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Verfahren zur Anbringung von Sehiehten aus Metallen, Metalloiden, Legierungen oder chemischen
Verbindungen auf Stäbe, Bleche, Drähte oder Rohre.
Die Erfindung betrifft ein Überzugsverfahren. nach welchem auf einfache und wirtschaftliche Weise beliebig starke Überzüge aus Metallen, Metalloiden, Legierungen oder chemischen Verbindungen auf metallische Körper, wie Stäbe, Bleehe, Drähte und Röhren, oder auf metallkeramische Erzeugnisse festhaftend aufgebracht werden können.
Beispielsweise soll ein Rundstab aus Eisen (Fig. l) mit einer dünnen, aber nicht ablösbaren Schichte
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werden.
Erfindungsgemäss wird hiezu eine einfache Vorrichtung benutzt, die aus nachstehend angegebenen Teilen besteht : aus dem metallischen Behälter b mit dem Lochstein c, dem Deekel cl mit einem Gaszuleitungsrohr e, dem Brenner t . Unterhalb der Vorrichtung ist ein rotierendes Hammerpaar angebracht, von dem in der Zeichnung nur die beiden Hämmer 9 sichtbar sind.
Der Lochstein besteht aus Wolframkarbid oder einer Hartkarbidlegierung oder aus einem Hartnitrid. oder aus Sinterkorund oder ähnlichem sehr hartem Material, wie Stahl. Stellite, Hartbronze od. dgl.
Stellite, Wolframkarbid oder eine der neueren Hartkörpericgierungen bewähren sieh hier vorzugsweise, da diese Stoffe noch bei Rotglut vorzüglich arbeiten und sich dabei nur sehr wenig abnutzen.
Der Ziehstein kann durch eine Vorrichtung (Brenner) vorgewärmt werden, wenn dies für die Arbeitsweise vorteilhaft erscheint. Der angewendete Lochstein (Ziehstein) kann mit einer runden, quadratischen, ovalen, rechteckigen oder ähnlichen Öffnung versehen sein, je nach der Querschnittsgestalt des durchzuziehenden und mit einer Schichte zu überziehenden. Metallgegenstandes.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende : Zunächst wird der zu behandelnde Stab a, der z. B. aus Eisen besteht, in weissglühendem Zustande in den Apparat von oben einige Zentimeter eingeschoben. Nötigenfalls sorgt noch eine Stichflamme für die Aufrechthaltung der notwendigen Arbeitstemperatur. Nunmehr wird die tberzugslcgierung in Form eines sehr feinen Misehpulvers in den Behälter b eingebracht. Jetzt wird der glühende Stab mehr oder weniger rasch durch den Lochstein gezogen.
Bei diesem Vorgange wird das Pulvergemisch durch Klemmung in den durch die Hitze erweichten Stab eingepresst und infolge der Sehweisshitze zum Einschweissen gebracht. Nötigenfalls kann die Einpressung des Legierungspulvers (die Schichtenbildung) noch durch nachträgliches Einhämmern vervollkommnet werden. Zu diesem Zwecke befindet sich knapp unterhalb der Vorrichtung noch ein Hamrnermechanis111us mit umlaufenden Hammerpaaren. An Stelle dieses Mechanismus kann auch ein solcher mit umlaufenden Walzen treten, die die ausfgetragene Schichte einwalzen.
Diese Nacharbeit mit Hammer oder Walzen kann auch später und abseits der Imprägnierungs- vorriehtung erfolgen. Um eine Oxydation des durch den glühenden Stab heiss gewordenen Pulver- gHnisches zu vermeiden, kann der Pulverkammer 1 durch das Rohr e ein indifferentes Gas, wie Wasserstoff, zugeführt werden. Beim Durchziehen kann dem Stab auch noch eine drehende Bewegung erteilt werden, was den Imprägnierungsvorgang sehr begünstigt, oderes ist für eine drehende Bewegung der ganzen Vorrichtung um die Stabachse oder Rohrachse gesorgt (bei Gegenständen von kreisförmigem Querschnitte).
Der Vorgang des Durchziehens kann, wenn nötig. mehrmals wiederholt werden, um die Schichte zu verstärken.
Fig. 2 zeigt das rotierfähige Hammerpaar.
Mit der Vorrichtung nach Fig. 1 können auch Rohre mit dem gewünschten metallischen Überzug versehen werden. Mit der Vorrichtung nach Fig. 4 können Rohre von aussen und innen mit einem Über-
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zug versehen werden. Wählt man einen Loehstein mit quadratischer oder rechteckiger Öffnung, dann können auch die Stäbe mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitte, demnach auch dicke wie dünne Bleche iiberzogeii werden. An Stelle des metallischen Pulvers können auch die betreffenden
Oxyde oder Oxydgemisehe Verwendung finden, wenn nur bei der Auftragung derselben für sofortige
Reduzierung durch ein reduzierendes Gas gesorgt wird und die Geschwindigkeit des Durchziehen entsprechend dem langsamen Reduktionsvorgang herabgesetzt wird.
Die Reduzierung ist jedoch keines- wegs langsam, wie man anzunehmen geneigt ist, da einerseits die zu reduzierende Schichte sehr dünn ist, anderseits bereits eine Reduktion des heissen Pulvers im Vorratsgefäss unter dem Einflusse des
Schutz-und Reduktionsgases eingeleitet wird.
Es können aber auch metallkeramisch hergestellte Stäbe, Bleche, Drähte und Röhren mit einem metallischen Überzug versehen werden.
Bei solchen ist eine Erhitzung während des Durchziehen selten nötig, da das einzupressende
Pulver auf diesem keramischen Material, das vorgesintert und spanlos unbearbeitet, sehr porös und sehr rauh ist, leicht festhaftet, so dass die Einlegierung durch Erhitzen später erfolgen kann.
Auch Oxyde haften daran sehr fest und kann deshalb die Reduktion der Oxydsehichte später in einer geeigneten Ofenapparatur mit durchströmendem Reduktionsgas vorgenommen werden.
Fig. 3 zeigt die Vorrichtung, mit der ein Pressling & aus Eisenpulver mit einem Überzüge versehen wird, indem derselbe durch den Pressstempel j durch die Vorrichtung in heissem oder kaltem Zustande hindurchgezogen (gedrückt) wird.
Der nun mit einem Überzüge behaftete Pressling kann nunmehr sofort bei seinem Austritte aus dem Apparat erhitzt (gesintert) werden oder aber erst später, durch Einbringung in einen speziellen Sinterofen mit Schutzgaseinrichtung. Hernach kann der Stab noch gewalzt oder gehämmert werden, um seine Oberfläche zu verdichten.
Auch können bereits vorgesinterte oder hochgesinterte Stäbe, Bleche, Drähte mit der Vorrichtung gemäss Fig.. 3 in kaltem oder heissem Zustande behandelt werden.
Das vorliegende Verfahren beschränkt sich in seiner Anwendung nicht bloss auf die Behandlung von Stäben, Drähten, Röhren, Blechen usw. aus Eisen, sondern erstreckt sich auf solche Formkörper aus andern Metallen. So kann z. B. Golddraht mit einer feinen Schichte aus Silizium versehen werden oder ein Stab aus Nickel kann mit einer Schichte, bestehend aus einer Nickel-Beryllium Legierung, überzogen werden.
Auch können mit dem Verfahren Oberflächen gehärtet werden.
Es wird z. B. auf einen Stab aus Eisen mit der Vorrichtung feinstes Wolframpulver aufgepresst.
Nachträglich wird der so behandelte Stab bei etwa 12000 C in einer Leuchtgasat1110sphäre durch etwa vier Stunden gehalten. Die aufgebrachte Wolframdrahtsehiehte hat sich nun in dieser Zeit in eine'Schichte von hartem Wolframkarbid verwandelt.
Als Metallpulver können auch pulverisierte Legierungen verwendet werden. Die verwendeten reinen Metallpulver können auf verschiedene Weise gewonnen sein, z. B. durch Reduktion ihrer Oxyde mittels Wasserstoff (Wolframpulver) oder aus Carbonylverbindungen (Carbonyleisen, Carbonylnickel usw. ) durch thermische Zersetzung derselben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Aufbringen von Schichten aus Metallen, Metalloiden, Legierungen oder chemischen Verbindungen auf gezogene, gewalzte oder auf 111etallkeramisrhem Wege hergestellte Stäbe, Bleche, Drähte oder Rohre, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oberfläche der Werkstüeke das aufzubringende pulverförmige Material beim Durchgang durch einen Ziehstein durch Einklemmen des Pulvers zwischen Ziehsteinfläehe und Werkstückoberfläche eingepresst wird.