[发明专利]用于烧结金属、非氧化物陶瓷和其它易氧化材料的方法

说明书

本发明涉及用于烧结金属和/或非氧化物部件的方法。按照本发明，首先将包含金属和/或非‑氧化物部件的相应坯体包封在金属卤化物盐(NZ)中，然后经气密性压制，并接着在金属卤化物盐(NZ)中加热以烧结。该任选通过粉末‑冶金方法制备的坯体还可在室温下包封于金属卤化物盐中和经气密性压制。在第一个实施方案中，将如此包封的坯体直接送入熔盐浴中。或者是首先将该用金属卤化物盐包封的坯体埋入多孔性盐浴中，并将其一同加热直到其至少达该盐的熔融温度。通常不应超过1400ºC的最高温度。经冷却后，可将该盐溶于例如水、水溶液或短‑链醇中。该经烧结的部件可取出。有利的是，该方法可在空气存在下进行。

本发明涉及材料的烧结，特别是涉及其初始状态为粉末的易氧化材料如金属或非氧化物陶瓷的烧结。

现有技术

术语烧结通常意指一种用于制备或改变材料的方法，在此方法中，将细颗粒的陶瓷材料或金属材料加热，部分也在高压下进行。但是，由于最大烧结温度设定为低于主部件的熔融温度，所以通常保持工件的外形。在烧结时，该初始材料的颗粒变密实并由此填满孔隙空间。这通常导致收缩。

烧结期间的热处理使作用是：由在前一工艺步骤中-例如借助挤压-成形的细颗粒或粗颗粒坯体产生固态的工件。该坯体通过烧结步骤获而得在各类应用中所必需的所希望有的最终特性，如硬度、强度或导热性。

已知非氧化物材料的合成步骤以及烧结步骤通常均在保护气氛或真空中进行，以便防止在有氧存在下该材料的氧化。因此，必然要求对必须被保护以避免不必要氧化的易氧化材料的处理通常在氩、氮的保护气氛中或真空中进行。

同样还己知，氧化物和碳化物陶瓷粉末的合成途径是通过盐熔体进行的。甚至在此方法中，经常要设置保护气氛或真空，这就使这种合成的成本增加。

粉末冶金是一种总是由初始粉末开始用于小尺寸的和非普通几何结构的已知制备工艺。对此，金属材料以及陶瓷材料都是适用的。在所有制备步骤中，该烧结工艺通常是最耗能的步骤。就这点而言，该烧结步骤对该所制备的材料的以后的特性是决定性的和关键性的，因为该金属和/或非氧化物陶瓷的烧结伴随有该材料的不可避免的氧化。

通常，用于金属和非氧化物陶瓷的烧结步骤是在封闭的保护气氛和/或真空中进行。但因为甚至在低于1 mbar的好的真空中也存在氧分压形式的氧，所以其不可避免地导致待烧结材料的氧化。这又影响该烧结过程，并导致第二氧化物相，结果导致该材料的不太好的密实。

保护气氛的必要性是基于：随温度不断升高而强烈增加上述材料的氧化速度，并由此形成进一步的氧化物相，直到该初始材料完全转变成相应的氧化物。

因此，通常在烧结步骤中使用保护气氛，例如纯氢气或氢和氩的混合物，其仅具有非常低的氧分压。但也不可排除在烧结工艺的某个部位混入残余的氧，并且因为粉末状材料，特别是细颗粒金属粉末众所周知地会出现如氧化皮（Zunder），所以在这点上总会在待烧结的材料表面上导致一种氧化现象。

因此，在保护气氛下的该烧结步骤总是需要连续流和气密性的炉子，其将烧结室与环境气氛隔开。因此该通常不可更新或再循环的恒定的气体流以并非不显著的程度增加该烧结材料的制备成本。此外，气密性炉也是一个不应低估的成本因素。

其它可用的压力-辅助烧结工艺，如热压制、热等压压制或火焰辅助等离子体烧结优选均可在真空下进行。但相应的真空设备和其运行也是非常昂贵的。

任务及方案

本发明的任务是提供另一种烧结工艺，其用于制备密实的易氧化材料，如金属或非氧化物陶瓷，该工艺与目前的方法相比成本上有利得多，并且其中特别是对烧结易氧化材料可不使用保护气体或真空。

本发明的任务通过根据本发明的用于烧结金属和/或非氧化物部件的方法完成，该方法的特征在于，