DE10248264B3

DE10248264B3 - Verfahren zum Versiegeln einer porösen Hartstoffschicht auf einem metallischen Werkstück

Info

Publication number: DE10248264B3
Application number: DE2002148264
Authority: DE
Inventors: Klaus Meroth; Peter Kessler
Original assignee: Lindauer Dornier GmbH
Current assignee: Lindauer Dornier GmbH
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-10-17

Abstract

Ein Verfahren zum Versiegeln einer im Lichtbogenenergie-Verfahren auf einem metallischen Werkstück erzeugten porösen Schicht aus Hartstoff, wie z. B. Aluminiumoxid auf einem Werkstück aus AL-Material, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit einem Dichtmittel zumindest in ihrem äußeren Bereich im Vakuum verdichtet wird. Die poröse Schicht wird von einem Paraffin oder einer paraffinähnlichen Substanz als Dichtmittel derart versiegelt, dass der Zutritt von aggressiven Stoffen zum Basismaterial des Werkstückes verhindert wird und ein Ablösen der Hartstoffschicht vermieden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versiegeln einer auf der Oberfläche eines metallischen Werkstücks erzeugten Hartstoffschicht mit poröser Struktur und wonach die poröse Struktur der Schicht mit einem Dichtmittel versiegelt wird.

Ein derartiges Verfahren wird in der DE 33 16 348 A1 beschrieben. Dort wird ein Plasmasprühverfahren zur Aufbringung einer Beschichtung und eine Versiegelung dieser Beschichtung offenbart. Nachteilig an diesem Verfahren ist das Plasmasprühen, das voraussetzt, dass das Werkstück zur Beschichtung gedreht werden muss, um eine allseitige Beschichtung erhalten zu können. Dazu erfordert das angegebene Versiegeln der Beschichtung mit einem vernetzbaren Kunststoff oder Lack eine Aushärtezeit.

Metallische Werkstücke, die einer hoher Verschleißbelastung ausgesetzt sind, werden bekanntermaßen mit einer Hartstoffbeschichtung versehen. Bei solchen Werkstücken, die an sich schon aus den Basisstoffen eines Hartstoffes bestehen, ist es nicht erforderlich, eine solche Schicht z.B. durch das Plasmasprühverfahren zu erzeugen. Die Hartstoffschicht kann bei solchen Werkstücken vielmehr durch eine Hochenergie-Lichtbogenverbrennung erzeugt werden, wobei sich die Hartstoffschicht durch Aufschmelzen der Oberfläche des Werkstückes und durch oberflächliche Verbrennung bildet. Dieses Verfahren läßt sich in einem Bad durchführen, wobei ein Lichtbogen über das ganze Werkstück wandert. Hierbei ist es nicht erforderlich, das Werkstück zu drehen, um eine allseitige Hartstoffschicht zu erhalten. Die Porosität in der Hartstoffschicht wird durch die Korngröße der entstehenden Oxide hervorgerufen, so dass sich Kapillare bilden, die sich bis zur Schichtgrenze des Werkstückes ausdehnen. Während eine solche Hartstoffschicht bei hoher mechanischer Belastung eine vergleichsweise hohe Widerstandsfähigkeit entgegenbringt, ist sie in chemischer Hinsicht häufig ungenügend, da durch die Kapillaren gewisse Substanzen, z.B. Laugen, deren Molekülgröße kleiner als die Kapillaren sind, bis zum Grund der Hartstoffschicht vordringen können. In Bezug auf die Textilherstellung hat sich herausgestellt, dass zumindest Laugen, die in fast allen Fertigungsstufen vorkommen können, bei Teilprozessen in solchem Maß frei werden, dass die Hartstoffschichten davon betroffen sind. Dadurch wird dann im Laufe der Zeit eine Ablösung der Hartstoffschicht bewirkt. Um eine solche Ablösung der Hartstoffschicht zu verhindern, wird sie versiegelt.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das insbesondere hochbeanspruchte Werkstücke oder Teile für Maschinen zur Herstellung von Textilien an deren Oberfläche verschleißfest ausbildet und welches Verfahren ohne das Auftragen einer Beschichtung auskommt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf dem Werkstück in an sich bekannter Weise in einem Bad während eines ersten Arbeitsschrittes durch eine Hochenergie-Lichtbogenverbrennung eine Hartstoffschicht mit poröser Struktur auf einem Werkstück aus AL-Material durch Aufschmelzung der Oberfläche erzeugt wird. In einem zweiten Arbeitsschritt wird auf die erzeugte poröse Struktur der Hartstoffschicht durch ein Dichtmittel und zwar erfindungsgemäß durch ein Paraffin oder eine paraffinähnliche Substanz aufgetragen, die in einem dritten Arbeitsschritt die poröse Struktur der Hartstoffschicht versiegelt, wobei die Versiegelung in einem evakuierten Raum bei einem Unterdruck von 12000 bis 20000 PA, vorzugsweise 13000 Pa, bei einer Temperatur von etwa 50°C und bei einer Verweildauer in diesem Raum von weniger als 10 min erfolgt.

Damit eine genügende Eindringtiefe des Dichtmittels, bzw. seine Verflüssigung erreicht wird, kann es erforderlich sein, das Werkstück vor dem Auftragen des Dichtmittels aufzuheizen. Durch das Aufheizen wird erreicht, das die Luft aus den Kapillaren besser verdrängt wird und das Eindringen des Dichtmittels erleichtert wird. Für den gewünschten Korrosionsschutz der Oberfläche ist es allerdings nicht unbedingt notwendig, dass das Dichtmittel überall bis zur metallischen Oberfläche gelangt.

Das Dichtmittel kann z.B. durch Tauchung, Besprühung oder Einpinselung auf das Werkstück aufgebracht werden. Das Aufbringen des Dichtmittels erfolgt am besten bei oder unmittelbar nach einer gegebenenfalls erforderlichen Erwärmung des Werkstückes. Danach wird es dem Vakuum in einem Bereich von 12000 bis 20000 Pa ausgesetzt, so dass Luft aus den Kapillaren entweicht und das Dichtmittel eindringt.

Bedingt durch das vorgesehene Dichtmittel ist keine Härtezeit erforderlich, so dass das Werkstück sofort einsetzbar ist oder in einem vierten Arbeitsschritt vor dessen Einsatz die versiegelte Oberfläche des Werkstückes poliert wird.

Durch das Verfahren wird also erreicht, dass metallische Werkstücke speziell aus dem Bereich der Herstellung von Textilien kostengünstig mit einer verschleißfesten Oberfläche versehen werden können, die gegen Korrosion durch Laugen u.ä. durch ein Paraffin oder durch eine paraffinähnliche Substanz als Dichtmittel geschützt sind.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1a eine unbehandelte Oberfläche;
1b eine behandelte Oberfläche mit einer Hartstoffschicht; –
2 den Ausschnitt einer versiegelten Hartstoffschicht.
Die 1a und 1b zeigen ausschnittsweise die Oberfläche eines Werkstückes vor und nach einer Behandlung einer Hochenergie-Lichtbogenverbrennung. Nach der Behandlung ist die Oberfläche mit einer porösen Hartstoffschicht S mit einer Dicke x, die bis zu 200 μm betragen kann, überzogen. Nach einer Versiegelung sind die Kapillaren mit dem Dichtmittel D ausgefüllt, wie es 2 zeigt.

Claims

Verfahren zum Versiegeln einer porösen Oberflächenstruktur eines metallischen Werkstückes, bei dem die poröse Oberflächenstruktur eine Hartstoffschicht ist, und wonach die Oberflächenstruktur des Werkstückes mit einem Dichtmittel im Vakuum versiegelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsschritt das Werkstück in einem Bad zunächst durch eine an sich bekannte Hochenergie-Lichtbogenverbrennung an der Oberfläche eine Aufschmelzung erfährt und sich dabei die Hartstoffschicht mit poröser Oberflächenstruktur ausbildet, dass in einem zweiten Arbeitsschritt die poröse Oberflächenstruktur oder der einem Verschleiss unterliegende Teil der Oberfläche mit einem Paraffin oder einer paraffinähnlichen Substanz als Dichtmittel versehen wird, dass in einem dritten Arbeitsschritt die poröse Oberflächenstruktur mit dem Dichtmittel im Vakuum versiegelt wird und dass in einem vierten Arbeitsschritt die versiegelte Oberfläche des Werkstücks je nach Verwendungszweck poliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht eine Stärke von bis zu 200 μm besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach dem zweiten Arbeitsschritt und vor dem dritten Arbeitsschritt auf eine Temperatur von etwa 50°C erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück in einem Vakuumofen einer Temperatur von etwa 50°C und einem Unterdruck von 12000 bis 20000 Pa bei einer Verweildauer von weniger als 10 min ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck des Vakuums etwa 13000 Pa beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel durch Tauchen, Sprühen oder Einpinseln auf das Werkstück aufgebracht wird.
Werkstücke mit einer Behandlung nach den vorstehenden Verfahrensschritten 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Werkstück für die Textilherstellung handelt.