DE2154107B2 - Verfahren zur Herstellung von miteinander verbundenen Sinterkörpern - Google Patents

Description

Verfahren zum Zusammensintern zweier oder mehre- 35 sehr intensive und ausgezeichnete Verbindung von

rer Preß- oder Sinterkörper aus Fisen-Nickel-Alumi- Legierungen, die in ihren Eigenschaften, insbeson-

nium-Legierungen mit oder ohne zusätzliche Dauer- dere hinsichtlich der Wärmeausdehnungskoeffizien-

magnetlegierungen bekannt, bei welchem die anein- ten, unterschiedlich sind.

andergelegten Flächen mit einem Metall- oder Legie- Durch die Verwendung der angegebenen Legierungspulver eingestäubt werden, dessen Komponen- 40 rungen eignet sich dieses Verfahren besonders für die ten einen hohen Dampfdruck besitzen. Mit diesem Herstellung von Ventilsitzen für Brennkraftmaschi-Verfahren soll ein Körper hergestellt werden, der nen.

ebensolche dauermagnetische Eigenschaften besitzt Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug-

wie ein Sinterkörper, der nicht aus mehreren Einzel- nähme auf die Zeichnungen beispielsweise näher er-

körpern zusammengesetzt ist. 45 läutert. Es zeigen

Andere Probleme treten bei Ventilsitzen in Brenn- Fi g. 1 und 3 Querschnitte eines Ventilsitzes,

kraftmaschinen auf. Wenn der Zylinderkopf einer F i g. 2 eine Draufsicht auf den Ventilsitz nach

Brennkraftmaschine aus Gußeisen und der Ventilsitz F i g. 3 und

vollständig aus einer Legierung auf Kupferbasis be- F i g. 4 einen Schnitt des in eine Brennkraftmasteht, verwirft sich der Ventilsitz während des Be- 50 schine eingesetzten Ventilsitzes nach F i g. 3.
triebs auf Grund der unterschiedlichen Wärmeaus- In den Figuren ist mit 1 ein Ring aus einer Legiedehnungskoeffizienten beider Materialien. Auch be- rung auf Kupferbasis bezeichnet, der mit einem sitzt der Ventilsitz die Tendenz, sich vom Zylinder- Ring 2 aus einer Legierung auf Eisenbasis verbunden kopf zu lösen, wenn sich die Brennkraftmaschine ab- wird, wobei auf der Verbindungsfläche des Rings 2 kühlt. Dieser Nachteil kann durch Aufbringen eines 55 zuvor eine Verbindungsschicht 3 aufgebracht wird, gesinterten Materials auf Kupferbasis auf den Teil Die Ringe 1 und 2 mit der Verbindungsschicht 3 werdes Ventilsitzes beseitigt werden, auf dem das Ventil den zu einem einstückigen Sinterkörper X verbunzum Anliegen kommt. Sintermaterial auf Kupferbasis den, der als Ventilsitz ausgebildet ist und, wie F i g. 4 eignet sich ausgezeichnet als Ventilsitzmaterial. Der zeigt, in den Zylinderkopf 4 einer Brennkraftmarestliche Teil des Ventilsitzes wird aus Sintermaterial 60 schine eingesetzt wird. Ein derartiger zusammengeauf Eisenbasis hergestellt, das eine hohe Wärmefe- setzter Sinterkörper ist besonders zur Herstellung stigkeit und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten solcher Bauteile von Maschinen geeignet, für die Anaufweist, der dem von Gußeisen sehr nahe kommt. tifriktionseigenschaften und Verschleißfestigkeit unWenn jedoch Sinterlegierungen auf Eisenbasis und erläßlich sind.

Kupferbasis zu einer einstückigen Sintermasse ver- 65 Die Verbindungsschicht 3 besteht aus einem Kup-

bunden werden sollen, läßi sich wegen der verschie- fer-Nickel-Mischpulver, für das elektrolytisches Kup-

denen Schmelzpunkte von Eisen und Kupfer die üb- ferpulver mit einer Teilchengröße unter 149 μΐη und

liehe Arbeitsweise, wie Ausnutzung von Größenän- Carbonylnickelpulver mit einer Teilchengröße von

. ,_ ,»rhältriis von Kupfer und Nickel un

η eewählt, wobei die erforderliche Verbin-Mt ebenfalls von Bedeutung ist.

-n wird eine bevorzugte Ausfuhrungsim loigciiuen wuu ™«;
form der Erfindung beschrieben.

etwa 4 μΐη verwendet werden kann. Eine in die entsprechende Form gebrachte Pulvermasse auf Eisenbasis, die als loses Pulver, als Preßkörper oder als Sinterkörper vorliegen kann, wird dünn mit einer gleichförmigen Schicht des Mischpulvers 3 überzoaen, wonach bei einer für die Masse auf Eisenbasis «eigneten Temperatur gesintert wird. Durch diese Wärmebehandlung schmilzt das Kupfer und dringt in das Sintermaterial auf Eisenbasis ein, jedoch bleibt das Kupfer durch das Vorhandensein von Nickel in » der Nähe der Verbindungsfläche, wodurch ein nikkelreiches Material auf der Oberfläche der Mischpulverschicht zurückbleibt. Diese nickelreiche Oberfläche, die auch Kupfer enthält, wirf dabei uneben und rauh. Der gebildete Sinterkörper wird dann in eine Form eingebracht, worauf Pulver auf Kupferbasis auf die Oberfläche des angesinterten Kupier-Nikkel-überzugs aufgebracht wird. Durch Pressen des Pulvers auf Kupferbasis kann eine Verwachsung zwischen diesem und der rauhen Oberfläche des Über- « zugs, die reich an Nickel ist, erreicht werden Andererseits kann auch ein Preßkörper auf Kupferbasis auf den überzug aufgelegt werden. Anschießend wird in einer nichtoxydierenden Atmosphäre bei einer Temperatur, die für die Masse auf Kupferbasis * geeignet ist, gesintert, wobei das Nickel in das Mate-Sal auf Kupferbasis diffundiert. Dies ergibt eine sehr

starke Verbindung, so daß man einen Verbundsinter- ^^^Χ^Γυηα mit einem Pulver aus 80 » körper hoher Festigkeit erhält. »™ ™f \ _{nn und} 12 ·/. Chrom bedeckt Nach

Bei einem Verbindungsmaterial aus 100 V. Nickel 30 Kupfer 8 , Zinn ^^ _{6 ; 2}

ist die Diffusion von Nickel in das Material auf Pressen <tes ru _entsprechend dem in der Zeich-Eisenbasis unzureichend, und es fehlt der nach dem hatte es eme^orm ν _{AnscWieß d} wurde das ersten 5ΐηΐ_εφΓοζ_εβ erhaltenen Oberflache die Unebenheit und Rauhigkeit. Infolgedessen ist, wenn das Pulver auf Kupferbasis auf dem Nickelüberzug auf- 35 gesintert wird, die Verbindung ungenügend da das Material auf Kupferbasis nicht mit dem Nickeluberzug verwächst. Auch Verbindungsstellen aus lOOo/o Kupfer oder Substanzen mit einem Schmelzpunkt unter demjenigen von Kupfer, beispielsweise 40 Kupfer-Zinn-I,egierungen, sind nicht zufriedenste!- ld il jd derartige Verbindungsmatenal i

Beispiel

-^ _{aus 9}6 Vo Eisen, 3 Vo Molybdän und ^Khltoff in Form von Graphit wurde meine _efi_t. Ein Mischpulver aus 50 V. Kupge ro ^_ά& ^ _dimn und gleich-

'£. Hierauf wurden die Pulver unter _n 6 t/cm^ zu einem Püng 2 3 geformt,

°dargestellt ist. Die Dicke desgleichr-Nickel-Überzugs betrug 0,5 bis ^_{6 ein} Mischpulver(aus

50 ·/. Nickel auch auf einen Preß- _{3o/o Molybdan} „_nü !«/„

^'« _{der iQ einer Meta}llform un-

S , _{formt W}orden war.

_n ^ _{w Tern}p_eratur

°_C während 60 Minuten in Amgesintert, was den Sinterbedmgung _Eisenbasis entspricht. D*

^^ _{jeweils m e},ne Me-

mit einem Pulver aus 80 ·» bdkt Nach

_pechend dem in der Z ^ ν _{AnscWieß d} wurde das

nung gezeig^e ^ _{f yon 900 b},_s 95Ο C

Ganze D« em ^_Stickstoffga

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Kupfer-Zinn-I,egierungen, sind nicht zufriede lend, weil jedes derartige Verbindungsmatenal in übermäßiger Menge in das Material auf Eisenbasis diffundiert. Ferner bleibt bei Verwendung solcher Verbindungsmaterialien nach dem ersten Sintern sehr wenig auf der Oberfläche zurück. FaI s ein Teil des Verbindungsmaterials zurückbleibt »st dessen Oberfläche nach dem Sintern glatt ^ entspricht fast einem Verbindungsmaterial aus 100 ·. Nickel Da Kupfer-Zinn-Legierungen einen Schmelzbereich in der Nähe desjenigen von Mischpulver auf Kupferbasis haben, sind ferner die Sinterbedingungen schwierig zu wählen und aufrechtzuerhalten.

Bei der vorteilhaften Verwendung eines Kupferihl l Verbindungsmatenal wird

g Serleriening

Bei der vorteilhaften Verwendung eines Kupfer- Wriegierung Nickel-Mischpulvers als Verbindungsmatenal wird 55 Gußeisen dagegen _{f yon 900 b},_s ^_{Stickstoffgas un}ter Bedingun- ^ Material auf Kupferbasis enweimal gesinterte Formkörper aus _{terial au{ El}senbasis dem _{dal auf} Kupferbasis,undI der _aus Kupfer-Nickel-Mischpul-ώ,«,! Druck von 6t/cm^ nachgerieh ein einstückiger Verbundkörper A JS Größenabmessungen ergibt, wie er in

gezeigus^ ^ ^^ _χ , _den

f^eS_df_rkopf 4 einer Brennkraftmaschine ^g'nw ρ ^ ^^ _{am auf}

^so ^fJ ^ ^g _Am\_egen kam. Die Brennkraftma-Kupferb*s s zum An g^ _{520QU/min unte}r voller

J!¹ 4 _sie sich abkühlte. Dieser Zyklus _Der Ventilsitz aus Eisen-Kupfer- ^ _{5Q Zyklen v0},i_stand_lg

f^^_material auf Kupferbasis oder eine

Serleriening löste sich von dem Zylinderkopf aus Wriegierung ^ _{rf Zykkn}

Gßsen dagegen

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

derungen, die während des Sinterprozesses auftreten, Patentansprüche: Heißschmieden, Löten mit Kupfer- oder Kupfei- Zinn-Zusammensetzungen oder Kombinationen die-

1. Verfahren zur Herstellung von miteinander ser Arbeitsweisen, nur schwer anwenden,
verbundenen Sinterkörpern unter Verwendung 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eines Verbindungspulvers und Sintern, da- Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszubildurch gekennzeichnet, daß zur Verbin- den, daß es zum Verbinden von Sinterlegierungen dung einer Sinterlegierung auf Eisenbasis mit auf Eisen- und Kupferbasis geeignet ist und damit einer Legierung auf Kupferbasis Mischpulver aus einstückige Bauteile hergestellt werden können, die Kupfer und Nickel auf die spätere Verbindungs- io hohen Temperaturen standhalten müssen.

fläche einer Pulvermasse oder eines Preß- odei Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch Sinterkörpers auf Eisenbasis gleichförmig als gelöst, daß zur Verbindung einer Sinterlegierung auf dünne Schicht aufgebracht, bei einer für die Eisenbasis mit einer Legierung auf Kupferbasis Masse auf Eisenbasis geeigneten Temperatur ge- Mischpulver aus Kupfer und Nickel auf die spätere sintert und auf diesem einseitig überzogenen Sin- 15 Verbindungsfläche einer Pulvermasse oder eines terkörper auf Eisenbasis auf den Kupfer-Nickel- Preß- orfer Sinterkörpers auf Eisenbasis gleichförmig Überzug loses Pulver oder ein Preßkörper auf als dünne Schicht aufgebracht, bei einer für die Kupferbasis aufgebracht wird, und diese durch Masse auf Eisenbasis geeigneten Temperatur gesin-Sintern in nichtoxydierender Atmosphäre bei tert und auf diesem einseitig überzogenen Sintereiner für die Masse auf Kupferbasis geeigneten »o körper auf Eisenbasis auf den Kupfer-Nickel-Über-Temperatur miteinander verbunden werden. zug loses Pulver oder ein Preßkörper auf Kupferbasis

2. Anwendung des Verfahrens nach An- aufgebracht wird, und diese durch Sintern in nichtspruch 1 für die Herstellung von Ventilsitzen für oxydierender Atmosphäre bei einer für die Masse auf Brennkraftmaschinen. Kupferbasis geeigneten Temperatur miteinander ver-

25 bunden werden.

Bei dieser Verfahrensweise diffundiert das Kupfer

leicht in die Legierung auf Eisenbasis, Nickel dagegen schwer, dafür aber leicht in die Legierung auf Kupferbasis. Die Diffusion des Kupfers des Misch-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- 30 pulverüberzugs in die Legierung auf Eisenbasis er-

lung von miteinander verbundenen Sinterkörpern un- folgt gesteuert, und infolgedessen erhält man eine

ter Verwendung eines Verbindungspulvers und Sin- rauhe oder unebene Oberfläche, die reich an Nickel

tern. ist, das leicht in die Legierung auf Kupferbasis dif-

Aus der deutschen Patentschrift 867 164 ist ein fundiert. Durch dieses Verfahren erhält man eine