Gesintertes Pulver

Beim Pulversintern wird die Temperatur des Grünlings (gepresstes Pulverteil) auf ein bestimmtes Niveau erhöht und über einen bestimmten Zeitraum auf dieser Temperatur gehalten.Die Sintertemperatur liegt üblicherweise zwischen 70 % und 90 % des Schmelzpunktes des Pulvermetalls.Dadurch entstehen Bindungsmechanismen zwischen den im Pressling zusammengepressten Pulverpartikeln.Die Bindung innerhalb des Grünlings ist schwach und dieser gepresste, ungesinterte Teil hat normalerweise gerade genug strukturelle Integrität, um gehandhabt zu werden.Durch die beim Sintern entstehende Bindung wird das Teil erheblich gestärkt.

Beim Sintern verschwinden die einzelnen Partikelstrukturen und das Material bildet eine Masse.Durch herkömmliches Sintern wird nicht die gesamte Porosität des Teils beseitigt, die Porosität wird jedoch weiter verringert.Neben der Volumenreduzierung kann das Sintern auch dazu führen, dass Bereiche der miteinander verbundenen offenen Porosität im Grünling isoliert werden.Diese isolierten Bereiche werden zu geschlossenen Porositäten, da sie von der Außenumgebung abgeschnitten sind.Charakteristisch für das Sintern ist das Abbrennen von Zusatzstoffen im Pulver, die für frühere Verarbeitungsschritte notwendig waren.Die Entfernung nicht mehr benötigter Bestandteile wie Schmierstoffe, Bindemittel und Entflockungsmittel ist für die Aufrechterhaltung der Reinheit des Materials des Endprodukts unerlässlich.Neben der Erhöhung der Festigkeit und Dichte des Teilematerials erhöht das Sintern auch die Duktilität, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit.Während des Sinterns tritt eine Schrumpfung auf, die jedoch berechnet wird, wenn die Faktoren des Herstellungsprozesses kontrolliert werden.

Die Mechanismen, die beim Sintern zur Bindung führen, sind vielfältig und komplex.Als Hauptmechanismus für die Bindung gilt die Diffusion. Die Mechanismen variieren je nach Herstellungsprozessfaktoren und Pulvereigenschaften.Einige andere Mechanismen, die zusammen mit der Diffusion auftreten können, sind plastisches Fließen, Rekristallisation, Kornwachstum, Materialtransport in der flüssigen Phase und Materialtransport in der Dampfphase.Die physikalischen Eigenschaften verschiedener Verbindungsarten können unterschiedlich sein.Nachfolgend wird die Partikelbindung durch zwei unterschiedliche Mechanismen dargestellt.Durch die Diffusionsbindung verringert sich der Abstand zwischen den Partikeln und damit der Platzbedarf.Der Phasenmaterialtransport fügt Material hinzu, während die Partikel den gleichen Abstand voneinander haben.

Die Bindungsmechanismen beim Sintern sind kompliziert und unterschiedlich. Als Hauptantriebskraft für diese Partikelbindung wird jedoch eine Energiereduzierung aufgrund einer verringerten Oberfläche angesehen.Pulver mit einer größeren Oberfläche haben eine höhere treibende Kraft zur Bindung und eine Senkung dieser potenziellen Energie.

Beim Sintern kommt es auch zu einer Legierung verschiedener Metallpulver.Die Sintertemperatur muss immer niedriger sein als die Schmelztemperatur mindestens eines der Pulverbestandteile.In manchen Fällen liegt die Sintertemperatur über dem Schmelzpunkt eines der Materialien, aber unter dem Schmelzpunkt des anderen.Dies wird als Flüssigphasensintern bezeichnet.Durch Flüssigphasensintern kann Porosität beseitigt und Teile mit hervorragenden Materialeigenschaften hergestellt werden.