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

3 Stand der Forschung
systems aus Paraffinwachs, Polyolefinpolymer, Karnaubawachs und Stearinsäure wurde eine
Wolfram-Formmasse mit einem optimierten Pulverfüllgrad von 56 Vol.% entwickelt. Die
Formmasse wurde in einer Kavität für Zugproben mit einer Dicke von 3 mm, einer Länge von
68 mm und einer maximalen Breite von 19 mm abgeformt.
Gutjahr stellt auf einer kommerziellen Internet-Seite eine Spritzen-Abschirmung und eine
Strahler-Abschirmung im gesinterten Zustand als Demonstratoren für spritzgegossene Bauteile
aus Wolfram dar [GUT 06]. Das Bindersystem, die Pulverpartikelgröße, der Pulverfüllgrad
der Formmasse, eine metallographische Analyse sowie ein Maßstab zur Größenangabe der
Bauteile werden nicht angegeben.
Weiterhin wird Spritzgießen als Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus WHA und
WCu-Kompositen in der Literatur als niederschmelzende Alternative zu Wolfram mehrfach
diskutiert [PET 01; KIN 98; WEI 88; HEN 94; FAN 03; HUA 03].
Petzoldt et al. [PET 01] haben das Spritzgießverhalten von Wolfram-Kupfer-Kompositen mit
variierender Zusammensetzung im Hinblick auf eine Fertigung von Gehäusen für Hochfrequenz-Schalter
untersucht. Hierzu wurden Wolfram-Pulver mit einer Partikelgröße von
1,8 µm und 3,6 µm sowie Kupfer-Pulver der Partikelgrößen 6,0 µm und 13,6 µm eingesetzt.
Unter Verwendung eines Polymer-Wachs-Binders wurde eine Optimierung des Pulverfüllgrads
in Abhängigkeit von der Partikelgröße und dem Wolfram-zu-Kupfer-Verhältnis durchgeführt.
Die Füllgrade bewegten sich zwischen 53 Vol.% (70 % W (1,8 µm)/
30 % Kupfer (6,0 µm)) und 63 Vol.% (90 % W (3,6 µm)/ 10 % Cu (6,0 µm)) und resultierten
in einem vielversprechenden rheologischen Verhalten.
King & Fa [KIN 98] haben das Pulverspritzgießen von WHA-Legierungen der folgenden Zusammensetzungen
untersucht:
• 90 Gew.% W-7 Gew.% Ni-3 Gew.% Fe
• 92,5 Gew.% W-5 Gew.% Ni-2,5 Gew.% Fe
• 97 Gew.% W-2,1 Gew.% Ni-0,9 Gew.% Fe
Hierbei wurde ein Wolfram-Pulver mit einer Klopfdichte von 4,4 g/ cm³ und einer mittleren
Partikelgröße von 1,8 µm verwendet. Die den Versuchen zugrunde liegende Binderzusam-
mensetzung wurde nicht näher definiert. Die Spritzgießfähigkeit der Formmassen wurde in
Abformversuchen einer dem MPIF-Standard 50 (MPIF-Metal Powder Industries Federation)
entsprechenden Zugprobe sowie verschiedener anderer Testgeometrien nachgewiesen. Eine
weiterführende Diskussion von Pulverpartikeleigenschaften, Pulverfüllgrad, resultierender
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