[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mechanisch legierten Verbundpulvers
durch Vermahlen von wenigstens einem metallischen Pulver mit wenigstens einem nichtmetallischen
Pulver oder von metallischen Pulvern, deren Komponenten im flüssigen Zustand unvollkommen
bzw. gar nicht ineinander löslich sind, in einer
Trommelmühle mit hoher Energieeinbringung in das Mahlgut, ggf. unter Steuerung der
atmosphärischen und/oder Temperatur-Bedingungen.
[0002] Das Verfahren des mechanischen Legierens erlaubt die Herstellung von Verbundpulvern,
die aus einer Dispersion feinster metallischer oder nichtmetallischer Teilchen mit
niedrigem
Teilchenabstand in einer metallischen Grundmasse bestehen. Das Verfahren wird zur Herstellung
solcher Legierungen benutzt, deren Komponenten im schmelzflüssigen zustand nicht hinreichend
ineinander löslich sind und/oder die bei der Erstarrung einem unerwünschten Ausseigern
unterliegen. Beim mechanischen Legieren werden metallische Pulver und ein oder mehrere
Bestandteile, wie z.B. hochschmelzendes Oxidpulver oder ein anderes Metallpulver in
einer
Trommelmühle mit hoher Energieeinbringung vermahlen. Dabei werden die Pulverteilchen
von den Mahlkörpern zu dünnen Folien ausgewalzt und/oder zerkleinert und gleichzeitig
die dünnen Folien immer wieder miteinander verschweißt. Wegen der hohen energetischen
Bedingungen stellt sich sehr schnell ein Gleichgewicht zwischen Verschweißen der Pulverteilchen
und Zerkleinern ein, so daß im allgemeinen ein Verbundpulver gleichmäßiger Korngröße
und sehr homogener Dispersion erzielt wird. Während der Vermahlung entstehen Verbundpulverteilchen
identischer Zusammensetzung mit einem meist schichtenförmigen Aufbau, wobei die Dicke
der einzelnen Schichten mit zunehmender Vermahlungsdauer immer mehr ab- und die Anzahl
der Schichten je Pulverteilchen immer mehr zunimmt. Durch mechanisches Legieren lassen
sich nicht nur duktile Metalle miteinander legieren, sondern auch spröde und/oder
nicht-metallische Komponenten in einer feinen Verteilung in eine metallische Matrix
einbringen. Die Vermahlung erfolgt in konventionellen Kugelmühlen oder in Attritoren,
ggf. unter Steuerung der atmosphärischen und/ oder der Temperatur-Bedingungen. Um
die gewünschte Homogenisierung des legierten Verbundpulvers zu erzielen, wird bei
Einsatz einer Kugelmühle eine vergleichsweise sehr viel längere Behandlungsdauer als
bei Einsatz eines
Attritors benötigt. Beiden Mahlaggregaten ist jedoch gemein, daß es praktisch unmöglich
ist, die mechanisch-technologischen Eigenschaften der mechanisch legierten
Verbundpulverteil- chen zu reproduzieren. Darüber hinaus unterliegen die Bauteile der
genannten Mahlaggregate einem nicht unbeachtlichen Verschleiß.
[0003] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg zu zeigen, der die Herstellung
mechanisch legierter Verbundpulver in reproduzierbarer
Art und Weise ermöglicht, mit dem eine kürzere Behandlungsdauer der Pulver bis zum
Erreichen der gleichmäßigen Zusammensetzung des Verbundpulvers erreicht werden kann
und durch den sich eine deutliche Senkung des
Verschleisses der Bauteile der Mühle und der Mahlkörper erzielen läßt.
[0004] Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Verwendung einer Zentrifugalmühle mit zylinderförmiger
Mahltrommel, die um ihre eigene Achse rotiert und gleichzeitig auf einem Rotationskreis
mit konstantem
Drehverhältnis um eine feststehende und zu der Achse der Mahltrommel parallele
Rota- tionsachse rotiert und mit einem Antriebsmechanismus für die Rotation der Mahltrommel
um die Trommelachse und für die Rotation auf dem Rotationskreis der Achse der Mahltrommel
versehen ist.
[0005] Das Rotationszentrum liegt innerhalb des Mahlgefäßquerschnittes. Das
Mahlgefäß selbst führt keine Rotationsbewegung um die eigene Achse aus.
[0006] Eine solche keine kritische Drehzahl besitzende aus der DE-OS 26 31 826 bekannte
zentrifugalmühle nutzt im Gegensatz zu den vorstehend zum Stand der Technik beschriebenen
Mühlen das bis zu 30-fache der Erdbeschleunigung für die Mahlung aus. Dies führt zu
einer wesentlich höheren
Ener- giedichte in der Mühle und damit zu einer wesentlich kleineren Bauweise. Die
zentrifugalmühle ist bisher eingesetzt worden für die Vermahlung von mineralischen
Rohstof- fen und sonstigen Produkten auf hohe Feinheit und spezifische Oberflächen
aufgrund des hohen Wirkungsgrades sowie zur
Feinmahlung von Kohle in
Kohle/Wasser- bzw.
Kohle/öl-Suspensionen. Hier wirkt sich der sehr gute Mischeffekt aufgrund der hohen
wirksamen Zentrifugalkräfte positiv aus.
Da komplizierte Zahnkränze und Ritzel fehlen, ist der Verschleiß entsprechend geringer.
Verglichen mit einem
Attri- tor wird eine Energieeinsparung bis zu 30 % erreicht und gleichzeitig die Behandlungsdauer
gegenüber Kugelmühlen um 95 % gegenüber
Rührwerksattritoren um über 50 % erniedrigt.
Da die Mahltrommel ihre Orientierung im Raum beibehält, ist es relativ einfach, eine
direkte oder indirekte Kühlung zu realisieren.
[0007] zweckmäßigerweise beträgt der Füllungsgrad 30 bis 90 % bei einer Durchsatzleistung
von 0,01 bis 1,5 t/h.
[0008] Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Als Ausgangspulver wurden folgende handelsübliche Pulver eingesetzt:
[0009] Als Mahlkörper wurden Stahlkugeln mit einem Gewicht von 2,5 kg und einem Durchmesser
von 10 mm verwendet, die Mahlgutmenge betrug 2,0 kg. Das Volumen des Mahlgefäßes betrug
8 1. Als Frequenz des Mahlgefäßes wurden 450
U/min gewählt. Die im Deckel des Mahlgefäßes gemessene Temperatur stieg innerhalb 15
min auf 110 bis 130 °C an und blieb danach konstant. Anschließend wurde noch 15 min
weitergemahlen. Nach dem Mahlen hat das Pulver gemäß der Siebanalyse eine Korngröße
von 88 % unter 0,5 mm. Die Härte der Pulverpartikel betrug zwischen 782 und 888 HV.
Die Schichten der einzelnen Komponenten waren so dünn, daß sie lichtmikroskopisch
nicht mehr aufzulösen waren.
[0010] Für die in der
Zentrifugalmühle erzeugten mechanisch legierten Verbundpulver ist die hohe plastische
Verformung von vorherrschender Bedeutung, wodurch die hohe Härte der Pulverteilchen
entsteht. Die Verbundpulver können durch Strangpressen verdichtet und ggf. anschließend
wärmebehandelt werden.
1. Verfahren zur Herstellung eines mechanisch legierten Verbundpulvers durch Vermahlen
von wenigstens einem me- tallischen Pulver mit wenigstens einem nichtmetallischen
Pulver oder von metallischen Pulvern, deren Komponenten im flüssigen Zustand unvollkommen
bzw. gar nicht ineinander löslich sind, in einer Trommelmühle mit hoher Energieeinbringung in das Mahlgut, ggf. unter Steuerung der
atmosphärischen und/oder Temperatur-Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine
zentrifugalmühle mit zylinderförmiger Mahltrommel, die um ihre eigene Achse und gleichzeitig
auf einem Rotationskreis mit konstantem Drehverhältnis um eine feststehende und zu der Trommelachse
parallelen Rotationsachse rotiert und einen Antriebsmechanismus für die Rotationsmahltrommel
um die Trommelachse und für die Rotation auf dem Rotationskreis der Achse der Mahltrommel
aufweist, verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllungsgrad 30 bis
90 % beträgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchsatzleistung
0,01 bis 1,5 t/h beträgt.
