DE2910962C2

DE2910962C2 - Verfahren zum Aufbringen einer matrixbildenden metallischen Schicht mit darin eingebettetem verschleißfestem Material auf einen Träger

Info

Publication number: DE2910962C2
Application number: DE19792910962
Authority: DE
Inventors: Josef 4250 Bottrop Adam
Original assignee: Individual
Current assignee: Adam Geb Schulte Irmgard Adam Detlef Franz Jos
Priority date: 1979-03-21
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2910962B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer matrixbildenden metallischen Schicht mit darin eingebettetem verschleißfestem körnigem Material, insbesondere Wolframkarbid, auf einen Träger.

Bestimmte Stoffe, wie zum Beispiel Wolframkarbid, haben bekanntlich einen sehr hohen Verschleißwiderstand. Sie werden deshalb gerne als Verschleißarmierung für besonderem Verschleiß unterworfene Werkstücke verwendet Problematisch ist jedoch das Aufbringen dieser Stoffe auf das Werkstück bzw. den Träger, weil eine nachträgliche Bearbeitung der verschleißfesten Stoffe in der Regel nicht möglich ist

Bekannt sind Schweißstäbe mit einer Wolframkarbid-Füllung und einem Mantel, dessen Legierung so eingestellt ist, daß sie mit der Legierung des Trägers oder Werkstücks verträglich ist Diese Stäbe werden im autogenen Schweißverfahren niedergeschweißt, wobei das Mantelmaterial eine matrixbildende Schicht auf dem Träger bildet und die Füllung die Verschleißarmierung.

Daneben ist es auch bekannt, die Oberfläche des Trägers elektrisch aufzuschmelzen und Wolframkarbidkörner in der Schmelzzone zu verteilen (US-PS 38 55 444). Nach der Abkühlung bildet die Schmelzzone eine metallische Matrix, in der die Wolframkarbidkörner gehalten sind

Unabhängig davon, ob man autogen oder elektrisch arbeitet, erfordert die beschriebene Verfahrensweise große Erfahrung und Geduld, denn es können immer nur vergleichweise geringe Oberflächenbereiche des Trägers mit einer Verschleißarmierung versehen werden. In bestimmten Fällen, z. B. bei verdeckt oder überkopfliegenden Oberflächenbereichen des Trägers läßt sich eine Verschleißarmierung nur untei großen Mühen oder gar nicht anbringen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, mit dem sich verschleißfeste Schichten auf beliebige Oberflächenbereiche eines

Trägers vergleichsweise einfach aufbringen lassen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf den mit dem verschleißfesten Material zu beschichtenden, gereinigten Oberflächenbereich des Trägers eine Haftschicht aufgetragen wird, daß verschleißfestes

ίο körniges Material sowie pulverförmiges oder körniges matrixbildendes Metall auf bzw. in der Haftschicht verteilt werden und daß schließlich der Träger mit den darauf befindlichen Materialien einer Wärmebehandlung in einer Schutzgasatmosphäre bei einer Temperais Mir unterworfen wird, bei der das matrixbildende Metall zu fließen beginnt

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man nach vorheriger Reinigung der zu behandelnden Oberflächenbereiche so vor, daß auf den oder die Oberflächenbereiche ein Haftmittel mit einer insbesondere flüssigen bis pastenförmigen Konsistenz aufgetragen wird, und zwar in einer verhältnismäßig dünnen Schicht, die lediglich ausreichen soll, die darauf bzw. darin verteilten Körner des verschleißfesten Materials und das matrixbildende Metall an Ort und Stelle zu halten sowie gegen Verrutschen zu sichern. Das Haftmittel kann ein Kunststoffmaterial, insbesondere auf der Basis von Polyester- und/oder Expoxid- und/oder Phenolharz sein. Andere Haftmittel sind

JO möglich, vorausgesetzt, sie werden im Zuge der weiter unten zu erläuternden Wärmebehandlung beseitigt

Jedenfalls haften die Körner des verschleißfesten Materials und das Pulver oder Korn des matrixbildenden Materials in der Haftschicht auch dann, wenn die

J5 betreffende Oberfläche schräg oder Überkopf angeordnet ist Der Träger ist deswegen manipulierbar und kann z. B. in einen Ofen eingesetzt werden, ohne daß die Körner herabfallen.
Bei der Wärmebehandlung in Schutzgasatmosphäre

■to wird zunächst das Haftmittel trocknen und später gegebenenfalls auch verkoken. Es bildet aber nach wie vor ein Gerüst für die darin gehaltenen Körner des verschleißfesten Materials und des matrixbildenden Materials. Wenn die Temperatur erreicht ist, bei der das

■»5 matrixbildende Material zu fließen beginnt, geht das pulverförmige oder körnige matrixbildende Material in die flüssige Phase über und schwemmt die Reste des Haftmittels weg, bis die flüssige Phase sich über den gesamten zu behandelnden Oberflächefibereich erstreckt und die darauf verteilten Körner aus verschleiß' festem Material ein- bzw. umschließt Da auch die flflssige Phase nur eine sehr geringe Dicke besitzt, funktionieren die beschriebenen Effekte auch an schrägen Flächen und überkopfliegenden Flächen.

v> Als matrixbildendes Material kann z. B. ein Metallpul· ver, insbesondere ein NE-Metallpulver, verwendet werden. Kupferpulver hat sich in Versuchen bewährt In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, dem matrixbildenden Material ein Flußmittel beizugeben, um

den Übergang in die flüssige Phase zu erleichtern. Die Auswahl des matrixbildenden Materials im einzelnen hängt auch von der stofflichen Struktur des Trägers ab und sollte darauf abgestimmt sein. Jedenfalls funktioniert das beschriebene Verfahren nicht nur beim

^h'' Aufbringen einer Verschleißarmierung auf metallische Träger, sondern auch bei Trägern aus z. B. keramischen und gläsernen Materialien.
Wesentlich ist allerdings, daß die Wärmebehandlung

in einer Schutzgasatmosphäre stattfindet, um den Zutritt von Sauerstoff zum matrixbildenden Material zu vermeiden. Die Schutzgasatmosphäre kann insbesondere Wasserstoff und/oder Helium und/oder Argon enthalten. Die Temperatur der Wärmebehandlung richtet sich nach der Fließtemperatur des matrixbildenden Materials, Bei Verwendung von Kupferpulver als matrixbildendem Material ist z. B. eine Temperatur von ca. 1100⁰C erforderlich.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in weitem Umfang verwenden. Bevorzugte Anwendungsgebiete sind die Verschleißarmißrung von Werkstücken oder Werkstückteilen in Sinteranlagen, z. B. Siebbeläge, oder hochbeanspruchten Förderanlagen. In diesen technischen Bereichen sind die mit einer Verschleißarmierung versehenen Werkstücke zusätzlich noch durch Temperaturen von über 300⁰C beansprucht, d. h. sie arbeiten im sogenannten Warmbereich. Nichtsdestoweniger ist die Bindung des körnigen verschleißfesten Materials in der matrixbildenden Schicht und die Bindung dieser Schicht an den Träger so stark, daß auch bei derartigen und höheren Temperaturen keine Ablösung vom Träger eintritt

Weitere Anwendungsgebiete sind z. B. Werkstücke in Rührwerken und dergleichen. Selbst in der Landwirtschaft finden sich Anwendungsmöglichkeiten, z. B. bei Pflugscharen, die mit einer verschleißfesten Schicht versehen werden sollen.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Platte eines Siebbelages,

F i g. 2 in stark vergrößertem Maßstab einen Schnitt in Richtung H-II durch den Gegenstand nach F i g. 1.

Die dargestellte Platte 1 des Siebbelages weist eine Vielzahl von sich in Längsrichtung der Platte 1 erstreckenden schlitzartigen öffnungen 2 auf, die sich von der Oberseite der Platte 1 in Richtung auf die Unterseite der Platte konisch erweitern. Das ist aus Maßstabsgrihiden im einzelnen ebensowenig dargestellt wie die übliche Querschnittsform der schlitzartigen öffnungen Z Jedenfalls bilden die konische Erweiterung der schlitzartigen öffnung ebenso wie scharfkantige Obergänge 3 vom Rand der öffnung zur Oberseite der Platte 1 funktionsmäßig wichtige Merkmale einer derartigen Platte eines Siebbelages,

Die Oberseite der Platte 1 weist eine Verschleißarmierung 4 auf. Die Verschleißarmierung 4 besteht aus einer mit der Platte 1 fest verbundenen, matrixbildenden Schicht 5 und darin eingelagerten, verschleißfesten Wolframkarbidkörnern 6,

ίο Beim Aufbringen der Verschleißarmierung ist man wie folgt vorgegangen: Zunächst wurde die Oberfläche der Platte 1 gereinigt Dann wurden auf diejenigen Bereiche der Oberfläche, die eine Verschleißarmierung erhalten sollten — beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die gesamte Oberfläche der Platte 1 —, als Haftmittel ein pastenförmiges Polyestermaterial in dünner Schicht aufgetragen. Auf dieser Haftschicht wurden die Wolframkarbidkörner 6 verteilt und in die Haftschicht eingedrückt Zusätzlich wurde auch ein matrixbildendes Material, beim dargestellten Ausführungsbeispiel Kupferpulver, wJ. der Haftschicht verteilt Die auc Stahl bestehende Platte i wurde dann zusammen mit den darauf befindlichen Materialien in einen Ofen gebracht und dort unter einer Schufzgasatmosphäre auf eine Temperatur von ca. 1100⁰C erwärm:. Bei der Erwärmung der Platte trocknete zunächst die Haftschicht später verkokte sie. Nach Erreichen der Fließtemperatur des Kupfers ging das Kupferpulver in die flüssige Phase über und schwemmte

jo die Reste des Haftmittels weg, während es die Wolframkarbidkörner 6 in Gestalt der matrixbildenden Schicht 5 umschloß. Nach Abkühlung waren die Wolframkarbidkörner 6 entsprechend der vorherigen Verteilung gleichmäßig auf der Oberfläche der Platte 1 angeordnet und in die matrixbildende Kupferschicht 5 eingebunden. — Von besonderer Bedeutung ist daß auch die scharfkantigen Obergänge 3 zwischen dem inneren Rand der schlitzartigen öffnungen und der Oberfläche der Platte bzw. der Oberfläche der matrixbildenden Schicht erhalten bleiben, so daß die Funktionsfähigkeit des dargestellten Siebbelages nicht beeinträchtigt ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbringen einer matrixbildenden metallischen Schicht mit darin eingebettetem verschleißfestem körnigem Material, insbesondere Wolframkarbid, auf einen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß auf den mit verschleißfestem Material zu beschichtenden, gereinigten Oberflächenbereich des Trägers eine Haftschicht aufgetragen wird, daß verschleißfestes körniges Material sowie pulverförmiges oder körniges matrixbildendes Metall auf bzw. in der Haftschicht verteilt werden und daß schließlich der Träger mit den darauf befindlichen Materialien einer Wärmebehandlung in einer Schutzgasatmosphäre bei einer Temperatur unterworfen wird, bei der das matrixbildende Metall zu fließen beginnt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Haftschicht ein Kunststoffmaterial auf der Basis von Polyester- und/oder Epoxid- und/oder Phenolharz verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als matrixbildendes Metall ein NE-Metall verwendet wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß als matrixbildendes Metall Kupfer verwendet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß dem matrixbildenden Metall ein Flußmittel beigegeben wird.