DE1533441B1 - Process for the production of compact, forgeable and rollable dispersion hardened metallic workpieces - Google Patents

Process for the production of compact, forgeable and rollable dispersion hardened metallic workpieces

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DE1533441B1
DE1533441B1 DE19661533441 DE1533441A DE1533441B1 DE 1533441 B1 DE1533441 B1 DE 1533441B1 DE 19661533441 DE19661533441 DE 19661533441 DE 1533441 A DE1533441 A DE 1533441A DE 1533441 B1 DE1533441 B1 DE 1533441B1
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compact
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nickel
rollable
hard material
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Emil Dr Hillnhagen
Dieter Dr Hirschfeld
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Fried Krupp AG
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Fried Krupp AG
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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    • C25D15/00Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
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Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur diesem als kompaktes Werkstück abgeschieden. DasThe invention relates to a method for this deposited as a compact workpiece. That

Herstellung kompakter, schmied- und walzbarer dis- Volumen des eingebundenen Trägers ist dabei im Ver-Production of compact, forgeable and rollable dis- volume of the integrated carrier is in the process.

persionsgehärteter metallischer Werkstücke, bei dem hältnis zu dem Volumen des fertigen Werkstückes vonPersion-hardened metallic workpieces, with the ratio to the volume of the finished workpiece of

ein Grundmetall anodisch gelöst und zusammen mit untergeordnet kleiner Größe.a base metal dissolved anodically and together with subordinate small size.

einem in einem Netzmittel enthaltenden Elektrolyten 5 Der die Kathode bildende Träger besitzt bei der befindlichen dispersen Material kathodisch abge- Herstellung des gewünschten kompakten Werkstückes schieden wird. praktisch die Funktion einer Keimzelle, an der der Nach dem bisherigen Stand der Technik ist es be- Aufbau des Werkstückes eingeleitet wird. Das sich in kannt, derartige Werkstoffe beispielsweise auf pulver- Verbindung mit dem Träger aufbauende Werkstück metallurgischem Wege durch Sintern herzustellen, in- io wirkt im Verlauf des Herstellungsverfahrens selbst als dem die die beabsichtigte Dispersionshärtung be- Kathode für das weitere Wachstum des theoretisch wirkende Komponente dem Sinterpulver .beigemischt nahezu in beliebiger Größe herstellbaren Werkstückes, wird. Die auf diese Weise erhaltenen Sinterwerkstoffe Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäß geweisen meist einen porigen Aufbau auf, der die Festig- wonnenen Werkstückes besteht in der gleichmäßigen keitseigenschaften nachteilig beeinflußt. Zudem sind 15 dispersen Verteilung der Hartstoffkomponenten in dem bei diesem Verfahren die zur Dispersionshärtung ein- metallischen Grundmaterial, wobei Werkstücke begebrachten sogenannten Hartstoffkomponenten nur liebiger Größe herstellbar sind. Bei dem Werkstoff selten gleichmäßig im Korn des metallischen Grund- gemäß der Erfindung sind insbesondere auch innerhalb materials verteilt, sondern meist an den Korngrenzen der einzelnen Kristallite das metallische Grundmaterial angereichert. Diese für die gewünschten Festigkeits- 20 und die Hartstoffkomponenten gleichmäßig verteilt, eigenschaften ungünstige Struktur läßt sich auch durch wodurch die gewünschte hohe Festigkeit des Werkentsprechende Wärmebehandlung nur unwesentlich Stoffes erreicht wird. Bei Verwendung hochtemperatur- ^ verbessern. beständiger Hartstoffkömponenten erhält man bei % an electrolyte contained in a wetting agent 5 The carrier forming the cathode has cathodically deposited material in the dispersed material present. The desired compact workpiece is deposited. practically the function of a nucleus at which the structure of the workpiece is initiated according to the prior art. The fact that such materials are known to produce such materials, for example in a powder connection with the carrier, is metallurgical way of sintering the workpiece, in io acts in the course of the production process itself as the the intended dispersion hardening cathode for the further growth of the theoretically active component Sintering powder is added to the workpiece that can be manufactured in almost any size. The Sintered Materials Obtained in This Way A particular advantage of what is usually a porous structure according to the invention, which adversely affects the strength of the workpiece, consists in the uniform strength properties. In addition, there are dispersed distribution of the hard material components in the base material used for dispersion hardening in this process, so-called hard material components, so-called hard material components being brought in, can only be produced in any size. In the case of the material seldom uniformly in the grain of the metallic base material according to the invention, in particular, the metallic base material is also distributed within the material, but rather the metallic base material is usually enriched at the grain boundaries of the individual crystallites. This structure, which is evenly distributed for the desired strength components and the hard material components, can also be achieved by only insignificantly achieved the desired high strength of the work-related heat treatment of the material. If using high temperature ^ improve. resistant hard material components are obtained at %

Zur Herstellung dispersionsgehärteter metallischer hochtemperaturbeständigen metallischen Grundkom-For the production of dispersion-hardened metallic high-temperature-resistant metallic basic components

Werkstoffe ist es weiterhin bekannt, in einem sich aus 25 ponenten insbesondere eine hohe Warmfestigkeit desMaterials, it is also known, in particular a high heat resistance of the 25 components

mehreren metallischen Komponenten zusammenset- Werkstückes.several metallic components together- workpiece.

zenden Werkstoff eine der Komponenten durch eine Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der ErfindungZenden material one of the components by an In an advantageous embodiment of the invention

sogenannte innere Oxydation zu einer die Festigkeit wird das Netzmittel dem Elektrolyten kontinuierlichso-called internal oxidation to a firmness, the wetting agent becomes the electrolyte continuously

steigernden Hartstoffkomponente zu machen. Der zugegeben.to make increasing hard material component. That admitted.

Nachteil eines derartig gewonnenen Werkstoffes be- 30 Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erweist sichThe disadvantage of a material obtained in this way proves to be

steht in der häufig mikroskopisch sowie makro- die Verwendung von reinem Nickel, Kobalt, Silber,stands in the often microscopic as well as macro- the use of pure nickel, cobalt, silver,

skopisch ungleichmäßigen Verteilung der Hartstoff- Blei oder Legierungen auf der Basis Nickel—KobaltScopically uneven distribution of hard material, lead or alloys based on nickel and cobalt

komponente in dem Grundmaterial. Die bei einer oder Nickel—Molybdän als anodisches Grundmaterialcomponent in the base material. The one or nickel-molybdenum as the anodic base material

gleichmäßig dispersen Verteilung der Hartstoffkom- besonders günstig. Als Hartstoffkomponenten eignenevenly disperse distribution of hard material components particularly favorable. Suitable as hard material components

ponenten zu erwartenden hohen Festigkeitseigen- 35 sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-components to be expected high strength properties 35 for carrying out the inventive method

schaften, insbesondere die Warmfestigkeit durch Ein- fahrens insbesondere Oxyde, Karbide, Nitride undproperties, in particular the heat resistance through running-in, in particular oxides, carbides, nitrides and

bau entsprechender Hartstoffe, lassen sich auch mit Boride der Metalle Aluminium, Thorium, Cadmiumconstruction of corresponding hard materials can also be made with borides of the metals aluminum, thorium, cadmium

diesem Verfahren meist nur unvollständig erreichen. oder deren Mischungen.This method can usually only be achieved incompletely. or their mixtures.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt insbedie Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen 40 sondere die Verwendung einer im Volumen zum und zur Herstellung der eingangs genannten Werk- fertigen Werkstück kleinen Startkathode, stücke ein Verfahren zu finden, mit dem zur Dis- Das Verfahren nach der Erfindung sei an Hand eines persionshärtung eine oder mehrere Hartstoffkom- Ausführungsbeispieles näher erläutert: ponente auf einfache Weise bei Herstellung des Werk- Als Elektrolyt wurden die in der Galvanotechnik ä Stückes in das metallische Grundmaterial unter gleich- 45 bekannten Vernickelungsbäder benutzt, denen mittels mäßiger disperser Verteilung eingebracht werden einer geeigneten Vorrichtung Netzmittel kontinuierlich können. Hierdurch soll ein kompakter makroskopisch zugegeben werden. Als Dispersat wurde Aluminiumhomogener und porenfreier Werkstoff entstehen, der oxyd mit Korngrößen von weniger als 2 μπι in Konsich insbesondere zur weiteren Verformung, beispiels- zentiationen von bis zu 80 g/l Elektrolyt eingesetzt, weise durch Schmieden, Walzen oder Strangpressen, 50 wobei dafür Sorge getragen wurde, daß das Aluminiumeignet. Als Hartstoffe im Sinne der Erfindung sind oxyd während der elektrolytischen Abscheidung der dabei diejenigen Stoffe zu verstehen, die dem me- dispersionsgehärteten Legierungen, z. B. Stangentallischen Grundmaterial eine mechanische und/oder material mit einem Durchmesser von 40 mm, homogen thermische Stabilität verleihen. in der Lösung verteilt war. Weiterhin wurde auf me-The invention is now based on the object. The method according to the invention allows in particular to eliminate the disadvantages of the known methods 40, in particular the use of a starting cathode of small volume for and for the production of the initially mentioned workpiece, to find a method with which for dis- the method of the invention will be with reference to a persionshärtung explained one or more Hartstoffkom- embodiment in more detail: component in a simple manner during manufacture of the tool as the electrolyte in electroplating, the like piece in the metallic base material were at the same known nickel plating 45 used, which can be introduced by means of a moderate disperse distribution of a suitable device wetting agents continuously. This is intended to add a more compact macroscopically. As a dispersate, aluminum-homogeneous and pore-free material was created, the oxide with grain sizes of less than 2 μπι in consich in particular for further deformation, for example zentiations of up to 80 g / l electrolyte, wisely by forging, rolling or extrusion, 50 taking care of this that the aluminum is suitable. Hard materials within the meaning of the invention are oxide during the electrolytic deposition of those materials that are associated with the mesion-hardened alloys, e.g. B. Rodentallischen base material give a mechanical and / or material with a diameter of 40 mm, homogeneous thermal stability. was distributed in the solution. Furthermore, on me-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 55 chanischem Wege eine Porenbildung durch Gasbläslöst, daß das im eingangs beschriebenen Elektrolyten chen an dem Werkstück verhindert. Als Anodenbefindliche, dispers verteilte Material diesem in Form material wurden sowohl die in der Galvanik bevon Hartstoffkomponenten zugegeben wird. kannten massiven Nickelanoden als auch in Titanspar-According to the invention, this object is achieved by mechanically solving pore formation by gas blowing, that prevents the electrolyte in the initially described chen on the workpiece. As anode-located, dispersed material this in the form of material, both those in electroplating were used Hard material components is added. known massive nickel anodes as well as in titanium

Die Hartstoffkomponenten werden in dem mit körben befindliche kleine Nickelstücke verwendet. Als einem Netzmittel versehenen Elektrolyten durch An- 60 Abscheidungsträger wurden entsprechend geformte wendung an sich bekannter Maßnahmen, wie bei- Metalldrähte, -bleche oder -profile geringen Durchspielsweise Umrühren, gleichmäßig verteilt und in dem messers bzw. geringer Dicke benutzt, so daß deren metallischen Grundmaterial des herzustellenden Werk- Volumen im Verhältnis zu dem gesamten abgeschiestückes anodisch in Lösung gebracht. Das metallische denen Volumen vernachlässigbar klein war und die Grundmaterial wird unter disperser Einlagerung der 65 somit die Eigenschaften des feitigen Werkstoffes nicht Hartstoffkomponenten kathodisch an einem, Vorzugs- merklich beeinflussen.The hard material components are used in the small pieces of nickel in the baskets. as Electrolytes provided with a wetting agent by deposition carriers were shaped accordingly Use of measures known per se, such as metal wires, sheets or profiles with low playthroughs Stir, evenly distributed and used in the knife or small thickness, so that their metallic base material of the work to be produced volume in relation to the total deposited piece brought into solution anodically. The metallic which volume was negligibly small and that With the dispersed incorporation of the 65, the basic material does not change the properties of the other material Hard material components cathodically on one, preferably noticeably influence.

weise aus dem metallischen Grundmaterial beste- Die auf diese Weise hergestellten Proben wurdenThe samples produced in this way were made from the metallic base material

henden Träger unter gleichzeitiger Verbindung mit durch Strangpressen oder Schmieden in geeignetenexisting carrier with simultaneous connection with by extrusion or forging in suitable

Vorrichtungen verdichtet. Die verdichteten Werkstücke sind schmied- und walzbar und können somit in die für eine Weiterverarbeitung geeignete Form gebracht werden.Devices compacted. The compacted workpieces can be forged and rolled and can therefore be brought into the form suitable for further processing.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung kompakter, schmied- und walzbarer dispersionsgehärteter metallischer Werkstücke, bei dem ein Grundmetall anodisch gelöst und zusammen mit einem in einem Netzmittel enthaltenden Elektrolyten befindlichen dispersen Material kathodisch abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das im Elektrolyten befindliche, dispers verteilte Material diesem in Form von Hartstoffkomponenten zugegeben wird.1. Process for the production of compact, malleable and rollable dispersion-hardened metallic materials Workpieces in which a base metal is dissolved anodically and together with one in a wetting agent dispersed material containing electrolytes is cathodically deposited, characterized in that the dispersed material located in the electrolyte this is added in the form of hard material components. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel dem Elektrolyten kontinuierlich zugegeben wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the wetting agent to the electrolyte continuously is admitted. 3. Verwendung von reinem Nickel, Kobalt, Silber, Blei oder Legierungen auf der Basis Nickel— Kobalt oder Nickel—Molybdän als anodisches Grundmetall bei einem Verfahren nach Anspruch 1.3. Use of pure nickel, cobalt, silver, lead or alloys based on nickel— Cobalt or nickel-molybdenum as the anodic base metal in a method according to Claim 1. 4. Verwendung von Oxyden, Karbiden, Nitriden und Boriden der Metalle Aluminium, Thorium, Cadmium oder deren Mischungen als Hartstoffkomponenten bei einem Verfahren nach Anspruch 1.4. Use of oxides, carbides, nitrides and borides of the metals aluminum, thorium, Cadmium or mixtures thereof as hard material components in a method according to claim 1. 5. Verwendung einer im Volumen zum fertigen Werkstück kleinen Startkathode bei einem Verfahren nach Anspruch 1.5. Use of a starting cathode which is small in volume compared to the finished workpiece in a process according to claim 1.
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