DE2335112A1 - Material mit besonders verschleissfester mehrkomponentenoberflaeche und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Material mit besonders verschleissfester mehrkomponentenoberflaeche und verfahren zu seiner herstellung

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DE2335112A1
DE2335112A1 DE19732335112 DE2335112A DE2335112A1 DE 2335112 A1 DE2335112 A1 DE 2335112A1 DE 19732335112 DE19732335112 DE 19732335112 DE 2335112 A DE2335112 A DE 2335112A DE 2335112 A1 DE2335112 A1 DE 2335112A1
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Description

DIPL-.-CHEM. DR. ELISABETH JUHG DIPL.-PHYS. DR. JÜRGEN SCHIRDEWAHN PA*. ENTANWÄLTE
3 MÖNCHEN 40. CLEMENSSTRASSE 30 TELEFON 34 50 67 TELEGRAMM-ADRESSE: INVENT/MDNCHHN TELEX 5-29886
53
(J/Vü/Ne)
10. Juli 1973
UNION CARBIDE CORPORATION New York, N.Y., V.St-A.
Material mit "besonders verschleissfester Mehrkomponentenoberfläche und Verfahren zu seiner Herstellung
Priorität: 10. Juli 1972, V.St.A., Nr. 270 241 und 4. Mai 1973, V.St.A., Nr. 357 080.
Die Erfindung "betrifft ein Material ir.it "besonders \rer sohl eissfester Mehrkomponentenoberflache. Veit er "betrifft die Erfinduri. Verfahren zu dessen Herstellung.
In einer AusiUhivingsforra ct^ifrt di521^ri.-.iins Metalle, ir.seesor.; Alutniniumlegierungen.. mit einer besonders verschleissfesten
309884/0620 SAD ORIGINAL
"Duplex-Oberflache, die flächenmäßig'zu einem großen Teil aus einer harten, hitzebeständigen Metallmonocarbidphase besteht. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung der hitzebeständigen Metallmonocarbidphase in Form von Phasern, Pilzen, Streifen und Geweben und ein Verfahren zum Einarbeiten dieser Materialien in die Oberflächen der sonst dem Verschleiß unterliegenden Grundmaterialien, wie von Aluminiumlegierungen, wodurch man Mehrkomponentenoberflächen mit sehr hoher Verschleißfestigkeit erhält.
Viele Materialien, wie Metalle, Legierungen und andere Produkte weisen bekanntermaßen nur eine geringe Verschleißfestigkeit auf und demgemäß ist ihre Verwendung in Anwendungsgebieten, in den Verschleißfestigkeit eine wichtige Eigenschaft darstellt, erheblich eingeschränkt. Herkömmliche Versuche zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit dieser Materialien, wie von Aluminium und seinen Legierungen, konzentrierten sich hauptsächlich auf zwei Verfahrensarten: (a) auf anodische Oxidationsbehandlungen zur Bildung einer harten Oxidschicht auf der Oberfläche des Aluminiums, und (b) auf Oberflächenbeschichtungsverfahren, v/ie "Plasma-Besprühen" und Flammplattieren, womit eine oder mehrere
verschleißfeste Phase (n) auf die Oberfläche von Alurainiuinlegierungen aufgebracht v/erden kann (können). Diese dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Verfahren erfüllen zwar άje Anforderungen verbesserter Verschleißfestigkeit von Aluiüiniurnlegierungen in gewisser Y/eise, weisen jedoch beide bestimmte Kachteile auf. Die durch anodicche Oxidationsverfahren
309884/0 620
JA'
BAD ORIQfNAt
erzeugten Schichten v/eisen nur eine geringe mechanische Festigkeit auf und verlieren ihre gute Verschleißfestigkeit, sobald die Schicht einmal eingerissen ist. Weiter ist die Dicke von Schichten, die sich auf Aluminiumlegierungen aufbringen lassen, aus physikalischen Gründen begrenzt. Die Verfahren zur Aufbringung verschiedener Phasen zur Verbesserung der Verschleißeigenschaften weisen außerdem den Nachteil auf, daß sie, sofern das fertige Teil mechanische Präzision aufweisen muß, nicht ohne weiteres anwendbar sind und daß die dabei erzeugten Schichten unter bestimmten Bedingungen zur Ablösung vom Trägermaterial neigen.
In ausgesprochenem Gegensatz zu den beiden vorgenannten Verfahrensarten zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit lehrt die vorliegende Erfindung, daß nicht die gesamte Oberfläche einer Legierung mit der die Verschleißfestigkeit verbessernden Phase überzogen werden muß. Die Verwendung der harten hitzebeständigen Monocarbidfasern in Form von Streifen erlaubt vielmehr die Herstellung einer Mehrkomponentenoberfläche, die bis zu 80 Prozent ihrer Fläche aus der in das Legierungsgrundmaterial eingebetteten harten Monocarbidphase besteht. Durch die Verwendung der. die Verschleißfestigkeit verbessernden Phase in Form von Fasern bleibt auch bei durch Abrieb erfolgender Verschleißbeanspruchung die harte Phase dauernd erhalten. Die vorliegende Erfindung stellt deshalb gegenüber herkömmlichen Verfahren (z.Bo Plasma-gesprühten Pulvern), bei denen ein Teilchen der harten Phase, sobald es einmal durch Abrieb entfernt worden ist, nicht mehr zur Erhaltung der Verschleißfestigkeit beiträgt, eine erhebliche Verbesserung dar«
309884/0620
Demgemäß lassen sich in der Praxis mittels der vorliegenden Erfindung eines oder mehrere der nachstehend genannten Ziele erreichen: Es wird ein Material mit besonders verschleißfester Mehrkomponentenoberfläche und ein Verfahren zu seiner Herstellung zur Verfügung gestellt. Weiter wird ein Material mit einer "Duplex"-Mehrkomponentenoberfläche mit einer im Vergleich zur unbehandelten Metalloberfläche außerordentlich verbesserten Verschleißfestigkeit geliefert. Außerdem läßt sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Verwendung von hitzebeständigen Monocarbidfasem eine "Duplex"-Mehrkomponentenoberfläche mit verbesserten Verschleißeigenschaften herstellen· Darüberhinaus lassen sich auch Aluminiumlegierungen mit Oberflächen versehen, die eine verbesserte Verschleißfestigkeit aufweisen· Weiter ist es möglich, nichtmetallische Materialien, wie Epoxy- und Phenolharze, mit besonders verschleißfester Oberfläche herzustellen.
Die Erfindung betrifft demgemäß ein Material mit besonders verschleißfester Mehrkomponentenoberfläche, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine die nachstehenden Phasen enthaltende "Duplex"-Oberfläche aufweist:
(a) Grundmaterial mit geringer Verschleißfestigkeit, und
(b) harte, mindestens 50 und höchstens 90 Prozent der Oberfläche des Grundmaterials bedeckende Phase aus Monocarbidfasem der allgemeinen Formel MC, in der M ein Metall aus
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der Gruppe Tantal, Titan oder Wolfram ist und in der C Kohlenstoff bedeutet, mit einem Faserdurchmesser von 2 bis 15 Mikron, die in die Oberfläche des Grundmaterialε als Gruppen verschiedener Orientierung eingebettet sind.
Die in der vorliegenden Beschreibung verwendete Bezeichnung "Fasern" bezeichnet Gewebe, Streifen, Filze, Stapelfasern und ähnliche Gebilde aus Metall-Monocarbiden. Diese Metall-Monocarbide werden geraäss dem in der US-Patentschrift 3 40J 008 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Es wurde beobachtet, dass viele Materie·lien, die unter üblichen Umständen eine geringe Verschleissfestigkeit aufweisen, mittels der vorliegenden Erfindung in ihrer Verschleissfestigkeit merklich verbessert werden können. Solche Materialien sind z. B. Aluminium, Silber, Kupfer und ihre Legierungen und nicht-metallische Grundmaterialien, wie Epoxy- und Phenolharze. Solche Aluminiumlegierungen, die üblicherweise eine geringe Widerstandsfähigkeit aufweisen, sind z. B. die Legierungen des Aluminium-Siliciums-Systems und insbesondere die üblicherweise zur Herstellung .von Aluininiumguss verwendeten hypereutektisehen Legierungen. Solche Grundmaterialien sind ausserdem z. B. Silber und Silber enthaltende Legierungen, wie sie für Lötzwecke verwendet werden,und Kupfer und seine Legierungen. Wie vorstehend erläutert, lässt sich die Erfindung auch bei anderen nicht-metallischen Grundmaterialien, wie bei bei Epoxy- und Phenolharzen,anwenden.
309884/0620 BAD ORfGiNAi.
Die Möglichkeit zur Herstellung der erfindungsgemässen Materialien mit ausserordentlich verbesserter Verschleissfestigkeit geht auf die Beobachtung zurück, dass' die Konocarbidfasern der vorgenannten hitzebeständigen Metalle bei Kontaktierung mit geschmolzenen Materialien, wie Aluminium und seinen Legierungen, sehr schnell durch das geschmolzene Metall benetzt werden. Diese Benetzungsreaktion führt zur Bildung von intermetallischen Phasen an den Grenzflächen zMisäczn den einaVJnen Z-r.r:: und ii'äden der Monocarbidphase und dem benachbarten metallische:" ■Grundmaterial, . die eine feste Verbindung zwischen dem Grundmaterial und den Monocarbidfasern gewährleisten.
Ermöglichen die natürlichen Eigenschaften des Grundmaterials nur eine begrenzte Benetzung der Monocarbidphase, so kann es erforderlich sein, auf die Oberfläche der Fasern elektrolytisch oder mittels Aufdampfen zunächst eine dünne metallische Schicht aus Kupfer, Aluminium oder Nickel aufzubringen und dann das erfindungsgemässe Material mit dem betreffenden Grundmaterial herzustellen.
In der Praxis kann das erfindungsgemässe Material bequem mittels einer Vielzahl von Verfahren hergestellt werden. Die leichte Benetzbarkeit von Geweben der hitzebeständigen Hetall-Monocarbide durch Materialien, wie Aluminium und seine Legierungen, bietet sich z. B. für ein Verfahren zur Einbettung der die Verschleissfestigkeit erzeugenden Monocarbide in das Grundmaterial an, bei der diese Einbettung -direkt beirr: Gi es sen durchgeführt wird. Die Giessform kann z. B. mit den Monocarbid-
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BAD ORIGINAL
fasern ausgekleidet und das übliche Giessverfahren durchgeführt v/erden. Wie vorstehend erläutert, können die Fasern in einer Vielzahl von Anwendungsformen eingesetzt werden. Die Anwendungsform der Pasern bestimmt sich zum Teil auch aus der Gestaltung der betreffenden Giessform.
In vielen Fällen wurde beobachtet, dass sich die Fasern in Form von Streifen zum Auskleiden der Innenwände von Giessformen eignen. Die Dicke des Streifens ist nicht notwendigerweise kritisch, so lange die Monocarbidfasern in genügender Menge vorhanden sind, um die Verschleissfestigkeit der Oberfläche zu verbessern. In der Praxis wurde beobachtet, dass man bemerkenswerte Verbesserungen erzielt, wenn die Mehrkonponentenoberflache zu mindestens ungefähr 50 % und bis zu etwa 90 % ihrer Fläche aus der harten, faserigen Monocarbidphase besteht.
Wie vorstehend erläutert, lassen sich mittels der vorliegenden Erfindung mechanisch präzise .Gusstücke herstellen, die eine verbesserte Verschleissfestigkeit aufweisen. Da die Giessform vor der Einbringung des Grundmaterials mit den Metall-Monocarbiden ausgekleidet wird, weist das Gusstück insgesamt die gleiche Formgebung und die gleichen Ilasse auf, die es ohne die eingebetteten Nonocarbide haben würde.
Die erfindungsgemäss verwendeten Fasern eignen sich auch zur Verbesserung der Verschleissfestigkeit von Formstücken, die durch Heisspressen von pulverförmiger Grundmaterialien hergestellt
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■&-->*■
v/erden. Es können z. B. Streifen, Filze, Gewebe und Stapelfasern des Metall-Monocarbids auf eine oder mehrere Oberflächen einer Pressform aufgebracht, das pulverförmige Grundmaterial zugesetzt und das Ganze heiss zu dem erwünschten Formstück gepresst werden.
Die vorliegende Erfindung stellt auf diese Weise ein einfaches und bequemes Verfahren zur Verbesserung der Verschleissfestigkeit der Oberflächen vieler Materialien dar. Ohne neben do-n üblicherweise zur/Herstellung der betreffenden Materialien angewendeten Verfahrensstufen weitere komplizierte Verarbeitungsstufen anwenden zu müssen, lässt sich eine besonders verschleissfeste, zusammengesetzte "Duple:x"-Gberflache direkt auf dem betreffenden Material erzeugen.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Ein Streifen eines Satingewebes aus Tantalcarbid, das gemäss dem in der US-Patentschrift 3 403.008 beschriebenen.Verfahren hergestellt worden ist, wird zur Erzeugung einer Mehrkomponenten-Oberfläche auf 6061-Aluminiumlegierung verwendet. Die Fasern, aus denen sich der Gewebestreifen zusammensetzt, weisen einen Durchmeser von 5/i auf.
Das Molekulargewicht des Tantalcarbids wird mit 191»4 bestimmt, was darauf hinweist, dass das Gewebematerial aus stöchiome-.
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trisch nahezu idealem Täntalcarbid (Molekulargewicht 192,96) besteht. Ein Streifen mit einer Breite von 1,27 und einer Länge von 7 j 62 cm wird in einem Aluminiumoxiä-TLegel angebracht
und ein Barren von 6061-Aluminiumlegierung auf den Streifen gestellt. Der Tiegel und sein Inhalt werden in einem Ofen unter einer Argon-Atmosphäre 5 Minuten auf 700 C erhitzt.
Nach dem Abkühlen findet man den vorgenannten Streifen voll-
y/arli^;y?nO?ry ständig in die untere Oberfläche des amgpgpsseaen äustana, bOb1 Legierungsbarrens eingebettet, der somit eine Mehrkomponentenoberfläche aufweist. Unter Verwendung eines Teils der auf vorstehende Weise hergestellten Probe v.-erden mittels des Dünnschicllt-ΰurchstrahl^nsselektronerJΓ.ikr■osl■:opischen Verfahrens elektronische Beugungsbilder der Grenzstellen" zwischen den Tantalcarbid-Fasern und dem 6061-Legierungs-Grundtiaterial hergestellt. Aus den Beugungsbildern geht hervor, dass ausser den flächenzentrierten kubischen- Kristallen des 6061-Grundmaterials und den flächenzentrierten kubischen Kristallen der Tantalcarbid-Fasern eine intermetallische Phase aus tetpagonalen Al^Ta-Kristallen an der Grenzfläche zwischen den I'a'sern und dem Grundmaterial gebildet worden ist, was die Bildung einer guten Verbindung zwischen dem Grundmaterial und dem Gewebestreifen beweist.
Aus der Probe der 6061-Legierung mit der aus dem Grundmaterial und den Tantalcarbidfasern bestehenden Oberfläche werden 6,35 mm breite, 15*88 mm lange und 9i53 mm hohe Blöcke herausgeschnitten. Die-IMirkanponentenoberflache wird unter verschiedenen Belastungen in einem Standard "Alpha"-Modell (Hersteller: Dow-Cor-ning Corporation)
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Verschleiss-Prüflnaschine auf ihre Verschleissfestiglreit
geprüft. Bei diesem Versuch wird die zu prüfende Oberfläche gegen einen auf eine Härte von R = 58 bis 63 gehorteten 4620-Stahlring geschliffen. Der relative Verschleissparaceter des Versuchsmaterials wird durch Messen des VerschlussVolumens der beim Verschleissversuch ausgeschliffenen Fläche auf der Oberfläche der zu prüfenden Probe bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle I zusammengefasst:
Tabelle I
Material
Schmiermit tel
Belastung
Gegossene 6061- 5606 hydrauli- 13»61 kg
Legierung mit sehe Flüssigkeit
y? Plächenpro-
zent TaC-Fasern 5606 " 81,65 kg
Aluminiumlegie- 5606 rung mit nichtbehandelter
Oberfläche 5606
13,61 kg
81,65 kg
Verschleisßvolurnen
6,5 χ 1O~6 cn3
237
2 χ
~6
5998 χ 10
nicht mehr messbar, Ga zu gross
In Tabelle Iwadsn die Verschleissvolumina der erfindungs.^emässen Mehrkomponentenoberflächen mit den Verschleissvolunina einer typischen Aluminiumlegierung verglichen. Aus den erhaltenen Werten geht hervor, dass die erfindunssgemässe Kehrkomponentenoberfläche Verschleisseigenschaften aufweist, die eine 100Ofache Verbesserung gegenüber den Verschleisseigenschaften der Oberflächen von herkömmlichen Aluminiumlegierungen darstellen.
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Beispiel 2
Ein·Streifen des hauptsächlich aus Tantalcarbid bestehenden ßatingewebes wird am Boden einer Giesil'orm angebracht, in die ein Bühler Nr. 20-8133-001 Epoxyharz gegossen wird. Nach dem Aushärten weist der Epoxyblock eine Oberfläche mit einer "Duplex"-Mehrkomponenten-Mikrostmktur auf, die zu r^75 Flädicnprosertauo 'I'antalcarbid in Epoxyharz-Grundmaterial besteht. Aus diesen Epoxyblöcken werden 6,35 mi!1 breite, 15»88 ^n1- lange und 9*53 °rcra hohe Blöcke mit aus Epoxy-Grundmaterial plus Tantalcarbid-Faser bestehender Oberfläche geschnitten. Die Mehi'komponentenoberfläche wird unter verschiedenen Belastungen in einer Standard-Dow-Corning "Alpha-Modell-Verschleiss-Prüfmaschine auf ihre Versclileissfestigkeit geprüft. Bei diesem Versuch werden die zu prüfenden Oberflächen gegen einen auf eine Härte von R = 58 bis 63 gehärteten 4620-ßtahlring. geschliffen. Die relativen Verschleissparameter der Nehrkomponentenoberflache aus einem Epox^-Grundmaterial und verschieden grossen Flächen der i£.ser-jgen Tantalcarbid-Phase vierden in Tabelle.II mit den Verschleissparametern der Oberflächen von unbehandelten Epo^blöcken verglichen.
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Tabelle II
Material
Epoxyharz mit 75 Flächen-Prozent TaC-Strei'fen
Epoxyharz mit 60 Flächenprozent TaC-Streifen
Unbehandeltes Epoxyharz
Schmiermittel
Pressenflüssigkeit
Belastung Verschleissvolumen
13,61 kg 105 χ 10
~6
13,61 kg 162 χ 1O
~6
6 cm5
13,61 kg 1798 χ 10 6 cm
Beispiel 3
Mittels Standard-Verschlei ssversuchen werden die Verschlei ssfestLgkeiten von erfindungsgemässen Materialien mit Mehrkomponentenoberfläehe und bekannten Materialien verglichen.
Die Verschleisswerte werden auf einem LFW-1-Modell einer Ver~ schleiss-Priifmaschine (Hersteller: Dow Corning Corporation) erhalten. Alle Prüfversuche werden gemäss dem AGTM-Prüfverfahren D 2714-68 mit stationären, rechteckigen Prüfblöcken (6,35 nun Breite, 15»88 mm Länge und 9 »53 ™n Höhe), die mit verschiedenen vorbestimmten Belastungen gegen einen rotierenden Ring gepresst werden, durchgeführt. Es werden folgende Verschleisseigenschaften gemessen: (i) Verschleissvolumen der zu prüfenden Oberfläche des zu prüfenden Materialblocks; (ii) Gewichtsveränderung des Anpressrings; und (iii) die in bestimmten Abständen während des PrüfVersuchs gemessenen Rei-
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bungskräfte. Die in Tabelle III zusammengefassten Verschleisswerte werden unter den nachstehenden Prüfbedingungen erhalten:
Anpressring:
Schmiermittel:
Belastung:
Rotationgsgeschwindigkeit
des Anpressrings:
Umdrehungen insgesamt:
4620 Stahl; R = 58-62; Oberflächenfinish c >
20,32 · 30,48
Mobil 5606-A Flüssigkeit
13561 kg
180 U.p.M. (Ringdurchmesser = 34,9885 mm)
5400 U.
Wie aus Tabelle III hervorgeht, v/eist eine Mehrkomponentenoberfläche mit 75 Flächenprozent Tantalcarbid-Phase in einem 6061-Legierungs-Grundmaterial gegenüber der nicht-behandelten 6061-Legierung, gemessen am Versehleissvolumen, bis zu lOOOfach bessere gemessene Werte auf. Sogar gegenüber der Verschleissfestiskeit der hyper-eutektischen Al/Si-Legierung (l8 Getrißhtsprosent SilociJni) vjeist die Mehrkomponentenf lache eine um das 10- bis 3Ofache verbesserte Verschleissfestigkeit auf.
Bei der Messung des Verschleissverhaltens ist es erforderlieh, den Verschleiss des gesamten Systems zu berücksichtigen, d. h. sowohl den Verschleiss auf dem zu prüfenden Block so wie den Verschleiss des angepressten rotierenden Körpers. Es ist deshalb wichtig, die dem derzeitigen Stand der Technik entsprechenden verschleissfesten Materialien mit den erfindungs-
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gemessen Materialien mit verschleissfester Kehrkomponentenoberfläche zu vergleichen. In Tabelle III .sind zwei dieser dem derzeitigen Stand der Technik entsprechende, mittels herkömmlicher pulver-metallurgischer Verfahren hergestellte, vollständig aus mehreren Komponenten bestehende Materialien aiifgeführt, nämlich "Ferro-Titancarbid" (entwickelt von der Chromalloy Corporation) und das Aluminium + Graphit-Mehrkonponentenmaterial, das von der Toyo Kogyo Co. -für verschleissfeste Rotor-Dichtungsleisten für den Drehkolbenmotor des "Hazda"-Automobils entwickelt worden ist. Das "Ferro-TitaDcarbid"- Material v/eist eine gute Verschleissfesti^keit auf, reibt jedoch den angepressten Ring aussercrdenjju-Gnsizdc ab. Die Gewichtsverlust-Werte des angepressten Rings bei der Prüfung des Ferro-Titancarbids sind um den Faktor zwei höher als die vergleichbaren Werte für die erfindungsgemässen Materialien mit einer Mehrkomponentenoberfläche in 6061- und 2024-Legierungen als Grundmaterial. Das Aluminium + Graphit-Mehrkomponentenmaterial weist sowohl für den Gewichtsverlust des Rings wie für das Verschleissvolumen gegenüber dem erfindungsgemässen Material mit der Mehrkomponentenoberfläche höhere Werte auf, wodurch die überlegenen Verschleisseigenschaften der erfindungsgemässen Materialien deutlich gezeigt werden.
Ausser den überlegenen Verschleisseigenschaften weisen die erfindungsgemässen Materialien mit Mehrkomponentenoberfläche gegenüber den herkömmlichen Materialien noch den Vorteil auf, dass sie weder in technologischer noch in wirtschaftlicher Hinsicht grössere Abänderungen gegenüber den derzeitigen Giess- verfahren für Aluminiumlegierungen erfordern.
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Im Gegensatz dazu müssen die vorgenannten, .den derzeitigen Stand der Technik entsprechenden verschleissfesten •Mehrkomponentenmaterialien durch verhältnismässig teuerere, z. B. Sintern und Heisspressen einschliessende Verfahren, hergestellt werden.
Tabelle III
Geprüftes Material
-I.Material mit ■Mehrkomponenten ob e rflache (75 Flächenprozent TaC-Satingewebe in 6061-Aluminiumlegierung als Grundmaterial)
2.Material mit Mehrkomponentenober fläche (75 Pia-^ chenprozent schräg gewebte TaC-Gewebestreifen in 6061-Aluminiumlegierung
Verschleissvolumen
(XiO~6cm3)
als Grundmaterial
J.Material mit Mehrkomponentenober fläche (75 Flächenprozent TaC-Satingewebe in 2024-Aluminiumlegierung als Grundmateri al)
4.Material mit Mehrkomponentenober fläche (75 Flächenprozent TaC-Satingevrebe in einer Chrom-Nickel-Legierung als Grundmaterial!
6 bis 32
8 bis Gewichts- Reibungsverlust des koeffizient
Anpressrin.qs
(mg) (ru~eli |p40G Um
drehungen)
0,16 - 0,7 0,12 - 0,15 0,15 0,11
0,12 - 0,25 0,12 - 0,15
0,9
0,12
309884/0
Tabelle III (~-o> tsetzv.:i;·;)
Geprüftes Materiel Verschleiss- Gewichte- Reibungs-
volumen verlust des koeffizient Anpressrin.^s
5.Material mit Hehr- 9,5
!component enoberflache (75 Fläg^henprozent TaC-Satingev/ebe in einer 18 Gev;.% Silicium enthaltenden Aluminium-Siliciumlegierung als Grundmaterial)
6.6061-Aluminiuialesie- 5998 rung
0,81
Gev;ichtszunahme
0,11 - 0,12
0,066
7.A1-Si(i8 Gew.%)-Legierung
8.Al + Graphit-Mehr- 124-1 komponentenmsterial (Toyo Kogyo)
9."Ferro-TiC" (Chrom- 2-7 alloy)
0,46
0,65 - 1,01
1,28
0,12
0,133
309884/0620
BAD ORJGfNAi, :,

Claims (21)

Patentansprüche
1. Material mit besonders verschleissfester Hehrkomponenten» oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine die nachstehenden Phasen ent:.albend^ "Duplex"-Oberfläche aufweist:
(a) Grundmaterial mit geringer Verschleissfestigkeit, und
(b) harte, mindestens 50 und höchstens 90 Prozent der Gberfläche des Grundmaterials bedeckende Phase aus Honocarbidfasern der allgemeinen Formel HC, in der M ein Metall aus der Gruppe Tantal, Titan oder Wolfram, ist und in der C Kohlenstoff bedeutet, mit einem Faserdurchmesser von 2 bis 15 Mikron, die in die Oberfläche des Grundmateidals als Gruppen verschiedener Orientierung eingebettet sind.
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Grundmaterial Aluminium enthält.
3. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Grundmaterial eine Aluminiumlegierung enthält.
4·. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Grundmaterial eine zum Herstellen von Gussaluminium geeignete, hyper-eutektische Aluminium-Silicium-Legierung enthält.
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BAD
5· Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Grundmaterial Silber enthält.
6. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Grundmaterial eine Silber enthaltende Lötlejiorung enthält.
7· Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass or, als Grundmaterial Kupfer enthält.
8. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, darr; es als Grundmaterial eine Kupfer enthaltende lötlo^ierun- enthält .
9· Material nach Ansprach 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, össs es aus Tantalcarbid bestehende Monocarbidfasern enthält.
10. ' Material nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
es aus Titanearbid bestehende Monocarbidfasern enthält.
11. Material nach Anspruch 1 bis 8,. dadurch gekennzeichnet, dass es aus Wolframcarbid bestehende Monocarbidfasern enthält.
12. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen in der Warme aushärtenden Kunststoff als Grundmaterial enthält.
13. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es, ein Epoxyharz als Grundmaterial enthält.
309884/0620
BAD
14. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Phenolharz als Grundmaterial enthält.
15. Material nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es die Monocarbidfasern als Gewebe enthält.
16. Material nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es die Honocarbidfasern als Filz enthält.
17· Material nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es die Monocarbirlfessrn als Stapelfasern enthält.
18. Material nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es das Gewebe als Gewebestreifen enthält.
19· Verfahren zur Herstellung des I>.terials mit besonders verschleissfester Mehrkomponentenoberfläche nach Anspruch 1 .bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Stufen aufweist:
(a) Benetzendes Kontaktieren eines geschmolzenen, üblicherweise festen Grundmaterial mit geringer Widerstandsfähigkeit mit aus mindestens einem Monocarbid der Metalle aus der Gruppe Tantal,. Titan oder Wolfram bestehenden Fasern und Herstellung einer Mehrkomponentenoberfläche mit "Duplex"-Struktur auf dem Grundmaterial, und
(b) Wiederverfestigung des Grundmaterials.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
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die Iionocarbidfasern zuerst τη it einer dünnen, durch, das flüssige Grundmaterial benetzbarenMetallschicht überzogen werden.
21. Verfahren zur Herstellung der. Ilaterials mit besonders verschleissfoster nehiiioniponentsnoberfläebe nach Anajjriich. 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende L-tufen aufweist:
(a) Kontaktieren eines pul\rerförniigen Grundmaterials mit aus mindestens eine:n iletall-Moiiocurbid eines Metalls aus der Gruppe Tantal, Titan oder Wolfran bestehenden Fasern, und
(b) Heisspressen des Grundmaterial nit den Honocarbidfasern.
BAD ORtQfNAL
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