Pulvermetallurgie ist ein Verfahren, bei dem Pulver in einen festen Gegenstand umgewandelt wird. Üblicherweise ist das Pulver eine Art Metall, wie beispielsweise Eisen, und der herzustellende Gegenstand wird gewöhnlich mit einer Druckgussform oder einem Guss geformt. Um Metallgegenstände durch Pulvermetallurgie zu formen und herzustellen, sind extrem hohe Drücke und hohe Temperaturen erforderlich. Sintern, ein Erhitzungsprozess und Metallspritzguss sind häufig verwendete Techniken in der Pulvermetallurgie.
Der erste Schritt in der Pulvermetallurgie ist die Umwandlung des Rohmaterials in eine Pulverform. Zerkleinern, Mahlen und chemische Reaktionen sind gängige Methoden zur Herstellung von Pulver. Zerstäubung ist eine Technik, bei der das Material zu einer geschmolzenen Flüssigkeit geschmolzen und mit hoher Geschwindigkeit durch eine kleine Düse oder ein Rohr gepresst wird. Dies führt dazu, dass sich die Flüssigkeit beim Verlassen des Röhrchens in einzelne Tröpfchen auftrennt. Die Tröpfchen werden gesammelt und aushärten gelassen, was zu feinen Partikeln in Korngröße führt.
Nach der Herstellung des Pulvers wird es in einer Matrize mit hohem Druck verdichtet. Normalerweise wird das Pulver in die Matrize gegossen und eine Pressplatte wird abgesenkt, um es zu komprimieren. Das resultierende Objekt wird aus der Matrize ausgeworfen. Typischerweise liegt der Druck im Bereich von 80 bis 1,000 psi.
Ein weiteres Verfahren zum Komprimieren des Pulvers wird als isostatisches Pulverkompaktieren bezeichnet. Diese Technik verwendet eine flexible Form, die sich in einer Druckform befindet. Das Pulver wird in die flexible Form eingebracht, während eine Maschine unter Druck stehende Flüssigkeit oder Gas in die Druckform fördert. Der Druck reicht von 15,000 psi bis 40,000 psi. Dieses Verfahren erfordert keine Schmiermittel, wenn das Pulver verdichtet wird, aber die Standard-Matrizenverdichtung tut dies. Anschließend wird das Objekt durch Sintern verstärkt.
Sintern ist ein Erhitzungsprozess, der einzelne Metallpulverpartikel miteinander verbindet. Sie findet normalerweise in einem Sinterofen statt, wo die Temperatur knapp unter dem Schmelzpunkt des Metalls eingestellt wird. Dieses Verfahren wird häufig bei der Herstellung von Keramik verwendet. Das Verfahren wurde 1906 von AG Bloxam patentiert, aber es gibt Hinweise darauf, dass die Praxis des Verschmelzens von Metallpulvern zu festen Gegenständen ihren Ursprung in der Antike hat.
Einige Verfahren kombinieren die Pulververdichtung und den Sinterprozess, wie z. B. heißisostatisches Pressen. Das Verfahren beinhaltet typischerweise die Verwendung von unter Druck stehendem Argongas und Temperaturen zwischen 900 °F (480 °C) und 2250 °F (1230 °C). Gleichzeitig wird das Pulver verdichtet und gesintert, was Zeit und Material spart. Dieses Verfahren produziert auch dünnere Wände und größere Teile im Vergleich zu Standard-Pulverkompressionsverfahren.