-
Verfahren zum Verbinden Verschweißen oder Verschmelzen
von Metallen oder metallähnlichen Stoffen mit Oberflächen
Die Erfindung bezieht
sich auf ein neuartiges Verfahren zum Verbinden, Verschweißen oder Verschmelzen
von Metallen oder metallähnlichen Stoffen mit Oberflächen und das nach diesem Verfahren
hergestellte Produkt. Der so erzeugte Film bietet eine Vielzahl von Verwendun.smöglichkeiten
einschließlich der Beschichtung von Lagerflächen mit halbmetallischen Schmierverbindungen,
die entweder allein oder zusammen mit flüssigen Schmierstoffen als Grenzschmiermittel
dienen, um ein Zusammenschweißen, Abreiben oder Festfressen und übermäßigen Verschleiß
unter schwierigen Betriebsbedingungen zu verhindern. Das Verfahren läßt sich ferner
zum Aufbringen äußerst dünner Filme und Überzüge bei zahlreichen anderen Anwendungsgebieten
einsetzen, so u.a. zum laminaren Aufbau dickerer Schichten. Eine wichtige Aufgabe
der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Verfahrens zur Erzielung einer außergewöhnlich
festen und innigen Verbindung, Verschweißung oder Verschmelzung zwischen Metallen,
Metall-Legierungen, metallischen
Verbindungen, halbmetallischen
Substanzen oder Metallkeramik, den sogenannten Cermets.
-
Bei den meisten Lageranordnungen trennt normalerweise ein als Schmiermittel
wirkender Ölfilm die feststehende von der sich bewegenden Letallfläche. Bisweilen
fehlt jedoch aus irgendwelchen Gründen dieser Ölfßm. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist die Schaffung einer bisher unerreichten Art von Lagerfläche, welche bei einem
solchen ivletall-auf-Metall-Kontakt dennoch ein zufriedenstellendes Verhalten der
Lagerfläche gestattet, ohne daß ein Abreiben, Zusammenbacken oder Festfressen oder
ein übermäßiger Verschleiß auftreten, d.h. die beste Notlaufeigenschaten besitzt.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
zum Überziehen von Metallen oder anderen Stoffen, bei dem die Schicht aus feinzerteiltem
Metall bzw. feinzerteilten Metallverbindungen gebildet wird und eine ungewöhnliche
Haltbarkeit aufweist, gleichgültig ob sie als Lagerfläche oder anderweitig verwendet
wird, wo sie dem Abrieb oder sonstigem Verschleiß unterliegt.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten
Beschichtungsverfahrens, welches sich ausführen läßt, ohne daß die Einführung einer
bestimmten oder Schutzatmosphäre zum Ausschluß des umgebenden Sauerstoffs und fremder
Luftströmungen erforderlich ist,
desgleichen ohne von auL@en zugeführte
;`lärme, um eine mö-licherweise notwendige chemische Umsetzung zu unterstützen,
wodurch sich das erf _ndungsgemäße Verf:-hren von dem in der ;?.S. Patentschrift
',Yr. 2 698 b12 beschriebenen ietallisierungsverfahren unterscheidet.
-
Fei der vorliegenden Erfindung braucht dem feinzerteilten Metall oder
der feinzerteilten Metallverbindung nur eine mäßige Auftreffgeschwindigkeit erteilt
zu werden, wenn d-,#s ;.etall bzw. die ,:?etallverbindung während des Aufbringens
der zweiten und endgültigen Schicht aufgebracht wird. Dies ist lediglich erforderlich,
um die Aufspaltung des in der ersten oder sich verflüchtigenden Schicht enthaltenen
Reagens zu gewährleisten und auf diese Weise an der Grundoberfläche zur richtigen
Zeit eine reduzierende und schützende Atmosphäre zu schaffen, damit sowohl die tartikel
der Schicht als auch die aufneh:iende Oberfläche miteinander Kontakt haben, solange
sie chemisch rein sind.
-
Die Erfindun=@s ist von :: esonderer Bedeutung in der Lagertechnik,
in der es erforderlich ist, üie aatur der Gberflächenvech`:elwirkur@g zwischen sich
;:erührenden Festkörpern zu verändern, um einer, -,-;irklichen Kontakt zwischen
den Li-erflüchen zu verhindern. Bei flüssigkeitsgeschmierten yajern, wo äen Umlaufzeiten
einer Vlelle Perioden des Stillstands folgen, ist der statische Druck -;wischen
den
Teilen häufig hoch genug, um den Flüssigkeitsschmierfilm teilweise
oder ganz wegzudrücken. Falls die Betriebserfordernisse derart sind, daß,die Lagerelemente
auf die geforderte Beschleunigung bis zu flohen Oberflächengeschwindigkeiten sofort
ansprechen müssen, führt diese Unterbrechung oder gar völlige Verdrängung eines
Schmiermittelfilms zu einem raschen Anstieg der Reibung bei gleichzeitigem Entstehen
hoher Oberflächentemperaturen an der Stelle oder im Bereich des 1-etall-auf-i@etg,ll-Kontaktes,
was eine Zerstörung sowohl des Lagers als auch der Welle verursachen kann.
-
Die erfindungsgemäßen Lagerflächen können normalerweise durch einen
Ölfilm geschmiert werden, doch sind sie so beschaffen, daß bei einem eventuell auftretenden
Fehlen des Öls ein Kontakt zwischen den blanken ketallflächen unter allen Umständen
verhindert oder völlig vermieden wird, indem man zwischen die Metallflächen ein
Schmierelement bzw. eine Schmiersubstanz einführt, welche der Verlagerung bei allen
bekannten Druckeinheiten und bei allen bekannten Oberflächengeschwindigkeiten standhält,
Das wirksame Element bzw. die wirksame Substanz nach der Erfindung unterscheidet
sich von den sogenannten 'fFeststoffschmiermitteln", im allgemeinen Molybdändisulfid
oder ZVolframdisulfid, die gewöhnlich mit einer Träger- oder Bindemittelsubstanz,
z.B. einem Harz, vermischt und als Überzug auf in geeigneter Weise vorbereitete
Flächen
durch Tauch- oder Spritzverfahren aufgebracht und anschließend gebrannt oder gehärtet
werden. Solche Feststoffschmiermittel sind unter gewissen begrenzten Bedingungen
brauchbar, wenn die erzeugten Temperaturen nicht so hoch sind, daß sie ein Fließen
der Schmiermittel verursachen und wo das Bindemittel oder der Schmierstoff nicht
durch Umgebungseinflüsse abgebaut oder zersetzt wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren schließt in allen seinen Varianten
eine gründliche Reinigung der Grundoberfläche und das anschließende Aufbringen zweier
Schichten ein.
-
Die erste Aufgabe der ersten Scriicht ist u.a. die Schaffung eines
zeitlich begrenzten Schutzes für die zuvor gereinigte Oberfläche gegen erneute Oxydation
oder sonstige Verunreinigung bis zur Aufbringung der zweiten Schicht.
-
Die erste Schicht kann als "flüchtig" angesehen werden, da sie vollständig
sublimiert oder sich verflüchtigt, sobald die zweite oder dauerhafte Schicht aufgebracht
wird.
-
Der wirksame Bestandteil in der ersten Schicht muß eine wasserstoffreiche
unbeständige Reaktionssubstanz sein, wie z.B. Cäsiumhydrid oder irgendeine andere
Substanz, die, wenn sie erhitzt wird, gasförmigen Wasserstoff freisetzt und dadurch
auf der Substratoberfläche verbleibende Oxide reduzert, ferner die Oxide auf der
Oberfläche der Partikel des endgültigen Beschichtungsmaterials
bzw.
der endgültigen Beschichtungsstoffe, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit auf den
Film aus dem ersten Beschichtungsmaterial und auf die Grundoberfläche auftreffen
und dadurch das ge,!:ünschte Ergebnis herbeiführen. Es können auch andere Hydride
der Alkalimetalle und anderer Elemente verwendet werden, die mit Wasser oder in
der Wärme heftig reagieren, indem sie sich unter Bildung von Wasserstoff zersetzen
oder dissoziieren.
-
Das heißt, es bildet sich eine metallische, halbmetallische, aus einer
:@-etall-Legierung oder einem Cermet bestehende Schicht bzw. ein entsprechender
Film mit bestimmten Eigenschaften und in der gewünschten Stärke, während die erste
Schicht gleichzeitig völlig sublimiert.
-
Anstelle von Cäsiumhydrid kann auch Natrium- oder Galciumhydrid verwendet
werden. Alle drei Stoffe sind im chemischal Sinne durchaus verwandt. Sie und die
Hydride des Calciums, Rubidiums, Kaliums wie auch Lithium-Aluminiumhydrid besitzen
in unterschiedlichem Maße ähnliche Eigenschaften und würden die beschriebene Aufcabe
insofern erfüllen, daß bei der Dissoziation in gewisser Menge Wasserstoff freigesetzt
wird. Diese Menge schwankt je nach dem gewählten Hydrid. Cäsium- und Caleiumhydrid
in der für das Verfahren wesentlichen feinen Form haben bisher die besten Resultate
erbracht.
-
Die labile, unbeständige Substanz, z.B. Cäsiumhydrid, welche den wirksamen
Bestandteil in der ersten Schicht
bildet, wird mit einem Trägerstoff,
z.B. Stearinsäure, Palmtinsäure oder einer anderen Substanz mit den gewiinscl"#ten
Eigenschaften, innig vermischt, und zwar in der Weise, daß die gewöhnlichen Eigenschaften
der anderen Bestandteile unverändert bleiben. Einer dieser Bestandteile kann feingepulvertes
Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid oder ein anderes mildes Reinigungsmittel sein,
das den Reinigungsprozeß ergänzt, falls Oxidspuren auf der Oberfläche verbleiben
sollten.
-
Das Siliziumdioxid oder das andere milde Schleif- oder Reinigungsmittel
soll die Oberfläche, auf die es aufgebracht wird, nicht im üblichen Sinne aufrauhen.
Diese Wirkung tritt auch nicht ein. Seine einzige Aufgabe ist es, sehr dünne _:'ilme
oder andere verunreinigende Substanzen, wie z.B. Oxide, zu beseitigen, die übriggeblieben
sind, nachdem das 1Yerkstück zuvor von groben Verunreinigungen entweder durch Lösungsmittel,
chemische oder durch mechanische Reinigungsverfahren befreit wurde.
-
Auf dieses Material ist jedoch kein Verlaß, wenn es darum geht, die
Schaffung einer mechanischen Verbindung zu unterstützen. Es ist sogar möglich, eine
zufriedenstellende Verbindung zu erzielen, wenn das Schleifen entfällt. In diesem
Fall muß jedoch das Vorreinigen viel gründlicher erfolgen, und das rerkstück muß
sofort mit dem Stearinsäure-Cäsiumhydrid-Gemisch beschichtet werden, um auch die
geringste erneute Verunreinigung zu vermeiden. Die
Verbindung erweist
sich stets am wirksamsten, wenn der Schleifvorgang gleichzeitig mit dem Aufbringen
des Stearinsäure-Cäsiumhydrid-Gemisches stattfindet. Diese Schleifwirkung ist so
mild, daß die Dimensionen des Werkstücks keiner meßbaren Veränderung unterliegen.
Kurz: Tadellose Sauberkeit ist eine wesentliche -Voraussetzung für eine gute Verbindung
nach diesem Verfahren. Die beschriebenen Verfahrensschritte ermöglichen es, diese
Sauberkeit während des Verbindens zu erreichen und auch im Freien aufrechtzuerhalten,
ohne daß dicht abgeschlossene Räume, von außen zugeführte Wärme oder eine von außen
zugeführte schützende oder reduzierende Atmosphäre oder Flußmittel notwendig wären.
Dieses Merkmal stellt einen der größten Vorteile des Verfahrens dar.
-
Die Wahl des Materials, das in der endgültigen Schicht Verwendung
finden soll, hängt von dem endgültigen Verwendungszweck des Endproduktes ab. Ist
eine Verwendung auf dem Gebiet der Lagertechnik beabsichtigt, die zu den Hauptanwendungsgebieten
der vorliegenden Erfindung zählt, muß die Endschicht aus einem feinzerteilten Material
mit Schmiereigenschaften bestehen, z.B. einem modifizierten Disulfid, Diselenid
oder Tellurid usw. von Wolfram, Titan, Niob, Tantal, Hafnium, Vanadium, Zirkonium,
Chrom, Rhenium, Thorium und Uran sowie andereil Stoffen mit ähnlichen Eigenschaften,
und zwar je nach dem speziellen Verwendungszweck des Endprodukts.
Vor
dem Aufbrin7en der er:@; ;en Schient muß die Oberfläche gereinigt werden, um sie
von groben Verunreinigungen, wie Fett, Öl, oxydierten Stellen us:" =:u befreien.
Zu diesem :'weck können die üblichen chemischen und lösenden Reinicungsmittel in.
Verbindung mit scheuer. tlder oder so.stiger wechanischer *Nirkung und mit anschließendem
Troci#:nen verwendet werden, damit die Oberfläche frei von verunreinigenden Partikeln
und sonstigen Rückständen, einschließlich Feuchtigkeit, bleibt. Man achte darauf,
die Oberfläche nicht mit den Händen zu berühren, da dies das Haften und Binden späterer
Schichten verhindert.
-
Wie bereits früher ausgeführt, sind die Stoffe, die für die erste
oder vorläufige Schicht verwendet werden können, ein Gemisch aus Cäsiumhydrid, Stearinsäure
und Siliziumdioxid. Diese Stoffe dienen lediglich als Beispiele. Andere Stoffe arbeiten
in der richtigen Kombination ebenso gut. Die erste Schicht besitzt bestimmte Eigenschaften,
welche für die Erzielung einer befriedigenden Verbindung zwischen der zweiten Schicht
und dem Substrat bzw. der Substanz, auf die die zweite Schicht einwirkt, wichtig
sind.
-
Cäsiumhydrid ist ein wirksamer Bestandteil, der während der zweiten
oder Endbeschichtung gasförmigen Wasserstoff freisetzt, sobald die Cäsiumverbindung
durch das mit hoher Energie erfolgende Auftreffen der endgültigen Beschichtungsaubstanz
auf die Grundoberflüche erhitzt wird.
Siliziumdioxid wird benutzt,
um die letzte Spur von Verunreinigungen oder Oxiden zu beseitigen, die nach erfolgter
Vorreinigung häufig auf der Substratoberflüche verbleiben. Ganz allgemein läßt sich
sagen, daß die Stearinsäure als Träger für das Gäsiumhydrid und das Siliziumdioxid
wirkt und ferner die Aufgabe hat, einen haftenden, inerten und schützenden Film
zu bilden, der zwischen den beiden Beschichtungsprozessen eine erneute Oxydation
verhindert. Diese erneute Oxydation würde wahrscheinlich nicht auftreten, wenn die
zweite Schicht unmittelbar nach der ersten aufgebracht würde. Dies wäre jedoch zumindest
unbequem. Bei großen und komplizierten Werkstücken wäre es unmöglich, da der Beschichtungsvorgang
fortschreitend, d.h. eine Fläche nach der anderen, und richt gleichzeitig über die
gesamte Fläche erfolgt.
-
Die Stoffe, die für die erste Schicht verwendet werden können, sind,
in Volumenverhältnissen, insbesondere die folgenden: 1. Cäsiumhydrid -Laborqualität,
feingepulvert (Mehl) 2,5 Teile 2. Stearinsäure -Laborqualität -4,0 Teile 3. Siliziumdioxid
- Laborqualität, feingepulvert (Mehl), etwa 600-800 mesh (Siebmaschendichte je Zahl)
10,0 Teile
Cäsiumhydrid ist bei Zim":ertemperatur verhältnismäßig
stabil, zersetzt sich jedoch rasch, wenn es erhitzt wird. In der ersten Schicht
kommt es in sehr inniger Verbindung mit der Stearinsä.ure vor, die in Form eines
feinen wachsartigen flockigen Pulvers vorliegt, dessen Partikel die Cäsiumhydridpartikel
umgeben und übe-r-:°z.eheng und so als der oben erwähnte Träger wirken. Zur erfolgreichen
Durchführung des Verfahrens ist es wichtig, das Reaktionsmaterial vor, während und
nach der Vorbeschichtung in seinem ursprünglichen Zustand zu erhalten, um zu gewährleisten,
daß eine exotherme Reaktion erst genau in dem Augenblick erfolgen kann,'in dem das
von der Stearinsäure eingeschlossene Cäsiumhydrid durch die Partikel des Endbeschichtungsmaterials
mit hoher Geschwindigkeit bombardiert wird. Die durch das Teilchenbombardement mitgeteilte
Energie wird in diesem Augenblick in Wärme umgewandelt, welche ausreicht, das Cäsiumhydrid
zu zersetzen bzw. zu dissoziieren, Wasserstoff zu bilden und gleichzeitig die Stearinsäure
sublimieren zu lassen.
-
Die Stearinsäure hat vier spezielle Aufgaben, die für das erfindungsgemäße
Beschichtungs- und Verbindungsverfahren von Bedeutung sind und sich wie folgt präzisieren
lassen: 1. Die Stearinsäure schützt die Cäsiumhydridpartikel vor dem Verderben durch
Feuchtigkeitsabsorption während des Zagerns der gesamten Mischung nach ihrer Herstellung
und vor ihrer Verwendung. Gegen die ihr benachbarten
Bestandteile
sowie auch gegen die Grundoberfläche und d=_@ Endbeschichtungssubstanz verhält sie
sich inert.
-
2. Die Stearinsäure schafft einer. üünien, aber haltbaren Schutzfilm,
sobald sie nach dem ersten Beschichtungsprozeß zusammen mit dem Cäsiumh;;drid an
der Grundoberfläche haftet.
-
3. Die Stearinsäure wirkt als Trägersubstanz, welche die richtigen
Volumeneigenschaften des während des ersten und zweiten Beschichtungsprozesses benötigten
Cäsiumhydrids gewährleistet und so die exotherme Reaktion und die reduzierende Atmosphäre
schafft, die für eire gute Verbindung zwischen der Endbeschichtungssubstanz und
der Grunu-oberfläche wesentlich sind.
-
4. Die Stearinsäure schwächt ferner die durch das Auftreffen der ersten
Schicht mitgeteilte Energie ab, so daB die entstehende Oberflächenerwärmung nicht
ausreicht, um eine vorzeitige Dissoziation des wirksamen Bestandteils zu verursachen.'
Das feinverteilte Siliziumdioxid ist in der gesamten Mischung gleichmäßig verteilt
vorhanden, und zwar in enger Assoziation mit der Stearinsäure-Cäsiumhydrid-Mischung,
ohne jedoch eine tatsächliche Verbindung mit dieser zu bilden. Das Siliziumdioxid
wird zur Erzeugung einer milden Schleifwirkung ;:ährend des ersten Beschichtungsprozesses
beigegeben,
um Spuren von Oxiden oder sonstige Verunreinigungen zu entfernen, die auf der Grundoberfläche
selbst nach der normalen Reinigung vor Aufbringen der ersten Schicht verblieben
sein können, ohne jedoch dabei auf der Grundoberfläche meßbare Unebenheiten zu erzeugen.
Die oben angegebenen Volumenverhältnisse ergeben die folgenden Gesamtvolumenprozente:
| Cäsiumhydrid - 14 |
| Stearinsäure - 25 |
| Siliziumdioxid - 61 |
Das Cäsiumhydrid wird zunächst zur Stearinsäure hinzugefügt; dann werden die beiden
Stoffe innig vermischt, bis die Cäsiumhydridpartikel gleichmäßig und gründlich überzogen
sind und eine minimale Menge an freier Stearinsäure übriglassen, die nicht an den
Cäsiumhydridpartikeln haftet. Diese Mischung wird allmählich zu dem Siliziumdioxid
hinzugefügt und das Ganze in einer ;eise vermischt, die eine gründliche und gleichmäßige
Verteilung der mit Stearinsäure überzogenen Cäsiumhydridpartikel in der gesamten
Masse des Siliziumdioxids gewährleistet. In der Mischung ist gemäß einem wichtigen
Merkmal nicht genug nicht haftender oder freier Stearinsäure vorhanden, um die Siliziumdioxidpartikel
zu überziehen, so daß die Siliziumdioxidpartikel frei bleiben. Nach dem wie oben
beschrieben
erfolgten Mischen ist die erste Beschicritungsmischung fertig zur Aufbewahrung oder
zum Aufbringen auf die zu beschichtende Fläche.
-
Die Anlage kann eine konventionelle Sand- oder Dampfstrahlkabine von
genügender Größe aufweisen, um das 'Merkstück aufzunehmen, da3 von Hans! gehalten
werden oder auf einer Plattform aufliegen kann. Diese Anlage ist so bekannt, daß
eine Abbildung nicht erforderlicn ist. Eine an einem flexiblen Schlauch befestigte,
von Hand gehaltene Hochdruckdüse sowie mit Gummimanschetten und -handschuhen versehene
Bedienungsöffnungen erm1glichen der Bedienungsperson, einen Arm hineinzustecken,
genau -r,#ie bei Sandstrahlarbeiten. Die Beobachtung des jerkstücks wänrend des
Beschichtens erfolgt durch ein Fenster in der Kabine. Trockene Druckluft von 100
bis 150 p.s.i. (7 - 10,5 at) wird der Anlage zugeführt. Dieser Druck kann je nach
den speziellen Erfordernissen schwanken. Das pulverförmige Beschichtungsmaterial,
das im Luftstrom mitgenommen wird, ist in einem Vibrationsgefäß untergebracht, das
sich a:-Boden eines mit konisch verlaufenden Seiten versehenen Vorratstrichters
befindet, welcher unter der Arbeitsfläche der Kabine angebracht ist. Das Beschichtungsmaterial
wird während des Beschichtungsvorgangs durch hochfrequente Schwingungen und einen
gleichzeitig durch den Boden des Behälters eintretenden Luftstrom von geringem Druck
in unstabilem flüssigkeitsähnlichem Zustand gehalten.
Druckluft
"Rjird einer "A@afi-eliiiiei,"vorrichtung vom ;@@ pl.on-E@;ek t or-STx: .@_t@;@=fillirt.
:De "Au@@nphmer"vorriclitung x bef'irdez#t einen Vorrat an Beschichtungsmaterial
in einem Druckluftstrori hei hoher Gescli""v-.ridigkeit durch den flexiblen Sciaaucli
zu der von ll{änd gehaltenen Gerätedüse, die ihrerseits mit einem durch Fingerdruck
zu betäti enden Sperrventil versehen ist.
-
Für die erste Beschichtung wird das von Hand gehaltene oder auf andere
(eise gehaltene ':e'erkstück gedreht oder sonstwie zweckentsprechend bewegt, während
ein Strom von Partikeln des Beschichtungsmaterials, die durch die Druckluft mitgerissen
werden, aus der oben beschriebenen von Hand gehaltenen Düse auf das Werkstück gerichtet
wird. Die Düse wird in weit ausgreifender Bewegung über die der Düse zugewandte
Fläche des Werkstücks in einer Entfernung von 1/2 bis 2 Zoll (12 bis 50 mm) je nach
äu3erer Form des Werk:@t.lcks hin und her bewegt. Der Winkel zwischen Werkstück
und Düse soll von der Senkrechten auf beiden Seiten nicht mehr als etwa
150 abweichen, da sich andernfalls die Wirkung des mit hoher Energie erfolgenden
Bombardements verliert und das auftreffende Material abgleitet, statt an der Oberfläche
des Werkstücks fest zu haften.
-
Um sicherzustellen, daß beim Aufbringen der ersten Schicht die Bearbeitungsfläche
hundertprozentig bedeckt wird, lenkt man auf die Grundoberfläche die entsprechende
Mischung in einer Eienge, die die tatsächlich benötigte
Menge weit
übersteigt. Dies läßt sich mit einem Überfluten oder Bespritzen unter Hochdruck
vergleichen. Dadurch wird der oben erwähnte Zweck erfüllt; außerdem bleibt ein dünner,
Jedoch kontinuierlicher Film aus der Stearinsäure-Cäsiumhydrid-Verbindung zurück,
der an der Grundoberfläche haftet. Dieser durch den mit hoher Energie auftreffenden
Luftstrom aufgebrachte Film haftet sehr stark an der Grundoberfläche, von der alle
störenden Oxide oder sonstigen Verunreinigungen durch die.gleichzeitig erfolgte
Schleifwirkung der auftreffenden Siliziumdioxidpartikel entfernt wurden.
-
Diese harten Teilchen prallen nach dem Auftreffen auf die Grundoberfläche
zurück und werden von dem anhaftenden Cäsiumhydrid-Stearinsäure-Film getrennt. Zusammen
mit den entfernten Oxiden und Verunreinigungen fallen sie in den ständig von Luft
durchströmten Vorratstrichter. In dem abfallenden Material findet sich auch die
überschüssige, von der Grundoberfläche zurückprallende Stearinsäure-Cäsiumhydrid-Verbindung,
die dabei ihre feinzerteilte Form beibehält.
-
Die Vorschicht baut sich bis zu einer Stärke von etwa 1/1000 Zoll
(0,025 mm) auf, und eine hinreichende ''Deckung't ist durch das Sichtbarwerden eines
gleichmäßigen kristallinischen "Hauches" über die gesamte zu beschichtende Fläche
charakterisiert. Das Werkstück wird nunmehr entfernt und bis zur Aufbringung der
Endschicht beiseite gelegt. Es muß vor jeder Verunreinigung und jedem Abrieb
geschützt
werden, welche einen Teil der vorläufigen .Schicht entfernen und später das Haften
der endgültigen Schicht verhindern würden, indem jie blanke Ililetallstellen hinterlassen.
Andererseits hält die vorläufige Schicht die übliche Handhabung (mit behandschuhten
Händen) und auch die normale Klebebandprobe aus, ohne daß sich Teile von ihr ablösen.
-
für die Endschicht können u.a. die folgenden Stoffe verwendet werden:
modifiziertes Wolframdisulfid, Wolframdiselenid, Niobdiselenid und eine Anzahl feinverteilter
-etallpulver, wie zuvor erläutert, darunter auch Indium, wie auch Zinn, Aluminium,
Zink und Kupfer. Da für die zweite oder endgültige Schicht nur ein Material verwendet
wird, ist kein Mischen erforderlich. Zwecks Aufbringung der Endschicht wird das
Werkstück wiederum gehalten, hin und her gewendet und dem Bombardement durch das
feinzerteilte Beschichtunäsmaterial ausgesetzt. Bei einem Druck von 100 p.s.i.
(7 at) beträgt die Geschwindigkeit der durch den Duftstrom aufgeschleuderten Partikel
beim Auftreffen auf die sie aufnehmende Oberfläche etwa 3000 ft/s (914m/s), wenn
die Düse 2 Zoll (50,8 mm) von dem Werkstück entfernt ist, und etwa 5700 ft/s (1714
m/s), wenn der Abstand 1 Zoll (25,4 mm) beträgt.
-
Das Aufbringen der endgültigen Schicht bewirkt die einmalige Reaktion,
die für den Erfolg des vorliegenden Verbindungsverfahrens in erster Linie verantwortlich
ist.
Die durch das Auftreffen des feinzerteilten Beschichtungsmaterials
auf das unstabile Cäsiumhydrid oder den sonstigen unbeständigen Stoff der ersten
Schicht erzeugte Wärme reicht zusammen mit der gleichzeitig erfolgenden "Kurzzeiterwärmung"
des äußeren Oberflächens-efüges des Grundmaterials aus, um in der Auftrefffläche
gasförmigen Wasserstoff freizusetzen und so in dieser Fläche eine umhüllende reduzierende
und schützende Atmosphäre in dem Augenblick zu erzeugen, in dem der Stearinsäurefilm
sublimiert und gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Beschichtungsmaterial und
der geschützten und chemisch reinen Grundoberfläche entsteht.