DE2746997A1 - Verfahren zum herstellen von metallischen ueberzuegen auf bauteilen aus aluminium und dessen legierungen - Google Patents
Verfahren zum herstellen von metallischen ueberzuegen auf bauteilen aus aluminium und dessen legierungenInfo
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Description
MESSER SCHMITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn, 17.10.1977
GESELLSCHAFT BTOl Fric/va MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG
MÜNCHEN 8210
Verfahren zum Herstellen von metallischen Überzügen auf Bauteilen aus Aluminium und dessen Legierungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von festhaftenden metallischen Überzügen auf Bauteilen aus Aluminium
und dessen Legierungen durch thermische Spritzverfahren.
Leichtmetalle und deren Legierungen, insbesondere aber Aluminium sind mit der Einführung modernerer Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren
nicht nur im Leichtbau zu bedeutenden Konstruktionswerkstoffen geworden, sondern Aluminium ist heute das nach Stahl am
meisten verwendete Metall.
Wenn von Leichtmetallwerkstoffen gute Gleiteigenschaften, gutes Verschleißverhalten und besondere Notlaufeigenschaften gefordert
werden, sind besondere Oberflächenbehandlungsverfahren vorteilhaft. So werden z. B. Aluminiumkolben für Kraft- und Arbeitsmaschinen
mit Laufschutzschichten am Kolbenschaft versehen. Diese Schichten sind jedoch sehr dünn, oft nur wenige |um dick und sie
werden bereits durch normalen Verschleiß noch während des Ein-
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laufens abgetragen. Dickere metallische Schichten mit der erforderlichen guten Haftung auf dem Grundmetall sind wegen dessen starker
Affinität zum Sauerstoff, d. h. durch schnelle Ausbildung störender Oxydschichten nur in aufwendigen Verfahren zu erreichen. In diesem
Zusammenhang sei beispielsweise auf die DT-AS 1 072 860 verwiesen, gemäß der ein Verfahren zum Beinigen der Oberflächen von Metallen
und Legierungen, die eine große Affinität zu Sauerstoff und Stickstoff
aufweisen, z.B. Titan, Zirkon, Hafnium, Thorium, Aluminium, Niob, Tantal sowie deren Legierungen von den durch die Berührung mit Sauerstoff bzw. Stickstoff entstandenen Deckschichten, insbesondere zum
Zweck des Aufbringens von metallischen Überzügen bekannt geworden ist. Es wird hier empfohlen, daß die zu reinigenden Oberflächen der Einwirkung einer freies Halogen enthaltenden nichtwässerigen, insbesondere organischen Flüssigkeit, z. B. Ester oder Alkohol, ausgesetzt
werden.
Des weiteren ist aus der älteren, jedoch nicht vorveröffentlichten
Patentanmeldung gemäß DT-OS 25 45 242 ein Verfahren zum Beschichten von Kolben und/oder Zylindern von Brennkraftmaschinen
durch Flammspritzen unter Verwendung einer haftverbessernden Zwischenschicht bekannt geworden gemäß der man als haftverbessernde Zwischenschicht Nickelaluminid in einer Schichtstärke von 5 bis 30,
vorzugsweise 10 bis 20 (tun aufbringt und anschließend die Deckschicht
aus Molybdän aufspritzt.
Schließlich ist es gemäß einem eigenen älteren Vorschlag der Anmelderin gemäß DT-PS 24 42 742 bekannt, haftfeste metallische Überzüge
für Gleitschichten und verschleißfeste Oberflächen auf Bauteilen aus Titan und Titanlegierungen dadurch herzustellen, daß man die Bauteile mit einem Schutzfilm aus einem Reduktionsmittel, wie Lösungen von Derivaten des Hydrazins oder Hydroxylamine, versieht und
zur besseren Haftung der aufzubringenden verschleißfesten Schicht eine dünne Zwischenschicht aus Nickel aufspritzt.
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Im Vergleich zu Titan kann hinsichtlich des Werkstoffes Aluminium
zwar eine annähernd gleichhohe Affinität zu Sauerstoff und/oder Stickstoff festgestellt werden; die sich auf den Oberflächen beider Vergleichsmetalle ausbildenden Oxydschichten sind jedoch im
Falle des Titans sehr widerstandsfähig und haftfest, während auf dem Aluminium nur relativ dünne weiche Oxydschichten entstehen.
Diese werden beim Aufbringen von Metallschichten durch thermisches Flammspritzen auf Aluminium aufgrund der kinetischen Energie der auftreffenden Metalltröpfchen in ausreichendem Umfang
zerschlagen, so daß eine für die meisten Anwendungen ausreichende Haftung erreicht wird.
Verfahren zum Herstellen von festhaftenden, verschleißfesten, metallischen Überzügen auf Bauteilen aus Aluminium und dessen
Legierungen unter Anwendung einer Zwischenschicht und eines Oxydationsinhibitors hinsichtlich der Haftfestigkeit der aufzubringenden Schichten weiter zu verbessern. Überraschenderweise gelingt
dies in hervorragender Weise, wenn die Bauteile einen Schutzfilm aus Derivaten des Hydrazins oder Hydroxylamins erhalten und wenn
als Zwischenschicht eine dünne Schicht aus Nickel oder dessen Legierungen aufgespritzt wird, wobei der Schutzfilm verdampft.
Es ist dabei vorteilhaft, den Oxydationsinhibitor mit einem schwerflüchtigen wasserfreien Lösungsmittel zu mischen. Hierdurch wird
ein zu schnelles Verdunsten vermieden und eine langer anhaltende inhibierende Wirkung erzielt. Zur Verbesserung der Benetzung
empfielt sich weiter der Zusatz oberflächenaktiver Substanzen, z.B. Fettalkohol- oder Fettäther sulfate, Alkylarylsulfonate oder bevorzugt besonders thermisch stabiler Tetrafluoräthylenpentamere. Die
Anwendung erfolgt unmittelbar nach dem Reinigen der Metalloberfläche, z. B. Sandstrahlenverfahren, durch Aufsprühen des Oxydationsinhibitors. Besonders wirksam ist ein Naßstrahlen mit einer
wasserfreien Aufschlämmung von Feststoffteilchen (Schleifmittel) in der inhibierenden Lösung, wobei die Metalloberfläche unter
weitgehendem Sauerstoffausschluß gereinigt wird und ein anschließendes Nachspülen mit Oxydationsinhibitor. Derartig vorbereitete
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Metalloberflächen bleiben einige Zeit weitgehend oxydfrei, so daß eine Haftfestigkeit der aufgepsritzten Metallschicht erzielt wird,
die so hoch ist, daß auch bei spanender Bearbeitung keine Ablösung der metallgespritzten Schicht eintritt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus den weiteren Patentansprüchen.
Die wesentlichen Vorteile der vorliegender Erfindung, die vorwiegend
in der Verbesserung der Haftfestigkeit der betreffenden Schichten zu sehen sind, kommen in der Praxis vor allem der Gleitlagertechnik
im engeren und weiteren Sinne zugute. In letzterem Zusammenhang sind vor allem Kolben für Brennkraftmaschinen zu benennen.
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Claims (8)
- ME SSER SCHMITT-BÖLKOW- BLOHM Ottobrunn, 17.10.1977GESELLSCHAFT BToI Frc/va MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNGMÜNCHEN 8210Verfahren zum Herstellen von metallischen Überzügen auf Bauteilen aus Aluminium und dessen LegierungenPatentansprüchef If Verfahren zum Herstellen von festhaftenden, verschleißfesten, metallischen Überzügen durch thermisches Spritzen auf Bauteilen aus Aluminium und dessen Legierungen, wobei die Oberfläche der Bauteile nach dem Befreien von der Oxydschicht durch einen Oxydationsinhibitor konserviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxydationsinhibitor ein Schutzfilm aus Derivaten des Hydrazins oder Hydroxylamine angewendet und als Haftvermittler eine dünne Schicht aus Nickel oder dessen Legierungen aufgespritzt wird, wobei der Schutzfilm verdampft.809844/0582ORIGINAL INSPECTED·3· 17.10.1977
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxydationsinhibitor in einem schwerflüchtigen sowie wasserfreien Lösungsmittel gelöst ist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oxydationsinhibitor oberflächenaktive Substanzen, wie Fettalkohol- oder Fettäthersulfate, Alkylarylsulfonate oder insbesondere die thermisch stabilen Tetrafluoräthylen-Pentamere zugesetzt werden.
- 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigen der Oberflächen der Bauteile gleichzeitig mit dem Konservieren durch Naßstrahlen mit einer wasserfreien Aufschlämmung feiner Feststoffteilchen erfolgt.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen in einer inerten Flüssigkeit aufgeschlämmt werden.
- 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen in einer oxydationsinhibierenden Flüssigkeit mit hohem Reduktionspotential aufgeschlämmt werden.
- 7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet daß mit einer inerten Flüssigkeit nachgespült wird, die zusätzlich als Schutzfilm bis zum Metallspritzen wirksam bleibt.
- 8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Flüssigkeit mit hohem Reduktionspotential nachgespült wird, die zusätzlich als Schutzfilm bis zum Metallspritzen wirksam bleibt.809844/0582
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