DE2632480A1

DE2632480A1 - Verfahren zur herstellung von ueberzuegen aus kupferlegierungen auf eisenlegierungen

Info

Publication number: DE2632480A1
Application number: DE19762632480
Authority: DE
Inventors: Lech Dr Ing Bajka; Adam Prof Dr Ing Gierek; Malgorzata Dipl Ing Machnicka
Original assignee: Politechnika Slaska im Wincentego Pstrowskiego
Current assignee: Politechnika Slaska im Wincentego Pstrowskiego
Priority date: 1975-08-19
Filing date: 1976-07-19
Publication date: 1977-02-24
Also published as: CA1087937A; US4142011A; DE2632480C2; PL100353B1; SE7609187L; FR2321550A1; FR2321550B1

Description

Patentanwalt* 2 6 3 2 A 8 O

ZELLE NT i N

ej 15
8OO(9 M CJiSiC !-ί£ΞΝ 2 2

Politechnika Slaska im. Wincentego ^{19# Juli}

Pstrowskiego, EZ/Hu

Gliwice / Polen PL 2362

Verfahren zur Herstellung von Überzügen aus Kupferlegierungen auf Eisenlegierungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von überzügen"aus Kupferlegierungen auf Erzeugnissen aus Eisen oder dessen Legierungen nach der Feuer-Tauchmethode.

Bekannt ist eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Erzeugnissen aus Eisen und seinen Legierungen« Durch die Mehrzahl dieser Verfahren wird jedoch das Erhalten eines kontinuierlichen einheitlichen und gleichmäßigen Überzugs nicht gewährleistet. Zu den am meisten angewendeten Verfahren gehört das Auftragen von Adhäsionsüberzügen aus Kupferlegierungen auf dem Wege des Aufspritzens oder des Galvanisierens.

Ein bekanntes Verfahren besteht im Aufspritzen auf ein vorher durch Kugelstrahlen gereinigtes und entfettetes Stahl-

709808/0753

werkstück eines Strahles aus schmelzflüssigem Zinnbronzepulver, das 90 % Kupfer und 10 % Zinn enthält. Im Ergebnis dieses Vorgehens wird eine auf der Fläche des behandelten Werkstücks nach dem Adhäsionsprinzip fest haftende Schicht erhalten, die Jedoch durch eine erhebliche Porosität und Ungleichmäßigkeit gekennzeichnet ist.

Bekannt ist auch ein Verfahren eur Beschichtung von Werkstücken mit unkomplizierter Gestalt mittels Folien aus Kupfer oder dessen Legierungen durch Umformprozesse. Das als Plattieren bezeichnete Verfahren gewährleistet das Erhalten von haftenden Überzügen, die jedoch leicht abblättern, was die Korrosionsbeständigkeit wesentlich herabsetzt. Dieses Verfahren kann auch nicht zum Beschichten von Werkstücken mit komplizierten Formen eingesetzt werden.

Die bekannten Verfahren zum Auftragen von Überzügen aus Kupfer und dessen Legierungen weisen eine Eeihe von Nachteilen auf. Vor allem sichern 3ie nicht die Bildung von Diffusionsüberzügen, sondern nur das Erhalten von dünnen Schichten, die dank der Adhäsionskräfte an den Werkstoffen anhaften. Was noch wesentlicher ist, ist, daß die bekannten Verfahren es nicht erlauben, gleichzeitig mit dem Formen eine Wärmebehand-.lung vorzunehmen, die zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der verkupferten Werkstücke führen würde. Diese Verfahren erfordern auch den Einsatz von kostspieligen und komplizierten Einrichtungen und die Durchführung der Ver-

70 9808/07 5 3 ~³~

fahren selbst ist in aller Regel äußerst langwierig.

Die nach den bekannten Verfahren erhaltenen Überzüge sind . dünn, was ihre Korrosionsschutzeigenschaften zusätzlich verringert. Dadurch, daß das Haftvermögen der Überzüge auf Adhäsionskräften beruht, sind auf diese Weise beschichtete Werkstücke überall dort nicht verwendbar, wo große Beanspruchungen und intensive Roibungen, auftreten. Diese Verfahren ermöglichen auch kein schnelles und leistungsfähiges Über-• ziehen von kleinen Werkstücken mit komplizierter Formgestaltung in Massenproduktionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile, ein Verfahren zur Herstellung von Diffusionsüberzügen aus Kupferlegierungen auf Werkstücken aus Eisen oder Eisenlegierungen mit gleichzeitiger Wärmebehandlung der überzogenen Erzeugnisse zu entwickeln.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die zu überziehenden Werkstücke in ein Bad aus schmelzflüssigen Legierungen aus Kupfer mit einem oder mehreren der folgenden Metalle, wie Silizium, Zinn, Aluminium, Phosphor, Indium,Gallium oder. Beryllium,das eine Temperatur von 700 bis 1000⁰C aufweist, in einer kontinuierlichen Bewegung eingetaucht werden und in dem die Werkstücke bis zu 60 Minuten verweilen und wonach sie aus dem Bad herausgeführt und mit beliebiger

709808/0753

Geschwindigkeit abgekühlt werden. Das Eintauchen erfolgt einstufig oder zweistufig, wobei beim zweistufigen Eintauchen die Werkstücke direkt unter die Oberfläche des Schmelzbades eingetaucht und dort gehalten werden und erst später in die tiefer liegende Schicht des Bades abgesenkt und auch dort noch gehalten werden.

Das entwickelte erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet dank der Wahl dej tiefschmelzenden Kupferlegierungen mit Silizium, Zinn, Aluminium und Phosphor eine wirtschaftliche Beschichtung von Werkstücken mit komplizierter Formgestaltung, während einer verhältnismäßig kurzen Eintauchzeit in das schmelzflüssige Metallbad.

Die erhaltenen Überzüge gewährleisten den Erzeugnissen eine wesentliche Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, insbesondere unter den Bedingungen von hochaggressiven Umgebungen, hauptsächlich in Wässern, insbesondere im Meerwasser (Salzwasser), und auch in viele Verunreinigungen, wie z.B. Chlorsalze und Schwefelverbindungen enthaltenden Industriewässern· Diese Beschichtungen können mit großem Erfolg auch zur Herstellung von auf Reibung beanspruchten und widerstandsfähigen Lagerelementen sowie auch anderer auf Beibung beanspruchter Elemente eingesetzt werden.

Beispielsweise können Überzüge aus Kupfer-Silizium-Legierun- _: gen durch Eintauchen von flächenvorbehandelten Stahlwerk-

709808/0753 "⁵"

■ - 5 -

stücken in ein schmelzflüssiges Metallbad, das 84 % Kupfer und 16 % Silizium enthalt mit einer Eintauchgeachwindigkeit von 5 m/min und deren Halten in unmittelbarer Nähe der Oberfläche während einer Zeitdauer weniger als 1 Minute und deren anschließendes Absenken in die am Tiegelboden befindliche Schicht des Bades, wo sie 10 Minuten gehalten werden und dann mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min aus dem Schmelzbad herausgeführt _und an der Luft gekühlt werden, hergestellt werden. Die Temperatur des Schmelzbades beträgt 85O⁰C.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen hauptsächlich in dessen Einfachheit sowie in der kurzen Zeit, die zur Herstellung von dünnen Beschichtungen auf Werkstücken mit beliebig komplizierten Formen benötigt wird, wobei gleichzeitig - im Laufe des Auftragens des Überzuges und beim oder nach dem Herausführen aus dem Schmelzbad - Wärmebehandlungen durchgeführt werden. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überzogenen Werkstücke sind durch eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und durch verbesserte mechanische Eigenschaften gekennzeichnet.

Nachstehend wird das Wesen der Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert.

Beispiel 1

Ein Werkstück aus niedriggekohltem Stahl mit einem Gehalt an 0,1 % Kohlenstoff von ferritisch-perlitischem Gefüge, wurde

-6-709808/0753

nach vorheriger Flächenvorbehandlung mit einer Geschwindigkeit von 5 m/min in ein 75 % Kupfer und 25 % Zinn enthaltendes Bad,dessen Temperatur 85O°C betrug, eingetaucht. Das eingetauchte Werkstück wurde direkt unterhalb der Badoberfläche während einer Zeitspanne von 1 Minute gehalten, danach mit einer Geschwindigkeit von 2 m/min in die untere Schicht des Bades abgesenkt und dort während 15 Minuten gehalten. Nach dieser Zeit wurde das Werkstück mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min aus dem Bad herausgeführt und langsam luftgekühlt.

Beispiel 2

Stahlrohrabschnitte wurden mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/min axial in ein Bad mit einer Temperatur von 860⁰C, das 84 % Kupfer und 16 % Silizium enthielt, eingetaucht. Die Hohrabschnitte wurden in dem Bad während 5 Minuten gehalten und danach mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min aus dem Bad herausgeführt.

709808/0753

Claims

Patentanwälte 2 6 3 2 A 8 O

ZELLENTIN

2weibr'U,ckenstraße t»

sooe München 22 ' I9. Juli 1976

EZ/Hu

PL 2362

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Überzügen aus Kupferlegierungen auf Erzeugnissen aus Eisen oder Eisenlegierungen nach der Feuer-Tauchmethode, dadurch gekennzeichnet , daß die zu überziehenden Werkstücke in ein Bad aus schmelzflüssigen Legierungen aus Kupfer mit Silizium und/oder Zinn und/oder Aluminium und/oder Phosphor und/oder Indium und/oder Gallium und/ oder Beryllium, das eine Temperatur innerhalb der Grenzen von 700 bis 1100⁰C aufweist, in kontinuierlicher Bewegung einstufig oder zweistufig eingetaucht werden, dort bis zu 60 Minuten gehalten, danach aus dem Bad herausgeführt und mit beliebiger Geschwindigkeit gekühlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke einstufig eingetaucht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke zweistufig eingetaucht werden, wobei sie zunächst nur gerade unter die Oberfläche des Bades getaucht und dort gehalten und anschließend in die unten

709808/0753

liegende Schicht des Schmelzbades abgesenkt und dort eine weitere Zeit gehalten werden.

709808/0753