DE2630881A1

DE2630881A1 - Verfahren zum ueberziehen von metallen

Info

Publication number: DE2630881A1
Application number: DE19762630881
Authority: DE
Inventors: Raymond Pennoyer Jackson; Rodney Burton Teel; Jonathan Adriel Travis
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1975-07-09
Filing date: 1976-07-09
Publication date: 1977-01-20
Also published as: SE7607008L; CH603814A5; ZA763606B; AU1529476A; DK308676A; ES449671A1; BE843985A; LU75321A1; FR2317371A1; AT348299B; NL7607391A; US3989863A; JPS529636A; ATA502776A; FR2317371B1; CA1103529A; GB1500109A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. Bengen

Patentanwälte · 4ooo Düsseldorf 30 ■ Cecilienallee 7S · Telefon

7.JuIi 1976 30 874 K

International Nickel Limited,' Thames House Millbank London S.¥«1/Grοßbritannien

"Verfahren zum Überziehen von Metallen"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum mindestens teilweisen Überziehen von Metallen mit einem duktilen Metallüberzug, bei dem eine wässrige Metallpulver auf schlämmung mit einem Filmbildner aufgetragen, getrocknet, gesintert und verdichtet wird.

Aus den US-Patentschriften 3 310 870, 3 316 625 und 3 479 258 sind Verfahren zum Überziehen niedriggekohlter Stähle unter Verwendung einer wässrigen, Metallpulverteilchen, beispielsweise Nickelteilchen in feindisperser Verteilung enthaltenden Aufschlämmung bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Pulveraufschlämmung auf die zu überziehende Oberfläche aufgetragen und das Wasser der Aufschlämmung verdampft, wonach die Metallteilchen auf verschiedene Weise miteinander und mit der Trägeroberfläche verbunden werden,' um einen durchgehenden Metallüberzug zu erzeugen. Diese Verfahren arbeiten mit einer Nickelteilchen und einen organischen Filmbildner, insbesondere MethylZellulose enthaltenden Aufschlämmung, deren organischer Filmbildner sich im Gegensatz zu dem Metallpulver, beispielsweise aus Nickel oder Chrom, im wesentlichen rückstandsfrei bei höheren Temperaturen ■ zersetzen lässt.

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Die bekannten Verfahren sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß mit der Zersetzung des organischen Filmbildners Fehler im Überzug wie beispielsweise vergleichsweise große und ungleichmäßig verteilte Fehlstellen oder Poren verbunden sind. Diese Fehler bleiben infolge ihrer Größe und Verteilung auch bestehen, wenn beispielsweise das überzogene Metall zu Draht gezogen wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen eines Metallüberzugs zu schaffen, das einen insgesamt gleichmäßigen und insbesondere fehlerfreien Überzug ergibt. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf der Erkenntnis, daß ein bestimmtes anorganisches Bindemittel in bestimmter Menge beim Erwärmen im Überzug verbleibt, jedoch weder das Sintervermögen der Pulverteilchen noch die Duktilität des gesinterten Überzugs beeinträchtigen, gleichzeitig aber auch nur sehr kleine Fehlstellen mit sich bringen, die sich durch ein Verdichten im Wesentlichen vollständig beseitigen lassen.

Im einzelnen besteht die Erfindung in einem Verfahren der eingangs erwähnten Art, bei dem erfindungsgemäß eine wässrige, neben Metallpulver Kieselsäure als alkalistabilisiertes Sol in einer Menge von 0,8 bis 4 Gew.-%, bezogen auf den Metallanteil, enthaltende Aufschlämmung aufgetragen, anschließend getrocknet, gesintert und schließlich verdichtet wird.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß sich die getrocknete Aufschlämmung ohne die Gefahr einer Beschädigung biegen läßt. Auf diese Weise kann beispielsweise mit der Aufschlämmung versehenes Band nach dem Trocknen mit Hilfe eines Dorns, dessen Durchmesser mindestens 5,08 cm beträgt, gehaspelt und schließlich als loses Bund gesintert werden.

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Die Kieselsäure der Aufschlämmung dient bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Filmbildner. Das Kieselsäuresol wandelt sich, insbesondere wenn es in dünnen Überzügen einer trockenen Aufschlämmung, d.h. in Überzügen mit einer Dicke unter etwa 76^ m vorliegt, in einem Überzug mit größerer Festigkeit als Methylzellulose enthaltende Aufschlämmungen derselben Dicke um. Außerdem besitzt ein Kieselsäuresol enthaltender Überzug nur sehr wenige Poren in verhältnismäßig gleichmäßiger Verteilung. Die Kieselsäure verbleibt beim thermischen Zersetzen während des Sinterns als Teil des Metallüberzugs, ohne das Sintervermögen und ein anschließendes Verformen zu beeinträchtigen. Die wenigen Poren verschwinden im wesentlichen völlig nach einem Verformen im Anschluß an das Sintern.

Der Träger kann aus einem reinen Metall oder einer Legierung, beispielsweise aus einem Kohlenstoffstahl oder Eisen bestehen, und ist im allgemeinen duktil. So eignen sich als Träger beispielsweise die Stähle 1010 und 1060 oder auch im wesentlichen reines Eisen, beispielsweise Armco-Eisen. Geeignet sind jedoch auch andre Metalle wie Kupfer und Kupfer-Legierungen, Nickel und Nickel-Legierungen, sofern deren Schmelzpunkt ein Sintern des Überzugs erlaubt, d.h. sofern sie beim Sintern wenigstens halbfest sind und eine metallische Oberfläche beibehalten. Die Trägeroberfläche muß sauber und sollte hydrophil bzw. gegenüber der wässrigen Aufschlämmung benetzbar sein. Niedriglegierte Stähle werden vorzugsweise zunächst mit Salzsäure gebeizt und anschließend gründlich mit einem biologisch zersetzbaren Alkalichelat-Reinigungsmittel wie beispielsweise "Dynadet Cleaner" der Firma Oakite Corp. gereinigt. Die gründlich gereinigte Trägeroberfläche kann dann gegebenenfalls teilweise mit einer im · wesentlichen gleichmäßig dicken Schicht der wässrigen, Kieselsäuresol und das Pulver des Überzugsmetalls enthaltenden Aufschlämmung versehen werden.

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Die Aufschlämmung kann 30 bis 85% Überzugsmetall enthalten. Innerhalb dieser Gehaltsgrenzen kann der Metallgehalt der Aufschlämmung mindestens 35%, vorzugsweise 50 Ms 8090 oder auch mindestes 55% betragen. Generell sollte die Aufschlämmung so eingestellt werden, daß die wässrige Phase das Pulver des Überzugsmetalls aufzunehmen vermag, ohne im Hinblick auf das erforderliche Trocknen einen zu großen Flüssigkeitsüberschuss aufzuweisen. Das Metallpulver kann aus reinem Metall oder einer Legierung bestehen, vorzugsweise aus Nickel, Kupfer, Nickel-Legierungen, Kupfer-Legierungen oder rostfreiem Stahl. Vorzugsweise liegt der Schmelzpunkt bzw. -Bereich des Metallpulvers über etwa 700⁰C. Das Überzugsmetall kann Legierungselemente wie Aluminium enthalten, die im überzug diffundieren oder auch einen Dispersoid wie beispielsweise Aluminiumoxyd.

Der Überzug sollte duktil sein. Die Teilchengrößen des Überzugsmetalls sollten im unteren Mikronbereich liegen und beispielsweise 0,5 bis 20 Am, vorzugsweise mindestens 1 /Csm in der Hauptrichtung betragen. Vorzugsweise kommen jedoch Pulvermit gleichachsigen Teilchen, beispielsweise Zersetzungspulver wie Karbonylnickelpulver oder Zerstäubungspulver wie beispielsweise eine zerstäubte Nickel-Kupfer-Legierung mit 7090 Nickel und 30% Kupfer zur Verwendung. Mechanisch zerkleinerte Metallteilchen sind weniger geeignet, weil sie sich, sofern ihre Duktilität für ein Verformen nach dem Sintern ausreicht, nur unter Schwierigkeiten auf die erforderliche Teilchengröße zerkleinern lassen. Für Chrom gilt dies nicht; denn Chrom läßt sich beispielsweise in einer Kugelmühle sehr fein mahlen und ist nach einem Glühen und/oder Legieren hinreichend duktil. Ein Nickel-Chrom-Überzug läsßt sich beispiels-

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weise unter Verwendung einer elementares Nickel und elementares Chrom in eine Legierung mit 12 bis etwa 25% Chrom, Rest im wesentlichen Nickel, d.h. mindestens 5096 Nickel, ergebenden Mengen herstellen. Aus Kostengründen sollte, wenn möglich, Perrochrom zur Verwendung kommen, wobei dann eisenhaltige, beispielsweise bis 12$> Eisen enthaltende Überzüge entstehen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachte Nickel-Chrom- und Nickel-Chrom-Eisen-Überzüge können außerdem noch geringe Mengen an Aluminium, Silizium, Titan, Seltene Erdmetalle und Thorium sowie ähnliche Elemente enthalten, die die Oxydationsbeständigkeit des Überzugs bei hohen Temperaturen verbessern, ohne gleichzeitig die Duktilität zu beeinträchtigen. Die Aufschlämmung kann die betreffenden Bestand-r teile elementar oder als pulverförmige Vorlegierung enthalten. Als Pulver eignen sich des weiteren Kupfer, Kobalt, Eisen und andere beim Sintern in einer Verdampfungswasser der Aufschlämmung enthaltenden Atmosphäre nichtoxydierende Metalle.

Liegt der Schmelzpunkt des Pulvers über 700⁰C, dann kann wie im Falle eines mit einem Nickelüberzug versehenen Stahlblechs der überzogene Träger in einem schmelzflüssigen Bad galvanisiert oder aluminiert werden. Andererseits können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überzogene Teile auch hart- oder weichgelötet werden, was besonders dann von Vorteil ist, wenn der betreffende Träger von dem Lötmittel schlecht benetzt wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein Metallträger, beispielsweise aus Stahl, auch mit einer Kupfer-Nickel-Legierung hohen Nickelgehalts als Unterlage für ein Überziehen mit Weißblechzinn verwenden.

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Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Kieselsäuresole sind mindestens teilweise durch ein Alkali gegen ein Gelieren oder Ausscheiden der Kieselsäure zwischen dem Einbringen des Metalls in das Sol und dem Auftragen der Aufschlämmung stabilisiert. Als alkalistabilisiertes Sol eignen sich insbesondere Polysilikat 48 oder Polysilikat 85 der Firma E.I. Duppont de Nemours Co., Inc., die bereits ein stabillisierendes Alkali enthalten. Diese Sole sind in den US-Patentschriften 2 574 902, 2 577 485 und 2 750 345 beschrieben. Des weiteren eignen sich andere alkalistabilsierte Kieselsäuresole, vorzugsweise mit einem Molverhältnis von Kieselsäure zu Alkalimetall von 4 bis 400. Vorteilhafterweise dient das Kieselsäuresol im wesentlichen als einziges Bindemittel der Aufschlämmung. Der Kieselsäureanteil sollte dabei vorzugsweise 0,8 bis 2%,besser noch 1 bis 1,596, bezogen auf das Gewicht des Metallpulvers, betragen. Eine bevorzugte Aufschlämmung enthält 55 bis 85% Überzugsmetall sowie 1 bis 1,5% Kieselsäure und läßt sich durch einfaches Mischen der Bestandteile herstellen. Mit einer Nickelpulver-Aufschlämmung lassen sich beste Ergebnisse erzielen, wenn der Kieselsäureanteil 1 ,i bis 1,2% des Nickelanteils beträgt.

Wenngleich die flüssige Phase des Sols vorzugsweise aus Wasser besteht, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch mit Gemischen aus Wasser sowie mit Wasser vermischbaren und flüchtigen organischen Flüssigkeiten wie Methanol durchführen.

Um die Pulverteilchen der Aufschlämmung in einem stabilen Zustand zu halten, sollte die Aufschlämmung außer Wasser, dem Metallpulver und dem stabilisierten Kieselsäuresol noch ein Dickungsmittel enthalten. Hierfür eignet sich insbesondere Polysaccharid bzw. Xanthangummi wie "Kelzan"

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der Firma Kelco-Company. Andere geeignete Dickungsmittel sind Ben-A-GeI, ein vorbehandeltes wässriges Magnesiumsilikat, Benaqua, ein modifizierter Ton und wasserlösliche Harze, beispielsweise Carbopol bzw. Carbopol 941. Dabei kann die Aufschlämmung 0,1 bis 1 Gew.-% des Dickungsmittels, bezogen auf den Wasser- und Polysilikatgehalt der Aufschlämmung, enthalten. Schließlich kann auch ein Benetzungsmittel wie beispielsweise Antarox BL 240, ein aliphatischer Polyäther, Bestandteil der Aufschlämmung sein.

Die R_aumtemperatur-Viskosität der Aufschlämmung beträgt vorzugsweise 500 bis 1300 cps, gemessen mit Hilfe eines Brookfield-Viskosimeters. Eine derartige Viskosität erlaubt ein Aufsprühen der Aufschlämmung, deren Viskosität bei der Verwendung für ein Tauchverfahren jedoch höchstens 1000 cps betragen sollte.

Die Aufschlämmung wird in einer der gewünschten Überzugsdicke entsprechenden Menge aufgetragen. Dabei kann es sich empfehlen, das Dickenverhältnis des Trägers und des Metallüberzugs in Betracht zu ziehen. So ergibt beispielswi.se ein 0,1 mm dicker Überzug einer trockenen Nickel-Aufschlämmung auf einerr 1,1 mm dicken Stahlband nach dem Sintern und Kaltwalzen ein kaltgewalztes Blech mit einer Dicke von 0,25 mm und einem 15 bis 20 ,u m dicken Nickelüberzug.

Das Trocknen des Überzugs erfolgt vorzugsweise im wesentlichen ohne Sieden der flüssigen Phase« Dies geschieht vorzugsweise in einem Luftstrom mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und. ,einer Temperatur von höchstens 30⁰C, d.h. wenig über Raumtemperatur. Das erfindungsgemäße· Verfahren eignet sich insbesondere zum Aufbringen dünner

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Überzüge auf einen Metallträger, auf den lediglich eine dünne Schicht der Aufschlämmung mit einer Trocken-Dicke von beispielsweise unter 76 _... m aufgetragen wird. Ein besonderer Vorteil der Verwendung von Kieselsäuresolen besteht darin, daß diese auch ohne die Anwendung von Wärme gelieren bzw. sich verfestigen.

Der getrocknete Überzug kann auch vor dem Sintern noch verdichtet und dabei beispielsweise auf eine Dichte von mindestens 90% der theoretischen Dichte gebracht werden. Auf diese "Weise ergibt sich ein weitaus weniger durchlässiger Überzug.

Der getrocknete Überzug wird,' gegebenenfalls nach einem Verdichten, gesintert, um die Metallpulverteilchen metallurgisch miteinander und mit dem darunter befindlichen Trägermetall zu verbinden. Vorzugsweise beträgt die Schichtdicke nach dem Sintern weniger als 65 M m. So läßt sich beispielsweise ein Stahl 1008 mit einer nickelhaltigen Aufschlämmung versehen und bei 885 bis 1120°C sintern. Für das Aufbringen einer Nickelschicht auf dem vorerwähnten Stahl eignen sich die aus der nachfolgenden Tabelle I ersichtlichen Sintertemperaturen und -Zeiten.

Tabelle I	Zeit
	(min.)
Temperatur	20
(°c)	5
884	2
928	1
982
1038

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Vorzugsweise wird der Überzug jedoch 2 Minuten bei 1010 bis 1038⁰C gesintert.

Das Sintern sollte unter Schutzgas, d.h. in einer nichtoxydierenden und vorzugsweise die Oxyde des Trägers und des Pulvers reduzierender Atmosphäre erfolgen, um eine feste Bindung der Teilchen untereinander und mit dem Trä ger zu erreichen. So läßt sich beispielsweise ein mit einer Nickel-Aufschlämmung versehener Stahl 1008 in einer Atmosphäre aus Ammoniakspaltgas zufriedenstellend sintern. Im Einzelfall lassen sich die Sinterbedingungen einschließlich der erforderlichen Sinteratmosphäre durch einfache Versuche bestimmen.

Nach dem Sintern wird das überzogene Metall verformt,' um Poren im Überzug zu beseitigen. Dies geschieht vorzugsweise durch Verformen des Trägers mit dem Überzug, beispielsweise durch Warmwalzen unter Schutzgas und/oder Kaltwalzen. Ein Warmwalzen ist keineswegs zwingend; allerdings empfiehlt sich ein Abkühlen des Trägers mit dem gesinterten Überzug auf Temperaturen unter 300⁰C in Schutzgas und anschließendes Kaltverformen an Luft. Nach dem Kältwalzen kann das überzogene Blech oder Band sogleich seiner Verwendung zugeführt werden. Wenngleich der Verformungsgrad beim Kaltwalzen von verschiedenen Faktoren abhängt, läßt sich beispielsweise ein mit einem gesinterten Überzug versehenes Blech mit einer Gesamtdicke von 1,15 mm auf 0,25 mm ohne ein Zwischenglühen herunterwalzen. Mit einem Nickelüberzug als Sperrschicht gegen die Bildung spröder Phasen beim nachfolgenden Aluminieren oder Galvanisieren versehener Draht mit einem Ausgangs-

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durchmesser von 12,7 mm läßt sich beispielsweise unter Verwendung von Seife als Schmiermittel "bei viermaligem, drei Minuten dauernden Zwischenglühen bei 101O⁰C auf einen Durchmesser von 0,235 mm ziehen. Bei Verwendung eines Öl-Schmiermittels braucht der Draht weniger häufig zwischengeglüht zu werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil eines Kieselsäuregehaltes von 4 bis 10 Vol.-% besteht darin, daß sich keine Schwierigkeiten beim Kaltverformen in der vorerwähnten Größenordnung ergeben, und daß der Überzug gleichwohl einen festen Zusammenhalt besitzt, wie sich bei Korrosionsversuchen erwiesen hat.

Beim Überziehen kaltgezogener Träger sind besondere Maßnahmen erforderlich. So sollte der Überzug verhältnismäßig dünn sein und beispielsweise eine Dicke von 12 bis 65 ^m besitzen. Des weiteren sollte das Sintern dem Kaltziehen voraufgehen und ein abschließendes Sintern unter sorgfältig eingestellten Bedingungen erfolgen. Beim Überziehen von Stahldraht mit Nickel zeitigt eine Sintertemperatur von 1038⁰C bis 1120⁰C bessere Ergebnisse als eine Sintertemperatur von 982°C. Beim Herstellen gezogener Träger aus mit Nickel überzogenem Stahl sind die Ergebnisse bei einem verhältnismäßig harten Stahl, beispielsweise dem Stahl 1060, besser als bei einem weichen Stahl, beispielsweise dem Stahl 1005.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Herstellen einer großen Anzahl von Produkten, beispielsweise von Nickel überzogenem Draht, der sich ohne die Gefahr einer spröden Zwischenschicht aus dem Grundmetall und dem Deckschichtmetall durch Galvanisieren oder Aluminieren mit einem korrosionsbeständigen Überzug versehen läßt.

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In ähnlicher Weise läßt sich Stahlblech mit korrosionsbeständigen Nickel-Chrom- oder Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen überziehen. Derartige Bleche eignen sich zum Herstellen von Kraftfahrzeugauspuffteilen, insbesondere von der Gefahr einer Aufkohlung und Oxydierung bei hohen Temperaturen unterliegenden Katalysator-Behältern. Weiterhin lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Münzen herstellen. Dabei wird ein scheibenförmiger Träger mit der Aufschlämmung besprüht. Nach dem Sintern wird der Rohling kalt verdichtet und gegebenenfalls trommelpoliert. Unter Verwendung eines Stahlträgers mit einem Überzug aus Nickel oder einer Münzlegierung, beispielsweise einer Kupfer-Nickel-Legierung, ließen sich äußerst ansprechende Münzen herstellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.

BeisOJel 1

Auf ein gebeiztes und gereinigtes Band aus niedriglegiertem Stahl einer Dicke von 1,5 mm wurde eine Aufschlämmung mit 43,1 GT Nickelpulver (Inco Ltd 123), 51,3 GT Wasser, 5,4 GT Polysilikat 48-Sol mit 20% Kieselsäure und 0,25 GT Carbopol 941 aufgetragen. Nach einem leichten Trocknen betrug die Schichtdicke im Mittel 100 ^om. Der Überzug wurde dann mit einem Schutzblech überdeckt und duch Kaltwalzen bis auf eine Gesamtdicke von 1,17 mm verdichtet. Das kaltgewalzte Band ließ sich ohne Rißbildung um einen Dorn mit einem Durchmesser von 5,08 cm biegen und wurde zwei Stunden bei 982⁰C in einer Atmosphäre aus Ammoniakspaltgas geglüht. Nach dem Abkühlen wurde das Band in sechs Stichen unter Verwendung von Varsol als

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Schmiermittel und ohne jedes Zwischenglühen auf eine Gesamtdicke von 0,25 mm heruntergewalzt. Das Band besaß nach dem Aufbringen einer dünnen Chromschicht eine Überzugsdicke von 15, w* m. Bei einem CASS-Korrosionsversuch gemäß ASTM B 368-61 T war das Band auch nach 32 Stunden noch fehlerfrei, d.h. es besaß eine Korrosionsbeständigkeit von über 8 auf der CASS-Skala.

Beispiel 2

Der Versuch des Beispiels 1 wurde wiederholt, jedoch wurde dabei eine 82 GT Polysilikat 85-Sol mit 20% Kieselsäure, 327 GT Wasser, 4 GT Ben-A-Gel und 1425 GT Nickelpulver der Qualität Inco Ltd 123 mit etwa 78% Nickel enthaltende Aufschlämmung aufgetragen. Der Überzug wurde dann getrocknet und ohne vorheriges Mtverdichten gesintert, wonach der Träger mit dem Überzug von 1,15 mm auf eine Dicke von 0,25 mm kalt heruntergewalzt wurde.

Beispiel 3

Bei einer Wiederholung des Beispiels'1 wurde eine Aufschlämmung mit 900 GT eines Pulvergemisches aus elementarem Nickel und elementarem Kupfer in eine Legierung mit 70% Nickel und 30% Kupfer ergebenden Mengen, 550 GT Wasser, 60 GT Polysilikat 48 und 3,9 GT Carbopol 941 aufgetragen,'' der Überzug getrocknet und anschließend auf eine Schichtdicke von 50yum verdichtet. Der Träger wurde bei einer Gesamtdicke von 1J15 mm 20 Stunden bei 1030⁰C in Ammoniakspaltgas gesintert. Nach einem Kaltwalzen bis zu einer Gesamtdicke von 0,55 mm wurde der

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Träger mit dem Überzug 15 Minuten bei 676⁰C in Ammoniakspaltgas geglüht sowie abschließend bis auf eine Gesamtdicke von 0,5 mm kaltgewalzt. Bei einem Tauchen in heißes Wasser zum Ermitteln von Pinholes ergab sich eine gute Korrosionsbeständigkeit.

Beispiel 4

Stäbe mit einem Durchmesser von 6,35 mm aus den beiden Stählen 1005 und 1060 wurden durch Tauchen in eine Nickelauf schlämmung mit 1160 GT Nickel, 84 GT Polysilikat 48-Sol, 1,2 GT Benaqua-Ton und 0,8 GT Xanthangummi als Verdickungsmittel sowie 480 GT Wasser mit 38 und 200

/** m dicken Überzügen versehen. Die Stäbe wurden dann zwei Stunden bei 982 bis 1120°C gesintert und anschließend kaltgezogen. Sämtliche bei mindestens 1010⁰C gesinterten Proben ließen sich ohne Rißbildung bis auf einen Durchmesser von 5,18 mm kaltziehen. Nach einem Glühen konnten die Drähte aus dem Stahl 1060 ohne Rißbildung weiter bis auf eine Enddicke von 4,74 mm gezogen werden, während sich bei den Drähten aus dem weicheren Stahl nach demselben Glühen und dem zweiten Kaltziehen leichte Oberflächenrisse zeigten.

Beispiel 5

Eine Aufschlämmung mit 240 GT Wasser, 42 GT Polysilikat 48, 1,'4 GT Xanthangummi, 183 GT Nickelpulver und 67 GT niedriggekohltem Ferrochrom mit einem Chromgehalt von 74% wurde auf beide Seiten eines gebeizten Blechs aus einem niedrig gekohlten Stahl aufgetragen, um Überzüge

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mit einer Trockendichte von 75 m je Seite zu erzeugen. Das mit den Überzügen versehene Blech wurde mit einer Dickenabnahme von 10% kaltgewalzt und anschließend 16 Stunden bei 955⁰C gesintert. Dem Sintern schloß sich ein Kaltwalzen mit einer Dickenabnahme von 65% sowie ein 16-stündiges Glühen bei 705⁰C und ein abschließendes Dressieren an. Tiefzieh- und Biegeproben (180°) des Blechs wurden 100 Stunden bei 815⁰C einer zyklischen Oxydation unterworfen und dabei dreimal täglich vier Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Proben überstanden den Versuch ohne Schaden.

Beispiel 6

Gebeizte Stäbe mit einem Durchmesser von 5,82 mm aus dem Stahl 1060 wurden in eine Aufschlämmung des Beispiels 5 getaucht, um einen 75^m dicken Überzug aufzubringen. Nach dem Trocknen wurden drei Stäbe je 10 Minuten bei 955⁰C, 1038⁰C und 1149⁰C gesintert. Nach dem Sintern wurden die Stäbe von einem Durchmesser von 5,51 mm auf einen Enddurchmesser von 5,18 mm gezogen. Beim Ziehen der beiden Stäbe mit der höchsten Sintertemperatur ergaben sich keine Schwierigkeiten, während der Überzug des bei 955⁰C gesinterten Stabes ausfiel. Die beiden zufriedenstellenden Stäbe wurden 10 Minuten bei 1038 bzw. 1150⁰C, d.h. im Bereich ihrer Sintertemperatur, geglüht und dann ohne Schwierigkeiten bis auf einen Durchmesser von 3,96 mm gezogen.

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Beispiel 7

Eine Aufschlämmung mit 120 GT Wasser, 21 GT Polysilikat 48, 0,7 GT Xanthangummi, 200 GT Nickelpulver und 50 GT Chrompulver wurde auf ein 1,37 mm dickes gebeiztes Blech aus weichem Stahl aufgetragen. Die Dickender beiderseitigen Überzüge betrugen nach dem Trocknen jeweils 38 a/ m. Das Blech wurde dann mit einer Qurschnittsabnahme von 5% kaltgewalzt und schließlich zwei Minuten bei 1030⁰C geglüht. Nach dem Glühen wurde das Blech bis auf eine Dicke von 1,0 mm kaltgewalzt und schliesslich 10 Minuten bei 1038⁰C geglüht. Das Blech wurde schließlich 30 Stunden lang einer zyklischen Oxydation bei 982⁰C mit einem Abkühlen auf Raumtemperatur nach jeweils zwei Stunden unterworfen. Der Gewichtsverlust des Blechs betrug 46,25 mg/cm , während ein 36-stündiger Vergleichsversuch mit einem Blech aus rostfreiem Stahl 409 zu einem wesentlieh höheren Gewichtsverlust von 353»5 mg/cm führte.

Beispiel 8

Mehrere Aufschlämmungen mit 43,1 GT Metallpulver, 51,3 GT Wasser, 5,4 GT Polysilikat 48 und 0,25 GT Carbopol 941 wurden auf Münzrohlinge aus Stahl aufgetragen. Dabei enthielt der erste Überzug Nickel und der zweite Überzug bzw. die Deckschicht eine Münzlegierung oder auch Nickel. Die Münzrohlinge wurden 10 Minuten bei 1038⁰C gesintert, sofern beide Schichten Nickel enthielten, oder bei 101O⁰C, wenn die Deckschicht aus einer Kupfer-Nickel-Legierung mit 75% Kupfer und 25% Nickel bestand," oder bei 982⁰C, wenn die Deckschicht eine Münzbronze mit 1,'5% Zink und 0,5% Zinn, Rest Kupfer enthielt oder schliesslich bei

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854⁰C, wenn die Deckschicht ein Pulvergemisch aus 1% Zinn und 10% Zink, Rest Kupfer als Bronze enthielt. Die gesinterten Münzrohlinge wurden schließlich mit einem Druck von 22,6 t gepresst, gerummelt sowie abermals unter denselben Bedingungen gesintert und schließlich mit einem Druck von 68,2 bis 10,9 t geprägt. Dabei ergaben sich hervorragende Münzen, die allen Anforderungen genügten,-

Beispiel 9

Auf ein Stahlblech wurden Aufschlämmungen der im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschriebenen Art aufgetragen; jedoch enthielten die Aufschlämmungen als Metall ein Zerstäubungspulver aus rostfreiem Stahl. Eine Aufschlämmung enthielt ein Pulver aus dem rostfreien Stahl 316 und die andere Aufschlämmung ein Pulver aus dem rostfreien Stahl 304 1. Die Aufschlämmungen wurden auf Bleche aufgetragen und diese anschließend zwei Minuten bei 1122°C gesintert sowie abschließend von 1,47 mm auf 1,27 mm kalt heruntergewalzt. Die Überzüge waren verhältnismäßig gleichmäßig und völlig porenfrei.

Bei allen Beispielen mit Nickelüberzügen auf Stahl und einer Überzugsdicke über 15^ m, beispielsweise von 20^Am bis 3Q/& m, besaßen die Proben nach dem Aufbringen eines dünnen Chromüberzugs beim CASS-Korrosionsversuch mindestens dieselbe Korrosionsbeständigkeit wie elektrolytisch aufgebrachte Überzüge gleicher Dicke.

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Claims

International Nickel Limited, Thames House Millbank, London, S.W. 1 / Großbritannien

Patentansprüche:

('1. Verfahren zum mindestens teilweisen Überziehen von Metallen mit einem duktilen Metallüberzug, bei dem eine wässrige Metallpulver-Aufschlämmung mit einem Filmbildner aufgetragen, getrocknet, gesintert und verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämnung 0,8 bis k% alkalistabilisiertes Kieselsäure-Sol, bezogen auf den Metallgehalt der Aufschlämmung, enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug in einem Luftstrom mit einer Temperatur von höchstens 3O⁰C getrocknet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesinterte Überzug im unverdichteten Zustand eine Dicke von mindestens 65 /tn besitzt*
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gesinterte Überzug durch Kaltwalzen verdichtet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug zwischen dem Trocknen und dem Sintern auf mindestens 90% einer theoretischen Dichte verdichtet wird.

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6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung 1 Ms 1,5% Kieselsäure-Sol, bezogen auf den Metallgehalt enthält.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mol-Verhältnis von Kieselsäure zu Alkali-Metall im Überzug
mindestens 4 : 1 beträgt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung Nickel, eine Niekel-Legierung, eine Kupfer-Legierung oder einen rostfreien Stahl enthält.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Nickel oder eine Münzlegierung enthaltende Aufschlämmung auf einen Münzrohling aufgetragen wird.

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