Pulvermetallurgie hat sich längst von einer Nischentechnologie zu einem festen Bestandteil moderner Fertigungsverfahren entwickelt. Das faszinierende und vielseitige Fertigungsverfahren ist in zahlreichen Industriebereichen unverzichtbar geworden. Ob in der Automobilindustrie, der Medizintechnik oder der Luft- und Raumfahrt – die Herstellung von Bauteilen aus metallischen Pulvern bietet einzigartige Vorteile gegenüber konventionellen Gieß- oder Zerspanungstechniken
In diesem Blogartikel werfen wir einen praxisnahen Blick auf die Stärken von Bornitrid in der Pulvermetallurgie: Ein kompakter Überblick für alle, die in der Praxis nach leistungsfähigen Lösungen suchen.
Warum gewinnt Metallverdüsung an Bedeutung?
Die Metallverdüsung ist heute eines der Schlüsselverfahren zur Herstellung von hochwertigen Metallpulvern – besonders dann, wenn es auf feine Körnung, kontrollierte Eigenschaften und reproduzierbare Qualität ankommt. Das Verfahren kommt immer dann zum Einsatz, wenn pulverförmige Metalle gebraucht werden, etwa für das Sintern, die additive Fertigung oder für komplexe Hochleistungswerkstoffe wie Hartmetalle oder magnetische Legierungen. Auch Themen wie Leichtbau, individualisierte Bauteile und eine effizientere Ressourcennutzung tragen dazu bei, dass immer mehr Unternehmen auf verdüstes Metallpulver setzen. Nicht zuletzt auch durch den wachsenden Einsatz von metallischem 3D-Druck in der Industrie.
Zum Einsatz kommen dabei eine ganze Reihe von Metallen und Legierungen: Edelstahl, Titan, Aluminium, Nickelbasislegierungen, Kupfer, Cobalt-Chrom oder auch hochschmelzende Metalle wie Wolfram und Molybdän. Je nach Werkstoff und Anwendungsfeld entscheidet man sich für Gasverdüsung für besonders sauberes, kugelförmiges Pulver oder Wasserverdüsung, welche kosteneffizienter ist, aber mit einer gröberen Struktur einhergeht.
Worauf kommt es dabei an?
In erster Linie auf eine gleichmäßige Partikelgröße des Metallpulvers, eine möglichst sphärische Form für gutes Fließverhalten und geringe Oxidation – vor allem bei reaktiven Metallen. Auch die Kühlgeschwindigkeit spielt eine Rolle, da sie die Mikrostruktur des Pulvers beeinflusst. Für industrielle Anwendungen zählt am Ende vor allem eines: gleichbleibende Qualität bei jeder Charge.
Übliche Stahl- oder Eisenpulver stellen die Metallverdüsung vor keine allzu großen Herausforderungen und kommen mit gängigen Düsenmaterialien wie z.B. Zirkondioxid aus. Geht es jedoch in Richtung der Spezialitäten, steigen die Anforderungen an die Qualität rasant an. Es werden bestimmte Partikelgrößenverteilungen der Metallpulver gefordert oder sogar die Form der Pulverpartikel ist mitentscheidend. Die Qualität der Pulver wird durch die engen und konstanten Partikelgrößenverteilungen bestimmt. Diese Anforderungen müssen prozesssicher gewährleistet sein und erfordern höchste Präzision während des Verdüsungsvorgangs.
In der Pulvermetallurgie kommt die Qualität nicht ohne Quantität aus. Um den Prozess der Metallverdüsung wirtschaftlich betreiben zu können, muss die Pulverausbeute möglichst hoch sein und der Ausschuss entsprechend gering. Lange Stillstands- oder Wartungszeiten müssen vermieden und die eingesetzte Energie möglichst effizient genutzt werden.
Genau hier kommt unser HeBoSint® SL-N 300 in Spiel.
HeBoSint® SL-N 300 ist eine Bornitrid-Siliziumaluminiumoxynitrid Mischkeramik, die speziell für den Kontakt mit Metallschmelzen entwickelt wurde. Diese Keramik weist ein optimiertes Verschleißverhalten auf. Durch das hervorragende Nichtbenetzungsverhalten wird ein Verstopfen der Düse verhindert und gewährleistet einen kontinuierlichen Prozess mit gleichmäßiger Partikelgröße der Metallpulver, eine lange Laufzeit und mehrmaligen Einsatz der Düse – Charge für Charge. Die geringe Wärmeausdehnung von Bornitrid im Allgemeinen sorgt für gleichmäßige Pulverpartikel.
Bornitrid wird in Form eines Sinterkörpers heißgepresst und anschließend mittels üblichen Zerspanmethoden zu präzisen Bauteilen gefertigt. Herkömmliche Düsen aus Zirkondioxid oder Aluminiumdioxid, werden meist grünbearbeitet und sehen als letzten Schritt eine Sinterung die zu Schwankungen in der Bauteilgeometrie führen kann. Im Speziellen können die Toleranzen, der für die Verdüsung kritischen Düsenbohrung, beim HeBoSint® SL-N 300 deutlich geringer gehalten werden. Im Prozess selbst kann mit der präzisen Düse und der geringen Wärmeausdehnung des Bornitrids gezielt Einfluss auf die Partikelform und Verteilung genommen werden.
Ein zusätzlicher Vorteil zeigt sich durch das exzellente Thermoschockverhalten von Bornitrid Keramik. Ein umfangreiches Vorheizen der Düse entfällt, was die Vorbereitungszeit und den Energieverbrauch reduziert. Mit dem Einsatz von HeBoSint® SL-N 300 als Düsenmaterial können die Prozesskosten gesenkt und gleichzeitig die Qualität gesteigert werden.
Düsen aus Bornitrid:
- Langlebigkeit der Düse bei großen Abgussmengen
- Chemische Beständigkeit gegenüber aggressiven Legierungsbestandteilen
- Reinheit des Metallpulvers
- PGV des Metallpulvers kann präzise gesteuert werden
- Form der Partikel kann präzise beeinflusst werden
- Verwendung ohne umfangreiches Vorheizen möglich
- Höchste Ausbeute
- Verringerte Prozesskosten
- Reduzierter Ausschuss
- gleichbleibende Qualität bei jeder Charge
Fazit und Ausblick
Mit dem wachsenden Einsatz von additiven Fertigungsverfahren, der Entwicklung neuer Legierungen und dem zunehmenden Bedarf an individualisierten, leistungsfähigen Komponenten wird die Bedeutung der Pulvermetallurgie weiter zunehmen. Materialien wie HeBoSint® SL-N 300 werden eine Schlüsselrolle dabei spielen, Prozesse noch stabiler, wirtschaftlicher und präziser zu gestalten. Weiterentwicklungen im Bereich Materialdesign und Fertigungstechnik könnten das Einsatzspektrum von Bornitrid sogar noch erweitern – etwa im Bereich der additiven Fertigung oder bei besonders reaktiven Schmelzen.