenten und Prozessparameter nicht oder nur unter großem Aufwand reproduzierbar. Außerdem weist der Werkstoff außer dieser sehr leicht nachprüfbaren Signatur noch weitere spezifische Eigenschaften auf, wie beispielsweise eine spezielle Gefügestruktur, die sich beispielsweise durch herkömmliche Gießverfahren im Allgemeinen nicht reproduzieren lässt.

Im Fall der hier vorgeschlagenen Münze kann die elektromagnetische Signatur der Münze auf relativ einfache Weise mittels einer Münzprüfvorrichtung bekannter Bauart und Funktionsweise geprüft werden. Beispielsweise kann der Münzprüfer eingerichtet sein, mittels eines Induktionssystems die (Wechsel- strom-)Leitfähigkeit bzw. die Impedanz der Münze zu messen. Beispielsweise können mittels des Induktionssystems elektromagnetische Testsignale mit verschiedenen Frequenzen erzeugt werden, um innerhalb verschiedener Be- reiche (auf der Oberfläche oder im Innern) der Münze Wechselströme zu induzieren. Dabei hängen die Wechselwirkung der Testsignale mit der Münze (insbesondere die Eindringtiefe der Testsignale in die Münze) und somit auch die hierdurch erzeugten Wirbelströme insbesondere von der elektrischen Leitfähigkeit und der relativen magnetischen Permeabilität der Münze ab. Durch die induzierten Wechselströme werden in der Münze elektromagnetische Signale erzeugt, die für die speziellen elektrischen und magnetischen Eigenschaften der Münze charakteristisch sind und somit deren Identifizierung ermöglichen, beispielsweise durch ein entsprechend eingerichtetes Sensorsystem des Münzprüfers, welches diese Signale erfasst (beispielsweise durch elektrische Kontaktierungselemente oder mittels einer Antenne) und auswertet.

Vorzugsweise weist die relative magnetische Permeabilität des Werkstücks bzw. des Fertigteils, im Folgenden auch mit μ bezeichnet, zum Beispiel der Münze, einen Wert von zwischen 60 und 240 oder zwischen 70 und 240 auf. Vorzugsweise ist die relative magnetische Permeabilität des Werkstücks bzw. des Fertigteils, zum Beispiel der Münze, kleiner als die von Kobalt (Co) oder liegt zwischen den Werten von Kobalt (Co) und Nickel (Ni) oder liegt zwischen den Werten von Nickel (Ni) und Eisen (Fe). Hierbei werden die relativen magnetischen Permeabilitäten jeweils unter Annahme gleicher Messbedingungen angegeben.

Die relative magnetische Permeabilität eines magnetischen Materials wird hier, wie allgemein üblich, durch μ = Β/μοΗ definiert, wobei B die magnetische Flussdichte (umgangssprachlich Magnetfeld), H die magnetische Feldstärke und ο die magnetische Feldkonstante bezeichnen. Aufgrund der bereits genannten Hysterese magnetischer Materialien besteht kein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Feldstärke H und der Flussdichte B. Beispielsweise sind magnetische Materialien bei ausreichend hohen Werten der Feldstärke magnetisch gesättigt und nehmen dann eine maximale Magnetisierung an, so dass dann entsprechend auch die Flussdichte B (zumindest näherungsweise) einen Sättigungswert Bs annimmt. Vorzugsweise wird die relative magnetische Permeabilität eines magnetischen Materials unter der Messbedingung definiert, dass das Material bis zur Sättigung magnetisiert ist, so dass die dann gemessene Flussdichte B den zugehörigen Sättigungswert B _s oder zumindest das 0,98-fache dieses Wertes angenommen hat. Bei der Berechnung von μ wird dann vorzugsweise derjenige Wert der magnetische Feldstärke H verwendet, der beim Erreichen des Sättigungswerts B _s der magnetischen Flussdichte (oder alternativ des 0,98-fachen des Sättigungswerts Bs) vorlag. Die Messung wird vorzugsweise statisch bzw. quasistatisch durchgeführt, d.h. die magnetische Feldstärke H hat vorzugsweise eine Frequenz von etwa 0 Hz. Ferner hat das Material bei der Messung vorzugsweise eine Temperatur von etwa 21° C. Beispielsweise kann die magnetische Flussdichte bzw. die Magnetisierung des Materials mittels eines sogenannten Sättigungsmagnetometers gemessen werden, wie beispielsweise in Steingroever, Dr. E.: Magnetische

Meßtechnik; Ausgabe 1833/97; © MAGNET-PHYSIK Dr. Steingroever GmbH; Köln, 1997 beschrieben ist.

Um für die bestimmungsgemäße Verwendung des Werkstücks bzw. Fertigteils eine geeignete Stärke seiner magnetischen Eigenschaften (zum Beispiel eine geeignete relative magnetische Permeabilität) zu erzielen, wird der Massenanteil der mindestens einen magnetischen Pulverkomponente typischerweise in Abhängigkeit von der Remanenz und/oder von der Koerzitivfeldstärke des Materials bzw. Werkstoffs der jeweiligen magnetischen Pulverkomponente gewählt, und insbesondere in Abhängigkeit davon, ob der Werkstoff oder das Material der jeweiligen magnetischen Pulverkomponente weichmagnetisch oder hartmagnetisch ist. Beispielsweise können als hartmagnetisch solche Werkstoffe und Materialien gelten, deren Koerzitivfeldstärke (H _c ) größer als 1000 A/m ist. Dementsprechend können beispielsweise als weichmagnetisch solche Werkstoffe und Materialien gelten, deren Koerzitivfeldstärke (H _c ) kleiner als 1000 A/m ist.

Vorzugsweise beträgt die elektrische Leitfähigkeit des Werkstücks und/oder des hieraus gefertigten Fertigteils (zum Beispiel der Münze) weniger als 5,8 MS/m (d.h. weniger als 10 % IACS).

Wie weiter unten näher beschrieben wird, kann mindestens eine der Pulverkomponenten der Pulverzusammensetzung, beispielsweise eine oder mehrere magnetische Pulverkomponenten und/oder eine oder mehrere nichtmagneti- sehe Pulverkomponenten der Pulverzusammensetzung, einen Edelstahl beinhalten oder aus einem Edelstahl bestehen. Die Pulverteilchen werden typischerweise durch Zerkleinern des jeweiligen Werkstoffs hergestellt, wobei ein typisches Zerkleinerungsverfahren das Ver- düsen des Werkstoffs ist. Typischerweise handelt es sich bei den Werkstoffen der Pulverkomponenten um metallische Werkstoffe, wie Legierungen oder elementare Metalle, siehe die unten angegebenen Werkstoffgruppen A bis J. Bei den Werkstoffen kann es sich aber auch um Halbleiter handeln, wie etwa Silizium aus der unten angegebenen Werkstoffgruppe K.

Beispielsweise kann die magnetische Pulverkomponente bzw. mindestens eine der magnetischen Pulverkomponenten aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt sein:

- Werkstoffgruppe A, bestehend aus ferritischen Stählen, insbesondere Eisen- Chrom-Legierungen und Heizleiterlegierungen (mit relativ hohem spezifischen elektrischen Widerstand) wie etwa Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen umfassend,

- Werkstoffgruppe B, bestehend aus austenitisch-ferritischen Stähle, insbesondere Duplexstähle und Lean-Duplexstähle umfassend,

- Werkstoffgruppe C, bestehend aus martensitischen Stählen, insbesondere Cobalt-Stahl umfassend,

- Werkstoffgruppe D, bestehend aus Ferrolegierungen, insbesondere Ferrosili- zium, Ferromangan und Ferrochrom umfassend,

- Werkstoffgruppe E, bestehend aus elementaren Ferromagnete, Eisen, Nickel und Cobatt umfassend,

- Werkst off gru pe F, bestehend aus hartmagnetischen Stählen, wie insbesondere Kobaltlegierte Stähle, sowie aus Aluminium-Nickel-Cobalt-Legierungen, Kupfer-Mangan-Aluminium-Legierungen, Silber-Mangan-Aluminium- Legierungen, Cobalt-Samarium-Legierungen und Neodym-Eisen-Bor- Legierungen,

- Werkstoffgruppe 6, bestehend aus Ferriten, insbesondere Weichferrite und Hartferrite, wie insbesondere Magnetit, umfassend.

Die Pulverzusammensetzung kann genau eine magnetische Pulverkomponente mit genau einem magnetischen Werkstoff, beispielsweise einem Werkstoff aus einer der obigen Werkstoffgruppen A bis G, beinhalten. Die Pulverzusammensetzung kann aber auch mehrere verschiedene magnetische Pulver- komponenten beinhalten. Jede einzelne dieser magnetischen Pulverkomponenten besteht dann aus genau einem Werkstoff, der jeweils aus einer der obigen Werkstoffgruppen A bis G ausgewählt sein kann.

Es ist außerdem möglich, dass die nicht-magnetische Pulverkomponente bzw. mindestens eine der nicht-magnetischen Pulverkomponenten aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt ist:

- Werkstoffgruppe H, bestehend aus austenitischen Stählen, insbesondere austenitische Chrom-Nickel-Stähle umfassend,

- Werkstoffgruppe I, bestehend aus Chrom-Nickel-Legierungen und Kupfer- Nickel-Legierungen,

- Werkstoffgruppe J, bestehend aus Titan, Titan-Legierungen, Aluminium, Aluminium-Legierungen, Kupfer und Kupfer-Legierungen.

Die Pulverzusammensetzung kann genau eine nicht-magnetische Pulverkomponente mit genau einem magnetischen Werkstoff, beispielsweise einem Werkstoff aus einer der obigen Werkstoffgruppen H bis J, beinhalten. Die Pulverzusammensetzung kann aber auch mehrere verschiedene nichtmagnetische Pulverkomponenten beinhalten. Jede einzelne dieser nichtmagnetischen Pulverkomponenten besteht dann aus genau einem Werkstoff, der jeweils aus einer der obigen Werkstoffgruppen H bis J ausgewählt sein kann.

Es ist in manchen Fällen möglich, dass zur gleichzeitigen Herstellung einer magnetischen Pulverkomponente und einer nicht-magnetischen Pulverkomponente ein Werkstoff zerkleinert wird, der sowohl magnetische wie auch nicht-magnetische Anteile (wie etwa Gefügeanteile oder Phasenanteile) aufweist, beispielsweise wenn der Werkstoff in Form eines mehrphasigen Gefü- ges mit einer magnetischen Phase und einer nicht-magnetischen Phase vorliegt. Die Pulverteilchen, welche ausschließlich nicht-magnetische Anteile aufweisen, bilden in diesem Fall die nicht-magnetischen Pulverteilchen. Ein konkretes Beispiel für einen solchen insgesamt (ferro-)magnetischen Werkstoff ist etwa ein ferritisch-austentischer Stahl (Werkstoffgruppe B) mit einem Gefüge, das (ferro-)magnetische ferritische Phasenanteile und nichtmagnetische austenitischen Phasenanteile aufweist, wie zum Beispiel ein Dup- lexstahf. Bei den genannten Stählen in den Werkstoffgruppen A bis C und H handelt es sich vorzugsweise jeweils um nichtrostende Stähle, also typischerweise um Chrom-Stähle, also um Eisen-Chrom-Legierungen, wie beispielsweise um Edel- stähle. Als Legierungselemente in den Stählen sind insbesondere Elemente aus den folgenden beiden Werkstoffgruppe möglich:

- Ferritbildner, umfassend Chrom, Molybdän, Silizium, Niob und Titan, und

- Austenitbildner, umfassend Nickel, Kohlenstoff und Mangan.

Im Allgemeinen führen die Ferritbildner zu einem höheren ferritischen Phasenanteil im Gefüge des Stahls und somit in der Regel auch zu ausgeprägteren ferromagnetischen Eigenschaften des Stahls, wohingegen die Austenitbildner zu einem höheren austenitischen Phasenanteil in dem Gefüge des Stahls führen und damit die ferromagnetischen Eigenschaften des Stahls in der Regel abschwächen (und eher zu paramagnetischen Eigenschaften führen). Dieser Zusammenhang wird beispielsweise durch das sogenannte Schaeffler- Diagramm der Stahlphasen schematisch dargestellt, bei dem auf einer Achse das sogenannte Chrom-Äquivalent aufgetragen ist, welches ein Maß für den Anteil der Ferritbildner im Stahl ist, und auf der anderen Achse das sogenannte Nickel-Äquivalent aufgetragen ist, welches ein Maß für den Anteil der Austenitbildner im Stahl ist. Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren ist es insbesondere möglich, dass die verwendete Pulverzusammensetzung eine oder mehrere Pulverkomponenten beinhaltet, die jeweils aus einem Stahl- Werkstoff bestehen, beispielsweise ausgewählt aus den Werkstoffgruppen A bis C und H, wobei sich diese Stahl Werkstoffe durch ihre Phasenanteile an Ferrit, Martensit und Austenit unterscheiden können. Außerdem kann die Pulverzusammensetzung eine oder mehrere Pulverkomponenten beinhalten, die aus der Werkstoffgruppe der Ferritbildner ausgewählt ist bzw. sind. Ferner kann die Pulverzusammensetzung eine oder mehrere Puiverkomponenten beinhalten, die aus der Werkstoffgruppe der Austenitbildner ausgewählt ist bzw. sind. Zusätzlich oder alternativ zu den Pulverkomponenten aus den Stahlwerkstoffen kann eine der Pulverkomponenten ein Eisenpulver sein. Um gewünschte Bereiche elektrischer und magnetischer Eigenschaften leichter erreichen zu können, können beispielsweise das Nickel-Äquivalent und das Chrom-Äquivalent gemäß dem Schaeffler-Diagramm berechnet werden oder auch andere thermodynamische Berechnungen durchgeführt werden. Durch das Sintern wie auch gegebenenfalls durch zusätzlich durchgeführte Wärmebehandlungen, wie beispielsweise Glühbehandlungen, wie Lösungsglühen, und Abschreckbehandlungen können in Abhängigkeit insbesondere von den jeweils gewählten Prozessparametern (insbesondere die Sintertemperatur und ggf. Temperatur der Wärmebehandlung, Aufheizraten, Abkühlraten, Verdichtungsdruck der Pulverzusammensetzung) martensitische Phasen- anteiie, ferritische Phasenanteile und/oder austenitischer Phasenanteile be- einflusst werden, wobei neben thermodynamischen Geleichgewichtszustän- den (gemäß dem Schaeffler-Diagramm) sogar auch metastabile Phasenzustände hergestellt werden können. Es ist außerdem auch eine gezielte Einstellung des Homogenisierungsgrades des entstehenden Werkstoffgefüges möglich. Der Homogenisierungsgrad wird bestimmt durch die Teilchengröße (kleinere Teilchen lösen sich schneller auf und bewirken schnellere Homogenisierung) und durch die Homogenisierungstemperatur und die Haltezeit auf Homogenisierungstemperatur. Im gewissen Umfang hängt die Homogenisierung auch von den Aufheizgeschwindigkeiten und Abkühlgeschwindigkeiten ab. Insgesamt lassen sich somit aufgrund der beschriebenen Kombinationsmöglichkeiten an Werkstoffen und Prozessparametern eine sehr große Anzahl von Stahlwerkstoffen mit spezifischen Eigenschaften erzeugen, die ohne Kenntnis der gewählten Werkstoffe und Prozessparameter nicht oder nur unter großem Aufwand reproduzierbar sind.

In der folgenden Tabelle sind einige Beispiele für Pulverzusammensetzungen mit jeweils einer nicht-magnetischen Pulverkomponente (linke Spalte) und einer magnetischen Pulverkomponente (mittlere Spalte) angegeben. Für jede Pulverkomponente sind ein typischer Wert oder Wertebereich der Schmelztemperatur (als T _s bezeichnet) und eine spezifische Angabe zur magnetischen Eigenschaft des jeweiligen Werkstoffs angegeben. In der rechten Spalte ist die als ÄT _S bezeichnete Differenz zwischen der Schmelztemperatur des Werkstoffs der jeweiligen nicht-magnetischen Pulverkomponente und der Schmelztemperatur des Werkstoffs der jeweiligen magnetischen Pulverkomponente angegeben. Diese Differenz ist so definiert, dass positive Werte dieser Differenz bedeuten, dass die Schmelztemperatur der nicht-magnetischen Pulverkomponente größer ist als die Schmelztemperatur der magnetischen Pulverkomponente. Nicht-magnetische PulverkomMagnetische PulverΔΤ ₅ ponente komponente

Kupfer-Nickel (75/25) Cobalt

T _s : 1180 °C T _s : 1493 °C - 313 °C

Paramagnetisch ferromagnetisch

Kupfer-Nickel (75/25) Eisen

T _s : 1180 °C T _s : 1536 °C - 356 °C

Paramagnetisch ferromagnetisch

Aluminium (-legierung) Cobalt

T _s : 660 °C (570 °C) T _s : 1493 X - 833 °C bis

Paramagnetisch ferromagnetisch - 923 ^e C

Aluminium (-legierung) Eisen

T _s : 660 °C (570 °C) T _s : 1536 °C - 876 °C bis paramagnetisch ferromagnetisch - 966 °C austenitische Cr-Ni-Stähle ferritäsche Chrom¬

T _s : 1400 °C stähle

paramagnetisch T _s : 1450 - 1500 °C - 50 ^e C bis ferromagnetisch - 100 ^e C austenitische Cr-Ni-Stähle Eisen

T _s : 1400 °C T _s : 1536 °C - 136 °C paramagnetisch ferromagnetisch

Kupfer-Nickel (75/25) (Weich-)Ferrit

T _s : 1180 °C T _s : 1300 - 1500 °C - 120 °C bis paramagnetisch ferrimagnetisch - 320 °C

Kupfer-Nickel (75/25) Cobalt-Samarium

T _s : 1180 ^e C T _s : 1250 - 1300 °C - 70 °C bis para magnetisch ferromagnetisch - 120 °C

(hartmagnetisch}

Kupfer-Nickel (75/25) NeodymEisenBor

T _s : 1180 °C T _s : 1100 - 1150 °C 80 ^e C bis 30 °C paramagnetisch ferromagnetisch

{hartmagnetisch)

Aluminium NeodymEisenBor

T _s : 660 °C T _s : 1100 - 1150 °C - 440 °C bis paramagnetisch ferromagnetisch - 490 °C (hartmagnetisch)

austenitische Cr-Ni-Stähle Kobalt-Stähle

T _s : 1400 ^e C T _s : 1450 °C - 50 °C

paramagnetisch ferromagnetisch

{hartmagnetisch)

Kupfer-Nickel (75/25) (Hart-)Ferrit

T _s : 1180 °C T _s : 1300 - 1500 °C - 120 X bis paramagnetisch ferromagnetisch - 320 °C

(hartmagnetisch)

Titan {-legierungen) Ferritscher Cr-Stahl 218 "C bis

T _s : 1668 °C {1500 °C) T _s : 1450 - 1500 °C 168 "C

paramagnetisch ferromagnetisch (50 ^e C bis 0 °C)

Titan (-legierungen) Cobalt

T _s : 1668 °C (1500 °C) T _s : 1493 °C 175 °C { 7 °C) paramagnetisch ferromagnetisch

Die Pulverzusammensetzung kann also beispielsweise als nichtmagnetische Pulverkomponente austenitischen Edelstahl mit 60% bis 90% Massenanteii, wie etwa austenitischen Chrom-Ntckel-Stahl, und als magnetische Pulverkomponente ferritischen Edelstahl zu 10% bis 40 % Massenanteil, wie beispielsweise ferritischen Chrom-Stahl, beinhalten. In diesem Fall ist die Differenz zwischen den Schmelztemperaturen relativ gering, so dass vorzugsweise die Korngröße des ferritischen Edelstahls größer als die Korngröße des austenitischen Edelstahls gewählt. Um ein möglichst quasiisotropes und homogenes Werkstück zu erzielen, kann eine entsprechende Stabilisierung vorgesehen sein, beispielsweise durch eine stabilisierende Seschichtung der magnetischen Pulverteilchen, wie weiter oben beschrieben worden ist. Kostenvorteile lassen sich erzielen, wenn anstelle des ferritischen Edelstahls eine Ferrolegierung verwendet wird. Im Fall einer Heizleiterlegierung, beispielsweise des Systems FeCrAl, als ferritischen Edelstahl lassen sich besonders kleine elektrische Leitfähigkeiten erreichen. Anstelle eines weichmagnetischen ferritischen Edelstahls kann auch ein hartmagnetisches Material, wie etwa Cobalt-Stahl mit einem Massenanteil zwischen 3% und 20 % oder ein Werkstoff aus der hartmagnetischen Werkstoffgruppe F mit einem Massenanteil zwischen 3% und 20 %, wie etwa eine Aluminium-Nickel-Cobalt-Legierung, eine Cobalt- Samarium-Legierung, oder eine Neodym-Eisen-Bor-Legierungen (Hartmag- net), verwendet werden. Wird anstelle des austenitischen Edelstahl eine Kupfer-Nickel-Legierung verwendet, kann als hartmagnetische Pulverkomponente mit einem Massenanteil zwischen 3% und 20 % beispielsweis eine Aluminium- Nickel-Cobalt-Legierungen, eine Kupfer-Mangan-Aluminium-Legterungen oder eine Silber-Mangan-Aluminium-Legierung verwendet werden.

Insbesondere bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Pulverzusammensetzung eine magnetische Pulverkomponente aus einem ferritischen Stahl oder ferritischen Edelstahl beinhaltet, kann die Pulverzusammensetzung beispiels- weise außerdem mindestens eine weitere Pulverkomponente beinhalten, die ausgewählt ist aus der Werkstoffgruppe K, bestehend aus Silizium, Mangan und Aluminium.

Durch eine Pulverkomponente aus der Werkstoffgruppe K fassen sich elektrisch isolierende Korngrenzphasen in dem (Stahl-)Gefüge des ferritischen Stahls erzeugen und somit seine elektrische Leitfähigkeit stark beeinflussen. Außerdem äst es möglich, die Pulverteilchen dieser Pulverkomponente(n) durch eine Wärme- oder Glühbehandlung in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, wie beispielsweise Luft, zu oxidieren (voroxidieren), um auf diese Weise auf den Korngrenzen des Gefüges des ferritischen Stahls eine halbleitende Phase zu erzeugen. Durch die halbleitende Korngrenzphase kann der elektrische Widerstand des Werkstücks erhöht werden, ohne gleichzeitig die magnetischen Eigenschaften des Werkstücks wesentlich zu beeinflussen. Vorzugsweise beträgt der Massenanteil dieser mindestens einen weiteren Pulverkomponente der Werkstoffgruppe K an der Pulverzusammensetzung insgesamt maximal 10 %.

Bei Ausführungsbetspielen, bei denen die Pulverzusammensetzung eine magnetische Pulverkomponente aus einem ferritischen Stahl oder Edelstahl bein- haltet, der als Legierungsbestandteile Chrom, Nickel, Mangan und/oder Silizium aufweist, ist es außerdem durch eine Wärme- oder Glühbehandiung dieser Pulverkomponente(n) in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, wie beispielsweise Luft, möglich, diese Legierungsbestandteile (teilweise) zu oxidieren. Die auf diese Weise erzeugten Oxide können als Widerstände im Gefüge des Stahls wirken und somit die elektrische Leitfähigkeit des Werkstücks reduzieren. Es können durch die Oxide, die bereits vor dem Sintern auf den Pul- veroberflächen erzeugt wurden, auch magnetische {ferritische) Phasen erzeugt werden. Ferner kann durch die Oxidbildung (durch Glühen an Luft) nach dem Sintern die Farbe des Werkstücks verändert werden.

In einer weiteren möglichen Ausführungsvariante ist der Werkstoff einer der nicht-magnetischen Pulverkomponenten aus Aluminium oder aus Kupfer, beispielsweise mit einem Massenanteil zwischen 60 % und 90 % an der Pulverzusammensetzung. Hier kommen zur Einstellung der gewünschten magnetischen Eigenschaften insbesondere magnetische Pulverkomponenten in Frage, die aus den Werkstoffgruppen A bis G ausgewählt sind, beispielsweise mit einem Massenanteil von insgesamt 10 % bis 40 %. Bei Aluminium bietet sich noch die Möglichkeit, durch Zulegieren von Mangan und Kupfer zusätzlich Heusler-Phasen zu erzeugen, die ferromagnetisch sind, ohne selbst ferromag- netische Elemente zu enthalten.

In einer weiteren möglichen Ausführungsvariante ist der Werkstoff einer der nicht-magnetischen Pulverkomponenten Kupfer, beispielsweise mit einem Massenanteil zwischen 60 % und 90 % an der Pulverzusammensetzung. Hier kommt zur Einstellung der gewünschten magnetischen Eigenschaften insbesondere eine magnetische Pulverkomponente aus dem ferromagnetischen Werkstoff Nickel in Frage, beispielsweise mit einem Massenanteil von mindestens 10 %. Außerdem kommen in diesem Beispiel zur Einstellung der gewünschten Werkstoffeigenschaften, wie Leitfähigkeit und Farbe, weitere Pulverkomponenten in Frage, die beispielsweise ausgewählt sein können aus: - Werkstoffgru pe L, umfassend Mangan, Aluminium, Titan, Silizium, und den Werkstoffgruppen A bis G.

Vor dem Sintern der Pulverzusammensetzung können die Pulverteilchen der Pulverkomponenten in der Pulverzusammensetzung homogen durchmischt werden, so dass es sich bei der Pulverzusammensetzung dann um eine homogen gemischte Pulvermischung handelt. Es ist aber auch möglich, dass nicht alle oder keine der Pulverkomponenten vor dem Sintern durchmischt werden. Eine Durchmischung der Pulverkomponenten erfolgt dann erst während des Sinterns durch die bereits beschriebenen Diffusionsprozesse. Insbesondere können die Pulverkomponenten in der Pulverzusammensetzung schichtförmig übereinander angeordnet werden. Hierbei kann es erforderlich sein, nach jeder Herstellung einer der Schichten die Pulverzusammensetzung erneut zu verdichten. Anstelle eines solchen schichtweisen Verdichtens der Pulverzusammensetzung kann ein Schichtaufbau der Pulverzusammensetzung unter Verwendung von Druckverfahren hergestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, eine (oder mehrere) der Pulverkomponenten in einem fließfähigen oder pastösen Hilfsmedium zu dispergieren und dann mittels eines Druckverfahrens eine Schicht dieser Dispersion (Paste) herzustellen. Es ist beispielsweise möglich, die andere(n) Pulverkomponente(n) zunächst zu einem Pressrohling zu verdichten und die Dispersion mit den in ihr dispergierten Pulverteilchen anschließend mittels des Druckverfahrens in Porenräume des Pressrohlings einzubringen, indem der Pressrohling mit der Dispersion (Paste) bedruckt wird, etwa mittels eines Tampondruckverfahrens, oder eines Ink-Jet- Druckverfahrens oder mittels eines Siebdruckverfahrens, beispielsweise mittels eines (kontinuierlichen) Rotationssiebdruckverfahrens. Die Dispersion (d.h. die Farbe im Fall eines Druckverfahrens) kann tief in das poröse Gerüst eindringen und damit eine Gradienten-Wirkung erzielen, die zu einer guten Verbindung mit dem Grundwerkstoff führt.

Je nach Schichtaufbau lässt sich ein Konzentrationsgradient der Werkstoffe der jeweiligen (ggf. dispergierten) Pulverkomponenten innerhalb der Pulverzusammensetzung bzw. des Pressrohlings erzeugen. Beispielsweise kann die Konzentration des aufgedruckten Werkstoffs ausgehend von der Oberfläche der Pulverzusammensetzung bzw. des Pressrohlings zu deren bzw. dessen Mitte abnehmen. Die Konzentrationsgradienten der Werkstoffe können entsprechend auch nach dem Sintern, nachdem sich beispielsweise die Pulverteilchen aus der Dispersion (Paste) mit den übrigen Pulverteilchen verbunden haben, in dem Werkstück bzw. in dem Fertigten, beispielsweise in der Münze, ganz oder teilweise erhalten bleiben. Auf diese Weise lassen sich auch Attribute wie Mehrfarbigkeit (sichtbare Merkmale) und lokale Werkstoffeigenschaften an der Oberfläche und/oder im Innern des Werkstücks bzw. des Fertigteils einstellen.

Insbesondere mittels des oben beschriebenen Druckverfahrens können bei einem entsprechend ausgestalteten Druckmuster auf der Oberfläche des Werkstücks Bereiche mit unterschiedlicher Farbe (Herstellung sichtbarer Kennzeichnungen) und/oder mit unterschiedlichen elektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften hergestellt werden, wobei diese Bereiche beispielsweise als Muster oder Dekor, etwa als konzentrische Ringe, oder als Zeichen, Buchstaben oder Ziffern (Zahlen) ausgestaltet sein können. Es können beispielsweise Bereiche hergestellt werden, die sowohl als farbiges Kennzei- chen mit bloßem Auge erkennbar als auch elektromagnetisch prüfbar sind.

Zur Herstellung von Oberflächenbereichen mit unterschiedlichen Farben kann beispielsweise eine Pulverkomponenten aufgedruckt werden, deren Werkstoff eine Farbe aufweist, die sich von der Farbe des Pressrohlings unterschei- det oder die durch eine entsprechende Reaktion mit den übrigen Werkstoffen des Pressrohlings oder mit einer den Pressrohling umgebenden Atmosphäre, beispielsweise beim Sintern oder gegebenenfalls bei einer weiteren Wärmebehandlung (zum Beispiel einer Glühung), eine lokal verschiedene Farbe des Werkstücks innerhalb des jeweils bedruckten Oberflächenbereichs des Press- rohlings bzw. des Fertigteils, beispielsweise der Münze, bewirken. Beispielsweise kann die aufzudruckende Pulverkomponente ein Metall oder eine Legierung sein. Hierfür besonders geeignete Metalle sind beispielsweise Buntmetalle, wie Kupfer, und Titan, wobei besonderes Titan auch mit hohen Sintertemperaturen (wie beispielsweise für Edelstahl) kompatibel ist. Mit Titan können beispielsweise durch Wärmebehandlung unter einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre blaue Farbtöne (Oxide) erzeugt werden und durch Wärmebehandlung unter stickstoffhaltiger Atmosphäre goldgelbe Farbtöne (Titannitrid). Als geeignete Legierungen kommen vor allem farbige (bunte) Legierungen in Frage wie beispielsweise Bronzen, Messinge und Nordisch-Gold. Au- ßerdem ist es möglich, auf einer Münze, deren Pulverzusammensetzung ein oder mehrere Buntmetalle beinhaltet, oder die eine Buntmetall-Oberfläche durch eine entsprechende Beschächtung aufweisen, können durch Aufdrucken beispielsweise von Nickel, Edelstahl-Pulvern, Silber, Neusilber und vielen anderen Metallen, die eine andere nicht„bunte" Farbe aufweisen (wie bei- spielsweise Zinn, Palladium, Eisen und Aluminium) kontrastreiche Dekore und

Muster aufgebracht werden, die ebenfalls neben den optischen Merkmalen auch die elektromagnetischen Eigenschaften lokal verändern.

Weitere auf die beschriebene Weise aufdruckbare Werkstoffe zur Erzeugung farblicher Kennzeichen sind Aluminium und Alumtnide, wie beispielsweise die

Eisenaluminide FeA und FeAI ₃ , wobei die Aluminide vorzugsweise durch ano- disches Oxidieren in ihrer Farbe verändert werden, um sichtbare Merkmale zu generieren.

Durch die beschriebenen Konzentrationsgradienten verschiedener Werkstoffe im Innern und/oder auf der Oberfläche der Pulverzusammensetzung bzw. des Pressrohlings können im Fall der genannten Stahlwerkstoffe und der oben genannten Austenitbildner und/oder Ferritbildner beim Sintern und/oder bei weiterer Wärmebehandlungen entsprechende Konzentrationsgradienten verschiedener Stahlphasen, beispielsweise der ferromagnetischen ferritischen Stahlphase und der nicht-magnetischen austenitischen Stahlphasen, auf der Oberfläche und/oder im Innern des Werkstücks bzw. des Fertigteils hergestellt werden. Sind also der Werkstoff oder die Werkstoffe der Pulverteilchen der aufzudruckenden Pulverkomponente(n) aus den Werkstoffgruppen der Ferritbildnern und der Austenitbildner, können auf der Oberfläche des Werkstücks bzw. des Fertigteils (bspw. der Münze) Bereiche hergestellt werden, die sich voneinander durch ihre Stahlphasenkonzentrationen unterscheiden und beispielsweise verschieden große ferritische Phasenanteifen und verschieden große austenitischen Phasenanteile aufweisen. Durch den oben beschriebenen Schichtaufbau lassen sich im Fall entsprechend gewählter Austenitbildner bzw. Ferritbildner für solche Schichten, die an Schichten aus einem Stahlwerkstoff angrenzen, im Innern des Werkstücks bzw. Fertigteils ebenfalls (schicht- förmige) Bereiche mit lokal unterschiedlichen Stahlphasenanteilen und entsprechende Konzentrationsgradienten der Stahlphasen erzeugen. Die sich hierdurch ergebenen Gradienten in den elektrischen und magnetischen Eigenschaften können beispielsweise mittels elektromagnetischer Testsignaie mit unterschiedlichen Messfrequenzen gemessen und ausgewertet werden.

Vorteilhafterweise sind die mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren hergestellten Werkstücke praktisch frei von Texturen bzw. (kristallinen) Vorzugsorientierungen und können daher besonders einfach durch Umformverfahren und ohne störende Ausbuchtungen in eine gewünschte Form oder Gestalt gebracht werden. Oftmais ist so eine besonders maßgenaue Fertigung möglich, bei der nur geringfügige Nacharbeiten erforderlich sind. Da die Werkstücke typischerweise einen relativ kleinen Umformwiderstand aufweisen, ist es vorteilhafterweise außerdem möglich, eine besonders breite Palette verschiedener Werkstoffe zu verarbeiten, eben auch solche Materialien mit relativ hoher Festigkeit.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand spezieller Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Figuren 1 bis 8C sind einige dieser Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Es zeigt:

Figur 1: eine perspektivische Ansicht einer zu einem Pressrohling verdichteten Pulverzusammensetzung gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel des hier vorgeschlagenen pulvermetallur- gischen Herstellungsverfahrens,

Figur 2: einen Teilbereich des in Figur 1 gezeigten Pressrohlings in einer stark vergrößerten Ansicht,

Figur 3: eine perspektivische Ansicht eines Münzrohlings, der durch

Sintern des in Figur 1 gezeigten Pressrohlings hergestellt wor- den ist,

Figur 4: einen Teilbereich des in Figur 3 gezeigten Münzrohlings in einer stark vergrößerten Ansicht,

Figur 5: Pressrohling zur Herstellung einer Umlaufmünze hier vorgeschlagener Art in einer Ansicht von oben,

Figur 6: eine Ansicht eines Querschnitts durch den in Figur 5 gezeigten

Pressrohling entlang der in Figur 5 gekennzeichneten Schnittlinie,

Fign. 6A-6C: Teilbereiche des in Figur 6 gezeigten Querschnitts, jeweils in einer stark vergrößerten Ansicht,

Figur 7: Umlaufmünze, hergestellt durch Sintern des in Figur 5 gezeigten Pressrohlings in einer Ansicht von oben,

Figur 8: eine Ansicht eines Querschnitts durch die in Figur 7 gezeigte

Umlaufmünze entlang der in Figur 7 gekennzeichneten Schnittlinie,

Fign. 8A-8C: Teilbereiche des in Figur 8 gezeigten Querschnitts, jeweils in einer stark vergrößerten Ansicht,

In den Figuren wiederkehrend verwendete Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder einander entsprechende Merkmale.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer zu einem Pressrohling 1 ver- dichteten Pulverzusammensetzung 2 gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel des hier vorgeschlagenen pulvermetallurgischen Herstellungsverfahren. Ein Teilbereich 3 des Pressrohlings ist in Figur 2 stark vergrößert und schematisiert dargestellt. Gezeigt sind darin Pulverteilchen 4 einer magnetischen Pulverkomponente der Pulverzusammensetzung 2, beispielsweise bestehend aus einem ferritischen Edelstahl oder Eisen, und Pulverteilchen 5 einer nicht-magnetischen Pulverkomponente der Pulverzusammensetzung 2, bestehend beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder einem austenitischen Edelstahl. Der Schmelzpunkt der magnetischen Pulverkomponenten liegt soweit über dem Schmelzpunkt der nicht-magnetischen Pulverkomponente, dass die magnetischen Pulverteilchen 4 beim Sintern erhatten bleiben und sich nicht durch Diffusionsprozesse auflösen. Beispielsweise beträgt die Sintertemperatur 60% bis 90%, beispielsweise 70%, der Schmelztemperatur der nicht-magnetischen Pulverkomponente.

In Figur 3 ist ein Werkstück 6 gezeigt, welches durch Sintern des in Figur 1 gezeigten Pressrohlings 1 hergestellt worden ist, und bei dem es sich beispielsweise um einen Münzrohling 7 handelt, der in weiteren Schritten zu einer Umlaufmünze weiterverarbeitet werden kann, beispielsweise durch Herstellen einer Münzprägung. Es ist aber auch möglich, dass der in Figur 1 gezeigte Pressrohling 1 bereits zu einer endgültigen Gebrauchsdichte verdichtet ist und beim Verdichten bereits ein Münzmotiv aufgebracht worden ist. in Figur 4 ist ein Teilbereich 3 des Werkstücks 6 stark vergrößert und schematisiert dargestellt. Gezeigt sind wieder die Pulverteilchen 4 der magnetischen Pulverkomponente und die Pulverteilchen 5 der nicht-magnetischen Pulverkomponente. Durch das Sintern und die dabei ablaufenden Diffusionsprozesse haben sich die magnetischen und die nicht-magnetischen Pulverteilchen 4 und 5 fest verbunden, so dass das Werkstück 6 insgesamt eine für den bestimmungsgemäßen Gebrauch ausreichend hohe Festigkeit aufweist. Zu erkennen ist insbesondere, dass die magnetischen Pulverteilchen 4 weiterhin vorhanden sind und sich in ihrer Korngröße praktisch nicht verkleinert haben. Auf diese Weise können die magnetischen Pulverteilchen 4 dem Werkstück 6 die gewünschten magnetischen Eigenschaften verleihen.

Nachfolgend werden drei spezielle Varianten dieses Ausführungsbeispiels nä- her erläutert.

Die erste Variante ist zur Herstellung einer speziellen Aluminium-Edelstahl- Münze mit ferromagnetischen Eigenschaften ausgestaltet. Die Pulverzusammensetzung 2 beinhaltet in diesem Beispiel zu einem Massenanteil von 79 Gew% eine nicht-magnetische Pulverkomponente aus verdüstern Rein- Aluminium-Pulver, deren Pulverteilchen 4 eine Teilchengröße von weniger als 150 μιη aufweisen. Diese Puiverkomponente ist mit einer ferromagnetischen Pulverkomponente mit einem Massenanteil von 20 Gew% vermischt, deren Pulverteilchen 5 aus dem ferritischen Edelstahl X6Crl7 bestehen und eine Teilchengröße von unter 45pm aufweisen. Die Pulverzusammensetzung 2 beinhaltet außerdem zu 1 Gew ein Schmiermittel (nicht dargestellt). Die Pulverzusammensetzung 2 wird mit einem Verdichtungsdruck von 450 MPa in einer Stahlmatrize kompaktiert. Der auf diese Weise hergestellte Pressrohling 1 wird anschließend in einem Schutzgas-Sinterofen unter Stickstoff- Atmosphäre zu dem Werkstück 6, also dem Münzrohling 7, gesintert. Die Aufheizrate bis zur Sintertemperatur von 580°C beträgt 5 K/min. Die Haltezeit auf Sintertemperatur beträgt 45 min. Die Abkühlung erfolgt mit 10 K/min bis eine freie Abkühlung des Ofens bei 300°C einsetzt und das Sinterteil weiter (ungeregelt) bis Raumtemperatur abkühlt. Das Werkstück 6 weist nach den Sintern die erforderliche Gebrauchsfestigkeit und Härte auf und lässt sich beispielsweise mit einem Magneten auch geringerer Anziehungskraft (z.B. einem Pinwand-Magnet) anheben.

Die zweite Variante dient zur Herstellung einer Kupfer-Edelstahl-Münze mit ferromagnetischen Eigenschaften. Gemäß dieser Variante beinhaltet die Pulverzusammensetzung 2 zu 69,5 Gew eine nicht-magnetische Pulverkomponente aus verdüstern Kupferpulver mit ungleichmäßigen, unrunden Pulverteil- chen 5, die einen Teilchendurchmesser von unter 100 pm aufweisen. Die fer- romagnetische Pulverkomponente hat in diesem Beispiel einen Massenanteil von 30 Gew und ist durch Pulverteilchen 4 bestehend aus dem ferritischen Edelstahl X6Crl3 (410L) mit einer Teilchengröße von unter 63pm gegeben. Die Pulverzusammensetzung 2 beinhaltet zu 0,5 Gew% ein Schmiermittel (Presswachs). Die Pulverzusammensetzung 2 wird in einer Stahlmatrize mit einem Verdichtungsdruck von 650MPa uniaxial verdichtet. Der so hergestellte Pressrohling 1 wird in einem Schutzgas-Ofen unter Stickstoff-Atmosphäre bei einer Sintertemperatur von 95CTC für eine Dauer von 40 min gesintert. Die Aufheizrate bis zur Sintertemperatur beträgt 10 K/min, wobei bei 450"C wurde eine Haltephase von 30mtn eingehalten wird, um das Presswachs zu beseitigen. Das so hergestellte Werkstück 6 ist wiederum ein Münzrohling 7 und weist eine gute Festigkeit und eine hohe Dichte auf, zeigt ferromagnetische Eigenschaften und lässt sich von einem Permanentmagneten anziehen.

Die dritte Variante ist zur Herstellung einer Edelstahl-Reineisen-Münze geeignet. Hier beinhaltet die Pulverzusammensetzung 2 zu 74,2 Gew% eine nicht- magnetischen Pulverkomponente aus einem wasserverdüsten, austenitischen

Edelstahl-Pulver des Typs 316 L (nach AISI; Werkstoffnummer 1.4404), deren Pulverteilchen 5 eine Teilchengröße unter 150 μηι aufweisen, und zu 25 6ew% eine hiermit vermischte ferromagnetische Pulverkomponente aus Reineisen (wasserverdüstes Eisenpulver, das reduzierend vorgeglüht worden ist) mit Pulverteilchen 4, die eine Teilchengröße unter ΙΟΟμητι aufweisen. Zusätzlich ist der Pulverzusammensetzung 2 zu 0,8% Gew% ein Schmiermittel zugemischt. Die Pulverzusammensetzung 2 wird in einer Stahlmatrize zu dem Pressrohling 1 verpresst. Der Pressdruck beträgt 700 MPa. Der Pressrohling 1 wird unter strömendem Wasserstoffgas unter Atmosphärendruck bei einer Sintertemperatur von 1250"C für eine Dauer von 30 min gesintert. Die Heizra- te bis zur Sintertemperatur beträgt 5 K/min. Die Abkühlrate beträgt 10 K/min. Das so hergestellte Werkstück 6 weist nach dem Sintern ein ferromagneti- sches Verhalten auf und lässt sich durch einen Magneten anziehen. Durch den Gehalt an Reineisen zeigt das Werkstück 6 bzw. der Münzrohling eine vom reinen Edelstahl abweichende Leitfähigkeit.

Es sind außerdem eine sehr große Vielzahl weiterer Varianten möglich, die sich insbesondere durch ihre Pulverzusammensetzung und ihre Prozessparameter voneinander unterscheiden, so dass durch jede der Varianten ein cha- rakteristischer Satz von Werkstoffeigenschaften, wie etwa elektrische Leitfähigkeit, magnetische Permeabilität, Gefügestruktur, Festigkeit, Massendichte etc., erzielt werden kann.

Wie in Figuren 5 bis 8C gezeigt ist, ist es in einer speziellen Ausführungsart des hier vorgeschlagenen Verfahrens außerdem möglich, eine gesinterte Münze 9 herzustellen, siehe Figur 8, auf deren Oberfläche 8 ein sichtbares Kennzeichen 10 wie auch ein Bereich 11 hergestellt ist, der sich durch die dort vorherrschende elektrische Leitfähigkeit, magnetische Permeabilität und Gefügestruktur von dem Rest der Münze 9 unterscheidet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird zur Herstellung einer Pufverzu- sammensetzung 2 eine magnetische Pulverkomponente, beispielsweise ein ferritischer Chromstahl mit einem Massenanteil von etwa 20 Gew , und eine nicht-magnetische Pulverkomponente, beispielsweise hergestellt aus einem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl mit einem Massenanteil von etwa 80 Gew%, vermischt und diese Putverkomponenten zu einem Pressrohlingl ver- presst, siehe Figur 5. Hierbei wird der Verdichtungsdruck so gewählt, dass der Pressrohling 1 zwischen den Pufverteilchen 4, 5 dieser Pulverkomponenten Porenräume 12 aufweist, siehe Figuren 6 und 6A bis 6C. Eine erste weitere Pulverkomponente der Pulverzusammensetzung 2, deren

Pulverteilchen 13 beispielsweise aus einem Ferritbildner bestehen, wie beispielsweise Chrom, wird mit einem ersten Hilfsmedium zu einer ersten Dispersion (nicht dargestellt) vermischt. Eine zweite weitere Puiverkomponente der Pulverzusammensetzung 2, deren Pulverteilchen 14 beispielsweise aus Titan bestehen, wird mit einem zweiten Hilfsmedium zu einer zweiten Dispersion (nicht dargestellt) vermischt. Mittels eines Ink-Jet-Verfahren oder alternativ mittels eines Tampondruckverfahrens oder mittels eines Siebdruckverfahrens, beispielsweise mittels eines kontinuierlichen Rotationssiebdrucks, wird die erste Dispersion und die zweite Dispersion auf die Oberfläche 8 des Pressrohlings 1 aufgedruckt, so dass die Pulverteilchen 13, 14 der ersten und der zweiten weiteren Pulverkomponente in die Porenräume 12 des Pressrohling eingebracht werden. Dabei werden die Pulverteilchen 13 der ersten weiteren Pulverkomponente in einem Oberflächenbereich, der durch das herzustellende sichtbare Kennzeichen 10 definiert ist, aufgedruckt, und werden die Pulverteilchen 14 der zweiten weiteren Pulverkomponente in den Bereich 11 der Oberfläche 8 aufgedruckt, wie in Figuren 6 und 6A bis 6C schematisch und vergrößert dargestellt ist.

Der Münzrohling 7 wird in einem Schutzgas-Ofen unter Stickstoff-Atmosphäre bei einer Sintertemperatur von etwa 950°C für eine Dauer von 40 min gesin- tert, wodurch die Pulverteilchen 4, 5, 13, 14 durch Diffusionsprozesse und die Ausbildung von Sinterhälsen fest miteinander verbunden werden. Außerdem reagiert das Titan zu Titannitrid und nimmt auf diese Weise einen goldgelben Farbton an, so dass das Kennzeichen 10 auf der Oberfläche 8 der Münze 9 deutlich sichtbar wird. Das Chrom innerhalb des Bereichs 10 führt zur Ausbildung weiterer ferromagnetischer ferrätischer Phasen im Gefüge der austeniti- schen Pulverteilchen 5, so dass diese in diesem Bereich 11 ebenfalls ferro- magnetisch werden, wodurch eine relative magnetische Permeabilität der Münze 9 innerhalb des Bereichs 11 lokal ansteigt.

In einem nachfolgenden Schritt wird die Münze 9 geprägt, wodurch neben einer Prägung (hier nicht dargestellt) auf der Oberfläche 8 der Münze 9 außerdem auch eine endgültige Gebrauchsdichte der Münze 9 hergestellt wird.

Es ist prinzipiell möglich, bereits beim Herstellen des Pressrohlings 1, also noch vor dem Sintern, ein Münzmotiv herzustellen, so dass also der Pressrohling 1 bereits dieses Münzmotiv und vorzugsweise auch die endgültige (vor- zugsweis höchstmögliche) Gebrauchsdichte aufweist. Vorteilhafterweise kann dann nach dem Sintern auf einen weiteren Präge- und/oder Verdichtungsschritt verzichtet werden.

Außerdem ist es bei solchen Ausführungsbeispielen, bei denen die Pulverzusammensetzung eine magnetische Pulverkomponente aus einem ferritischen Stahl oder Edelstahl beinhaltet, der als Legierungsbestandteile Chrom, Nickel, Mangan und/oder Silizium aufweist, außerdem möglich, durch eine Wärmeoder Glühbehandlung dieser Pulverkomponente(n) in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, wie beispielsweise Luft, diese Legierungsbestandteile ganz oder zumindest teilweise zu oxidieren. Wie weiter oben beschrieben worden ist, kann hierdurch beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit des Werkstücks reduziert werden und/oder magnetische (ferritische) Phasen erzeugt werden. Ferner kann durch die Oxidbildung (zum Beispiel durch Glühen an Luft), beispielsweise nach dem Sintern, die Farbe des Werkstücks verändert werden. Auf diese Weise können beispielsweise an der Oberfläche der Münze Bereiche mit einem oder mehreren verschiedenen Grautönen als sichtbare Unterscheidungsmerkmale hergestellt werden. Der Grauton des Oxids des jeweilige zulegierten Elements ist von den Farbtönen, wie sie beispielsweise mittels Titan hergestellt werden können, verschieden und kann beispielsweise auch einen sichtbaren Kontrast zum metallischen Glanz der Münze in anderen Oberflächenbereichen erzeugen.

Bezugszeichenliste:

1 Pressrohling

2 Pulverzusammensetzung

3 Teilbereich

4 Pulverteiichen einer magnetischen Pulverkomponente

5 Pulverteilchen einer nicht-magnetischen Pulverkomponente

6 Werkstück

7 Münzrohling

8 Oberfläche

9 Münze

10 sichtbares Kennzeichen

11 Bereich

12 Porenraum

13 Pulverteiichen einer ersten weiteren Pulverkomponente

14 Pulverteiichen einer zweiten weiteren Pulverkomponente