Sinterprozess

Der Sinterprozess ist ein Verfahren der Pulvermetallurgie und keramischen Technik, bei dem fein verteilete Partikel durch Diffusion aneinander gebunden werden, ohne dass das Material vollständig schmilzt. Ziel ist eine Verdichtung (Densifikation) und Bindung der Partikel zu einem festen Werkstück mit reduzierter Porosität. Häufig eingesetzte Werkstoffe sind Metalle wie Eisen, Kupfer und Nickel sowie Keramiken wie Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid. Durch Zusatzstoffe lassen sich auch Mischungen oder Verbundwerkstoffe herstellen.

Der Prozess beginnt mit dem Verpressen eines Pulvers zu einem sogenannten Grünkörper (Grünformteil). In vielen Fällen folgt eine Entbinderung, bei der organische Bindemittel entfernt werden. Danach erfolgt das Sintern in einer controlled Umgebung (Vakuum oder Inertgas, teilweise reduzierende Atmosphären) bei Temperaturen unter dem Schmelzpunkt des Materials. Die Densifikation erfolgt primär durch Diffusionsprozesse an Oberflächen, Körnergrenzen und innerhalb der Partikeln; Kapillarkräfte unterstützen die Porenminimierung. Oft wird das Sintern durch mehrstufige Temperaturprofile oder danach durch Hot Isostatic Pressing (HIP) fortgeführt, um Restporosität zu reduzieren.

Schlüsselfaktoren sind Temperatur, Haltezeit, Heiz- und Abkühlraten, Druck und das verwendete Atmosphäre. Es gibt Varianten wie das Festkörper-Sintern, Flüssigphasen-Sintern (welche die Densifikation beschleunigt) und mehrstufige Sinterprozesse, um Kornwachstum und Maserung zu kontrollieren. Vorteile des Sinterprozesses sind nahezu netzförmige Bauteile, gute Materialausnutzung und komplexe Geometrien; Einschränkungen umfassen Restporosität, Grenzen bei Werkstoffen und-Größen sowie potenzielles Kornwachstum. Anwendungen finden sich in der Metallpulvermetallurgie, Keramikkomponenten, Filtermedien, Magnetwerkstoffen und Katalysatoren.