DE2602335A1

DE2602335A1 - Verfahren zum aufbringen eines aufgespritzten ueberzuges auf eine unterlage

Info

Publication number: DE2602335A1
Application number: DE19762602335
Authority: DE
Inventors: Isamu Ogishima; Eiichi Shigekura; Tsugio Yonemura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1975-01-22
Filing date: 1976-01-22
Publication date: 1976-07-29
Also published as: JPS5183842A; JPS557309B2

Description

Verfahren zum Aufbringen eines aufgespritzten Uberzuges auf eine Unterlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines festhaftenden Überzugs aus Metall, Glas oder anderen ähnlichen Materialien auf eine Unterlage.
Wenn gleitend geführte Bauteile der verschiedensten mechanischen Vorrichtungen möglichst leicht ausgebildet werden sollen, ist es in vielen Fällen üblich, solche Bauteile aus Leichtmetallen herzustellen und ihre Gleitflächen mit einem aufgespritzten Uberzug aus bestimmten Metallen zu versehen, um eine ausreichende Härte und eine hohe Verschleißfestigkeit zu gewährleisten. Hierbei werden jedoch die Metallüberzüge gewöhnlich in erster Linie mechanisch mit der Oberfläche der Unterlage verbunden, so daß sich nur eine Verbindung von geringer Festigkeit ergibt; daher besteht ein Nachteil solcher aufgespritzter Überzüge darin, daß sie dazu neigen, sich von der Unterlage abzuschälen; dies geschieht insbesondere dann, wenn die Bauteile einer maschinellen Bearbeitung unterzogen werden, oder wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden, wie es z,B, bei den Kolbenbödenvon Verbrennungskraftmaschinen geschieht, Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es allgemein üblich, die mit einem Uberzug zu versehende Oberfläche der Unterlage aufzurauhen, um die Haftfestigkeit des Uberzugs zu steigern; zu diesem Zweck werden die betreffenden Flächen durch Sandstrahlen behandelt, einer maschinellen Bearbeitung unterzogen, durch Aufdampfen im Vakuum mit einer Überzugsschicht versehen, mit einer Molybdänlegierung bespritzt o.dgl. Bis jetzt hat jedoch keines dieser bekannten Vorbehandlungsverfahren in jeder Beziehung die gestellten Anforderungen erfüllt, Durch die Erfindung ist nunmehr ein verbessertes Verfahren der genannten allgemeinen Art geschaffen worden, das es insbesondere durch eine Verbesserung der Vorbehandlung ermöglicht, die Haftfestigkeit eines auf eine Unterlage aufgespritzten Überzugs erheblich zu steigern.
Zu dem Verfahren nach der Erfindung gehören Maßnahmen, um auf einer Unterlage eine ausscheidungshärtbare Zwischenschicht zu erzeugen, die eine hohe Affinität zu einem als Überzug darauf aufzubringenden Material besitzt, um diese Zwischenschicht einer Wärmebehandlung zu unterziehen, und um dann das gewünschte Überzugsmaterial auf die Zwischenschicht aufzuspritzen.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
In einem Fall wurde eine aus einer Aluminiumlegierung bestehende runde Scheibe mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Dicke von 10 mm als Unterlage gewählt und etwa eine Stunde lang nach einem bekannten Verfahren auf chemischem Wege mit einer Nickel-Phosphor-Legierung plattiert, um eine Zwischenschicht mit einer Stärke von etwa 20 Mikrometer zu erzeugen0 Diese Zwischenschicht besaß eine Vickers-Mikrohärte von 400 Hmv.
Die auf diese Weise galvanisch behandelte Unterlage wurde auf 0 eine Temperatur von etwa 400 C erhitzt, etwa 30 bis 60 min auf dieser Temperatur gehalten und dann in Luft auf natürlichem Wege abgekühlt. Nach dem Abschluß dieser Behandlung hatte die wärmebehandelte Zwischenschicht eine Härte von 1000 Hmv. Dann wurde auf die Zwischenschicht eine selbstlösende Nickel-Aluminium-Legierung bis zu einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,2 mm aufgespritzt, auf die wiederum eine Schicht aus einem unlegierten Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,8yó bis zu einer Stärke von etwa 0,5 bis 0,8 mm aufgespritzt wurde.
Auf diese Weise wurde ein neuartiges Erzeugnis geschaffen, bei dem die Haftfähigkeit zwischen der Unterlage und dem aufgespritzten Uberzug bemerkenswert hoch war. Diese vorteilhafte Eigenschaft wurde durch den nachstehend beschriebenen Zugversuch nachgewiesen.
Zu Prtlfzweckenwurde dem vorstehend beschriebenen Erzeugnis eine runde Scheibe mit einem Durchmesser von 25,0 mm und einer Dicke von 10,0 mm entnommen, und die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Stirnfläche dieser Scheibe wurde dann mit einem Ende eines die gleichen Abmessungen aufweisenden Stücks einer Aluminiumlegierung mit Hilfe eines Kunstharzklebstoffs verbunden. Nach diesem Verfahren wurde eine erste Gruppe von Probestücken hergestellt. Außerdem wurden Scheiben aus einer Stange aus einer Aluminiumlegierung der gleichen Art hergestellt, welche die gleichen Abmessungen hatten wie die Probestücke der ersten Gruppe, und diese Scheiben wurden an einer Stirnfläche maschinell mit Nuten versehen, um eine aufgerauhte Oberfläche zu erzeugen; auf diese Flächen wurden dann unmittelbar die gleichen Materialien aufgespritzt wie bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Erzeugnisses, woraufhin die Probe stücke der zweiten Gruppe unter Verwendung des gleichen Klebstoffs mit die gleichen Abmessungen aufweisenden Stücken der gleichen Aluminiumlegierung verbunden wurden, Die Probestücke der zweiten Gruppe wurden zu Vergleichszwecken hergestellt.
Beim Aufbringen einer Zugkraft auf die Probestücke im rechten Winkel zur Ebene des aufgespritzten äußeren Überzugs brachen die Probe stücke der ersten Gruppe bei einer Zugbeanspruchung 2 von 190 kg/cm innerhalb der auf chemischem Wege aufgebrachten Zwischenschicht, doch wurden die aufgespritzten Überzüge in keinem Fall von der Zwischenschicht abgeschält; hieraus ist die hervorragende Haftfestigkeit ersichtlich; im Gegensatz hierzu brachen die Probestücke der zweiten Gruppe beim Auf-2 bringen einer Zugbeanspruchung von 170 kg/cm an der Trennfläche zwischen der Unterlage und der innersten der aufgespritzten Überzugsschichten, woraus die geringere Haftfestigkeit ersichtlich ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Erfindung zunächst auf der Oberfläche der Unterlage durch Aufplattieren eine Zwischenschicht erzeugt, die dann einer Wärmebehandlung unterzogen wird, um eine Ausscheidungshärtung zu bewirken, damit in dieser Schicht bleibende Druckspannungen erzeugt werden, um die Schicht fest mit der Unterlage zu verbinden. Da die Zwischenschicht so gewählt wird, daß sie eine hohe Affinität zu dem aufzuspritzenden Material aufweist, ist es möglich, eine sehr feste Verbindung zwischen der Zwischenschicht und dem Überzug aus dem aufgespritzten Material zu erzielen, so daß auch eine äußerst feste Verbindung zwischen der Unterlage und dem äußersten Überzug erreicht wird. Außerdem bietet die Vorbehandlung der Unterlage durch den beschriebenen Plattiervorgang weitere Vorteile, die darin bestehen, daß die nicht mit einem aufgespritzten Überzug zu versehenden Teile der Unterlage niemals in einem bemerkbaren Ausmaß beschädigt werden, was insbesondere bei Unterlagen aus relativ weichen Nichteisenmetallen von Bedeutung ist, daß sich eine sehr hohe Haftfestigkeit sogar an den Rändern der aufgespritzten Überzüge erzielen läßt, daß sich die- aufplattierte Zwischenschicht leicht reinigen läßt, und daß es nicht erforderlich ist, die aufplattierte Zwischenschicht nach der Reinigung mit besonderer Sorgfalt zu behandeln.
Wegen der gemäß der vorstehenden Beschreibung erzielbaren hervorragenden Wirkungen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf vielseitige Weise anwenden; man kann es z.B. anwenden, um ein bestimmtes Metall am bonden der Kolben von Verbrennungskraftmaschinen mit einem aufgespritzten Überzug zu versehen, damit den Kolben eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Wärmeschocks verliehen wird, und um die Lebensdauer der Kolben zu verlängern. Wird das erfindungsgemäße Verfahren angewendet, um die Bremsflächen der Scheiben von Scheibenbremsen mit aufgespritzten Überzügen zu versehen, läßt sich ebenfalls eine feste Verbindung zwischen den Überzügen und den betreffenden Flächen der Bremsscheiben erzielen, so daß es möglich ist, Bremsscheiben herzustellen, die durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hervorragende Verschleißfestigkeit gekennzeichnet sind, und bei denen beim Aufspritzen des Überzugsmaterials nur geringe oder überhaupt keine Spannungen entstehen, Weiterhin läßt sich das Verfahren auf sehr zweckmässige Weise anwenden, um aufgespritzte Überzüge auf die Innenflächen von Motorenzylindern, Bremstrommeln oder dglo auf zu bringen; dies gilt insbesondere für nicht mit Laufbüchsen versehene Zylinderblöcke aus Aluminium, bei denen es möglich ist, die Wände der Zylinderbohrungen mit dünnen Filmen zu überziehen, die außerordentlich fest an der Unterlage haften, so daß die Verschleißfestigkeit verbessert und der Gefahr des Auftretens von Freßerscheinungen entgegengewirkt wird0 Schließlich ist zu bemerken, daß sich das Verfahren nach der Erfindung ebenso gut auch anwenden läßt, um Uberzüge aus Glas auf eine Unterlage aufzubringen.
Ansprüche:

Claims

ANPRU CHE '1. Verfahren, um eine Unterlage mit einem damit fest verbundenen aufgespritzten Uberzugzu versehen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß auf der Unterlage eine ausscheidungshärtbare Zwischensclachterzeugt wird, die geeignet ist, fest an einem aufzuspritzenden Material zu haften, daß die Zwischenschicht einer Wärmebehandlung unterzogen wird, und daß das genannte Material durch Aufspritzen auf die Zwischenschicht aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht auf die Unterlage auf chemischem Wege aufplattiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einer i4ickel-Phosphor-Legierungbesteht.
4. Verfahren, um eine Unterlage mit einem damit fest verbundenen aufgespritzten Überzug zu versehen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß auf der Unterlage eine ausscheidungshärtbare Zwischenschicht erzeugt wird, die geeignet ist, fest an einem aufzuspritzenden Material zu haften, daß die Zwischenschicht auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt und während einer vorbestimmten Zeitspanne auf dieser Temperatur gehalten wird, daß zugelassen wird, daß sich die Zwischenschicht unter der Einwirkung der Umgebungsluft auf natürlichem Wege abkühlt, um eine feste Verbindung mit der Unterlage herzustellen,und daß das genannte Materialauf die Zwischenschicht aufgespritzt wird0
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzüberzug auf das als Überzug auf die Zwischenschicht aufgebrachte Material aufgespritzt wird0