DE1268473B

DE1268473B - Verfahren zur Herstellung von Formhohlkoerpern aus Metallen und Legierungen, vorzugsweise Hartmetallegierungen, durch Aufspritzen auf Formkoerper

Info

Publication number: DE1268473B
Application number: DE19651268473
Authority: DE
Inventors: Hans Pfeffer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1965-07-09
Filing date: 1965-07-09
Publication date: 1968-05-16

Description

Verfahren zur Herstellung von Formhohlkörpern aus Metallen und Legierungen, vorzugsweise Hartmetallegierungen, durch Aufspritzen auf Formkörper Bei der Herstellung metallischer Überzüge auf Gegenständen aller Art nach der Flammspritzmethode wird im allgemeinen gewünscht, daß der aufgespritzte Überzug fest haftet. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise üblich, die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes aufzurauhen und so einen guten Haftgrund für den anschließend aufzubringenden Überzug zu erzielen.
Will man abhebbare Metallschichten erhalten, so ist das Gegenteil erforderlich, d. h., die Unterlage darf nicht rauh, sondern soll möglichst glatt sein, was z. B. durch Polieren oder durch Einfetten erreicht werden kann. Es ist bekannt, daß Überzüge auf glatten und polierten Flächen nur schlecht haften.
Als Trägermaterialien bzw. Modellsubstanzen für abhebbare Schichten sind insbesondere Gips, Porzellankitt, Ton, Holz, Kunststoff, Glas und Metall gebräuchlich.
Wegen der guten Formeigenschaften werden Gipsmodelle sehr gerne verwendet, aber der Nachteil ist, daß sich auf der Oberfläche leicht eine Wasserhaut bildet, die sich aus Kristallwasser infolge des Ruftreffens heißer Metallteilchen und heißer Flammgase beim Flammspritzvorgang ausbildet. Dies kann zwar verhindert werden, indem die Gipsmodelle mit einem Lacküberzug versehen werden, jedoch ist in der Regel dann noch ein nachfolgendes Vorspritzen mit einem Spritzmetall mit niederem Schmelzpunkt erforderlich, wodurch das Verfahren sehr verteuert wird.
Modelle aus Porzellankitt und Ton sind nur geeignet, wenn die Oberfläche sehr glatt und dicht ist, anderenfalls ist die Haftung des Spritzwerkstoffes zu groß. Meistens ist jedoch, um eine glatte Oberfläche zu schaffen, ein Imprägnieren der Trennflächen mit beispielsweise Silikonen oder Ölen notwendig. Beide Werkstoffe, Por2,ellankitt und Ton, haben außerdem den Nachteil, daß sie gegen Bruch empfindlich sind.
Holz erfüllt nur dann die Forderungen, die an eine Modellsubstanz gestellt werden müssen, wenn es abgelagert, harzfrei und vollkommen trocken ist. Die Oberfläche muß sauber und fettfrei sein. Meist enthält Holz jedoch Feuchtigkeit, die beim Auftreffen heißer, flüssiger Metalltröpfchen in Form von Wasserdampf entweicht. Durch den bei diesem Vorgang entstehenden Druck werden die Überzüge von unten losgesprengt. Das Aufbringen isolierender Überzüge auf Holz vor dem Metallspritzen schafft nur teilweise Abhilfe und ist deshalb unbefriedigend. In der Regel ist auch hier ein Anspritzen mit beispielsweise Zinn oder Zink notwendig, was jedoch umständlich ist und das Verfahren verteuert.
Modelle aus Kunststoffen sind zwar prinzipiell geeignet, aber auf Grund ihrer mangelnden Temperaturbeständigkeit zu empfindlich gegen die auftretenden schmelzflüssigen Metalltröpfchen.
Bei Formen aus Glas besteht die Gefahr, daß auf Grund der dünnen Wasserhaut, von der die Glasoberflächen ständig umgeben sind, die auftreffenden flüssigen Metallteilchen durch teilweise plötzliches Verdunsten des Wassers nicht zu einer homogenen Schicht zusammenfließen können. Diese Gefahr wird zwar durch Erwärmen des Glases auf beispielsweise 80°C vermindert, jedoch besteht hier wieder der Nachteil, daß die Spritzschicht vom Träger nur schwer abzuheben ist, weil die Haftung zu stark ist. Ein Hydrophobieren der Glasoberfläche, beispielsweise durch Siliciumwasserstoffverbindungen, wiederum ist zu teuer.
Auch Modelle aus Metallen haben Nachteile. Meist müssen, weil die Haftfestigkeit der aufgebrachten Spritzschicht zu hoch ist, Trennmittel, z. B. Öl, angewendet werden. Überraschend wurde gefunden, daß diese Nachteile der Verfahren des Standes der Technik beseitigt werden können.
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Formhohlkörpern aus Metallen und Legierungen, vorzugsweise Hartmetallegierungen, insbesondere Legierungen, die Nickel-Chrom-Bor enthalten, durch Aufspritzen auf Formen, wobei die Formkörper ganz oder überwiegend aus Kohlenstoff hergestellt sind.
Als Formkörper können gemäß der Erfindung beispielsweise Formen aus natürlichem und künstlichem Graphit, Braunkohle, Steinkohle, Hartbrandkohle, z. B. in gepreßter, gestampfter; brikettierter oder sonstwie geformter Form, gegebenenfalls unter Zusatz von Teer, Pech und anderen kohlenstoffhaltigen Materialien, sowie von Bindemitteln, z. B. Harzen und Zusätzen von Ton oder anderen Mineralien, verwendet werden.
Im Rahmen der Erfindung können die Zusätze an Bindemitteln, z. B. Harzen, 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den Formkörper, und die Zusätze an Ton oder anderen Mineralien, 0,1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf den Formkörper, betragen.
Nach der Erfindung werden als auf die Formkörper aufzuspritzenden Legierungen vorzugsweise solche mit Gehalten von 60 bis 80% Nickel, 5 bis 20°/o Chrom, 1 bis 6°/o Bor, gegebenenfalls auch Zusätzen geringer Mengen Eisen, Silicium und Kohlenstoff verwendet werden. Die aufgespritzten Metalle oder Legierungen, insbesondere Hartmetallegierungen, z. B. solche, die Nickel-Chrom-Bor enthalten, können auf der Form einer Wärmebehandlung, z. B. im Ofen, induktiv oder mit einer Gebläseflämme, unterzogen werden. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formhohlkörper können in warmem oder kaltem Zustand von den Formkörpern abgezogen und anschließend poliert, geschliffen oder sonstwie bearbeitet werden.
Nach der Erfindung können als Formhohlkörper aus Metall, Legierungen oder Hartmetallen beispielsweise Düsen, Laufbuchsen, Lagerschalen, Verschleißleisten, Abdichtleisten z. B. für Drehkolbenpumpen oder -motoren, Einsätze für Drahtspritzdüsen u. dgl., hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß es auf einfache und billige Weise gelingt, z. B. harte und verschleißfeste Hohlkörper aller Art, beispielsweise in zylindrischer Form, oder Rohre aus Metallen und Legierungen, vorzugsweise Hartmetalllegierungen, insbesondere solche aus Nickel-Chrom-Bor, herzustellen. Die aufgespritzten Schichten lassen sich sehr leicht aus der Form herausnehmen. Die Anwendung spezieller Trennmittel sowie das Vorspritzen von Loten mit niederem Schmelzpunkt ist nicht notwendig. Dies ist insofern ein Vorteil, weil eine Verunreinigung der auftreffenden schmelzflüssigen Metallteilchen ausgeschlossen ist.
Während im allgemeinen bei der Herstellung gespritzter Formen ein relativ großer Spritzabstand eingehalten und der Spritzvorgang des öfteren unterbrochen werden muß, damit die Temperatur der Spritzschicht nicht zu hoch wird, gelingt es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, auch bei kurzen Spritzabständen einwandfreie Formkörper mit großer Wiedergabegenauigkeit zu erhalten. Nach dem Verfahren sind Hohlkörper weitgehend veränderlicher Schichtdicke herstellbar.
Die erfindungsgemäßen Formen haben den Vorteil der sehr guten Bearbeitbarkeit, so daß es z. B. mühelos gelingt, Aussparungen und Nuten anzubringen und diese Hohlräume zu bespritzen. Im Vergleich zu Formkörpern aus anderem Material sind die gemäß der Erfindung aus Kohlenstoff hergestellten relativ bruchsicher.
Das Verfahren sei an Hand der folgenden Beispiele beschrieben-Beispiel 1 Ein Stab aus massivem, gepreßtem Kohlenstoff mit einer Länge von 100 mm und einem Durchmesser von 14 mm wurde waagerecht in Stativen eingespannt und allseitig nach der Flammspritzmethode mit einer handelsüblichen Nickel-Chrom-Bor-Legierung mit der Zusammensetzung Nickel 80 °/o, Chrom 110/" Bor 3 °/o, Rest Eisen, Silicium und Kohlenstoff und einer Härte von Rc = 35 und einem spezifischen Gewicht von 8,2 g/cm3 so nmspritzt, daß eine gewünschte Schichtdicke von etwa 2,0 mm erhalten wurde. Der Spritzabstand betrug 200 mm. Anschließend wurde mit einem Schweißbrenner die Legierung bei etwa 1105°C gesintert.
Nach Abkühlen auf etwa 50°C wurde die Kohlenstofform durch leichtes Drehen von dem erhaltenen Hohlkörper getrennt. Der Hohlkörper wurde geschliffen und als Rührstab zum Rühren eines Gemisches aus Aluminiumchlorid und Salpetersäure verwendet.
Beispiel 2 Eine Form aus Kohlenstoffmaterial, wie es z. B. zur Herstellung von Lichtbogen-Kohleelektroden verwendet wird, in der Größe 200 - 50 # 20 mm und die eine Aussparung von 100 # 10 # 10 mm aufwies, wurde mit einer pulverförmigen Legierung, die aus etwa 70 % Ni, etwa 10 °/o Cr, etwa 3,2 °/o B, etwa 4,3 °/o Si, etwa 4,8 °/o Fe und etwa 0,8 °/o C bestand, mit einer handelsüblichen Pulverspritzpistole bespritzt. Der Spritzabstand betrug etwa 250 mm. Die aufgespritzte Schicht wurde anschließend bei einer Temperatur von etwa 1050°C mit einer Schweißbrennerflamme gesintert. Nach dem Erkalten konnte der fertige Formkörper abgenommen und nach dem Schleifen und Polieren als Dichtungsleiste für Drehkolbenpumpen verwendet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Formhohlkörpern aus Metallen und Legierungen, vorzugsweise Hartmetallegierungen, insbesondere Legierungen, die Nickel-Chrom-Bor enthalten, durch Aufspritzen auf Formkörper, d a d u r c h gekennzeichnet, daß Formkörper verwendet werden, die ganz oder zum überwiegenden Teil aus Kohlenstoff hergestellt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Formkörper aus natürlichem und künstlichem Graphit, Braunkohle, Steinkohle und Hartbrandkohle in gepreßter, gestampfter, brikettierter oder sonstwie geformter Form, gegebenenfalls unter Zusatz von Teer, Pech und anderen kohlenstoffhaltigen Materialien, sowie von Bindemitteln, z. B. Harzen von Ton oder anderen Mineralien, verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Formkörper verwendet werden, die Zusätze an Bindemitteln, in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den Formkörper, enthalten.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Formkörper verwendet werden, die Zusätze an Ton oder anderen Mineralien in einer Menge von 0,1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf den Formkörper, enthalten.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als auf die Formkörper aufzuspritzenden Legierungen solche mit Gehalten von 60 bis 80 °/oNickel, 5 bis 20 °/o Chrom, 1 bis 6 °/o Bor, gegebenenfalls auch Zusätze geringer Mengen Eisen, Silicium und Kohlenstoff verwendet werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgespritzten Metalle oder Legierungen, insbesondere Hartmetallegierungen, auf der Form einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
7. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6 zum Herstellen von Düsen, Laufbuchsen, Lagerschalen, Verschleißleisten, Abdichtleisten, z. B. für Drehkolbenpumpen oder -motoren, Schmelztiegel, Einsätze für Drahtspritzdüsen u. dgl.