DE2209675A1 - Verschleissfester Überzug für Metallzeile, insbesondere Stahlteile und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Verschleissfester Überzug für Metallzeile, insbesondere Stahlteile und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE2209675A1 DE19722209675 DE2209675A DE2209675A1 DE 2209675 A1 DE2209675 A1 DE 2209675A1 DE 19722209675 DE19722209675 DE 19722209675 DE 2209675 A DE2209675 A DE 2209675A DE 2209675 A1 DE2209675 A1 DE 2209675A1
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Description

METALLWERK PLANSEE AG & Co. KG
"Verschleißfester Überzug für Metallteile, insbesondere Stahlteile und Verfahren zu seiner Herstellung·1
Eine bekannte Maßnahme, um auf Verschleiß beanspruchte Werkzeuge und Maschinenteile zu schützen, besteht darin, diese oberflächlich mit einem verschleißfesten Überzug zu versehen· Beispielsweise haben sich Überzüge aus Titankarbid bewährt, um die Standzeit von Hartmetallwerkzeugen zu erhöhen. Zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit von Stahlteilen, z.B. von Fahrzeugraupen, Getriebeteilen usw., haben sich Überzüge bewährt, die aus körnigen metallischen Hartstoffen wie Karbiden, Boriden oder Nitriden, bestehen, die in einer metallischen Matrix aus Eisenmetallen, Buntmetallen oder Molybdänlegierungen eingebettet sind.
Durch die Erfindung wird ein neuer verschleißfester Überzug geschaffen, der sich durch ein hervorragendes Verschleißverhalten auszeichnet. Die Erfindung betrifft einen verschleißfesten Überzug für Metallteile, insbesondere SLahlteile, der sich dadurch auszeichnet, daß er aus einer metallischen Matrix besteht, in der fein verteilte Oxyde eingelagert sind. Der metallische Anteil am Überzug soll
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dabei 20 - 98. vorzugsweise 40 - 70 Vol. % betragen. Alls metallische Komponenten kommen in erster Linie Molybdän und Wolfram in Frage. Als oxydische Komponente hat sich vor allem Zirkonoxyd bewährt.
Beispielsweise konnte mit einem Überzug aus einer feinde VcI üb Ii rKo » e* YcL **"»*A verteilten Mischung vonV50 VoI,% Molybdän, die mit einer Flammspritzpistole aufgebracht wurde, die Lebensdauer von Kolbenringen für Verbrennungsmotoren erheblich gesteigert werden, ohne daß sich nachteilige Folgen für die Zylinderlaufbahn eingestellt haben. Mit Überzügen aus reinem Molybdän erreicht man zwar etwa die gleiche Verschleißfestigkeit, doch zeigte in diesem Falle die Gegenfläche, nämlich die Zylinderlaufbuchse, wesentlich stärkeren Verschleiß. Der Zirkonoxydzusatz bewirkt offenbar eine erhebliche Herabsetzung der metallurgischen Grenzflächenreaktionen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Überzüge kann durch •an sich bekannte Verfahren vorgenommen werden. Z.B. können Pulvermischungen, die die Komponenten des Überzugs enthalten, mittels einer Flammsptizpistole auf den zu überziehenden Gegenstand aufgespritzt werden. Um bei der Handhabung der Pulver eine Entmischung der Komponenten zu vermeiden, kann man Pulver verwenden, die durch Mahlen von leicht zusammengesinterten pulverförmigen Aufgangskomponenten herstellt wurden. Eine Entmischung läßt sich aber such durch ein Zusatzmittel vermeiden, das die Pulverteilchen leicht zusammenklebt. Schließlich können Überzüge trit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch dadurch hergestellt werden, daß gleichzeitig mit zwei Spritzpistolen gearbeitet wird, von denen die eine die metallischen und die andere die oxydkernmischen Komponenten aufspritzt.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Überzüge können jedoch auch Stäbe oder Drähte verwendet werden, die die einzelnen Komponenten enthalten. Mit Hilfe dieser Stäbe bzw. Drähte können die erfindungsgemäßen Überzüge in bekannter Weise durch Verspritzen mit einer Flammspitzpistole oder Abschmlezen mitzels eines Schweißbrenners oder eines elektrischen Lichtbogens aufgetragen werden. Die Herstellung solcher Stäbe bzw. Drähte kann durch Sintern und anschließende Warmformgebung, z.B. durch Schmieden, Walzen oder Ziehen, vorgenommen werden. Sinterstäbe mit hohem Oxydgehalt (über 15 Vol.%), die sich schwer verformen lassen, können während der Weiterverarbeitung mit einer leicht verformbaren metallischen Schutzhülle umgeben werden, die später gegebenfalls wieder abgelöst wird. Ein anderer Weg, diese Stäbe bzw. Drähte mit der gewünschten Zusammenstellung herzustellen, besteht darin, daß von einem Metalldraht ausgegangen wird, dex"· mit dem oxydischen Material umgeben wird. Dies kann z.B. durch Tauchen des Drahtes in eine Sxtspension vorgenommen werden, in der die oxydischen Komponente fein verteilt ist» Nach dem Trocknen des Überzugs kann der ummantelte Draht entweder direkt abgeschmolzen oder noch weiter gestreckt werden. Nach dem Abschmelzen des Drahtes sind die Komponenten im Überzug ziemlich gleichmäßig verteilt. Man kann aber auch von Metallröhrchen, z.B. Molybdänröhrchen, ausgehen, die mit der oxydischen Komponente oder Mischungen aus metallischen und oxydischen Kompetenten gefüllt und direkt abgeschmolzen oder zuvox* noch weiter gestreckt werden.
Ein ähnliches Verfahren besteht darin, daß ein mit einer Bohrung versehener Metallblock mit pulverförmigen Oxyden oder Mj schungen aus Oxyden und Metallpulvern gefüllt und
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anschließend zu Stäben oder Drähten verarbeitet wird. Es entstehen dann Stäbe oder Drähte, die an der Oberfläche aus Metall sind und im Inneren eine Seele aufweisen, die einen mehr oder weniger starken Oxydgehalt hat.
Ein weiterer Weg, die IJberzugskompoenenten ind Stab- oder Drahtform zu bringen, besteht darin, daß die Ausgangspulver mit einem Plastifizierungsmittel versetzt und durch eine Düse zu einem Strang verpreßt werden. Das Plastifizierungsmittel kann anschließend ausgedampft und der Strang noch durch eine zusätzliche Sinterung verfestigt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Überzüge besteht auch darin, daß mit zwei Spritzpistolen gearbeitet wird, von denen die eine die metallische Komponente in Drahtform und die andere die oxydische Komponente in Pulverform verspritzt.
Die erfindungsgemäßen Überzüge haben sich besonders für Maschinenteile bewährt, die gleitenden Beanspruchungen ausgesetzt sind. In allen Fällen werden nicht nur die überzogenen Teile geschützt, sondern es wird auch der Verschleiß an nicht geschützten Gegenflächen klein gehalten. Für die metallische Matrix kommen neben Molybdän und Wolfram auch andere verschleißfeste Metalle, wie z.B. Stähle, Stellite usw. in Frage· Ebenso können an Stelle von Zirkonoxyd für die oxydische Komponehte auch andere verschleißfeste oxydische Massen, wie z.B. Aluminiumoxyd, verwendet werden.
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Claims (15)

  1. Patentansprüche
    /ly Verschleißfester Überzug für Metall-, insbesondere Stahlteile, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer metallischen Matrix besteht, in der fein verteilte Oxyde eingelagert sind.
  2. 2. Verschleißfester Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an metallischen Komponenten 20 - 98, vorzugsweise kO - 70 Vol.% beträgt»
  3. 3. Verschleißfester überzug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydischerf Komponente» aus Zirkönoxyd besteht.
  4. k» Verschleißfester Überzug nach den Ansprüchen 1 - 3i dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Komponenten aus Molybdän und/oder Wolfram bestehen.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung von Überzügen nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß Pulvermischungen aus den metallischen und oxydischen Komponenten mittels einer Spritzpistole auf die zu schützende Oberfläche aufgebracht werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischungen zur Vermeidimg von Entmischungen leicht zusammengesintert oder mittels eines Bindemittels verklebt und anschließend wieder pulverisiert werden.
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  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen oder oxydischen Pulver mittels verschiedener Spritzpistolen gleichzeitig aufgespritzt werden.
  8. 8.. Verfahren zur Herstellung von verschleißfesten Überzügen nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht aus Stäben oder Drähten durch Verspritzen oder Abschmelzen hergestellt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verspritzenden Stäbe oder Drähte durch Walzen oder Ziehen der in einer Netallhülse gefüllten Pulver hergestellt werden, wobei nach dem Verformungsprozeß das Material der Hülse gegebenenfalls wieder abgebeizt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verspritzenden Stäbe und Drähte aus einem, mit einer Bohrung versehenen Metallblock gebildet werden, in der Weise, daß die Bohrung mit pulverförmigen Oxyden oder Mischungen aus Oxyden und M tallpulvern gefüllt und der Block anschließend in bekannter Weise zu Stäben oder Drähten verarbeitet wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus der metalischen Komponenten bestehender Draht verspritzt oder abgeschmolzen wird, der mit dem oxydischen Material überzogen ist.
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  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der oxydkeramische Überzug durch Tauchen in eine Suspension, die die oxydische Komponente enthält und anschließendes Trocknen hergestellt wird.
  13. 13· Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der umhüllte Draht vor seiner Verwendung weiter gestreckt wird«
  14. l'i. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus der metallischen Komponente bestehendes und mit der oxydischen Komponente gefülltes Metallrörchen verspritzt oder nbgeschmolzcn wird, wobei das Röhrchen vor seiner Verwendung gegebenenfalls noch gestreckt wird,
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmigen Ausgangskompcnenten für die zu verspritzenden oder abzuschmelzenden Stäbe bzw. Drähte mit einem Plastifizierungsmittel versetzt und zu einem Strang verpreßt werden, der anschließend durch eine Wärmebehandlung verfestigt werden kann.
    1(>. Verfahren zur Herstellung von Überzügen nach den Anspürchen 1-Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug mit zwei Spritzpistolen aufgebracht wird, von denen die eine die metalische Komponente in Drahtform und die andere die oxydische Komponente in Pulverform verspritzt.
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