DE1521359A1

DE1521359A1 - Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht auf der Oberflaeche von metallischen Werkstoffen,durch mechanisches Bestrahlen

Info

Publication number: DE1521359A1
Application number: DE19651521359
Authority: DE
Inventors: Hans Bernstorff; Dr Walter Reichel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-10-01
Filing date: 1965-10-01
Publication date: 1969-07-24

Description

Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht auf-der Oberfläche von metallischen Werkstoffen, durch mechanisches Bestrahlen,

.Es sind bereits eine Reihe von Verfahren zur Herstellung

von Schutzschichten auf der Oberfläche von metallischen

Verlsstoffen bekannü geworden. Del einem dieser Verfahren

wird auf eire Strahloberflüche zunächst eine verschleiß-

feste Schicht aus unleglertem 0-Stahl und auf diese mittels

eines bekannten Verfehrens eiaf) Schicht eines zu dem 0-

Stahl anodischen Nichteistrinetalle, Arie Zinn oder Aluminium,

das die Poren der muhen Stahliichicht auefüllt, aufgetragen.

Es ist auch bekannt getTorden, c:438 Übei-.rti3:3material einem

el-plosionsfählgen Gasgemisch in Pulverform beizumischen und

die gezündete Mischung dur;li ein die Ausbildung von Deto-

natI.onnwel.len a@@möLi,lichendao henggeatrecktes Rohr auf die

zu überziehenrio Obe2f läche zu schleudern.

Bei einem anderen VerfalEri .t EYi.@d zur Her3tellung von Über-

ziigeri mit hüher Vli@le:estand:ifrstiglyait gegenüber Temperatur-

sprÜngen auf die zu schütvinße Oburflät:h@3 ein gesch-nolzenes,

feuexfeetes bletLIloxyd auf ,espr,Itzt.

Auch ist es bekannt gewörden, eine Metallpulvermiachung

zum Spritzschweißen bestehend aus zwei Pulverkomponenten -

aufzubringen oder auch carbidhaltiges Pulvergemisch zum

Aufspritzen und Aufschweißen von iietallüberzügen anzuwen-

den,

Auch ist es b=ekannt geworden, zur :isezielung einer hohen

Zunderfestigkeit Cbrom lickel-Eisen bzw. Chrom-Nickel-

,Legierungen in fo=- von Matallapritzschichtari auf die Ober-

flächen der zu schützenden Gegenstände aufzubringen.

Diese Verfahren sied verhältnismäßig auf-,uendig und für

manche Zwecke nicht in diesen i,ufvand erforderlich, ins-

besondere dann reicht, wenn dir Oberflächen der zu schützen-

den Gegenstände keinen höheren T®ii;I)eraturuntezachieden und

mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt >;=fad. Iläufi3 ist

es auch nur erforderlich, die Oberflächen von metallischen

Gegenständen, innbesondere von mechaniachan Konatruktionsm

teilen zu reinigen und diace Oberflächtiu während des BetrIe#-

beg des damit ausgerüsteten Gerätes vor Xorroalou zu schützen.

Es ist bereits bekannt, die Oberfläche voa metallischen

Jerkstoffen auf mechanisctiom "`lege durch i3 trahlmittel ver-

schiedenster Ast zu reinigen. Dies wirrt b ekkanritlich in einejn

Arbeitsgang aus=geführt, viohei d;@e Utrahlulttel durch Zentri-

fuSalkraft (Schlt)uderverfLiili@en), durch Y@:-vßh@ft (Luft;3traah1-.

verfahren),oder durch o:l.z@PreBflilssi@;i;e:i.t (rl;@ilro-Str@xhl.@

verf3tran) auf die nb@;rf@:@;b$ .rat zahr odee .ionzbor hoher

Energie aufgetragen wird.

Die Oberfläche wird hierdurch zwar gereinigt, jedoch wird

die gereinigte Oberfläche nicht vor einer weiteren Ver-

unreinigung durch &orrosioneeinf lit$se gävehützt Q Um einen

Schutzfilm zu erzielen= der zugleich mit dem Reinigungs-

I@..'v`d@ verbunden ist, wrddu bakuuü@t%i'.eh üeü Reinigungs-

iaitteln i@ül@UÜt@iür3Vtliii@icbtiüe kittel mitgegeben, wie z. B.

Zinkstaub. Dieses bekannte kombinierte Reinigungs= und

Paesivierungsverfahren weist ji#föch did Eigentümlichkeit

auf, daß die aufgetragene Schutzschicht entweder nur einen

.rse:.tig@sls, i:oiri;ve=be?@enc:e3:o@@rcs@:cnscchuE: bildete

cdur eine nicht ge-üueohtc: Um geatv-:ituag der se:kstofi@.@

obaoyiä,.;he hc#a@@@c:ft. DieLi ist; wum '1eil ddurch bƒclinst,

aLa die du"uutG-r -iebeud;s 0@1csrfhc:@@: nicht».#o@@acmmon aln-

G*et:Let ict un(^ rcrur. 1:1'1d Uaebeihuiten ü7.#t-

,7ht d@# ) /, ... yy#/# a 1 von

zontron b@s.ldon.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht auf der Oberfläche von metallischen Werkstoffen durch mechanisches Bestrahlen zugrunde, mit welchem eine Reinigung der Oberfläche vollzogen und ei!i praktisch ausgeschlossener, verankert Sehaltener KIschutzfilm bei glatter Oberfläche erzielt wird.

Gemäß Eier @-oi,Ii.c.genden Erf3_ndun3 wird dies durch eine in

mehrgrsiz.tettfiz-idetlden, kombinierten Bestrahlung

suagc#f;äirfi, i nche3&ondere eine I'oinii;ungsbestrahlung;

eine dc!rauff Glgerdo Bestralilun,; mit einem metallischen

K@=s@b;n@.onescruts@nit;al uad eize ndbestrahlung der Ober-

fläche durch hammerartig wirkende. .vorteilhaft neutrale

Strahlmittel. Vorteilhaft wird durch die ..uswirkungen des

die Reinigungsbestrahlung ausführenden Mittels die Haftung

des Korrosionsschutzmittels unterstützt. Dies kann. z. B.

dadurch ausgeführt werden, daß als die Reiniguhgsbestrahlung

ausführendes. Mittel z. B. Phoephorsäurelösüngen oder ähnliche

schutzschichten-bildende Mittel dienen.

Als-Korrosioneachutzmittel wird vorteilhaft Metallpulver

oder -korn aus Zink-, Blei-, Aluminium oder dgl. oder ,

Mischungen dieser Stoffe angedendet. Es ist zweckmäßig, die

Aufstrahlung des Korrosionsschutzmittels zusammen mit einem

die Haftung unterstützenden, neutralen Auf tragungsmittel

auszuführen.. Als die Haftung unterstützendes, neutrales

Auftragsmittel und hammerartig wirkendes Strahlmittel kann

Glas, iorzellan, nichtrostender Stahl, Blei, Aluminium oder

dgl. in Korn- oder Kugelform anjewendet werden. Je nach dem

Medium und der erforderlichen kinetischen Energie wird man

die btrahlmittelförderung unmittelbar durch Druck (Luft oder

Flüssigkeit) mittels Preßluf t ode2 Druckluft durch Fliehkraft

oder Schleuderwirkung vollziehen.

Um eitre weiturbbhenäo Vordiehtuug, insbesondere eineu weiter

gebeude@L Scbließtiag der, @r@rrvsionaac@@utz:chicht durch Zusam-

eneafüCazg oder gegenseitige Vereinigu-rig der Schutzschicht-

teilchen au .-erzielet, wird' gemäß einem weiteren Merkmal der

Erfindung die. Sch etzbehfcht einti# lirhitzo:ng unterworfen.

. Diese Erhitzung wird so weit getrieben, daß der Jerkstoff der Korrosionsschutzschicht von außen nach innen zum Schmelzen kommt und auf diese Weise eine loch- und porenfreie überzugsschicht entsteht, wobei die Teilchen nicht nur gegenseitig verschmelzen, sondern möglicherweise auch mit den hervorstehenden Spitzen der Unregelmäßigkeiten der behandelten Oberfläche eine intermetallische Legierung ergeben.

Diese Schutzschicht ist mechanisch abriebfester Infolge der Verankerung und ggfs. der Verschmelzung mit den Unregelmäßigkeiten der au schützenden Oberflächen wird auch eine noch bessere metallische Haftung erzielt. Die Erhitzung kann in einem Ofen durchgeführt-werden, vorteilhaft in einem Schutzgasofen, sie kann aber auch, auf jede andere Weise stattfincleno Besonders vorteilhaft ist die Erhitzung auf induktivem Wege, weil dadurch erreicht werden kann, daß die auf.
Erhibzung nur einer verhältnismäßig dünnen Schicht stattfindet und das Grundmatall in seinem Strukturaufbau und seinen Eigenschaften nicht beeinflußt wird.

Die Erlindung ist in den Figuren 1 bis 5 beispielsweise und in verallgemeinerter und vergrößerter Form dargestellt. Darin int das Werkstück mit 10 bezeichnet. Die Unregelmäßigkei.te>n der Oberfläche 12 sind durch die Erhöhungen 14 angedeutet, die normalerweise nicht mit der gezeichneten Regelmäßigkeit auftreten. Die Oberfläche 12, bzw. die durch die Erhöhungen 11k gebildeten Flächen sind mit einer Verunreinigung i G bedeckt.

In der ersten Stufe des 'Verfahrens nach der .Erfindung wird

diene Schicht 16 durch eine Reinigungsbestrshlung beseitigt.

Beiapii31uyveise du:ech Sanden oder durch Bestrahlen. mit einer

Reinigungsflüssigkeit z. B. einer Pho-phorsäurelöeung oder

einet anderen Mittel, mit welchem auch eine Schutzschicht

erzeugt wird.. Hierdurch wird die Oberfläche in einem gewis-

sen Maße aufgarauht, so daB bei der in der nachfolgenden

Dehandlungsstufe vollzogenen Bestrahlung mit dem Korrosions-

schutzmittel die Grundlage für eine gute Haftung des Korro-

ßionsuc@ssatzmittele gegeben isto

Aus der Figur 2 ist ersichtlich, ciaß sich daxs Korrosions-

schut zmttel 13 zwischen Jen Erhöhungen 1!1 avgalugert hat.

Die Auf >ringuug des Korro=iionsucbuLLmittei er:eolgt im

i

Strahlverfahen. Hierbei na vqs Vortutl sein, daB

gleichzeitig mit dem ilu.r'eUrab:lp-n ;lag vorielllitsft pulvorför-

migan Korroslonncchutamitt;els 18, ein Bcssti;atilen seit eines=i

neutralen Mittel ausgefiüs.rt wis°cl, t@a1@3lclwsac@i;3eügelcx:

2o von verßchiedeuer Größe ciue e i:siƒm neubrulen Nerkstoff. .

z. B. Glas, Porzellan, -niehtroatgrzdam Stahl: Es ist abei°

auch möglich, andere Werkstoffe, z. B. 331e1, E@.lumi;.i3.usa;

dgl. in Korn- oder Kugelform anzuwenden.

Durch den Aufprall den Korrosionsachutzmittal:-; 18 auf

Oberfläche 12 des Werkstücken 1o bleibt diosea an °ler

Fläche, Inabcat)adere den Ve3.@tio.Cunf;eu 22 haften,.

DIJ.,o9. ißt in der n#glr `'@ 8^@Cl,nti$£@l, di?'8tlllt.

D2iroh. die gleich3eiti,ae oder dqnaahtfJ1j3ende Beßhliu't>

mit das nentwal . wimkentl entx@ahla@..ta; 2o findet inabe-

nonde-r_e in dan Vertieeingen 22 ein Auf.Umaaro. den Ke:ro- .

ai4@,nach;@tz;ttols :18 Tstatto Auch dies ist in der Figur 2

aohematisch dargestellt.

lach dieser Behandlung der Oberfläche bleiben, wie inebe-

sondere aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, möglicherweise

noch einige Erhöhungen 14 der Unebenheiten *an der Oberflä«he

12 vom Korrosionsschutsmittel 18 unbedeckte

Die weitere Aufbringung von gorrosioneachutzmittel 18 würde

aber keine, den praktiochen Anforderungen entsprechende,.

ausreichend an der Oberfläche haftende Korroaionaechut$echicht

ergeben".Be wird daher in einem nachfolgenden Verfahren eine

Behämmerung der behandelten Oberfläche mittels eines neutralen

Strahlnittels, wie Glas, Porzellan, nichtrostender Stahl,

vollzogen. Dieses Strahlmittel in Gestalt von kleinen KEi.gel-

c--hen 24 ist vorteilhaft größer als die Strahlmittel 2o der

Figur 2.

Dirn 624 'tot- df@:@c:rt:: das wie ens dar

Figur cc ho.:@,@.rE:c@: t cif,, vier r:rhoi,#ui3gaiii 14 nach und

nach dadurch be @c-i U'.gt @':G.ficiet@., daf@ sie abgeschlagen oder

breitgeschlagen bzw. breitgenietet werden,. - Dies kann

soweit gehen, daß, wie Figur 5 zeigt, die Werkstoff-

spitzen 14 den Werkstückes 10 flach gedrückt bzw. von

den Korroeioneschutzmittel 18 überspült und vollkomen

bedeckt werden. Dies kann solange fortgesetzt werden,

bis; wie aus Figur 5 ersichtlich, die-Oberfliöhe 12 den

Werketüokes 1o mit einer hoxogenen, auch die Vertiefungen

ausfüllenden und verankerten dichten ßchutzschicht vorne.-

hon ist. Hit dieser in Verbindung mit der Figur a erläuter-

teu Stufe kann gleichzeitig eine weitere Aufstrahlung von

Korrosionsschutzmitteln 18 einher gehen. Das.heißt, mit

der @ehämmetag. des ausgestrahlten Korrosions'sahutsmitteis

18 und der gehämmerüng,-der hervorstehenden Spitzen der Er"

höhungen 14 der Werkstoffoberfläche 12, erfolgt ein .Auf-

strahlen von Korrosionsschutzmitteln 18, so daß schließlich

mit der Beseitigung der Spitzen des Erhöhungen 14 eine Bestrah-

lung der Erhöhungen mit dem Korrosionsschutemittel 18 statt-

,findet! wobei insbesondere die.breitgehämnsrten Erhöhungen 14

mit den Korrosionsschutzmittel 18 bedeckt werden.

Durch die Reinigungsbestrahlung mit einer Phbaphorsäurelösung

oder dg1. erhält die Oberfläche den Werkstückes 1o eine ge-

wisse lufrauhung, durch welche das Korroäionsschutzmittel 18

besser haftet als an einer nur mechanisch aufgerauhten.

Hit dir Behämerung wird die Schicht den görrosionsschutz-

mittels verdichtet, so daß alle Poren geschlossen sind und

,das Eindringen von- Mitteln zur Bildung"von örtlichen, die

Korrosion hervorrufenden Blementen in weitgehendem Maße

verhindert wird. Die durch die einigungalöeung erzeugte,

die Haftung des Korrosionssohutzmittels begünstigende Schicht,

wirkt dabei gleichzeitig isolierend, so daB,eelbst wenn die

Schutzschicht durch eine mechanische-Zerstörung aufgebrochen

wird1.die Bildung örtlicher Elemente .gehindert wird,

Aber selb>3t wenn die Reinigung der Oberfläche des ylerkstückes

lo vollzogen wird ohne daß eine die Haftung begünstigende

Schutz ochicht erzeugt wird, " wird ein äußerst- wirkearaer' Korro#

sionsuchutz erreicht, dies insbesondere deahalb, weil das

auf Igehämmmarte Korroaiousschutzmittel mit der Oberfläche 12

dree `to eine innige Verbindung eingeht, welche

rttlcht nur mechanischer Natur lab, sondern auf einer legierungs-

ähnlichen, intermetallischen Verbindungäachicht und dem '

lriz:c@äl.oiiu@c@uffm3.tte1 boruht. Eine beaonderu gut auf dem

(Wunämotall lo haftende Korrosionaschutzschicht, welche

roa -Du=: chbrechungen oder Untovhrechungen ist,

ex-WÄlt ma2i, weria die Yorrosionpachutzschicht einer Erhitzung

u :@ ; uv orfoü wird) die so weit geht, daß das Metall der

zum 8cheialzen gebracht wird. Der so

#flharzuS, der sich cäh:-orisl a.Lrier gewissen Zeit

Li Zustand bafaod, wrorankcrt sich dadurch

:xue liai3-'äer a::3 dan Unrege;lm;ißigkc hell des Grundme tell8,

#jaDi.javu ex°azszide zieh auch' mindeuten3 teilweise mit dem

i.y.e:3benondere mit den Erhöhuut,en diesen. Dabei

,VerbindunZeu auftreten, mit denen die

Waftu2ig der Korrosionoschntzschieht im hohen Maße begünstigt

Die so erzielte praktisch undurchlässige Schutzschicht läßt keine Feuchtigkeit durch und vermea.det somit die Elementbildung und dadurch die loi@e0sion des Metallteiles.

Die Erhitzung kann auf irgendelnu Weife ausgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist die ßrhitzung auf induktivem Wege, weil es damit möglich ist, nur eine Erhitzung auf der Oberfläche bei. nur geringer Eindringtiefe zu erzielen. Es kann aber auch jede andere Erhitzung .,zart Anwendung findeno Vorteilhaft ist ferner, wenn die Erhitzung in einem Ofen in Gegenwart einer Schutzatmosphäre stattfindet.

Claims

Pßterwr@nipi@@ich@r

Verfahreh zur Herstellung einer Schutzschicht tu£ der Oberfläche von* metallischen Werkstoffen durch mechani- sches Bestrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß dii Bestrahlung kombiniert in mehreren Stufen aüsgefüärt wird, insbesondere einer Reinigungsbestrahlung, einer darauffolgenden Bestrahlung mit einem aetallisoheu Korrosionsschutzmittel und einer Bndbestrahlung der Oberfläche durch ha@merartig wirkende, vorteilhaft neu- trale Strahlmittele 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da8 die Auswirkungen des die Reinigungsbestrahlung ausfüh- rende Mittel die Haftung den metallischen Körrosions- schutzmittels unterstützenö 3, Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als die Reinigungsbestrahlung ausführende Mittel Phosphorsäureläsungen dder andere Schutaschichten bil- dende Mittel angeAendet werden.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrosionsachutzmibtel Metallpulver oddr -Korn, z. B4 Ziak, Blei, Aluminium oder dgl. oder Mischungen dieser, angewendet wird. . 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufstrahlune des Korrosionsschutzmittels zusammen mit-einem die Haftung und Verankerung unterstützenden neutralen Auftragemittel. vorteilhaft in Form von Kugel- chen unterschiedlicher Größe, ausgeführt wird. fi. Verfahren nach "unspruch 1 bin 5, dadurch gekennzeichnet, daß als die Haftung unterstützenden, hammerartig wirken- des Strahlmittel, Glas, Porzellan, nichtro®tender Stahl, Blei Oder dgl., in Korn- oder Kueelform angewendet wird. 7e Verfahren nach ansprach 1 bin 6, dadurch gekennzeichnet, daB die Bestrahlung mit Preßluft, mittels einer PreB- tlüobigkeit oder einer Kombination beider ausgeführt wird. B. Vbrtahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, ätß die Bestrahlung im Schleuderverfahren 6iuageführt wird. 9. vrrtahren nach Anspruch 1 bin 8, dadurch gekennzeichnet, daß die $orrosionsschutzschicht einer Erhitzung unterwor- fen wird.

`4 u*":*'hren nech 1 bi G 9 F dadurob seen:e i:hx@e t d.aß die Erhitzung in einem Ofen in Gegenwart e@ v1re Shutzgeses ausgeführt wird. fF Verfahren.nach Anspruch 1 bi4R lo,- dadurch gekerinzeichnea daß die Erhitzung auf induktivem dege .ausgeführt wird"