DE1621210C - Verfahren zum Erzeugen von hohlen Metallgegenständen durch Ätzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von hohlen Metallgegenständen, wobei ein Gegenstand zunächst aus Teilen, die aus zwei unterschiedlichen Metallen bestehen, vorgeformt wird und dann eines der Metalle selektiv mit Hilfe einer Säure weggeätzt wird.

Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt, und der Metallgegenstand besteht dabei beispielsweise aus einer hitzebeständigen.Legierung oder Legierungen, die mit einem Eisenfüllmaterial gefüllt sind, das nach der'mechanischen Bearbeitung des Gegen-Standes beispielsweise durch eine geeignete Säure selektiv aus dem Gegenstand herausgeätzt wird, so daß sich dadurch in dem Gegenstand Kanäle oder Durchlässe ausbilden. Zur Beschleunigung dieses Ausätzvorganges ist es bekannt, den mit dem Eisenfüllmaterial gefüllten Gegenstand für einige Minuten in eine wäßrige Säure einzutauchen, um die Oxidschicht auf dem Gegenstand dadurch zu zerstören. Das Entfernen dieser Oxidschicht kann auch durch eine Elektrolysebehandlung des Gegenstandes vorgenommen werden, wobei der Gegenstand ebenfalls in eine wäßrige Säure mit einer Konzentration von etwa 50 bis 60% eingetaucht und als Anode geschaltet wird. Möglichst unmittelbar nach dieser Vorbehand- ■ lung wird dann der Gegenstand dem eigentlichen Ätzverfahren unterworfen, wobei das Eisenfüllmaterial aus dem Gegenstand selektiv herausgeätzt wird (USA.-Patentschrift 2 866 727).

Es hat sich nun herausgestellt, daß insbesondere bei großen und flächigen Kanälen oder Durchlässen in einem Metallgegenstand die Form dieser Kanäle oder Durchlässe sehr einschneidend durch den vorausgehenden mechanischen Bearbeitungsvorgang bzw. Verformungsvorgang verändert wird, so daß nach dem eigentlichen selektiven Herausätzen des Füllmaterials aus dem Gegenstand der erzielte Kanal nicht mehr genau die gewünschte Form bzw. Verlauf aufweist. Diese unerwünschte Kanalverformung tritt insbesondere dann stark in Erscheinung, wenn dieser Kanal den Gegenstand fast vollständig flächig durchsetzt und dieser Gegenstand dann einer mechanischen Verformung, beispielsweise durch Bearbeitung desselben, ausgesetzt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darini das eingangs beschriebene Verfahren weiter zu verbessern, insbesondere derart, daß der dem Auslaug- oder Ausätzvorgang vorausgehende Verformungsvorgang, beispielsweise bedingt durch eine mechanische Bearbeitung, die gewünschte Kanalform und den Kanalverlauf nicht mehr beeinflußt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gegenstand zunächst aus einem Stapel von sich abwechselnden Lamellen aus rostfreiem Stahl und Nickel vorgeformt wird, wobei die erste und die letzte Lamelle aus rostfreiem Stahl bestehen, daß dann die aus rostfreiem Stahl bestehenden Lamellen mit den aus Nickel bestehenden Lamellen durch Diffusion aneinander gebunden werden, dieser Stapel dann bearbeitet, geläppt und poliert wird und dann ein Paar von Platten aus rostfreiem Stahl auf die sich gegenüberliegenden Seiten des Stapels an den Stirnseiten der Lamellen durch Diffusion angebracht bzw. gebunden werden, und daß dann die Nickellamellen selektiv auf chemischem Wege aus

diesem Stapel entfernt werden, um dadurch in dem Stapel die gewünschten Kanäle oder Durchlässe auszubilden.

Da der Metallgegenstand während der mecha-

3 4

nischen Bearbeitung fiächenmäßig fest mit dem Füll- eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die

material, also beispielsweise den Nickellamellen, ver- Zeichnung,

bunden ist, kann sich das Füllmaterial durch unter- In dieser zeigt

schiedliche Druckbeanspruchung nicht mehr relativ F i g. 1 einen Stapel aus abwechselnd aufeinander-

zum Metallgegenstand verschieben, so daß auch bei 5 gelegten Lagen aus rostfreiem Stahl und Nickel,

relativ großem Verformungsgrad die gewünschte Fig. 2 den Stapel der Fig. 1, in dem die Lagen

Kanalform bzw. Durchlaßform aufrechterhalten wird durch Diffusion aneinandergeheftet, spanabhebend

und man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet und poliert wurden,

sehr genaue und komplizierte Kanäle oder Durchlässe F i g. 3 die Hinzufügung von Seitenplatten aus rostin einem Metallgegenstand ausbilden kann. io freiem Stahl auf den bereits bearbeiteten Gegenstand

Es lassen sich auf diese Weise auch komplizierte der F i g. 2,

längere Kanäle oder Durchlässe, beispielsweise in F i g. 4 einen auf diese Weise entstandenen Körper

einem langgestreckten Stahlgegenstand, herstellen, zur Beruhigung oder Vergleichsmäßigung einer Strö-

wobei auch hier die Kanalform nicht durch den mung, wobei dieser Körper durch Ausätzen der

vorausgehenden mechanischen Bearbeitungsvorgang 15 Nickellagen aus dem Gegenstand der Fig. 3 erzeugt

negativ beeinflußt wird und genaue Abmaße bei- wurde,

behält. Man kann beispielsweise ein Bündel aus Fig. 5 einen teilweise gebrochen dargestellten Stahldrähten und Nickeldrähten in geeigneter Weise Schnitt gemäß der Linie 5-5 der F i g. 4. aneinanderfügen, bindet dann anschließend durch In F i g. 1 ist ein Stapel 20 aus abwechselnd aufDiffusion diese Drähte aneinander, darauffolgend 20 einander angeordneten Lagen oder Schichten aus werden die Drähte mechanisch bearbeitet bzw. ge- rostfreiem Stahl 22 und Nickel 24 veranschaulicht, bogen oder in eine bestimmte Form gedreht, und wobei sowohl die Nickel- als auch die Lage aus rost- ' schließlich werden die Nickeldrähte selektiv auf freiem Stahl etwa 1,3 mm stark und mit einem Überchemischem Weg aus diesem Drahtbündel entfernt, zug aus Kupfer an beiden Seiten versehen ist, der im so daß komplizierte Kanäle oder Durchlässe zurück- 25 Bereich von 1,27 · 10~³ mm (1,3 μ) liegt. Der Stapel bleiben. In zweckmäßiger Weise wird die Diffusion 20 wird dann in einem Temperaturbereich zwischen der beiden unterschiedlichen Metalle in einem Tem- 1125 und 1200° C, beispielsweise bei 1175° C, über peraturbereich von 1120 bis 1190° C über einen einen Zeitraum von 10 bis 30 Minuten, beispielsweise Zeitraum zwischen 10 bis zu 30 Minuten und bei 20 Minuten, bei einer Belastung von 3,5 kp/cm² in einem Druck von 5,26 bis 7,03 kg/cm² in einer 30 einer Wasserstoffatmosphäre durch Diffusion ver-Wasserstoffatmosphäre durchgeführt. Hierbei ergibt bunden. Nach dieser Verbindung durch Diffusion sich auch noch der Vorteil, daß auf Grund der relativ wird der Stapel zur Erzeugung der gewünschten hohen Temperatur die unterschiedlichen Metalle in Größe bearbeitet, geläppt und an allen Flächen entsprechend ausgedehntem Zustand, der ihrem poliert. Der aus den einzelnen Lamellen bestehende Temperaturausdehnungskoeffizienten entspricht, an- 35 Stapel 20 α ist in F i g. 2 dargestellt, einander gebunden werden, eine darauffolgende Seitenplatten 26 aus rostfreiem Stahl, die auch mit mechanische Bearbeitung jedoch üblicherweise auch einem Überzug aus Kupfer von 1,27 · 10~³ mm an bei einer relativ hohen Temperatur vorgenommen der dem Stapel 20 a gegenüberliegenden Seite verwird, so daß während dieser Bearbeitung keine sehen sein können, werden an den gegenüberwesentlichen Materialspannungen zwischen den 40 liegenden Seiten des bearbeiteten und durch Diffuunterschiedlichen Metallen auftreten, die zu einer sion verbundenen, aus Lamellen bestehenden Stapels Veränderung der gewünschten Kanalform führen 2Qa angeordnet, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, und könnten. ein weiterer Arbeitsgang zum Verbinden mittels Im einzelnen kann das erfindungsgemäße Verfahren Diffusion wird bei 1175° C über einen Zeitraum von auch dadurch noch eine vorteilhafte Weiterbildung 45 20 Minuten und einem Druck von 3,5 kp/cm² in erfahren, daß die Nickelplatten oder Lamellen zu einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt. Der Beginn mit Kupfer überzogen werden, ebenso die nächste Schritt stellt das Ausätzen oder Entfernung Platten aus rostfreiem Stahl anfänglich mit Kupfer der Nickellagen 24 in kochender Salpetersäure dar, überzogen werden. Dasselbe ist auch in Verbindung wodurch eine Art Gleichrichter 28 für eine Strömit den genannten Nickeldrähten und Drähten aus 50 mung entsteht, der, wie es in Fig. 4 veranschaulicht rostfreiem Stahl von Vorteil, wobei dann die derart ist, eine Vielzahl sehr dünner, langgestreckter, einüberzogenen unterschiedlichen Metalle wieder in heitlicher Durchlässe 30 aufweist, die auf diese Weise einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur durch einen verhältnismäßig einfachen, preiswerten zwischen 1120 bis 1190° C während einer Dauer von Prozeß hergestellt wurden.

20 bis 30 Minuten aneinander durch Diffusion ge- 55 Die einzelnen Lagen wurden vorstehend in Verbunden werden. bindung mit einem Überzug aus Kupfer beschrieben, Wenn in einem Metallgegenstand äußerst feine wobei zu sagen ist, daß gute Ergebnisse auch ohne oder flache Kanäle ausgebildet werden sollen, dann einen solchen Überzug durch Druckerhöhung wähkann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteil- rend des Verbindens durch Diffusion erzielt wurden, hafter Weise dahingehend abgeändert werden, daß 60 und zwar auf einen Druck von 5,25 bis 7 kp/cm². man die Platten aus rostfreiem Stahl vor der Diffu- In den Erfindungsgedanken ist außerdem in Versionsbehandlung mit Nickel überzieht, beispielsweise bindung mit dem vorstehend erläuterten Ausfühdurch Galvanisieren, wobei die auf den rostfreien rungsbeispiel eingeschlossen, eine zusätzliche Ver-Stahlteilen niedergeschlagene Nickelschichtstärke bindung durch Diffusion von Nickel und rostfreiem dann der gewünschten Kanalbreite bzw. Durchmesser 65 Stahl auf den Lamellenstapel 20 α der F i g. 2 durch entspricht. Schaffung von Streifen aus Nickel, Lagen aus Nickel Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung oder Mustern aus Nickel vorzusehen, die später durch ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung rostfreien Stahl bedeckt, durch Diffusion verbunden

und dann bearbeitet werden können, um, wenn es gewünscht wird, entsprechend ausgeprägte Nickelmuster in dem rostfreien Stahl zu schaffen, welche später herausgeätzt werden können, und zwar unabhängig von der feinen Stärke und der verwickelten Ausbildung der Nickellagen, welches durch kochende Salpetersäure zur Schaffung eines einheitlichen Aufbaues aus rostfreiem Stahl mit sehr komplizierten und genauen Durchlässen darin bewerkstelligt wird. Beispielsweise sind Schlitze mit einer Höhe von 0,13 mm, einer Breite von 1 cm und einer Tiefe von 0,96 cm und Schlitze mit einer Höhe von 25,4 μ, einer Breite von 1,14 cm und einer Tiefe von 1 cm durch den vorstehend beschriebenen Prozeß hergestellt worden. Schlitze, die eine Höhe von weniger als 25,4 μ aufweisen, werden durch Galvanisieren des Nickels in der gewünschten Stärke auf die rostfreien Stahlteile vor der Verbindung durch Diffusion hergestellt.

Außerdem können Bündel aus Nickel- und rostfreiem Stahldraht in einem gewünschten Muster hergestellt, durch Diffusion verbunden, dann gedreht, ίο gebogen oder geformt und auf eine gewünschte Gestalt bearbeitet werden, worauffolgend die Durchlässe oder Zwischenräume durch Auslaugen der Nickeldrähte erzeugt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzeugen von hohlen Metallgegenständen, wobei ein Gegenstand aus Teilen, die aus zwei unterschiedlichen Metallen bestehen, vorgeformt wird und dann eines der Metalle selektiv mit Hilfe einer Säure weggeätzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand aus einem Stapel von sich abwechselnden Lamellen aus rostfreiem Stahl und Nickel geformt wird, wobei die erste und die letzte Lamelle aus rostfreiem Stahl besteht, daß dann die aus rostfreiem Stahl bestehenden Lamellen mit den aus Nickel bestehenden Lamellen durch Diffusion aneinander gebunden werden, dieser Stapel dann bearbeitet, geläppt und poliert wird und dann ein Paar von Platten aus rostfreiem Stahl auf die sich gegenüberliegenden Seiten des Stapels an den Stirnseiten der Lamellen durch Diffusion angebracht bzw. gebunden werden, und daß dann die Nickellamellen selektiv auf chemischem Wege aus diesem Stapel entfernt werden, um dadurch in dem Stapel- die gewünschten Kanäle oder Durchlässe auszubilden.

2. Verfahren zum Erzeugen von hohlen Metallgegenständen, wobei ein Gegenstand aus Teilen, die aus zwei unterschiedlichen Metallen bestehen, vorgeformt wird und dann eines der Metalle selektiv mit Hilfe einer Säure weggeätzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Drähte aus rostfreiem Stahl und Nickel zu einem Bündel zusammengefügt werden, diese Drähte dann durch Diffusion aneinander gebunden werden, das dabei erhaltene Bündel gebogen, verdreht und mechanisch bearbeitet wird und daran anschließend die Nickeldrähte selektiv auf chemischem Wege aus dem Bündel entfernt werden, so daß komplizierte und langgestreckte Kanäle oder Durchlässe in dem Bündel zurückbleiben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Metalle (Nickel, rostfreier Stahl) bei einer Temperatur von 1120 bis 1190° C für eine Dauer von 10 bis 30 Minuten und bei einem Druck von 5,26 bis 7,03 kg/cm² in einer Wasserstoffatmosphäre aneinander gebunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschichten oder -teile zu Beginn mit Kupfer überzogen werden und daß ebenso die Teile oder Schichten aus rostfreiem Stahl zu Beginn mit Kupfer überzogen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Teile in einem Temperaturbereich von 1120 bis 1190° C für eine Dauer von 10 bis 30 Minuten und bei einem Druck von 3,50 kg/cm² in einer Wasserstoffatmosphäre aneinander gebunden werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile aus rostfreiem Stahl mit einer Nickelschicht gewünschter Stärke überzogen, wobei diese Schicht die Nickelteile ersetzt, und durch Diffusion aneinander gebunden werden.