Herstellen eines Refraktärmetall -Bauteils Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines

Bauteils (Refraktärmetallbauteil) mittels Gießens, insbesondere Foliengießens, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Schlickers, welcher ein Pulver aus mindestens einem Refraktärmetall oder einer Verbindung davon sowie mindestens einen Binder aufweist; und Gießen des Schlickers zu mindestens einer Schlickerschicht. Die Erfindung betrifft auch ein mittels des Verfahrens hergestelltes Bauteil. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Röntgenröhren, Beschleunigertargets oder Fusionsreaktoren, insbe- sondere für eine Oberfläche einer Röntgenanode bzw. eine Wand eines Fusionsreaktors.

Die dem Plasma zugewandten Oberflächen einer Wand eines Fusionsreaktors oder die Oberfläche einer Röntgenanode erfahren neben hohen Temperaturen auch hohe mechanische, thermozykli- sche Belastungen, die zur Rissbildung oder auch einem Schmelzen der Materialien führen können. In beiden Anwendungen werden Refraktärmetalle , insbesondere Wolfram, verwendet. Zur Herstellung von planaren Bauteilen bei Wolframschwermetallegierungen ist der Foliengießprozess für Refraktärmetalle aus WO 2007/147792 AI bekannt. WO 2007/147792 AI offenbart ein Verfahren zur Herstellung von ebenen, geformten Gegenständen aus einer Wolfram- oder Molybdänschwermetalllegierung, wobei daraus ein Schlicker zum Foliengießen hergestellt wird, aus dem Schlicker eine Folie gegossen wird und die Folie nach dem Trocknen entbindert und gesintert wird, um den geformten Gegenstand zu erhalten. Unter dem Begriff Wolfram- oder Molybdänschwermetalllegierung sind im Sinne der WO 2007/147792 AI Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolframschwermetalllegierungen, Wolfram, Wolframlegierungen, Molybdän und Molybdänlegierungen zu verstehen. Wolframschwermetalllegierungen bestehen zu etwa 90 Gew.-% bis etwa 97 Gew.-% aus Wolfram oder Wolframlegierungen . Der restliche Anteil sind Bindermetalle. Als metallische Binder werden vorrangig die Elemente Fe, Ni und/oder Cu in Anteilen größer 1 Massen- % genannt. Die metallischen Binder sorgen für vereinfachte Her- Stellungsprozesse durch niedrigere Sintertemperaturen, verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere der Duktili- tät, und verbesserte Bearbeitbarkeit , wie z.B. eine bessere Zerspanbarkeit . Diese Werkstoffe zielen auf den Einsatz in Anwendungen zur Abschirmung von Strahlungen ab, wobei eine hohe Dichte der Legierungen im Vordergrund steht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein unter punktuellen, thermischen Wechsellasten stabileres Refraktärmetall -Bauteil bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar .

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (im Folgenden auch „Refraktärmetall -Bauteil" genannt) mittels Gießens, wobei das Verfahren folgende

Schritte aufweist: Bereitstellen eines Schlickers, welcher ein Pulver aus mindestens einem Refraktärmetall oder einer Verbindung davon („Refraktärmetallpulver" ) sowie mindestens einen Binder aufweist; und Gießen des Schlickers zu mindestens einer Schlickerschicht. Der Schlicker ist metallbinder- frei, weist also kein metallisches Bindemittel auf. Das Feh- len des Metalls als Bindemittel kann insbesondere durch ein Fehlen von Metall, Mischungen oder Legierungen davon als eigenständiges Pulver in dem Schlicker realisiert sein. Der Zustand der vergossenen Schlickers wird aufgrund der noch enthaltenen Organik als "grün" bezeichnet. Als Halbzeug erhält man in diesem Stadium eine "Grünfolie", "grüne Komponente" oder eine "grüne Beschichtung" . Ein solches Verfahren weist den Vorteil auf, dass die Materialeigenschaften des fertigen Refraktarmetall -Bauteils, insbesondere sein hoher Schmelzpunkt und seine Bruchfestigkeit unter thermischer Wechselbeanspruchung, nicht durch das niedrig schmelzende Metall bzw. die Metalle in dem Bindemittel verschlechtert werden (was ansonsten der Fall wäre) . Dadurch wiederum kann ein so hergestelltes Bauteil höhere Temperaturen zerstörungsfrei aushalten und/oder eine längere Lebensdauer aufweisen. Das Verfahren ist dabei nicht oder nicht we- sentlich aufwändiger durchzuführen als bei Anwesenheit eines metallischen Bindemittels.

Es lassen sich so (z.B. im Gegensatz zu einem Walzverfahren) homogene, isotrope, feinkörnige und spannungsarme Mikrostruk- turen des endgültigen Refraktärmetall -Bauteils mit einer eng verteilten und feinen Korngrößenverteilung herstellen. Dies mag insbesondere auch mit einer isotropen Kristallorientierung verbunden sein. Unter Umständen ist auch die Einstellung z.B. einer bimodalen Korngrößenverteilung hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften gewünscht und möglich. Zusätzlich werden, z.B. im Gegensatz zu einem Walzverfahren, keine Texturen, geringere innere Spannungen und Fehlorientierungen der Körner im Material erreicht. Desweiteren ist über die Einstellung der Kornstruktur (Verteilung/ Größe) die Korngren- zeneigenschaft und in Summe das Bruchverhalten unter punktueller, thermozyklischer Belastung beeinflussbar. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren ein Herstellen großflächiger Re- fraktärmetall -Bauteile . Unter einem Refraktärmetall -Bauteil mag grundsätzlich jeder Körper oder auch Werkstück verstanden werden, der mittels des Verfahrens hergestellt worden ist.

Unter einem Schlicker kann jegliche feststoffhaltige Suspen- sion mit dem Refraktärmetallpulver als Feststoff verstanden werden, welche zur Durchführung des Gießens geeignet ist. Der Schlicker kann insbesondere ein Refraktärmetallpul - ver/Flüssigkeits-Gemisch definierter Viskosität sein, insbesondere mit einer wasserfreien Flüssigkeit.

Unter einem Pulver aus mindestens einem Refraktärmetall oder einer Verbindung davon können insbesondere ein oder mehrere Pulver aus einem oder mehreren reinen Refraktärmetallen (z.B. Wolfram und/oder Molybdän), Legierungen davon (z.B. Wolfram- Rhenium) und/oder Verbindungen davon verstanden werden. Das Refraktärmetallpulver mag beispielsweise Wolfram, Molybdän, Rhenium und/oder Tantal und/oder Legierungen davon und/oder Verbindungen davon umfassen. Es ist insbesondere eine Ausgestaltung, dass das Pulver ein Pulver aus reinem Wolfram, Wolfram-Rhenium, WRe, oder Wolfram-Tantal, WTa, ist. Es ist eine Weiterbildung, dass eine Verarbeitung des mindestens einen Refraktärmetallpulvers unter Sauerstoffausschluss erfolgt, z.B. unter einer Schutzgasatmosphäre, reduzierender Atmosphäre oder unter Vakuum. Dies verhindert eine Oxidation des Refraktärmetallpulvers .

Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der Anteil des Re- fraktärmetalls bzw. der Verbindung davon an dem Schlicker 70 Gew.-% bis 99 Gew.-% beträgt. Der Binder kann grundsätzlich jegliches nicht-metallische

Bindemittel bzw. Bindemittel ohne Metallpulver aufweisen. Das Bindemittel bindet das Refraktärmetallpulver funktional ähnlich einem Kleber. Bevorzugt werden organische Bindemittel, z.B. Polvvenylbutyral .

Es ist eine Weiterbildung, dass der Schlicker zusätzliche Additive wie Dispergiermittel, Plastifizierer, Lösemittel usw. aufweist. Darüber lässt sich insbesondere eine Viskosität des Schlickers und die Eigenschaften der gegossenen Folie (z.B. deren Festigkeit oder Verformungsvermögen) beeinflussen.

Ein Dispergator sorgt dafür, dass das Benetzungsverhalten der Partikel des Refraktärmetallpulvers verbessert und eine Agglomeratbildung unterbunden wird. Die Lösemittel, z.B.

Ethanol und/oder Toluol, lösen organische Komponenten, insbesondere des Binders, z.B. Pioloform BR18. Über die Beimischung eines Plastifizierers kann die Flexibilität und Fes- tigkeit der gegossenen Schlickerschicht und somit ihre Handhabbarkeit eingestellt werden. Über verschiedene Misch- und Mahlprozesse wird ein homogener Schlicker erzeugt. Es kann notwendig sein, den Schlicker vor dem Gießen zu entgasen, um eine Blasenbildung in der Schlickerschicht zu vermeiden.

Zur Schlickeraufbereitung kann beispielsweise eine Mischung der einzelnen Pulver in einem Taumelmischer, in Kugelmühlen, usw. erfolgen. Es ist eine Weiterbildung, dass das Gießen ein Foliengießen bzw. einen Foliengussprozess umfasst. Die Technik des Foliengießens ist grundsätzlich gut bekannt und braucht hier nicht weiter erklärt zu werden. Es sind grundsätzlich alle geeigneten Foliengussverfahren anwendbar. Die sich ergebende Schli- ckerschicht kann für den Fall des Foliengießens auch als

Grünfolie bezeichnet werden, die auf eine Trägerfolie gegossen wird. Die Grünfolie kann ein eigenständiges Werkstück sein, die insbesondere in der Folge durch thermische Prozesse zum Endprodukt verarbeitet wird.

Es ist eine Weiterbildung, die Grünfolie direkt auf ein Bauteil aufzubringen und insbesondere als eine verbundene Komponente durch die anschließende thermische Behandlung zu führen. Es entsteht ein Bauteil mit einer Refraktärmetallbe- Schichtung.

Es ist eine Weiterbildung, dass das Gießen ein Schlickergießen bzw. einen Schlickergussprozess umfasst. Dabei wird ein Träger ein- oder mehrmals durch den Schlicker gezogen oder damit besprüht. Der Träger kann auch das so zu beschichtende Bauteil umfassen. Die abgeschiedene Schlickerschicht kann dann zusammen mit dem Träger thermisch behandelt (insbesondere entbindert und/oder gesintert) werden. Es entsteht ein Re- fraktärmetall -Bauteil mit dem Träger als Grundkörper und mindestens einer Refraktärmetallschicht .

Die Schlickerschicht mag insbesondere als eine dünne Schicht des Schlickers vorliegen, also insbesondere noch den organischen Binder enthalten. Die Schlickerschicht, insbesondere Grünfolie, mag insbesondere zur weiteren Verarbeitung formstabil sein. Es ist eine Ausgestaltung, dass der Schlicker Keramikpartikel aufweist. Dadurch können unter anderem das Rekristallisationsverhalten und/oder die Festigkeit des folgend erzeugten Refraktärmetall -Bauteils beeinflusst werden. Das Vorhandensein von Keramik stabilisiert ferner im Rahmen einer Disper- sionhärtung insbesondere eine feine Kornstruktur und unterbindet Rekristallisation, wodurch das Refraktärmetall -Bauteil eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Thermoschock (z.B. ausgelöst durch eine punktuelle thermische Wechselbeanspruchung) erhält.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Keramik La ₂ 0 ₃ , Y ₂ O ₃ , Tic und/oder HfC aufweist oder daraus besteht.

Die Keramikpartikel können im Schlicker insbesondere als Ke- ramikpulver vorliegen. Ein Keramikpulver kann insbesondere als Nano- oder Mikropulver vorliegen. Ein Mischen von keramischen und metallischen Pulvern kann zusammen mit übrigen Schlickerkomponenten erfolgen oder durch einen optionalen, vorangestellten Misch- und Mahlprozess (z.B. in einer Kugel- mühle, einem Attritor usw.) erreicht werden. Dabei kann unter anderem auch eine Partikelgrößenverteilung eingestellt werden .

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass ein Median der Korngröße zumindest eines Refraktärmetallpulvers , D50, kleiner zwei Mikrometern ist. Durch diese kleinen Korngrößen wird ein Kornwachstum aufgrund hoher Sintertemperaturen unterdrückt, da die Verwendung solch feiner Pulverfraktionen eine hohe Sinterreaktivität und daher niedrigere Endsintertemperaturen ermöglicht.

Es ist auch eine Ausgestaltung, dass eine Dicke der (einzel- nen) Schlickerschicht (en) ca. zwanzig Mikrometer bis ca. drei Millimeter beträgt. Dadurch kann eine ausreichend hohe

Schichtdicke zur Unterbringung mehrerer Körner des Refraktär- metallpulvers bereitgestellt werden. Zudem kann so eine ausreichende Homogenität der einzelnen Schlickerbestandteile über die Dicke sichergestellt werden.

Es ist eine Weiterbildung, dass eine Schichtdicke mindestens ca. dem fünffachen bis zehnfachen der größten Partikel des mindestens einen Refraktärmetallpulvers und/oder Keramikpul - vers entspricht. Dadurch wird vermieden, dass eine Folie über ihre Dicke oder Höhe nur durch wenige Körner aufgebaut wird. Dies wiederum verbessert die mechanischen Eigenschaften.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Schlicker mittels eines Foliengießens (als Grünfolie) auf eine Trägerfolie aufgebracht wird. Dies erleichtert eine Handhabung der Grünfolie, beispielsweise deren Formgebung und/oder Stapelung. Die Trägerfolie kann anschließend wieder entfernt, z.B. abgezogen, werden, z.B. vor einer Wärmebehandlung der Grünfolie.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass mehrere (zwei oder mehr) Schlickerschichten, insbesondere Grünfolien, aufeinander gestapelt werden. Das Stapeln kann insbesondere ein Lami- nieren und/oder ein aufeinanderfolgendes, mehrfaches Gießen und/oder isostatisches Verpressen umfassen. Durch den sich so ergebenden Schichtstapel können insbesondere großflächige Gegenstände mit hoher Schichtdicke in einem Arbeitsgang gesintert werden. Zudem kann so eine hohe (grundsätzlich unbegrenzte) Dicke des Refraktärmetall-Bauteils mit konstanter Materialdichte erreicht werden.

Es ist eine Ausgestaltung davon, dass sich mindestens zwei (gestapelte) Schlickerschichten, insbesondere Grünfolien, des Schichtstapels in ihren Eigenschaften unterscheiden. Insbesondere können die thermo-mechanischen Eigenschaften und das Bruchverhalten des Schichtstapels konstruktiv angepasst werden. Des Weiteren ermöglicht ein solcher Schichtstapel die Herstellung von Verbindungszonen, welche eine Anbindung von Refraktärmetall an äußere Komponenten, wie einen Anodenträger oder einen Träger von Plasmakammerkomponenten im Fusionsreaktor, erlauben. Auch können Spannungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der Komponenten oder das Reaktionsverhalten an den Grenzflächen beeinflusst werden.

Es ist eine Weiterbildung, dass die Schlickerschichten des Schichtstapels einen Gradientenaufbau aufweisen. Über einen Gradientenaufbau kann der z.B. der Rissfortschritt und Span- nungsgradient beeinflusst werden. Unter einer Eigenschaft mag insbesondere ein Gehalt an Refraktärmetall , eine Art und/oder Zusammensetzung des Refraktärmetalls oder einer Verbindung davon (z.B. ein Gehalt an W; Ta; Re; Mo usw.), ein Vorhandensein, eine Art und/oder ein Gehalt an Keramik, eine mikrosko- pische Struktur (z.B. eine Korngrößenverteilung), und/oder eine makroskopische Struktur (z.B. eine Größe der Pulverteilchen, eine Porosität usw.) verstanden werden. Beispielhaft kann ein Gradientenaufbau durch Schichtung von W-Folien mit W/Re-Folien erreicht werden, oder es wechseln sich dichte Wolfram-Lagen mit porösen Wolfram-Lagen ab. Die Porosität kann beispielsweise über die Sinteraktivität der Refraktärme- tallpulver eingestellt werden. Das Gradientenmaterial kann sich insbesondere durch eine graduelle (insbesondere stufenweise) Änderung mindestens einer Eigenschaft der Schlicker- schichten über die Stapeldicke des Schichtstapels auszeichnen .

Auch mittels des Schlickergussverfahrens können mehrere

Schlickerschichten (z.B. analog zu mehreren Grünfolien) auf den Träger aufgebracht werden, z.B. als Gradientenschichten.

Es ist eine Weiterbildung, dass sich dem Schritt des Gießens des Schlickers ein Schritt einer Formgebung der Grünfolie (n) anschließt. Die Grünfolie (n) kann bzw. können beispielsweise mittels eines Messers auf eine gewünschte Geometrie zugeschnitten werden. Eine flexible Grünfolie kann zudem in diverse Geometrien (z.B. in Form eines Rohrs) gebracht werden. Das Verfahren erlaubt daher nicht nur die Herstellung ebener Schichten, sondern auch die Herstellung dreidimensionaler Grünkörper bzw. Refraktärmetall -Bauteile .

Es ist auch eine Ausgestaltung, dass sich an den Schritt des Gießens des Schlickers ein Schritt eines Wärmebehandeins der mindestens einen Schlickerschicht anschließt. Dadurch kann aus dem Schlicker, z.B. Grünfolie, ein festes, formnahes Re- fraktärmetall -Bauteil hergestellt werden. Ein Wärmebehandeln kann insbesondere eine Wärmebehandlung des Grünlings zum Refrakträmetallbauteil umfassen.

Das Wärmebehandeln kann einen Schritt eines Entbinderns der mindestens einen Schlickerschicht umfassen. Dabei kann die mindestens eine Schlickerschicht so stark erwärmt werden, dass der Binder entfernt wird (thermisches Entbindern) . Alternativ oder in Kombination mag das Entbindern durch chemisches Entbindern erfolgen, bei welchem die organischen Bestandteile des Binders in der Regel durch Lösemittel aus dem Schlicker, insbesondere Grünfolie oder Grünkörper, gelöst werden .

Das Wärmebehandeln kann auch einen Schritt eines Sinterns der mindestens einen Schlickerschicht umfassen. Dadurch wird ein verdichtetes Refraktärmetall -Bauteil erlangt. Das Sintern kann insbesondere auf das Entbindern folgen. Das Sintern kann insbesondere ein druckloses Sintern sein.

Das Entbindern und das Sintern können in einem Arbeitsschritt in speziellen kombinierten Sinteranlagen durchgeführt werden, die das saubere Entbindern und anschließende Sintern erlauben. Dadurch wird ein Umsetzen der Komponenten vermieden und die Prozesszeit verkürzt. Insbesondere im Falle einer Schlickerschicht aus reinem Wolfram als Refraktärmetall wird ein durchgängiger Prozess in reduzierender und kohlenstofffreier Atmosphäre bevorzugt, um den Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalt gering zu halten.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Sintern nicht bei maximaler Sintertemperatur, um sofort eine vollständige Verdichtung zu erreichen, durchgeführt wird, sondern bei niedri- geren Sintertemperaturen. So kann ein Kornwachstum gehemmt werden, was eine homogene und isotrope, feinkörnige Mikrostruktur unterstützt. Es mag dabei insbesondere ausreichen, dass sich in dem Bauteil eine geschlossene Porosität einstellt und keine maximale Dichte. Ein Sintern, bei welchem das Werkstück eine nicht vernachlässigbare (geschlossene) Porosität aufweist und welchem sich ein weiterer Wärmebehandlungsschritt anschließt, mag auch als Vorsintern bezeichnet werden . Insbesondere zur Erreichung einer noch höheren Dichte (insbesondere im Bereich einer maximalen theoretischen Dichte) bei geringen Arbeitstemperaturen von zuvor vorgesinterten

Werkstücken ist es ferner eine Weiterbildung, dass sich dem Schritt des, insbesondere drucklosen, (Vor-) Sinterns ein weiterer (Hochtemperatur-) Wärmebehandlungsschritt anschließt, z.B. ein isostatisches Heißverpressen.

Der Schritt des Wärmebehandeins kann also einen Schritt eines Heißverpressens , insbesondere isostatischen Heißverpressens , der mindestens einen (vor) gesinterten Schlickerschicht umfassen .

Der Schritt des Wärmebehandeins kann alternativ oder zusätzlich einen Schritt eines sog. "Spark-Plasma" -Sinterns umfas- sen. Das grüne Halbzeug, das entbinderte und/ oder das bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen vorgesinterte Material (eine geschlossene Porosität ist hierbei nicht notwendig) wird dabei unter hohem Druck von elektrischem Strom durch- flössen und so in kurzer Zeit und bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen zur Enddichte gebracht. Grundsätzlich möglich ist auch beim Spark-Plasma" -Sintern die Kombination des Entbinderns und Sinterns in einem Arbeitsschritt.

Der Schritt des Wärmebehandeins kann alternativ oder zusätzlich einen Schritt eines Mikrowellensinterns umfassen. Dabei wird das grüne Halbzeug, das entbinderte und/ oder bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen vorgesinterte Material mit Mikrowellen bestrahlt, um es bei niedrigen Temperaturen zur Enddichte zu bringen. Grundsätzlich möglich ist auch beim Mikrowellensintern die Kombination des Entbinderns und Sinterns in einem Arbeitsschritt. Es ist folglich eine Ausgestaltung, dass der Schritt des Wärmebehandeins einen Schritt eines Sinterns unterhalb einer maximalen Sintertemperatur auf eine Dichte unterhalb der maximalen Dichte und folgend einen Wärmebehandlungsschritt eines weiteren Verdichtens aufweist.

Es ist eine zur Herstellung eines besonders stabilen, insbesondere thermoschockfesten, Refraktärmetall -Bauteils bevorzugte Ausgestaltung, dass mindestens eine Schlickerschicht durch das Wärmebehandeln zumindest geschlossenporig wird. Un- ter "zumindest geschlossenporig" kann ein geschlossenporiger oder ein dichter (insbesondere maximal dichter) Zustand verstanden werden.

Die durch das obige Verfahren hergestellten Refraktärmetall - Bauteile (Platten oder Strukturen, z.B. Rohre) können bereits das Endprodukt darstellen oder als Halbzeug über herkömmliche Verbindungstechniken, wie z.B. Löten, auf Oberflächen aufgebracht werden. Alternativ können Grünfolie (n) in Ofenprozessen auf Komponenten aufgebracht werden. In diesem Fall müssen diese Komponenten ähnlich wie beim Schlickergussverfahren die Temperaturbehandlung der Grünfolie mit durchlaufen. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Bauteil (Refraktärme- tall -Bauteil ) oder einen Körper, welches/welcher mittels des Verfahrens wie oben beschrieben hergestellt worden ist. Dieses Bauteil kann insbesondere eine isotrope, feinkörnige Mikrostruktur aufweisen.

Das Bauteil kann insbesondere analog zu dem Verfahren ausgestaltet sein und die gleichen Vorteile aufweisen.

So ist es eine Weiterbildung, dass das Refraktärmetall - Bauteil Keramik oder Keramikpartikel aufweist. Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Keramikpartikel La ₂ 0 ₃ , Y ₂ 0 ₃ , Tic und/oder HfC aufweisen oder daraus bestehen.

Es ist noch eine weitere Weiterbildung, dass ein Median der

Korngröße mindestens eines Refraktärmetallpulvers , D50, kleiner zwei Mikrometern ist.

Es ist ferner eine Weiterbildung, dass das Refraktärmetall - Bauteil aus mehreren (zwei oder mehr) Schichten besteht, welche sich insbesondere in ihren Eigenschaften unterscheiden können. Insbesondere können die Schichten einen Gradientenaufbau aufweisen. Es ist ferner eine Weiterbildung, dass das Refraktärmetall - Bauteil ein dreidimensionales Bauteil ist.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Refraktärmetall - Bauteil ein geschlossenporiges Bauteil oder ein dichtes Bau- teil ist.

Es ist eine Weiterbildung, dass das Bauteil für Röntgenröhren, Beschleunigertargets oder Fusionsreaktoren anwendbar ist, insbesondere als eine Oberfläche einer Rontgenanode bzw. als eine Wand eines Fusionsreaktors. Für eine Temperaturbeständigkeit beispielsweise in diesen Anwendungen wäre die Verwendung eines niedrig schmelzenden metallischen Binders sehr nachteilig. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines

Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Fig.l zeigt einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in mehreren Varianten; und

Fig.2 zeigt eine Vorrichtung zum Foliengießen zum Durchführen des Verfahrens .

Fig.l zeigt einen Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines Refraktärmetall -Bauteils mittels Foliengießens in mehreren Varianten. Ein erster Vorbereitungsschritt Sl umfasst ein Bereitstellen einer PulVermischung aus Refraktärmetallpulver in Form zweier Wolframpulver . Die zwei Wolframpulver unterscheiden sich in ihrer mittleren Korngröße, D50, nämlich einmal zu 0,7 Mikrometern und einmal zu 1,7 Mikrometern.

Ein zweiter Vorbereitungsschritt S2 umfasst ein Bereitstellen von Additiven wie einem Dispergator (Hypermer KD1) , Lösemittel in Form von Ethanol und Toluol sowie ein Bindemitteln in Form von Polvvenylbutyral (Pioloform BR 18) und einen Plasti- fizierer in Form von Dibutylphtalat .

Zur Schlickerherstellung werden die Bestandteile des Schlickers S (siehe auch Fig.2) in einem Schritt S3 gemischt und dadurch bereitgestellt. Dazu werden zunächst die Refraktärme- tallpulver, der Dispergator und die Flüssigkeiten in einem Speedmixer für drei Minuten bei 1400 1/min gemischt. Anschließend werden das Bindemittel, dem bereits Ethanol zuge- geben wurde, und der Plastifizierer zugefügt und für zehn Minuten im Speedmixer bei 1500 1/min gemischt.

Der Dispergator sorgt dafür, dass das Benetzungsverhalten der refraktarmetallischen Pulverpartikel verbessert und eine Agglomeratbildung unterbunden wird. Die Lösemittel Ethanol und Toluol lösen die organischen Komponenten, insbesondere den Binder Pioloform BR18. Über die Beimischung eines Plastifi- zierers kann die Flexibilität und Festigkeit der gegossenen Folie und somit ihre Handhabbarkeit eingestellt werden. Über verschiedene weitere Misch- und Mahlprozesse wird ein homogener Schlicker erzeugt. In einigen Fällen kann es notwendig sein, den Schlicker vor dem Foliengießen zu entgasen, um eine Blasenbildung in der Folie zu vermeiden. Angestrebt wird ein Gewichtsanteil von 70% bis 99% an metallischem Pulver im Schlicker S.

Der Schlicker S wird im Anschluss zum Durchführen eines

Schritts S4 eines Foliengießens in eine Vorratskammer 2 einer Foliengießanlage 1, wie sie in Fig.2 gezeigt ist, gefüllt. Der Schlicker S fließt aus der Vorratskammer 2 aus und wird mittels eines Hauptrakels ( "Doctor-Blade" ) 3 als Grünfolie 4 auf einer Trägerfolie 5 abgestrichen. Die Trägerfolie 5 liegt dabei auf einer flächigen Unterlage 6. Über ein dem Hauptra- kel 3 vorgeschaltetes Vorrakel 7 kann ein hydrostatischer

Druck vor dem Hauptrakel 3 eingestellt werden, der somit die Dicke der gegossenen Grünfolie 4 beeinflusst. Die Viskosität des Schlickers S und die Ziehgeschwindigkeit (relative Geschwindigkeit zwischen Trägerfolie 5 und Hauptrakel 3 in der mittels des Pfeils angedeuteten Bewegungsrichtung) beeinflussen ebenfalls die Dicke der gegossenen Grünfolie 4.

Die minimale Foliendicke ist dabei besonders durch die Partikelgröße der Ausgangspulver begrenzt und entspricht in etwa dem 5- bis 10-fachen der größten Partikel. Bei obigen Ausgangspulvern (insbesondere D50 = 1,7 Mikrometer) liegt die Untergrenze der gegossenen Grünfolie 4 in etwa bei 60 Mikro- metern. Die maximale Dicke der Grünfolie 4 liegt in etwa bei 1 , 5 mm bis 2,0 mm .

In einem folgenden Schritt S5 kann die Grünfolie 4 zuge- schnitten und/oder geformt, insbesondere dreidimensional geformt, werden.

In einem folgenden Schritt wird die Trägerfolie 5 von der Grünfolie 4 abgezogen.

In einem folgenden Schritt S6 wird die zugeschnittene / geformte Grünfolie 4 zur Herstellung des fertigen Refraktarmetall -Bauteils wärmebehandelt. In einem ersten Teilschritt S7 wird die Grünfolie 4 entbindert, insbesondere durch eine Wärmebehandlung.

In einem zweiten Teilschritt S8 wird die entbinderte und ggf. geformte Grünfolie 4 gesintert, und zwar in einem zusammen- hängenden, insbesondere drucklosen, Sinterablauf bei einer entsprechend hohen Sintertemperatur bis zum Vorliegen eines dichten oder praktisch porenfreien Refraktärmetall -Bauteils .

In einem zu Schritt S8 alternativen Ablauf wird zunächst in Schritt S9 die entbinderte und ggf. geformte Grünfolie 4 bei einer vergleichsweise niedrigeren Sintertemperatur gesintert ("vorgesintert"), wobei sie noch nicht ihren dichten Zustand erreicht, sondern porenbehaftet (offenporig oder geschlossenporig) bleibt.

In einem folgenden Schritt S10 wird das vorgesinterte Werkstück durch isostatisches Heißpressen zu dem Refraktärmetall - Bauteil verdichtet, insbesondere porenfrei verdichtet, insbesondere auf seine maximale Dichte. Dies weist den Vorteil auf, dass die für das isostatische Heißpressen benötigten Temperaturen geringer sind als die in Schritt S8 benötigte Sintertemperatur und damit ein Kornwachstum (das mit steigender Temperatur zunimmt) gehemmt wird. Alternativ oder zusätzlich zu Schritt S10 können ein Schritt Sil eines Spark-Plasma-Sinterns und/oder ein Schritt S12 eines Mikrowellensinterns durchgeführt werden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

So kann dem Schlicker auch Keramikpulver hinzugefügt sein.

Auch kann z.B. zwischen Schritt S4 und Schritt S5 ein weite- rer Schritt eines Stapeins (ggf. inkl. eines Laminierens und/oder isostatischen Pressens) von Grünfolien 4 zu einem Schichtstapel durchgeführt werden. Ein solcher Schritt kann auch ein Stapeln von Grünfolien 4 von unterschiedlichen Fo- liengießanlagen 1 oder unterschiedlichen Chargen der Folien- gießanlage 1 umfassen, insbesondere falls sich diese Grünfolien 4 unterscheiden.

Ein Schicht-/ oder Gradientenaufbau kann insbesondere durch ein Mehrlagengießen erfolgen. Mehrere Schlickerlagen werden dabei hintereinander (oder gleichzeitig) in modifizierten Fo- liengießanlagen aufgebracht.