Prozessentwicklung für das Mikro-Pulverspritzgießen von ... - FZK

3 Stand der Forschung
Abbildung 3.5 Pulvermorphologie von einem für das Spritzgießen geeigneten keramischen
ZrO2-Pulver [XIE 05] (links) und einem metallischen Stahl-Pulver vom
Typ 316L [HEA 04] (rechts).
Sphärische Wolfram-Pulverpartikel können im Plasmaspray-Verfahren hergestellt werden
[PLA 06-1], sind jedoch derzeit nicht kommerziell erhältlich. Entsprechend stehen für die
Entwicklung eines Pulverspritzgieß-Prozesses nur durch Reduktion von APT hergestellte
Wolfram-Pulver (siehe 3.1.2) zur Verfügung. Somit stellt Wolfram aus pulvertechnologischer
Sicht einen Spezialfall dar. Obwohl Wolfram ein metallischer Werkstoff ist, entsprechen die
Pulverpartikeleigenschaften eher keramischen Pulvern, da Wolfram-Pulver aufgrund des Her-
stellungsprozesses stark agglomeriert und nicht sphärisch sind (siehe 3.1.2).
Besonders Wolfram-Pulver mit einer geringen Partikelgröße weisen einen erhöhten Anteil
schwammartig agglomerierter Partikel auf (Abbildung 3.1). Agglomerate beeinträchtigen
deutlich die Formmassenviskosität [SON 94] und die Porosität des gesinterten Bauteils
[ZHA 88]. Eine näherungsweise Berechnung des Agglomerationsgrads kann nach Mutsudy
unter Annahme sphärischer Partikel wie folgt durchgeführt werden [MUT 95-3]:
V ( d50)
AN(
d50)
=
20
VBET
AN (d50)
: Mittlerer Agglomerationsgrad
(Formel 3-1)
V (d50)
: Partikelvolumen, basierend auf dem d50 der Pulverpartikelverteilung
V BET : Partikelvolumen, basierend auf der BET 3 -Oberfläche
Ein Aufbrechen von Agglomeraten kann während der Compoundierung erfolgen, wenn die im
Rahmen des Prozesses auftretenden Scherkräfte die Bindungskräfte des Agglomerats über-
schreiten [SON 93]. Entsprechend sind weiche, auf Van der Waals-Kräften basierende und
3 BET-Oberfläche: Spezifische Oberfläche nach Brunauer, Emmet und Teller [BRU 38]