DE2328048C3

DE2328048C3 - Verschleißfestes Werkstück sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2328048C3
Application number: DE19732328048
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Kure Hiroshima; Yamada Toshio; Sasame Takao; Uebayashi Yoshitaka; Hiroshima; Shigeta (Japan)
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1972-06-03
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1976-07-15

Description

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Die Erfindung betrifft ein verschleißfestes Werkstück mit einer galvanisch aufgebrachten, keramisches Pulver enthaltenden Nickelschicht sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Werkstückes.

Aus der US-PS 35 14 389 ist ein Verfahren zur Herstellunj eines derartigen Werkstückes bekannt, wobei die Verschleißfestigkeit dadurch erreicht wird, daß keramische Pulver aus Siliciumcarbid (SiC) od. dgl. mit einem galvanischen Nickelbad gemischt werden, wobei die keramischen Pulver in der Nickelschicht, die auf dem Werkstück galvanisch abgeschieden wird, eingeschlossen werden können. Die ölretentions- und Schmiereigenschaften eines derartig behandelten Werkstückes sind jedoch außerordentlich schlecht, da die Oberfläche der Nickelschicht relativ glatt ist, so daß das öl nicht auf der zu schmierenden Fläche verbleibt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verschleißfestes Werkstück der oben beschriebenen Art und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, wobei die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden und das Werkstück bei zumindest unverringerter Verschleißfestigkeit eine verbesserte Schmierölretention aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nickelschicht des Werkstückes maschenartig ausgebildete Einkerbungen bzw. Einschnitte mit einer Breite zwischen etwa 0,01 und 0,5 mm und mit gegenseitigen Abständen zwischen etwa 0,5 und 9 mm aufweist.

Zwar sind aus der DT-PS 3 39 649 Gleitflächen bekannt, die zahlreiche Aussparungen zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit aufweisen, jedoch verlaufen diese bekannten Aussparungen quer zur Glcitrichtung und zueinander parallel. Diese regelmäßige, parallele Anordnung der Aussparungen macht einerseits die Herstellung der Aussparungen auf einer Werkzeugmaschine erforderlich, und andererseits ist ein Austausch von Schmieröl zwischen den einzelnen Aussparungen im Betrieb nicht möglich. Eine Schmierung des Mittelbereiches zwischen den parallelen Aussparungen wird dadurch außerordentlich erschwert, so daß eine optimale Schmierung der gesamten Gleitfläche nicht möglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen verschleißfesten Werkstückes zeichnet sich dadurch aus, daß ein galvanisches Nickelbad mit einem Gehalt an 50 bis 500 g/l keramischem Pulver, 0,05 bis 5 g/l Zugspannung erzeugendem und 0,1 bis 10 g/l Druckspannung erzeugendem Mittel, wobei das Mengenverhältnis der beiden Mittel so gewählt ist, daß überwiegend Zugspannung entsteht, verwendet wird und nach der Abscheidung die Haarrisse im Niederschlag durch anodisches Ätzen vergrößert werden.

Aus der DT-PS 9 52 953 ist ein Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten Werkstückes bekannt, wonach die galvanisierte Oberfläche durch anodisches Ätzen rauh oder porös gemacht werden soll. Bei diesem bekannten Verfahren wird jedoch lediglich das Gefüge der Oberfläche loser, wobei sogenannte öltaschen gebildet werden. Diese einzelnen öltaschen gestatten jedoch nicht den Austausch des Schmieröls wie bei den maschenartigen Einkerbungen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt werden. Bei einem weiteren bekannten Verfahren gemäß der DT-PS 9 21 185 wird ein Linienmuster von Einkerbungen mit Hilfe eines elektrischen Lichtbogens erzeugt. Die durch den Lichtbogen erzeugte Narbung der Oberfläche weist jedoch nicht nur Vertiefungen auf, sondern auch Erhöhungen an den Rändern der Narben, da das Überzugsmaterial durch den Lichtbogen geschmolzen wird und zumindest teilweise nach der Seite abfließt. Diese Erhöhungen sind jedoch unerwünscht, da sie die Verschleißfestigkeit des Werkstückes verringern. Die Erzeugung des Narbungsmusters erfolgt bei diesem bekannten Verfahren dadurch, daß der Lichtbogen in vorbestimmter Weise über die Oberfläche geführt wird. Ersichtlich ist dies, insbesondere bei großen Werkstükken, ein außerordentlich langwieriges Verfahren. Weiterhin ist aus der CH-PS 2 67 121 ein Verfahren zur Herstellung von Schmiervertiefungen durch elektrolytische Ätzung bekannt, wobei zur Erzeugung des Musters der Schmiervertiefungen eine perforierte Maske während der Ätzung auf die Oberfläche aufgelegt wird, so daß die Schmiervertiefungen entsprechend den Perforationen der Maske geätzt werden. Ersichtlich ist auch dieses bekannte Verfahren außerordentlich langwierig und erfordert die Herstellung und Verwendung einer Maske, die der Form des zu bearbeitenden Werkstückes angepaßt ist.

Demgegenüber zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch eine außerordentlich einfache und zeitsparende Herstellung der maschenartig ausgebildeten Einkerbungen aus. In Abhängigkeit von der Konzentration der verwendeten Mittel und von dem anodischen Ätzen können die Breite der Einkerbungen und die gegenseitigen Abstände der Einkerbungen bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstückes beeinflußt werden.

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des porösen Bereichs in bezug auf die gesamte Schicht kleiner, wodurch die Schmierölretention verringert wird.

Beispiel I

Zusammensetzung des Nickelbades:

Ni(SOj · NH₂).' · 4Η.Ό 444 g/l

NiCI: ■ bH20 10 g/l

HjBO4 35 g/l

Saccharin 1-5 g/l

2-Butin-1.4-diol 0.5 g/l

SiC 100 g/l

Elektrolysebedingungcn:

Temperatur bO* C

pH-Wert 4,9

Stromdichte 20 A/dm^:

Abscheidungsdauer 2 Std. mit

Luftrührung

Anodisches Ätzbad:

CrOj (Chromtrioxid) 250 g/l

H2SO4 2.5 g/l

Na:SiFb (Natriumhexafluorsilikat) ... 1 g/l

Ätzbedingungen:

Temperatur 40° C

Stromdichte 20 A/dm-¹

Dauer 10 Min.

Unter den obengenannten Bedingungen wird ein in den F i g. 1 und 2 gezeigter netzartiger poröser Bereich erhalten.

Im folgenden wird ein Festfressungstest sowie ein Verschleißtest für die in der oben erläuterten Weise hergestellte Nickelschicht erläutert.

1. Festfressungstest

Es wird eine trommeiförmige Testvorrichtung mit innerer Berührung verwendet. Die Vorrichtung ist so ausgebildet daß die Festfreß- und Verschleißbedingungen der inneren peripheren Oberflächen von Probestükken und rotierenden Teilen getestet werden können, indem ein rotierendes Teil mit einer gegebenen Form gedreht wird, während es gegen die innere periphere Oberfläche des zylindrisch ausgebildeten Probestücks gedrückt wird.

Testbedingungen:

Einbaubelastunt! 1.5 kg

Glcilgeschwindigkeit 25 in/scc

F.xzentrizität 0

Das verwendete rotierende Teil besteht aus einem besonderen Gußeisen und weist eine Länge von 60 mm, eine Höhe von 8,5 mm und eine Breite von 6 mm auf, wobei der Gleitkontakt sich auf einer gewölbten ίο Oberfläche mit einem Radius von 4 mm ausbildet. Das trommelartige Probenstück weist einen Durchmesser von 180 mm auf. Seine innere periphere Oberfläche ist mit einer erfindungsgemäßen Nickelschicht versehen. Das trommeiförmige Probestück wird in Motorenöl für eine bestimmte Zeitdauer eingetaucht, nachdem es auf eine bestimmte Temperatur erwärmt worden ist. Danach wird das auf der Oberfläche anhaftende öl abgewischt.

Das Ergebnis dieses Versuchs zeigt eine Schmierwirkung, die zwei- oder viermal so groß ist wie bei einem herkömmlichen Probestück ohne porösen Bereich, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist.

2. Verschleißtest
Es wird die trommeiförmige Testvorrichtung mit

innerer Berührung verwendet

Versuchsbedingungen:

Einbaubelastung 1.5 kg

Gleitgeschwindigkeit 25 m/sec

Exzentrizität des trommeiförmigen

Probenstücks 0.3 mm

(maximal O.b mm)

Das verwendete rotierende Teil und das trommelför mige Probestück sind den in dem Festfressungstes verwendeten gieich.

Versuchszeit 50 Std.

Schmiermittel (10W — 30) 20 bis

30 cc/Std.

Die Ergebnisse zeigen einen erheblich verringerte! Verschleiß und eine überlegene Verschleißfestigkeit in Vergleich zu den entsprechenden Eigenschaften eine herkömmlichen Probestücks ohne poröse Bereiche, wi aus F i g. 4 ersichtlich ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verschleißfestes Werkstück mit einer galvanisch aufgebrachten, keramisches Pulver enthaltenden Nickelschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschicht maschenartig ausgebildete Einkerbungen bzw. Einschnitte mit einer Breite zwischen etwa 0,01 und 0,5 mm und mit gegenseitigen Abständen zwischen etwa 0,5 und 9 mm aufweist

2. Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten Werkstücks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein galvanisches Nickelbad mit einem Gehalt an 50 bis 500 g/l keramischem Pulver, 0,05 bis 5 g/i Zugspannung erzeugendem und 0,1 bis 10 g/l Druckspannung erzeugendem Mittel, wobei das Mengenverhältnis der beiden Mittel so gewählt ist, daß überwiegend Zugspannung entsteht, verwendet wird und nach der Abscheidung die Haarrisse im Niederschlag durch anodisches Ätzen vergrößert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 2-Butin-l,4-diol als Mittel zur Erhöhung der Zugspannung und Saccharin als Mittel zur Erhöhung der Druckspannung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Nickelbad ein Chloridbad verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aiodische Ätzung unter Verwendung eines 1- bis 50°/oigen Chromsäurebades durchgeführt wird.