DE2706845C2 - Verfahren zur Bildung einer amorphen Oberflächenschicht auf einem metallischen Gegenstand - Google Patents

Verfahren zur Bildung einer amorphen Oberflächenschicht auf einem metallischen Gegenstand

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DE2706845C2 DE2706845A DE2706845A DE2706845C2 DE 2706845 C2 DE2706845 C2 DE 2706845C2 DE 2706845 A DE2706845 A DE 2706845A DE 2706845 A DE2706845 A DE 2706845A DE 2706845 C2 DE2706845 C2 DE 2706845C2
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Description

a) Verwenden eines metallischen Gegenstands, der mindestens eine Oberflächenschicht aus ein Tiefeutektikum bildenden Komponenten hat, in welcher die absolute eutektische Temperatur wenigstens 15% niedriger ist als der absolute Schmelzpunkt der Hauptkomponente;
b) Beaufschlagen des Gegenstands mit einer Leistungsdichie von mehr als etwa 5 χ 10" W/cm2, so daß die Energie an der äußeren Oberfläche des Gegenstands absorbiert und im wesentlichen in Wärmeenergie umgewandelt wird;
c) Abschirmen des Aufschmelzbereiches der Oberflächenschicht mit einem Ineiigasstrom, durch den die Energie der Energiequelle hindurchgeleitet wird;
d) Begrenzen der Verweilzeit der Energiequelle auf weniger als etwa 0,1 s; und
e) Abkühlenlassen der aufgeschmolzenen Oberflächenschicht durch Wävmeleiu jg in das nichtaufgeschmolzene Substrat mit einer Geschwindigkeit von mehr als etwa 5,5 χ Vs ° C/s.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberflächenschicht, deren absolute eutektische Temperatur um wenigstens etwa 25% niedriger ist als der absolute Schmelzpunkt der Hauptkomponente, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiequelle ein Dauerstrichlaser eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiequelle ein Elektronenstrahl eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inertgas, das mit einer Geschwindigkeit von mehr als 0,6 m/min über die Oberfläche strömt, verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Tiefe der Oberflächenschicht ein Wert von weniger als 127 um erreicht wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
In der Metallurgie gibt es bereits viele Methoden zum Modifizieren der Oberflächeneigenschaften von Metallgegenständen, bei den meisten erfolgt aber kein Schmelzen, sondern es erfolgen Umwandlungen im festen Zustand. Obgleich der Laser bald nach seiner Erfindung auf dem Gebiet der Metallurgie verwendet worden Ist, erfolgt bei den meisten Metallbehandlungen mit einem Laser kein Schmelzen, wie bei der Umwand-Iun2shärtune von Stahl, oder ein extrem tiefes Schmel
zen, wie beim Schweißen oder Schneiden.
Es gibt drei Literaturstellen, die die Verwendung von Lasern in Fällen beschreiben, bei welchen ein Oberflächenschmelzen auftritt:
Appl. Phys. Letters 21 (1972) 23-5 beschreibt Laborversuche, bei welchen dünne Oberflächenzonen auf nichteutektischen Aluminiumlegierungen unter Verwendung eines gepulsten Lasers geschmolzen wurden. Es wurde eine große Abkühlgeschwindigkeit beobachtet. Ein Versuch, bei welchem metastabile kristalline Phasen durch Oberflächenschmelzen unter Verwendung eines gepulsten Lasers erzeugt wurden, ist in J. Mater. Sei. 7 (1972) 627-30 beschrieben. Ein ähnlicher Versuca, bei welchem metastabile Phasen in einer Reihe von nichteutektischen Al-Fe-Legierungen erzeugt wurden, ist in Mater. Sei. Engl. 5 (1969) 1-18 beschrieben.
Laser werden auch bereits beim Oberflächeniegieren verwendet, beispielsweise bei der Herstellung von verschleißfesten Ventilsitzen für Verbrennungsmotoren. In diesem besonderen Fall werden Oberflächenschichten, die mit gewissen Elementen angereichert worden sind, unter Bedingungen einer relativ geringen Leistungszufuhr geschmolzen, um die Oberflächenanreicherungselemente in den Gegenstand einzudiffundieren. Ein dafür geeignetes Verfahren ist aus der DE-OS 24 58 856 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren zur Behandlung von Oberflächen, die zwei miteinander reagierende oder mischbare Materialien enthalten, erfolgt das Aufschmelren mittels Energiestrahlung und insbesondere mittels Laserstrahlung. Die Oberfläche eines Werkstückes, die eine Schicht von Minoritätsbestandteilen aufweist, wird mit einer energieabsorbierenden Schicht versehen und aus einer Laserquelle bei gleichzeitiger Relativbewegung von Strahl und Werkstück bestrahlt, wobei als Folge einer Energiedichte von 3,41x10* bis 4,65 χ 10Λ W/cm2 eine Oberflächenzone aufschmilzt und durch das große Werkstück als Wärmesenke eine sehr schnelle Abkühlung erfolgt. Die
■Ό Relativgeschwindigkeit kann dabei 0,5 m/min betragen und die Laserbestrahlung kann unter einer Schutzgasabschirmung aus Argon und Wasserstoff durchgeführt werden.
Durch dieses bekannte Verfahren lassen sich Oberflä-
•*5 chenschichten mit Dentritengefüge herstellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, durch das ein metallischer Gegenstand mit einer amorphen Oberflächenschicht versehen werden kann. Diese Aufgabe lsi durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Schritte a) bis e) gelöst. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird ein metallischer Gegenstand mit mindestens einer Oberflächenschicht aus ein Tiefeutektikum bildenden Komponenten benutzt, und die Erwärmung der Oberflächenschicht wird so gesteuert, daß sich eine amorphe Oberflächenschicht ergibt. Das Schmelzen erfolgt gemäß der Erfindung unter Bedingungen, welche die Erwärmung des Substrats minimieren, so daß nach dem Abschalten der Energiequelle das Abkühlen und die Erstarrung aufgrund des Wärmeflusses aus der Oberflächenschmelzschlcht In das Substrat schnell vonstatten gehen. Zu diesem Zweck wird gemäß dem Schritt b) die Energie In die Oberflächenschicht mit einer Geschwindigkeit eingeleitet, die die Geschwindigkeit stark übersteigt, inn welcher Wärme In das Material geleitet werden kann, wodurch die Temperatur der Oberflächenschicht über deren Schmelzpunkt erhöht werden kann, ohne daß die Temperatur des darunterlle-
27-Ό6 MS
genden Substrats nennenswert eihöht wird, so daß nach Beendigung der Energiezufuhr die Wärmeenergie aus der aufgeschmolzenen Oberflächenschicht schnell in das darunterliegende kühle Substrat abgeführt wird. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird der Aufschmelzbereich der Oberflächenschicht gemäß dem Schritt c) mit einem Inertgasstrom abgeschirmt, der nicht mit dem Metall reagieren kann, im Gegensatz zu der bekannten Schutzgasabschirmung aus Argon und schweißung und die-· Umwandlurigshärturtg---werden gewöhnlich unter Verwendung eines DauerstrtühlaGers ausgeführt, und die Zusammenwirkungszelt iwirctadurch Ablenken des Laserstrahls über dem zu schweißenden oder zu härtenden Bereich gesteuert. Das Gebiet der vorliegenden Erfindung ist mit »Oberflächenschmelzeri« bezeichnet. Dieses Gebiet wird auf einer Seite'*durch den Ort der Zustände, wo eine Oberftächenverdampfung auftritt, und auf der anderen Seite durch den Ort
Wasserstoff, bei der der Wasserstoff mit dem Metall 10 der Zustände, wo ein Oberflächenschmelzen beginnt.
reagieren kann. Außerdem wird erfindungsgemäß die Energie .durch den Inertgasstrom selbst, der den Aufschmelzbereich .abschirmt, hindurchgeleitet, wodurch eine unerwünschte Reaktion zwischen der OBerfläche und der Umgebung verhindert und eine Plasmabildung minimiert wird, da eine Plasmawolke einen Teil des Laserstrahls absorbieren und reflektieren und im übrigen den Strahl defokussieren würde. Gemäß dem Schritt d) wird die Verweilzeit auf weniger als etwa begrenzt. Die anderen beiden Grenzen des Gebietes der Erfindung sind Zusammenwirkungszeiten.-Fiig. I zeigt klar, daß das Verfahren nach der Erfindung Oberflächenschmelzen beinhaltet, aber keine Oberflächenverdampfung. Es ist zu erkennen, daß die Bereiche der bekannten Verfahren den Bereich der Erfindung nicht überlappen. Die Umwandlungshärtung wird bei Bedingungen ausgeführt, bei welchen das Oberfiächenschmelzen nicht auftritt, während das Schockhärten, das Loch-
0,1 s begrenzt, und gemäß dem Schritt e) wird mit 20 bohren und die Tiefschweißung jeviJls eiri beträchtli-
cincr Abkühlgeschwindigkeit von mehr als etwa 5,5 χ 10* ° C/s gearbeitet, die größer ist als diejenige, die erforderlich ist, um die Bildung eines amorphen Gefüges auf der Oberflächenschicht des Gegenstands zu verursachen, während bei dem bekannten Verfahren die Verweilzeit im geschmolzenen Zustand und die Abkühlzelt praktisch gleich sind. Durch Steuern der Erwärmungsparameter können die Schmelztiefe und die Abkühlgeschwindigkeit verändert werden. Durch die bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendete hohe Abkühlgeschwindigkeit wird eine amorphe Oberflächenschicht auf dem metallischen, mindestens eine Oberflächenschicht aus ein Tiefeutektlkum bildenden Komponenten aufweisenden Gegenstand erzeugt.
Die Beziehung des Verfahrens nach der Erfindung zu mehreren üblichen bekannten Verfahren ist in Fig. 1 gezeigt, in welcher in einem Diagramm die Dichte der absorbierten Leistung auf einer Achse und die Zusammenwirkungszeit der Energiequelle und des Substrats auf der anderen Achse aufgetragen sind. Fig. 1 basiert auf einem Werkstoff, der die Wärmeeigenschaften von Nickel hat. Für andere Werkstoffe mit anderen Wärmeeigenschaften würden die verschiedenen Bereiche in bezug auf die Achsen in Fig.l verschoben werden, die Beziehung zwischen den Bereichen würde aber Im Grunde unverändert bleiben.
Bei der als Schockhärten bezeichneten Technik werden extrem hohe Leistungsdichten und kurze Zusammenwirkungszeiten benutzt, um eine Metalldampfwolke zu erzeugen, die die Metalloberfläche mit einer Geschwindigkeit verläßt, welche hoch genug Ist, um eine Stoßwelle an der Metalloberfläche zu erzeugen. Bei dem Lochbohren wird ein Laser benutzt, um Löcher In Werkstoffen durch Verdampfung des Substrats durch den Laserstrahl zu erzeugen. Bei der Tiefschweißung werden eine mäßige Leistungsdichte und eine mäßige Zusammenwirkungszelt benutzt, um ein Tiefschmelzen in miteinander zu verbindenden Metallgegenständen hervorzurufen. Das Schmelzen wird gewöhnlich von der Bildung eines Hohlraums begleitet, welcher mit Plasma und Metalldampf gefüllt ist. Die Umwandlungshärtung schließlich wird bei niedrigen Leistungsdichten und langen Zusammenwlrkungszeiten ausgeführt.
Das Schockhärten und Lochbohren werden gewöhnlich unter Verwendung von Impulslasern ausgeführt, da Impulslaser die zweckmäßigste Möglichkeit zur Erzielung der gewünschten (Combination von Leistungsdichte und Zusammenwlrkungszeit darstellen. Die Tlefches Ausmaß an Oberfiächcr.verdarnpfur^ beinhalten.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die Beziehung des Verfahrens nach der Erfindung zu mehreren übiichen bekannten Verfahren,
F i g. 2 die Beziehung zwischen zugeführter Leistung, Erwärmungszeit und sich ergebender Tiefe der Oberflächenschmelze beim Laser-Oberflächensshmelzen und
Fig. 3 die Beziehung zwischen Oberflächenschmelztiefe und mittlerer Abkühlungsgeschwindigkeit für verschiedene zugeführte Leistungen beim Laser-Oberflächenschmelzen.
Das Oberflächenschmelzen ist ein Ausdruck, der geprägt worden ist, um das rasche Schmelzen und Erstarren einer dünnen Oberflächenschicht auf der Oberfläche eines metallischen Gegenstandes infolge einer hochkonzentrierten Energiezufuhr zu der Oberfläche zu beschreiben. Durch Einleiten von Energie in die Oberflächenschicht mit einer Geschwindigkeit, die groß ge'i.ug ist, d. h. mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit stark überschreitet, mit welcher Wärme In das Material geleitet werden kann, kann die Temperatur der Oberflächenschicht über ihren Schmelzpunkt erhöht werden, ohne daß die Temperatur des darunterliegenden Substrats nennenswert erhöht wird, d. h. hohe Energiezufuhren können stelle Wärmegradienten erzeugen. Wenn die Energiezufuhr zu der Oberfläche beendet wird, wird somit die durch thermische Energie in der geschmolzenen Oberflächenschicht erzeugte Wärme schnell in das darunterliegende kühle Substrat abgeführt. Berechnungen und Experimente z-.ige."*, :iaß Abkühlungsgeschwindigkeiten von mehr als etwa 104oC pro Sekunde bei geschmolzenen Oberflächenschichten erzicit werden können, derer- Dicke in der Größenordnung von 25,4 μιπ bis 50,8 μπι liegt. Selbstverständlich werden sich die Parameter und die effektiven Abkühlungsgeschwlndigkeften, die durch die Oberfiächenschmelztechnik erzeugt werden, mit den thermischen Eigenschaften des Materials ändern.
Die Energiequelle muß gewisse Kriterien erfüllen. Das erste Kriterium Ist, daß die Energiequelle in der Lage sein muß, eine äußerst hohe Dichte an absorbierter Energie an der Oberfläche zu erzeugen. Für diesen Prozeß Ist der kritische Parameter die absorbierte Energie statt der einfallenden Energie. Für den Fall, in welchem ein Laser als Energiequelle benutzt wird, bei welchem es sich um eine der wenleen bekannten Ener-
giequellen handelt, die In der Lage Ist, die erforderlichen Energiedichten zu erzeugen, ändert sich der Anteil an absorbierter Energie stark mit Unterschieden Im Material und in der Oberflächenbeschaffenheit. Eine weitere Erscheinung, durch welche die absorbierte Energie verringert wird, ist die Plasmawolke, die nahe der Oberfläche während der Laserbestrahlung gebildet wird. Diese Plasmawolke absorbiert einen Teil der einfallenden Energie und verursacht außerdem eine Defokussierung des Strahls und reduziert somit die Dichte der absorbierten Energie. Das zweite Kriterium Ist, daß die absorbierte Energie im wesentlichen vollständig in Wärmeenergie Innerhalb einer Tiefe umgewandelt werden muß, die kleiner ist als etwa die Hälfte der gewünschten Gesamtschmelztiefe. Dieses Kriterium muß berücksichtigt werden, um sicherzustellen, daß keine übermäßige Erwärmung des Substrats und die duiTiit verbundene Ysrrir^eriin0 der
0,25 um ergeben. Diese Kurve zeigt, daß, wenn hohe Dichten an absorbierter Leistung metallischen Oberflächen zugeführt werden, sich ein kontrolliertes Schmelzen von Oberflächenschichten ziemlich schnell ergeben kann. Die benutzte Energiequelle Ist vorzugsweise kontinuierlich und wird relativ zu der behandelten Oberfläche bewegt. Die ungefähre Verweilzelt kann dann aus folgender Beziehung berechnet werden:
Verweilzelt ■■
Fleckgröße
Geschwindigkeit der Relativbewegung
schwindigkeit auftreten. Abhängig von diesem zweiten Kriterium kann auch eine Elektronenstrahlerhitzung benutzt werden.
Das Verfahren nach der Erfindung wird folgendermaßen durchgeführt: eine kontinuierliche Energiequelle, welche weiter unten angegebene Eigenschaften hat, wird zum Erwärmen der Oberfläche des zu behandelnden Gegenstands benutzt. Obwohl auch Elektronenstrahlverfahren benutzt werden können, ist ein Dauerstrichlaser die bevorzugte Energiequelle. Wenn ein Laser benutzt wird, wird der Punkt der Wechselwirkung zwischen dem Strahl und der Oberfläche mit einem Inertgasstroni abgeschirmt, um die Wechselwirkung der Oberflächenschmelzzone mit der Atmosphäre zu minimieren und um die Plasmabildung zu reduzieren. Die Energiequelle wird dann relativ zu der Oberfläche bewegt, um den Oberflächenschmelzeffekt auf kontinu- !erlicher Basis zu erzeugen. Einander überlappende Durchgänge können benutzt werden, um die Oberfläche eines Gegenstands vollständig zu behandeln.
Aufgrund der Vermutung, daß ein solcher Prozeß zu Abkühlungsgeschwindigkeiten führen könnte, die ■«> ausreichend hoch sind, um Nichtgleichgewichtsstrukturen und sogar nichtkristalline Strukturen zu erzeugen, sind Versuche durchgeführt worden, die dieses Konzept bestätigt haben. Ein Computerprogramm, bei welchem eine Analyse von endlichen Elementen des Wärmeflusses benutzt wird, wurde dann entwickelt und verwendet, um die Abkühlungsgeschwindigkeiten vorherzusagen, die in einem besonderen Material (reines Nickel) in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen erreicht werden sollten.
Fig. 2 zeigt die gegenseitige Beziehung zwischen absorbierter Leistung, Dauer der Leistungszufuhr und sich ergebender Schmelztiefe. Fig. 2 basiert auf den thermischen Eigenschaften von reinem Nickel und geht davon aus. daß die Energiequelle ein Laserstrahl ist, der an der Oberfläche absorbiert wird. Fig. 2 enthält zwei Kurvenscharen, von denen sich die eine auf die absorbierte Leistung (W/cm2) und die andere auf die absorbierte Energie (J/cm2) bezieht. Beispielsweise ist zu erkennen, daß, wenn ein Laserstrahl mit einer Dichte, ω die ausreicht, um eine Leistungsabsorption von 1 χ ΙΟ6 W/cm2 hervorzurufen, für eine Zeit von 10"5 s auf eine Nickeloberfläche gerichtet würde, die sich ergebende Schmeiztiefe etwas weniger als 2,54 μπι betragen würde. Ebenso, wenn ein Laserstrahl benutzt würde, um eine Energie von 1 J/cm2 durch eine Nickeloberfläche in einer Zeit von etwa 10~7 s zu absorbieren, würde sich eine Oberfiächenschmelztiefe von etwas weniger als Die Verweilzelt beträgt vorzugsweise weniger als 0,1 s.
Flg. 3 zeigt eine weitere Kurvenschar, welche die Schmelztiefe und die Dichte der absorbierten Leistung zu der mittleren Abkühlungsgeschwindigkeit der Oberflächenschmelzschlcht zwischen dem Schmelzpunkt und 816° C in BezlehunR setzt. In bezug auf das oben In Verbindung mit Flg. 2 erwähnte Beispiel eines Strahls, der eine Leistungsabsorption von 10' W/cm2 verursacht, wenn er für eine Zelt von ICH s auf die Oberfläche gerichtet wird, um eine Schmelztiefe von 2,54 μηι zu erzeugen, zeigt Fig. 3, daß unter diesen Bedingungen die mittlere Abkühlungsgeschwindigkeit der Schmelzschicht etwa 277 χ 10' °C/s betragen würde. Diese AbkUhlungsgeschwindigkelten setzen ein dickes Substrat voraus und die vorliegende Erfindung verlangt, daß das Substrat wenigstens viermal so dick Ist wie die geschmolzene Schicht. Solche Abkühlungsgeschwindigkeiten sind extrem hoch und können benutzt werden, um in gewissen Materlallen neus Mikrostrukturen zu erzeugen.
Eine gewisse Klasse von Materialien, die als tiefeutektische Materlallen bezeichnet werden, kann amorph gemacht werden, wenn die Oberflächenschmelzbedingungen ausreichen, um Abkühlungsgeschwindigkeiten von mehr als etwa 5,5 χ 10'* ° C/s und vorzugsweise von mehr als etwa 55 χ 10s ° C/s zu erzeugen. Eine eutektische Zusammensetzung ist ein Gemisch von zwei oder mehr Elementen oder Verbindungen, die den niedrigsten Schmelzpunkt Irgendeiner Kombination dieser Elemente oder Verbindungen hat und kongruent erstarrt. Für die Zwecke der Erfindung wird ein tiefes Eutektikum als ein Eutektlkum definiert, In welchem die absolute eutektische Temperatur wenigstens 1596 niedriger ist als der absolute Schmelzpunkt des Hauptbestandteils des Eutektikums. Aus F i g. 3 ist zu erkennen, daß eine Abkühiungsgeschwindigkeit von mehr als 5.5 χ 10s ° C/s eine Dichte an absorbierter Leistung von mehr als etwa 5x10* W/cm2 erfordert und .ar ir Schmelztiefen von weniger als etwa 127 μπι erreich! werden kann. Amorphe Oberflächenschichten sind erzielt worden in Legierungen auf der Basis des Eulektikums zwischen Palladium und Silicium (in einei PdoTO-CuoM-Sio.ies-Leg16"1^· in welcher die absolute Erniedrigung der eutektlschen Temperatur (1073"K] von dem absoluten Schmelzpunkt des Palladium: (1825° K) etwa 41% beträgt. Sowohl in dieser Ausfüh rungsform als auch in der folgenden kann die Ober flächenschicht dieselbe Zusammensetzung wie da« darunterliegende Substratmaterial haben oder nicht Eine Oberflächenschicht mit modifizierter Zusammen Setzung kann durch viele Verfahren erzeugt werden, di« in der Metallurgie bekannt sind und zu welchen gehö ren:
a) Eine vollständig unterschiedliche Oberflächen schicht kann durch verschiedene Verfahren auf
gebracht werden, zu welchen elektrolytisches Überziehen, Aufdampfen, Elektrophorese und Plasmaspritzen gehören. Die so aufgebrachten Oberflächenscl.lchten haben vorzugsweise eine im wesentlichen eutektische Zusammensetzung und brauchen keine Bestandteile mit dem Substrat gemeinsam zu haben.
b) El.« Schicht eines Elements, das ein Eutektlkum mit einem Hauptelement In dem Substrat bildet, kann aufgebracht und dann durch geeignete Wärmebehandlung In dem festen Zustand veranlaßt werden. In das Substrat zu diffundieren. Das Material kann durch verschiedene Verfahren aufgebracht werden, zu welchen die vorstehend unter a) angegebenen gehören.
c) Eine Schicht, die ganz oder zum Teil aus einem Material besteht, welches ein tiefes Eutektlkum mit einem Hauptbestandteil des Substrats bildet, ΚαΠΓί SUi UiC isL/CrimCiiC uC5 vjUt/StTaio aüigCi/raCm und durch Zufuhr von Wärme, beispielsweise durch einen Laser oder einen Elektronenstrahl, In das Substrat eingeschmolzen werden, so daß eine Oberflachenschicht der gewünschten Tiefe mit Im wesentlichen eutektischer Zusammensetzung gebildet wird.
In dem Verfahren nach der Erfindung Ist die Schmelzschicht vergleichsweise dünn. Aus diesem Grund sollte jede Reaktion der Schmelze mit der Umgebung vermieden werden, da jedes Oberflächenrelnigungsverfahren wahrscheinlich einen beträchtlichen Teil der Oberflächenschicht beseitigen würde. Ebenso hängt die Erfindung von dem kontrollierten Oberfiächenschmelzen ab und jeder Faktor, der die genaue Kontrolle des Schmelzprozesses stört, sollte ausgeschaltet werden. Wenn ein Laser als Energiequelle für das Verfahren nach der Erfindung benutzt wird, treten unerwünschte Erscheinungen an dem Punkt der Wechselwirkung zwischen dem Laserstrahl und der behandelten Oberfläche auf. Die unerwünschteste Reaktion ist die Bildung einer Plasmawolke. Diese Wolke absorbiert einen Bruchteil des Strahls, reflektiert einen anderen Bruchteil des Strahls und Ist bestrebt, den übrigen Teil des Strahls zu defokussieren und dadurch die Dichte der einfallenden Energie zu verringern. Wegen der oben erläuterten Faktoren ist eine Abschirmung aus einem Inertgasstrom ein wichtiger Teil des vorliegenden
VcTiährcuS, WcHn uic ijricrgicqüöüc ein LääcF ist. LJdS
Gas dient zum Eliminieren einer unerwünschten Reaktion zwischen der Oberfläche und der Umgebung und minimiert die Plasmabildung. Das benutzte Gas sollte im wesentlichen mit der (geschmolzenen) Oberflächenschicht nicht reagieren und sollte mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 0,6 m/min an dem Wechselwirkungspunkt zwischen Laser und Oberfläche strömen. Ausgezeichnete Ergebnisse sind mit einem Helium-Argon-Gemisch bei Strömungsgeschwindigkeiten von etwa 0,6 bis 6 m/min erzielt worden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bildung einer amorphen Oberflächenschicht eines- metallischen Gegenstands mit Hilfe einer konzentrierten Energiequelle zum Aufschmelzen einer dünnen Oberflächenschicht unter einer Schutzgasabschirmung bei gleichzeitiger Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und der Energiequelle, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
DE2706845A 1976-02-17 1977-02-17 Verfahren zur Bildung einer amorphen Oberflächenschicht auf einem metallischen Gegenstand Expired DE2706845C2 (de)

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