-
Hintergrund der Erfindung
-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein gesintertes Material auf Eisenbasis,
das in verschiedenartigen Maschinenelementen und mechanischen Teilen
verwendbar ist, und ein Herstellungsverfahren dafür, insbesondere
ein gesintertes Material auf Eisenbasis, das hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit
und einer in Verbindung hiermit verwendeten Oberflächenbearbeitungstechnik überlegen
ist, und außerdem ein gesintertes Material auf Eisenbasis,
das für ein Befestigungsgehäuse für eine
Zylinderschlossvorrichtung zur Verwendung im Freien geeignet ist,
für die es einer hohen Korrosionsbeständigkeit
bedarf, und ein Herstellungsverfahren dafür.
-
Stand der Technik
-
Verschiedene
Verfahren zur Herstellung von Maschinenelementen oder anderen Teilen,
die hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit überlegen
sind, mit einem auf der Oberfläche eines Eisen-basierenden
Materials mittels kationischer Elektrotauchlackierung beschichteten
Harz wurden vorgeschlagen. Außerdem sind gesinterte Teile
bekannt, wie z. B. in der
japanischen
Patentoffenlegungsschrift (JPA) Nr. 2004-190105 offenbart
wird, die charakteristischerweise eine aus einer kationischen Elektrotauchlackierungsharzlackfarbe
gebildeten Lackierungsschicht aufweisen, die in die Oberflächenhohlräume
des gesinterten Gegenstands eindringt, der durch Sintern eines Presslings
aus einem Metallpulver auf Eisenbasis hergestellt wurde.
-
Eine
Elektrotauchlackierung auf einem gesinterten Material mit einer
Porosität von 10% oder mehr führt allerdings zu
einer leichteren Erzeugung von Defekten, wie z. B. Nadellöchern,
im Bereich von groben Hohlräumen oder Poren auf seiner
Oberfläche, und daher ist ein solches gesintertes Material
zur Verwendung in Anwendungen ungünstig, in denen eine
hohe Korrosionsbeständigkeit verlangt wird, wie z. B. in
Zylinderschlossvorrichtungen zur Verwendung im Freien.
-
Kurze Zusammenfassung der
Erfindung
-
Es
ist ein erfindungsgemäßes Ziel, ein gesintertes
Material auf Eisenbasis, das hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit überlegen
ist, durch Bildung eines mittels elektrolytischer Abscheidung aufgetragenen Films
auf der Oberfläche des gesinterten porösen Materials
auf Eisenbasis, wobei dieses hinsichtlich der Haftung überlegen
ist und frei von Defekten ist, und ein Herstellungsverfahren dafür
bereitzustellen, und insbesondere ein Befestigungsgehäuse
für eine zylinderschlossvorrichtung, das aus dem gesinterten
Material zusammengesetzt ist, welches hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit überlegen
ist, und ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen.
-
Erfindungsgemäß wird
eine Eisenoxidschicht auf der Oberfläche des gesinterten
Materials auf Eisenbasis mittels Dampfbehandlung zum Abdichten der
groben Poren gebildet, und die mit der Eisenoxidschicht versehene
Oberfläche wird dann mit einem Elektrotauchlackierungsfilm
beschichtet.
-
Gemäß einem
erfindungsgemäßen Aspekt umfasst ein gesintertes
Legierungsmaterial auf Eisenbasis folgendes: einen gesinterten porösen
Legierungskörper auf Eisenbasis mit einer mittels Dampfbehandlung
erzeugten Oxidschicht zum Abdichten der Poren auf der Oberfläche
und eine Elektrotauchlackierung, die auf der Oxidschicht des gesinterten
porösen Legierungskörpers auf Eisenbasis vorgesehen
ist.
-
Darüber
hinaus ist gemäß einem erfindungsgemäßen
Aspekt ein Befestigungsgehäuse für eine Zylinderschlossvorrichtung
aus dem obigen gesinterten Legierungsmaterial auf Eisenbasis zusammengesetzt.
-
Gemäß einem
erfindungsgemäßen Aspekt umfasst ein Verfahren
zur Herstellung eines gesinterten Legierungsmaterials auf Eisenbasis
folgendes: die Herstellung eines gesinterten porösen Legierungskörpers; die
Erzeugung einer Oxidschicht auf der Oberfläche des gesinterten
porösen Legierungskörpers auf Eisenbasis mittels
Dampfbehandlung zum Abdichten der Poren auf der Oberfläche
und die Bereitstellung einer Elektrotauchlackierung auf der Oxidschicht
des gesinterten porösen Legierungskörpers auf
Eisenbasis.
-
Gemäß einem
erfindungsgemäßen Aspekt umfasst ein Verfahren
zur Herstellung eines Befestigungsgehäuses für
eine Zylinderschlossvorrichtung folgendes: die Herstellung eines
gesinterten porösen Legierungskörpers auf Eisenbasis
in einer Form, die dem Befestigungsgehäuse entspricht;
die Erzeugung einer Oxidschicht auf der Oberfläche des
gesinterten porösen Legierungskörpers auf Eisenbasis
mittels Dampfbehandlung zum Abdichten der Poren auf der Oberfläche
und die Bereitstellung einer Elektrotauchlackierung auf der Oxidschicht
des gesinterten porösen Legierungskörpers auf
Eisenbasis.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine ausgedehnte schematische Darstellung, die den Querschnitt eines
gesinterten Materials vor der Dampfbehandlung zeigt.
-
2 ist
eine ausgedehnte schematische Darstellung, die den Querschnitt des
gesinterten Materials mit einer durch Dampfbehandlung erzeugten
Eisenoxidschicht zeigt.
-
3 ist
eine vertikale Querschnittszeichnung, die ein Befestigungsgehäuse
für eine Zylinderschlossvorrichtung vor der Bearbeitung
veranschaulicht.
-
4 ist
eine vertikale Querschnittszeichnung, die ein Befestigungsgehäuse
für eine Zylinderschlossvorrichtung nach der Bearbeitung
veranschaulicht.
-
5 ist
eine vertikale Querschnittszeichnung, die eine Zylinderschlossvorrichtung
veranschaulicht, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Befestigungsgehäuses für eine Zylinderschlossvorrichtung eingebaut
ist.
-
Ausführliche Beschreibung
der Erfindung
-
Ein
gesintertes poröses Legierungsmaterial ist ein ausgezeichnetes
Material, das möglicherweise eine hohe Festigkeit bei geringem
Gewicht aufweist. Wenn jedoch eine Beschichtung zum Verleihen von
Korrosionsbeständigkeit auf dem porösen Material
vorgesehen werden muss, ist diese hinsichtlich der Haftung und des
Festsitzes zwischen der Beschichtung und der Oberfläche
des gesinterten porösen Legierungsmaterials zum Ausschluss
von Feuchtigkeit unzureichend, und außerdem werden das
Erscheinungsbild und die Gleichmäßigkeit der Beschichtung
von der rauen Oberfläche des gesinterten porösen
Legierungsmaterials in Mitleidenschaft gezogen. Die vorliegende
Erfindung erreicht eine Verbesserung und stellt ein Material bereit,
das sowohl eine hohe Festigkeit als auch ein geringes Gewicht aufweist,
wobei mittels einer auf geeignete Weise auf der Oberfläche
laminierten Beschichtung Korrosionsbeständigkeit verliehen
wird.
-
Erfindungsgemäß ist
das zur Herstellung des Befestigungsgehäuses zu verwendende
gesinterte Material auf Eisenbasis ein poröses Material
mit einer Porosität von etwa 5 bis 20% und mit einer Eisenlegierungszusammensetzung,
die 0 bis 1 Massen% Kohlenstoff und/oder gegebenenfalls ein oder
mehrere Elemente und Eisen als Hauptkomponente umfasst. Der Eisengehalt
beträgt vorzugsweise 80 Massen% oder mehr. Die optionalen
Elemente schließen Nickel, Molybdän, Kupfer, Chrom,
Wolfram, Vanadium, Phosphor und dergleichen ein, und jedes der optionalen
Elemente kann in einem Gehalt von 0 bis 20 Massen% unabhängig
voneinander enthalten sein. Darüber hinaus kann es eine
Schmiermittelkomponente, wie z. B. Zinkstearat und dergleichen, zur
Vereinfachung der Verdichtung enthalten. Bei der Verwendung zur
Herstellung des Befestigungsgehäuses zur Befestigung des
Schlosselements an der Tür wird eine Legierungszusammensetzung
aus 0 bis 1 Massen% Kohlenstoff, 0 bis 4 Massen% Nickel, 0 bis 3
Massen% Molybdän und einem Rest Eisen, oder 0 bis 1 Massen%
Kohlenstoff, 0 bis 8 Massen% Kupfer und einem Rest Eisen im Hinblick
auf die mechanische Festigkeit, Verschleißfestigkeit usw.
bevorzugt.
-
Das
gesinterte Material auf Eisenbasis wird möglicherweise
folgendermaßen hergestellt: Herstellung eines Legierungspulvers
oder eines gemischten Pulvers aus einfachen Pulvern mit der oben
beschriebenen Eisenlegierungszusammensetzung; Pressen des Legierungspulvers
oder des gemischten Pulvers zur Bildung eines Grünkörpers
und Sintern des Grünkörpers. Das Legierungspulver
oder die einfachen Pulver können zur Herstellung des gemischten
Pulvers verwendet werden, und der Verdichtungsdruck wird möglicherweise
auf 300 bis 800 MPa eingestellt, so dass der Grünkörper
ein Dichteverhältnis von 80 bis 93% oder eine Gründichte von
6,4 bis 7,3 g/cm3 aufweist. Das Sintern
wird bei einer Temperatur von 1.100 bis 1.200°C für
10 bis 120 Minuten in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre,
wie z. B. dissoziiertem Ammoniakgas und dergleichen, durchgeführt.
-
Eine
Oxidschicht wird auf der Oberfläche des gesinterten Materials
auf Eisenbasis Mittels Dampfbehandlung gebildet, wobei auf der Oberfläche
des gesinterten Materials vorhandene grobe Hohlräume oder
Poren aufgrund des Schwellens des auf der Oberfläche erzeugten
Eisenoxids abgedichtet werden. Dies führt zu einem Beschichtungsfilm,
der frei von Defekten, wie z. B. Nadellöchern, ist, wenn
er einer nachfolgenden Beschichtung mittels elektrolytischer Abscheidung
darauf unterzogen wird. Aufgrund einer großen Zahl von
Mikroversenkungen der Eisenoxidschicht machen die abgeschiedenen
Farblackpartikel, die in die Mikrovertiefungen der Eisenoxidschicht
gesetzt werden und diese zusetzen, den resultierenden Film hinsichtlich
der Haftung und des Festsitzes überlegen. Außerdem
verbessert die Bildung der Eisenoxidschicht ferner die Oberflächenkorrosionsbeständigkeit,
indem sie als Grundierung des mittels elektrolytischer Abscheidung
aufgetragenen Films dient.
-
Die
Dampfbehandlung ist ein Vorgang des Sprühens von Dampf
auf das gesinterte Material bei einer hohen Temperatur (z. B. 370
bis 580°C), bei der der Dampf durch die Oberfläche
in die inneren Poren des gesinterten Materials dringt und Eisenoxid
(Fe3O4) erzeugt,
das eine Oxidschicht mit einer Schwellung an dessen Oberfläche
bildet. Die Dampfbehandlung kann in einem Netzbandofen oder einem
Hafenofen durchgeführt werden, die die Verwendung eines
höheren Druckes erlauben, und letzterer ist wirksamer,
da es möglich ist, eine größere Menge
an Oxid zu erzeugen, das in den tieferen Bereich eindringt. Die
Tiefe (Dicke) des erzeugten Eisenoxids beträgt vorzugsweise
1 μm oder mehr, und eine Tiefe von 3 bis 10 μm
ist am besten geeignet.
-
Das
Elektrotauchlackierungsverfahren kann in ein anionisches Elektrotauchlackierungsverfahren,
in dem der zu beschichtende Gegenstand als Anode verwendet wird,
und in ein kationisches Elektrotauchlackierungsverfahren, in dem
er als Kathode verwendet wird, klassifiziert werden. Für
Eisen-basierende Materialien wird vorzugsweise das kationische Elektrotauchlackierungsverfahren
verwendet, da die anionische Elektrotauchlackierung auf einem Material
auf Eisenbasis das Problem der elektrochemischen Eluierung des zu beschichtenden
Gegenstands verursachen kann.
-
Beispiele
für kationische Lackfarben schließen Epoxyharzlackfarben,
Acrylharzlackfarben und dergleichen ein, und jede von diesen kann
zweckdienlich zur Verwendung ausgewählt werden, wie es
die Umstände verlangen. Die Verwendung einer Epoxyharzlackfarbe
wird in Anwendungen bevorzugt, die insbesondere eine hohe Korrosionsbeständigkeit
verlangen, während die Verwendung einer Acrylharzlackfarbe
in Anwendungen bevorzugt wird, die eine höhere Wetterfestigkeit
verlangen.
-
Die
Dicke der aufgetragenen Lackfarbe beträgt vorzugsweise
0,5 bis 10 μm, und die am meisten geeignete Dicke beträgt
2 bis 5 μm.
-
In
der Elektrotauchlackierung bewegen sich die Lackfarbenpartikel in
Richtung der Oberfläche der Elektrode, d. h. des zu beschichtenden
Gegenstands, mittels Kataphorese. Der zu beschichtende Gegenstand sollte
daher leitfähig sein. Darüber hinaus führt
die Gegenwart eines Isolators auf der Oberfläche unerwünschterweise
zu einem unbeschichteten Bereich oder einem Mangel hinsichtlich
der Ungleichmäßigkeit der Filmdicke und dergleichen.
-
In
Verbindung mit den obigen Bewandtnissen ist die mittels Dampfbehandlung
gebildete Eisenoxidschicht eine Schicht aus Fe3O4, die relativ leitfähig ist, obgleich
sie ein Oxid ist. Sie ergibt daher einen günstigen Beschichtungsfilm,
ohne die Farblackpartikel an der Bewegung mittels Kataphorese und
der Abscheidung zu hindern.
-
Das
gesinterte Material auf Eisenbasis, das durch das obige Verfahren
beschichtet wurde, ist hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit überlegen
und kann als verschiedenartige Maschinenelemente und mechanische
Teile verwendet werden, und insbesondere ist eine Verwendung als
Befestigungsgehäuse für eine Zylinderschlossvorrichtung
vorteilhaft, da es eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist,
die die strengen Anforderungen zur Verwendung in Umgebungen im Freien
erfüllt.
-
Beispiele
-
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung detaillierter anhand von Beispielen
beschrieben.
-
Beispiel 1
-
Eine
Probe wurde durch folgende Vorgehensweise hergestellt.
-
Ein
Rohmaterialpulver wurde durch Mischen von 0,6 Massen% eines Graphitpulvers
und 0,8 Massen% eines Zinkstearatpulvers als Formschmiermittel mit
einem Legierungspulver auf Eisenbasis hergestellt, wobei ein verdöstes
Legierungspulver auf Eisenbasis, das im wesentlichen aus 0,5 Massen%
Ni, 0,5 Massen% Mo und einem Rest Eisen besteht, für das
Legierungspulver auf Eisenbasis verwendet wurde. Das Rohmaterialpulver
wurde dann in eine Verdichtungsdüse gefüllt und
durch Verdichten unter einem Verdichtungsdruck von 400 MPa zu einem
Grünkörper gebildet. Der erhaltene Pressling wurde
in einem dissoziierten Ammoniakgas bei 1.200°C unter Erhalt
eines gesinterten porösen Materials auf Eisenbasis mit
einer Porosität von 16% gesintert.
-
Das
gesinterte poröse Material auf Eisenbasis wurde mit Dampf
bei einer Umgebungstemperatur von 530°C für 180
Minuten behandelt, was zur Erzeugung einer Eisenoxidschicht 3 auf
der Oberfläche des gesinterten Materials 1 und
außerdem auf der Innenoberfläche der Poren 2 führte,
wodurch die Poren zumindest in der Oberflächenschicht des
gesinterten Materials im wesentlichen abgedichtet wurden, wie in 2 gezeigt wird.
In diesem Zusammenhang ist 1 eine Querschnittszeichnung,
die dasselbe gesinterte Material 1 vor der Dampfbehandlung
veranschaulicht.
-
Zusätzlich
wurde die Oberfläche des die Eisenoxidschicht tragenden
gesinterten Materials mit einem Epoxyharz bei einer Dicke von 2 μm
mittels kationischer Elektrotauchlackierung bedeckt. Das kationische Elektrotauchbeschichtungsverfahren
wurde in folgender Art und Weise durchgeführt.
-
Das
gesinterte Material auf Eisenbasis, das die Eisenoxidoberflächenschicht
trug, wurde entfettet und mit Wasser im ersten Schritt gewaschen,
und darauf chemisch ein Film mit einer Beschichtungslösung
auf Basis von Zinkphosphat als Grundierung gebildet und mit Wasser
im zweiten Schritt gewaschen. Anschließend wurde im dritten
Schritt eine Lackfarbe auf Epoxybasis auf der Oberfläche
des gesinterten Materials auf Eisenbasis mittels kationischer Elektrotauchlackierung
aufgetragen und mit Wasser gewaschen. Im vierten Schritt wurde ferner
das gesinterte Material auf Eisenbasis gebrannt und bei 190 bis
230°C getrocknet.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Eine
Probe wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit
der Ausnahme, dass keine Dampfbehandlung durchgeführt wurde.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Eine
Probe wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit
der Ausnahme, dass keine kationische Elektrotauchlackierung durchgeführt
wurde.
-
Bewertung der Proben
-
Die
Bewertung der Korrosionsbeständigkeit der oben erhaltenen
Proben wurde gemäß dem CASS-Test (Japanese Industrial
Standard H8502, usw.) durchgeführt. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 1 zusammengefasst. Die Testdauer betrug 96 Stunden bei
kontinuierlichem Sprühen.
-
Rotes
Rosten wurde auf den Proben der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wahrgenommen,
während kein rotes Rosten auf der Probe des erfindungsgemäßen
gesinterten Materials auf Eisenbasis (Beispiel 1) wahrgenommen wurde,
was seine überlegene Korrosionsbeständigkeit andeutet. Tabelle 1
| Probe | Dampfbehandlung | Kationische
Elektrotauchlackierung | Rosten
im CASS-West |
| Beispiel
1 | Ja | Ja | Nein |
| Vergleichsbeispiel
1 | Nein | Ja | Ja |
| Vergleichsbeispiel
2 | Ja | Nein | Ja |
-
Beispiel 2
-
Ein
Grünkörper, wie in 3 gezeigt,
für den Hauptkörper 4 eines Befestigungsgehäuses
für eine Zylinderschlossvorrichtung wurde folgendermaßen
hergestellt: Verwendung einer Pulvermischung, die im wesentlichen
aus 1,5 Massen% eines Kupferpulvers, 0,8 Massen% eines Graphitpulvers,
0,75 Massen% eines Zinkstearatpulvers und einem Rest Eisenpulver
bestand, und Formen der Pulvermischung zu einem Grünkörper
durch Verdichten in einer Verdichtungsdüse unter einem
Verdichtungsdruck von 600 MPa.
-
Darüber
hinaus wurde ein weiterer Grünkörper für
die Schutzplatte 5, die an der Stirnseite des Hauptkörpers 4 des
Befestigungsgehäuses anzubringen ist, folgendermaßen
hergestellt: Mischen eines Legierungspulvers auf Eisenbasis, das
Cr, Mo, W und V enthält, eines Eisen-Phosphor-Legierungspulvers
und eines Eisenpulvers, so dass eine Gesamtzusammensetzung von Cr:
4,0 Massen%, Mo: 0,5 Massen%, W: 0,5 Massen%, V: 0,3 Massen%, P:
0,5 Massen% und Fe: Rest, erhalten wird; weiteres Mischen von diesem
mit zusätzlich 1,5 Massen% eines Graphitpulvers und 0,75
Massen% eines Zinkstearatpulvers und Formen der resultierenden Pulvermischung
zu einem Grünkörper mittels Verdichten in einer
Verdichtungsdüse unter einem Verdichtungsdruck von 600
MPa.
-
Der
Grünkörper für den Hauptkörper 4 der
Gehäusebefestigung wies eine kreisförmige Aussparung 6 auf,
die auf der an die Schutzplatte 5 zu bindende Fläche
gebildet war. Der Grünkörper für die
Schutzplatte wurde in der Aussparung 6 angebracht und der
zusammengesetzte Pressling auf einer keramischen Platte mit seiner
Schutzplatte nach oben zeigend gestellt und gesintert und gleichzeitig
unter einer dissoziierten Ammoniakgasatmosphäre bei 1.140°C
integriert. Das integrierte gesinterte Material wurde anschließend
zu der Form des Gehäuses, das in 4 gezeigt
wird, verarbeitet.
-
Das
verarbeitete Gehäusematerial wurde für 180 Minuten
in einer Atmosphäre bei einer Temperatur von 530°C
dampfbehandelt und dann mit einem Epoxyharz mittels kationischer
Elektrotauchlackierung bedeckt. Die kationische Elektrotauchlackierung
wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
-
Unter
Verwendung des so hergestellten Befestigungsgehäuses wurde
eine Zylinderschlossvorrichtung 7 in der in 5 gezeigten
Struktur eingebaut.
-
Die
Korrosionsbeständigkeit der Zylinderschlossvorrichtung
wurde in dem CASS-Test bewertet. Die Ergebnisse der Korrosionsbeständigkeitsbewertung
brachten hervor, dass die unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Befestigungsgehäuses für eine Zylinderschlossvorrichtung
hergestellte Zylinderschlossvorrichtung frei von rotem Rosten war,
und es wurde daher festgestellt, dass eine Zylinderschlossvorrichtung
erhalten wurde, die hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit überlegen
war, indem das erfindungsgemäße Befestigungsgehäuse
für eine Zylinderschlossvorrichtung verwendet wurde.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Erfindungsgemäß werden
ein gesintertes Material auf Eisenbasis, das hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit überlegen
ist, mit einem elektrotauchbeschichteten Film, der auf der Oberfläche
des gesinterten porösen Materials auf Eisenbasis gebildet
ist, Überlegenheit hinsichtlich der Haftung und frei von
Defekten und ein Herstellungsverfahren dafür bereitgestellt.
Insbesondere werden ein Befestigungsgehäuse für
eine Zylinderschlossvorrichtung, das aus einem hinsichtlich der
Korrosionsbeständigkeit überlegenen gesinterten
Material auf Eisenbasis hergestellt wurde, und ein Herstellungsverfahren
dafür bereitgestellt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-