MetalloderKeramik

Beim Sintern werden über ein Wärmebehandlungsverfahren lose gebundene Pulveransammlungen in einen festen Verbund überführt. Im Detail bezeichnet das Sintern alle physikalischen Vorgänge die zum vollständigen Verschmelzen der Pulverpartikel zu einem bis zu 100% der theoretischen Dichte dichten Bauteil führen.

Beim Pulverspritzgießen wird dabei ein sogenanntes dispersives System (Grünteil) beim Sintern in einen stabileren Zustand und weniger porösen Körper überführt.

Es wird bei keramischen und metallischen Pulvern, wie auch bei Metalllegierungen verwendet. Das Sintern beim Pulverspritzgiessen unterscheidet sich zum "normalen" Sintervorgang prinzipiell nicht. Durch eine geeignete Temperaturführung werden sehr gute Dichten bzw. Festigkeiten erreicht. Die Schwindung kann zuvor berechnet werden und somit ist es möglich Bauteile gezielt herzustellen. Der Antrieb der Sinterung, also des Zusammenschmelzens der Partikel zu einem festen Bauteil, ist die Differenz der freien Grenzflächenenergie zwischen Anfangs- und Endzustand.

Die Mechanismen des Differenzausgleichs bestehen bei homogenen Pulvern (d. h. einphasige Systemen) aus der Reduzierung aller äußeren und inneren Begrenzungsflächen. Zu den „äußeren Begrenzungssflächen“ gehört die Außenkontur des Bauteils, sowie die Wände von außen zugänglichen Poren. Im Gegensatz dazu fasst man die durch die Außenkontur eingeschlossenern Porenoberflächen als „innere Oberflächen“ zusammen.

Ein weiterer grundlegender Antrieb des Sintervorgangs ist der Abbau von Strukturdefekten durch die Umbildung des beim Spritzgiessen geschlossenen mechanischen Pulververteilungskontaktes zu Großwinkelkorngrenzen. Auf Grund der Vielzahl physikalischer Vorgänge und Teilprozesse beim Sintern, die von Temperatur, Zeit sowie anderen Einflussfaktoren abhängen, existiert keine geschlossene physikalische Formel, die den Prozess als Ganzes zu beschreiben vermag. Daher ist es aktuell nicht möglich vorab konkrete Voraussagen auf die Eigenschaften der Sinterbauteile zu machen. Für die Praxis ist das jedoch nicht immer erforderlich. Auch hier liegt, wie immer, das Know-how bei dem Prozessanwender.

Die allgemeine Form des Sinterprozesses besteht aus einer nichtisothermen Aufheizphase und einer anschließenden isothermen Verweildauer bei Sintertemperatur. Anschließend wird das mehr oder weniger dicht gesinterte Bauteil kontrolliert bei langsamer Abkühlrate auf Raumtemperatur gebracht. Für Wärmebehandlungseffekte kann es sinnvoll sein das Bauteil auch schnell Abkühlen zu lassen.