DE19809122A1 - Beschichtung für Gegenstände aus Grauguß und/oder Gußeisen mit Kugelgraphit, insbesondere für Umformwerkzeuge sowie Verfahren zur Herstellung der Beschichtung - Google Patents
Beschichtung für Gegenstände aus Grauguß und/oder Gußeisen mit Kugelgraphit, insbesondere für Umformwerkzeuge sowie Verfahren zur Herstellung der BeschichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für Gegenstände aus
Grauguß und/oder Gußeisen mit Kugelgraphit, insbesondere für
Umformwerkzeuge sowie ein Verfahren zur Herstellung der Be
schichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 3 und 4
Aus der GB 1 200 165 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine
Oberfläche eines stählernen Gegenstandes gehärtet wird, damit
sie beständiger gegen einen abrasiven Verschleiß ist. Zur Erhö
hung der Oberflächenhärte wird der Gegenstand zuerst mit einer
Schicht aus Chrom zu versehen und anschließend bei einer Tempe
ratur zwischen 900°C und 1100°C einer Stickstoffatmosphäre
ausgesetzt. Während der Verweilzeit in der Stickstoffatmosphäre
diffundiert der Stickstoff zumindest in Bereich der Oberfläche
der Chromschicht in diese ein und bildet u. a. CrN oder eine
CrN-ähnliche Substanz, wodurch die Oberflächenhärte und damit
das Abrasivverhalten des Gegenstandes verbessert ist. Ein Ein
fluß der Nitrierung auf das Adhäsivverhalten ist der Schrift
nicht entnehmbar. Ferner wird durch die hohe Temperatur während
der Verweilzeit der Grundwerkstoff des Gegenstandes sehr stark
thermisch belastet, wodurch u. U. Gefügeumwandlungen auftreten
können. Die Gefügeumwandlungen können sich ggf. auf den gesam
ten Gegenstand auswirken.
Aus der GB 1 223 410 ist ein Verfahren bekannt, das dem nach
der GB 1 200 165 weitgehend entspricht, wobei hier der Gegen
stand allerdings elektrolytisch mit der Chromschicht überzogen
und bei nur 500°C bis 600°C der Stickstoffatmosphäre ausge
setzt wird.
Aus der US 5,226,975 A1 ist es bekannt, ein metallisches Teil
einer Verbrennungsmaschine zu verchromen und die Chromschicht
anschließend mittels eines Stickstoff-Plasmas zu nitrieren.
Die Ergebnisse der oben genannten vorbekannten Beschichtungen
beziehen sich alle auf Stählen. Einen Hinweis auf eine derartige
Beschichtung auf einen Gegenstand aus Grauguß und/oder Gußeisen
mit Kugelgraphit ist aus dieser Schritt unbekannt. Es kann auch
kein entsprechender Hinweis entnommen werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtung und ein
Verfahren zum Auftrag der Beschichtung zu entwickeln, mittels
der Oberfläche von Gegenständen aus Grauguß und/oder Gußeisen
mit Kugelgraphit, insbesondere vom Umformwerkzeugen, hinsicht
lich ihrem Abrasivverhalten und hinsichtlich ihrem Adhäsivver
halten verbessert werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An
spruchs 1 und mit einem Verfahren mit den Verfahrensschritten
des Anspruchs 3 bzw. 4 gelöst. Sinnvolle Ausgestaltungen der
Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtung wird zumin
dest die Oberfläche des Gegenstands aus Gußeisen mit Kugelgra
phit und/oder aus Grauguß gereinigt und in bekannter Weise mit
einer Schichtdicke von maximal 10 mm, bevorzugt maximal 5 µm
verchromt.
Danach wird der verchromte Gegenstand bei Temperaturen zwischen
500°C und 550°C plasmanitriert. Beim Plasmanitrieren wird das
Cr der Chromschicht zumindest weitgehend in CrN und/oder in ei
ne CrN-ähnliche Substanz umgewandelt.
Gleichzeitig gelangt noch Stickstoff in den Grundwerkstoff, wo
durch sich im Grundwerkstoff ein Gradient an Stickstoff ausbil
det. Durch den höheren Anteil an Stickstoff im Grundwerkstoff
ist die Haftung der Beschichtung auf dem Grundwerkstoff verbes
sert.
Zweckmäßigerweise wird während der Plasmanitrierung an den Ge
genstand noch eine elektrische Spannung angelegt. Als elektri
sche Spannung kann eine Wechselspannung oder eine Gleichspan
nung sowie eine gepulste Spannung verwendet werden.
Durch die Plasmabildung und die angelegte elektrische Spannung
wird der Diffusions- und Reaktionsprozeß des Stickstoffs begün
stigt. Außerdem treten im Grundwerkstoff bei den beim Plasmani
trieren vorliegenden Temperaturen unterhalb 550°C keine nen
nenswerten Gefügeumwandlungen und dadurch auch keine nennens
werten Änderungen auf.
Anstelle des Plasmanitrierens kann die Einbringung, insbesonde
re die Nitrierung auch durch Ionenstrahlen mit Stickstoff vor
genommen werden, wobei auch hier günstigerweise eine elektri
sche Spannung an den Gegenstand angelegt wird.
Die mit den beiden alternativen Verfahren hergestellten Be
schichtung weist eine Schichtdicke von maximal 10 µm und vor
zugsweise 5 µm und insbesondere kleiner als 1 µm auf. Die nach
Rockwell gemessene Härte der Oberfläche beträgt zwischen 55 und
60 HRC.
Durch die erfindungsgemäße Beschichtung wird das Abrasivverhal
ten insbesondere das Adhäsivverhalten, also der Verschleiß
durch eine adhäsive Beanspruchung verbessert.
Durch diese Verbesserung sind die Beschichtungen insbesondere
für Umformwerkzeuge geeignet, da hierbei Verschleiß durch die
Adhäsivbeanspruchung, die durch das Verschweißen des Blechwerk
stoff mit dem Werkzeug entsteht, besonders hoch ist.
Die erfindungsgemäße Beschichtung eines Umformwerkzeugs aus
Graueisen und/oder aus Gußeisen mit Kugelgraphit führt damit zu
einer Verbesserung des Reib- und Verschleißverhaltens sowie zu
einer Erhöhung der Prozeßsicherheit beim Umformen von Bauteilen
aus Stahl- und Aluminiumblechen.
Claims (7)
1. Beschichtung für Gegenstände aus Grauguß und/oder Gußeisen
mit Kugelgraphit, insbesondere für Umformwerkzeuge,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Grauguß bzw. das Gußeisen beschichtungsnah einen erhöh
ten Anteil Stickstoff aufweist, daß die Beschichtung CrN
und/oder eine CrN-ähliche Substanz aufweist und daß die Be
schichtung kleiner 10 µm, insbesondere kleiner 5 µm ist.
2. Beschichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stickstoffanteil beschichtungsnah einen Gradienten auf
weist, der mit zunehmender Entfernung von der Beschichtung ab
nimmt.
3. Verfahren zur Aufbringung einer Beschichtung auf Oberflächen
von Gegenständen aus Grauguß und/oder Gußeisen mit Kugelgra
phit, bevorzugt von Umformwerkzeugen, mit welcher Beschichtung
der Verschleiß der Oberfläche durch abrasive und adhäsive Bean
spruchung vermindert wird,
gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit
folgender Verfahrensschritte,
- - auf der Oberfläche des Gegenstandes wird eine Chromschicht galvanisch aufgetragen,
- - der verchromte Gegenstand wird bei Temperaturen kleiner 550°C plasmanitriert,
- - während der Plasmanitrierung wird an den Gegenstand eine elektrische Spannung angelegt,
- - durch das Plasmanitrieren wird Chrom der Chromschicht in CrN bzw. eine CrN-ähnliche Substanz umgewandelt und
- - während des Plasmanitrierens wird Stickstoff in die Oberflä che des Gußeisens und/ oder des Grauguß transportiert, insbe sondere diffundiert.
4. Verfahren zur Aufbringung einer Beschichtung auf Oberflächen
von Gegenständen aus Grauguß und/oder Gußeisen mit Kugelgra
phit, bevorzugt von Umformwerkzeugen, mit welcher Beschichtung
der Verschleiß der Oberfläche durch abrasive und adhäsive Bean
spruchung vermindert wird,
gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit
folgender Verfahrensschritte,
- - auf der Oberfläche des Gegenstandes wird eine Chromschicht galvanisch aufgetragen,
- - der verchromte Gegenstand mit einem Stickstoff aufweisenden Ionenstrahl beaufschlagt wird,
- - durch den Ionenstrahl wird Chrom der verchromten Schicht CrN und/oder eine CrN-ähnliche Substanz umgewandelt und
- - während des Ionenstrahlens wird Stickstoff in die Oberfläche des Gußeisens und/oder des Grauguß transportiert.
5. Verfahren nach 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß während der Plasmanitrierung an den Gegenstand eine elek
trische Spannung angelegt wird.
6. Verfahren nach 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine gegen Masse (Erde) gemessene Spannung zwischen
. . .V und . . .V angelegt wird.
7. Verfahren nach 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Chromschicht mit maximal 10 µm, insbesondere maximal
5 µm aufgetragen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998109122 DE19809122A1 (de) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | Beschichtung für Gegenstände aus Grauguß und/oder Gußeisen mit Kugelgraphit, insbesondere für Umformwerkzeuge sowie Verfahren zur Herstellung der Beschichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998109122 DE19809122A1 (de) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | Beschichtung für Gegenstände aus Grauguß und/oder Gußeisen mit Kugelgraphit, insbesondere für Umformwerkzeuge sowie Verfahren zur Herstellung der Beschichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19809122A1 true DE19809122A1 (de) | 1999-09-09 |
Family
ID=7859611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998109122 Withdrawn DE19809122A1 (de) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | Beschichtung für Gegenstände aus Grauguß und/oder Gußeisen mit Kugelgraphit, insbesondere für Umformwerkzeuge sowie Verfahren zur Herstellung der Beschichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19809122A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112009000494B4 (de) * | 2008-03-05 | 2019-11-14 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Eisenmetallwerkzeug mit einer nitrocarburierten Umformfläche und Verfahren zu dessen Herstellung |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0583736A1 (de) * | 1992-08-14 | 1994-02-23 | Hughes Aircraft Company | Niederschlag von Material mittels Plasma unterstützte Magnetronzerstäubung |
-
1998
- 1998-03-04 DE DE1998109122 patent/DE19809122A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0583736A1 (de) * | 1992-08-14 | 1994-02-23 | Hughes Aircraft Company | Niederschlag von Material mittels Plasma unterstützte Magnetronzerstäubung |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 09209117 A, Patent Abstracts of Japan * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112009000494B4 (de) * | 2008-03-05 | 2019-11-14 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Eisenmetallwerkzeug mit einer nitrocarburierten Umformfläche und Verfahren zu dessen Herstellung |
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