Spôsob výroby telies z kovovej peny na báze zinku a použitie zliatin na ich výrobu

Číslo patentu: 286714

Dátum: 11.03.2009

Autori: Melzer Armin, Spriestersbach Jochen

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Je opísaný spôsob výroby telies z kovovej peny na báze zinku, obsahujúcej okrem zinku a obvyklých prímesí 2 až 20 % hmotn. hliníka, ktorý sa uskutočňuje tak, že telesá z kovovej peny sa vyrábajú zo spevňovacieho prostriedku a práškového kovu obsahujúceho 2 až 80 % hmotn. práškového kovu vzniknutého ako odpad pri tepelnom postrekovaní, zhutňovaní rozprašovaním alebo pri procesoch regenerácie kovov a/alebo zliatin. Vynález sa ďalej týka použitia zliatin obsahujúcich okrem zinku a obvyklých prímesí 2 až 20 % hmotn. hliníka, výhodne 4 až 16 % hmotn. hliníka, a až do 4 % hmotn. medi, až do 4 % hmotn. horčíka, až do 2 % hmotn. mangánu, až do 2 % hmotn. titánu a až do 0,1 % hmotn. india na výrobu telies z kovovej peny, pričom 2 až 80 % hmotn. pochádza z práškového kovu vzniknutého ako odpad pri tepelnom postrekovaní, zhutňovaní rozprašovaním alebo pri procesoch regenerácie kovov a/alebo zliatin.

Text

Pozerať všetko

(22) Dátum podania prihlášky 30. 3. 2000(24) Dátum nadobudnutia účinkov patentu 6. 4. 2009 Vestník UPV SR č. 4/2009(31) Číslo prioritnej prihlášky 199 23 686.8(32) Dátum podania prioritnej prihlášky 23. 6. 1999 I (33) Krajina alebo regionálna URAD l organizácia priority DE PRIEMYSELNEHO (40) Dátum zverejnenia prihlášky 9. 1. 2003 VLASTNICWA Vestník UPV SR č. 1/2003 SLOVENSKEJ REPUBLIKY A(47) Dátum sprístupnenia patentu verejnosti 11. 3. 2009(62) Číslo pôvodnej prihlášky v prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej prihlášky úžitkového vzoru v prípade odbočenia(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT PCT/EP 00/02816(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT W 001/00355(96) Číslo podania európskej patentovej prihláškyJe opísaný spôsob výroby telies z kovovej peny na báze zinku, obsahujúcej okrem zinku a obvyklých prímesí 2 až 20 hmotn. hliníka, ktorý sa uskutočňuje tak, že telesá z kovovej peny sa vyrábajú zo spevňovacieho prostriedku a práškového kovu obsahujúceho 2 až 80 hmotn. práškového kovu vzniknutého ako odpad pri tepelnom postrekovaní, zhutňovani rozprašovaním alebo pri procesoch regenerácie kovov a/alebo zliatin. Vynález sa ďalej týka použitia zliatin obsahujúcich okrem zinku a obvyklých prímesí 2 až 20 hmotn. hliníka, výhodne 4 až l 6 hmotn. hliníka,a až do 4 hmotn. medi, až do 4 hmotn. horčíka, až do 2 hmotn. mangánu, až do 2 hmotn. titánu a až do 0,1 hmotn. india na výrobu telies z kovovej peny, pričom 2 až 80 hmotn. pochádza z práškového kovu vzniknutćho ako odpad pri tepelnom postrekovaní, zhutňovaní rozprašovaním alebo pri procesoch regenerácie kovov a/alebo zliatin.Spôsob výroby telies z kovovej peny na báze zinku a použitie zliatin na ich výrobuVynález sa týka spôsobu výroby telies z kovovej peny na báze zinku a použitia zliatin na ich výrobu.Kovové peny sa vyrábajú rôznymi spôsobmi a používajú sa na najrozličnejšie účely. Spoločnou vlastnosťou všetkých pien je nízky pomer hmotnosti a objemu a všeobecne vysoká mechanická stabilita vzhľadom na hmotnosť. Ďalšími vlastnosťami kovových pien sú nízka elektrická vodivosť, nízka tepelná vodivosť a zvuková izolácia. Podľa spôsobu výroby sa získavajú peny s uzavretými pórmi alebo peny s otvorenými pórmi,ktoré sa príležitostne označujú taktiež len ako pórovité štruktúry. Podľa spôsobu výroby a ďalšieho spracovania môžu byť póry viac alebo menej guľovitć alebo môžu mať šošovkovitý alebo podlhovastý tvar. Podľa spôsobu výroby môžu aj vnútri penového telesa vznikať oblasti s rozličnou veľkosťou pórov a rozličnou hrúbkou stien. Okrem toho sa kovové peny cielene spracovávajú aj na sendvičové štruktúry alebo vkladajú do dutých telies, alebo do dutých profilov.Pri tavnom metalurgickom procese speňovania sa viackrát osvedčilo vmiešať do kovového kúpeľa legujúce prísadové prvky zvyšujúce viskozitu alebo tuhé telesá nerozpustné V kovovom kúpeli. Taktiež sa osvedčili metódy speňovania, pri ktorých sa ku kovu a prípadne k prísadám zvyšujúcim viskozitu pridávajú speňovacie prostriedky (nadúvadlá), ktoré sa nad určitou teplotou rozkladajú, a tým vytvárajú penu. Ako speňovacie prostriedky sa môžu používať napríklad hydridy kovov, uhličitany, hydráty, práškové organické látky,zlúčeniny dusíka, ako napríklad nitridy, hydroxídy, hydrogenuhličitany alebo zmesi oxidov s uhlikom, ktoré tým nepriamo tvoria plyny porovnaj taktiež DE-A-198 13 176, v ktorom sa podrobnejšie opisuje aj takzvané odlievanie pod tlakom. Špeciálne spôsoby s použitím špeciálnych zliatin a špeciálnych speňovacích prostriedkov sa opisujú V US-A-3 087 807 a US-A-3 758 291.Kovové peny s anizotropnou tepelnou a elektrickou vodivosťou sa špeciálne opisujú napríklad v DE-C-44 24 157. Ďalšie spôsoby sa opisujú v DE-C-41 01 630, DE-C-41 24 591 a DE-C-40 18 360. Špeciálne kovové peny a ich použitie na zvukovú izoláciu a elektromagnetické tienenie sa opisujú v EP 0 210 803 B 1. Ďalej sa odkazuje na publikáciu v Symposium Metallschäume (Sympózium kovové peny) 6-73, 1997, Brémy, vydanú vo vydavateľstve MIT Verlag s príspevkami od J. Baumeistra, na stranách 3 až 13, od M. Hartmanna a R. F. Singera na stranách 39 až S 7 a od P. Weiganda a J. Banharta na stranách 91 až 102. Vtomto poslednom príspevku sa nachádza aj odsek na stranách 94 až 96 o expanzívnom správaní zinkových pien, pri ktorých sa ako speňovací prostriedok zvolil hydroxid zirkónia. V týchto skúškach išlo predovšetkým o správanie týchto kovov pri speňovaní a mechanické vlastnosti takto získaných pien. Použitie ľahkých konštrukčných štruktúr z hliníkovej peny v konštrukcii vozidiel sa nachádza V článku od Banharta, Baumeistra, Melzera, Seeligera a Webera v časopise Werkstoffe 98.V tomto stave techniky výroby a použitia kovovej peny sa pri voľbe zliatin stále kládla dôležitosť len na správanie pri penení a na vlastnosti hotovej peny, pričom v popredí stála štruktúra pórov, dosianuteľná hustota peny a izotopné alebo anizotropné vlastnosti. Žiadna pozornosť sa prakticky nevenovala vlastnostiam kovových pien pri korodovaní, pričom najmä pri penách s otvorenými pórmi, to znamená pri častiaci s pórovitou štruktúrou, sa môže vyskytovať viac alebo menej silná korózia v dôsledku vnikania kvapalín. Aj pri výrobe sendvičovýcn štruktúr sa zistilo, že na správanie pri korodovaní má veľký vplyv výber materiálu speniteľných zliatin a taktiež krycích plechov.Úlohou predloženého vynálezu je preto poskytnutie kovových pien na báze zinku, ktoré sa dajú ľahko spracovať na peny, ktoré majú dobré mechanické vlastnosti a okrem toho majú dobrú odolnosť proti korózii. Pritom je snaha o čo najmenšiu hustotu pri dobrých mechanických vlastnostiach.Uvedenú úlohu spĺňa spôsob výroby telies z kovovej peny na báze zinku, obsahujúci okrem zinku a obvyklých prímesí 2 až 20 hmotn. hliníka, podľa vjmálezu, ktorého podstatou je, že telesá z kovovej peny sa vyrábajú z penového prostriedku a práškového kovu obsahujúceho 2 až 80 hmotn. práškového kovu vzniknutého ako odpad pri tepelnom postrekovaní, zhutňovaní rozprašovanim alebo pri procesoch regenerácie kovov a/alébo zliatin.Telesá z kovovej peny výhodne obsahujú 4 až 16 hmotn. hliníka. Pritom sa výhodne pridáva až do 4 hmotn. medi, až do 4 hmotn. horčíka, až do 2 hmotn. mangánu, až do 2 hmotn. titánu a až do 0,1 hmotn. india.Na vytvorenie sendvičovej štruktúry sú vhodne najmä krycie plechy z hliníka, zinku, ocele a/alebo pozinkovanej ocele. Kovové peny podľa vynálezu sa ďalej dajú veľmi dobre vkladať do vnútrajška dutých telies alebo dutých profilov, ktoré pozostávajú z hliníka, zinku, ocele a/alebo pozinkovanej ocele.Prekvapivo sa nachádzajú obzvlášť výhodné vlastnosti pri speňovaní aj pri konečných vlastnostiach peny,keď sa k uvedeným zliatinám zinku primieša práškový zinok a/alebo práškový hliník, a/alebo prášok zo zliatiny zinku a hliníka, ktorý vzniká ako odpad pri tepelnom postrekovaní a/alebo pri zhutňovaní rozprašovaním, a/alebo pri procesoch regenerácie kovov a/alebo zliatin. Prášky zinku, hliníka a/alebo zliatin zinku a hliníka, ktoré vznikajú ako odpad pri tepelnom postrekovani, sa väčšinou označujú ako overspray prášky(prestrekové prášky) a doteraz sa posielali späť dodávateľom drôtov na termické postrekovanie. Doteraz sa nemohli používat priamo na spracovanie na kovové materiály, pretože tieto prášky sú pokryté pomerne silným oxidovým povlakom. To isté platí pre prášky, ktoré vznikajú ako odpad pri zhutňovaní rozprašovaním alebo pri iných spracovaniach ako zinkový prach, hliníkový prach alebo prach zliatin zinku a hliníka, napríklad aj ako filtračný prach vo filtračných zariadeniach. Tieto prášky majú veľkosť častíc všeobecne 5 až 1 000 rrL Podľa doterajšieho stavu techniky sa už tenký oxidový povlak hliníkového prášku považoval za rušívý a škodlivý porovnaj Baumeister, cit. lit. strana 8.Zistilo sa, že tieto odpady pokryté oxidovým povlakom sa prekvapivo môžu vynikajúcim spôsobom vo väčších rrmožstvách spolu používať na výrobu telies z kovových picn podľa vynálezu. Osebe nežiaduci oxidový povlak vedie pravdepodobne k mechanickej stabilizácii v priebehu procesu speňovania. Podľa zloženia týchto práškov sa okrem toho môže zlepšit odolnost penových telies proti korózii. Prinajmenšom sa odolnosť proti korózii v dôsledku týchto čiastočiek nezhoršuje.Zlepšenie vlastností sa dá v niektorých prípadoch pozorovať už od 0,5 hmoln. prídavku overspray prášku. Až použitie viac ako 80 hmotn. overspray prášku z tepelného procesu postrekovania dovoľuje mechanická súdržnosť penového telesa pri komprimovani. Prednostne sa preto pridávajú 2 až 40 hmotu. a najmä 5 až 30 hmotu. overspray prášku.Odolnosť telies z kovovej peny aj sendvičovej štruktúry s telesarni z kovovej peny podľa vynálezu proti korózii sa testuje napríklad v teste v soľnej komore podľa DIN 500 21-ss a v teste na kondenzát/SO podľa DIN 500 18. Ukázalo sa, že korózia sa môže mnohonásobne znížiť. Rušivo naproti tomu pôsobia prímesi viac ako 0,1 hmotu. železa, ktoré predovšetkým spôsobuje interkryštalickú koróziu a zhoršuje mechanické vlastnosti.Naproti tomu uvedené prídavky medi, horčíka, mangánu, titánu a india sú schopné zlepšit odolnosť proti korózii a mechanické vlastnosti.Ako speňovacie prostriedky sa osvedčili najmä hydrid zirkónia, hydrid titánu a hydrid horečnatý, pričom zároveň sa vytvárajúci titán a/alebo horčík môže pozitívne pôsobiť aj vzhľadom na správanie pri speňovaní a na odolnost proti korózii.Pri výrobe sendvičových štruktúr alebo plnených dutých telies, alebo dutých profilov sa osvedčili predovšetkým hliník, zinok, oceľ a/alebo pozínkovaná oceľ, pretože tieto sú schopne na stykových miestach s kovovou penou vytvárať spájkovć spoje. Zliatiny zinku a hliníka majú vynikajúce spájkovacie vlastnosti pre uvedené materiály. Pri používaní oceľových krycích plechov pôsobí teleso z kovovej peny podľa vynálezu súčasne ako katódová antikorózna ochrana ocele. Tak sa sendvičové štruktúry, duté telesá alebo dute profily chránia zvnútra proti korózii.Obzvlášť výhodne sa používajú krycie plechy alebo duté telesá zo zinku, hliníka alebo pozinkovanej ocele, pretože sa pri speňovani môžu legovat zliatinarrti zinku použitými podľa vynálezu a pritom sa zvyšuje teplota tavenia a to môže viest k prídavnej stabilizácii peny a prechodových oblastí medzi penou a krycím plechom alebo dutýrn profilom, ktorý ju ohraničuje.Na tvarovanie sa však môže použiť aj sklo, ktoré sa pri speňovani zliatin prakticky ncdeformuje a ani nezlepuje so zliatinarni zinku, takže je vhodné na viacero použití alebo na dlhšie výrobné časy a pritom umožňuje dobrú rozmerovú stálosť. Proces speňovania sa pritom môže sledovať dokonca opticky.Ak sa pri výrobe použije zinok, hliník alebo zliatina zinku a hliníka vo forme prášku, mali by byt veľkosti častíc prednostne v rozpätí 50 až 4 000 m. Tieto zliatiny však možno pred speňovaním spracovať aj valcovaním, plátovanim a prefonnovaním alebo vyťahovaním do drôtov, ktoré sa potom ďalej spracovávajú na telesá z kovovej peny. Ako veľmi výhodné sa pritom ukázalo, ked sa speniteľný polotovar spracuje na granulát v rozpätí 2 až 23 mm a tento granulát sa vloží do formy na penu a potom speňuje.V nasledovných príkladoch sa opisujú typické formy uskutočnenia, ktoré však nemajú obmedzovať predmet vynálezu.Zhutníla sa prášková zmes skladajúca sa zo 14 hmotn. hliníka, 0,8 hmotn. hydridu zirkónia (ZrH) a zinku tvoriaceho zvyšok. Potom sa spenil polovýrobok. Dosiahla sa hustota 0,7 g/cms. Pri skúške v soľnej komore podľa DIN 500 Zl-ss ukázali penové štruktúry podľa vynálezu zreteľne zlepšenú odolnosť proti korózii v porovnaní so zliatinami jemného zinku. Úber sa mohol znížiť približne päťnásobne. Pri teste na kondenzát/SOZ podľa DIN 500 18 sa dosiahla značne zlepšená odolnosť proti korózii. Úber kovu sa tu mohol zlepšiť asi päťnásobne. Pri skúške na odolnosť proti skondenzovanej vode/oxidu síríčitému SO podľa normy DIN 500 18 bolo dosiahnuté V podstate lepšej odolnosti proti korózii. Uber sa tu mohol zlepšit viac ako desaťnásobne.Zhutnila sa prášková zmes skladajúca sa z 5 hmotn. overspray zinku, 5 hmotn. overspray hliníka, 5 hmotn. overspray ZnA 1 15, 0,8 hmotn. hydridu zirkónia (ZrH), 10 hmotn. hliníka a zinku tvoriaceho zvyšok. Dosiahla sa hustota peny 0,5 g/cm 3. Štmktlíra pórov penového telesa bola veľmi homogénna a jemne pórovitá. Stabilita peny v procese speňovania bola zreteľne zvýšená. Odolnosť proti korózii je porovnateľná so zliatinami podľa vynálezu z príkladu l.Prášková zmes pozostávajúca z 80 hmotn. overspray prášku ZnAll 5 z tepelného postrekovania,1,0 hmotn. hydridu zirkónia (ZrH) a zinku tvoriaceho zvyšok sa za studena predlísovala a potom zhutnila vo vytláčacom stroji. Dosiahla sa hustota peny približne 0,5 g/cm 3. Štruktúra pórov penového telesa bola veľmi homogénna a jemne pórovitá. Stabilita peny v procese speňovania bola veľmi vysoká. Odolnosť proti korózii j e porovnateľná so zliatinarní podľa vynálezu z príkladu l.Do vtokového kanála stroja na odlievanie zinku pod tlakom sa umiestnila prášková zmes pozostávajúca zo 75 hmotn. overspray prášku ZnAll 5 z tepelného postrekovania a 25 hmotn. hydridu zirkónia(ZrK). Ako zliatina na odlievanie pod tlakom sa použila zliatina zinku na odlievanie pod tlakom skladajúca sa zo 4 hmotn. hliníka, 1,0 hmotn. medí a zinku tvoriaceho zvyšok. Pomer taveniny k práškovej zmesi sa nastavil tak, aby podiel speňovacieho prostriedku v dielci z odlíevania pod tlakom bol približne 1,0 hmotn. Celkový dielec z odlíevania pod tlakom bol speniteľný a hustota peny bola približne 0,6 g/cm 3. Štruktúra pórov penového telesa bola veľmi homogénna a jemne pórovitá. Rovnaký pokus sa uskutočnil aj s 1,0 hmotn. hydridu titánu namiesto hydridu zirkónia a viedol k porovnateľným výsledkom.l. Spôsob výroby telies z kovovej peny na báze zinku, obsahujúci okrem zinku a obvyklých prímesí 2 až 20 hmotn. hliníka, v y z n a č n j ú c i s a t ý m , že telesá z kovovej peny sa vyrábajú zo spevňovacieho prostriedku a práškového kovu obsahujúceho 2 až 80 hmotn. práškového kovu vzniknutého ako odpad pri tepelnom postrekovaní, zhutňovaní rozprašovaním alebo pri procesoch regenerácie a/alebo zliatin.2. Spôsob podľa nároku l, v y z n a č uj ú c i s a tý m, že telesá z kovovej peny obsahujú 4 až 16 hmotn. hliníka.3. Spôsob podľa jedného z nárokov l alebo 2, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že sa pridáva až 4 hmotn. medí, až do 4 hmotn. horčíka, až do 2 hmotn. mangánu, až do 2 hmotn. titánu a až do 0,1 hmotn. india.4. Spôsob podľajedného z nárokov 1 až 3, v y z n a č uj ú c i s a t ý m , že telesá z kovovej peny sa vkladajú do sendvičovej štruktúry s krycími plechmi z hliníka, zinku, ocele a/alebo pozinkovanej ocele.5. Spôsob podľajednćho z nárokov l až 3, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že telesá z kovovej peny sa vkladajú do vnútrajška dutých telies alebo dutých profilov z hliníka, zinku, ocele a/alebo pozinkovanej ocele.6. Použitie zliatin obsahujúcich okrem zinku a obvyklých primesí 2 až 20 hmotn. hliníka, výhodne 4 až 16 hmotn. hliníka a až do 4 hmotn. medí, až do 4 hmotn. horčíka, až do 2 hmotn. mangánu, až do 2 hmotn. titánu a až do 0,1 hmotn. india, na výrobu telies z kovovej peny, pričom 2 až 80 hmotn. pochádza z práškového kovu vzniknutého ako odpad pri tepelnom postekovaní, zhutňovaní rozprašovaním alebo pri procesoch regenerácie kovov a/alebo zliatin.

MPK / Značky

MPK: C22B 7/00, B22F 3/00, C22C 1/08, C22B 19/00

Značky: báze, telies, použitie, zliatin, zinku, kovovej, spôsob, výrobu, výroby

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-286714-sposob-vyroby-telies-z-kovovej-peny-na-baze-zinku-a-pouzitie-zliatin-na-ich-vyrobu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby telies z kovovej peny na báze zinku a použitie zliatin na ich výrobu</a>

Podobne patenty