DE2926879C2 - Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von Metallsubstraten mit verschleißfesten Materialien - Google Patents

Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von Metallsubstraten mit verschleißfesten Materialien

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DE2926879C2 DE2926879A DE2926879A DE2926879C2 DE 2926879 C2 DE2926879 C2 DE 2926879C2 DE 2926879 A DE2926879 A DE 2926879A DE 2926879 A DE2926879 A DE 2926879A DE 2926879 C2 DE2926879 C2 DE 2926879C2
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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von MetaUsubstraten mit verschleißfesten Materialien, insbesondere zum Beschichten von Metalloberflächen, die mit einer anderen, üblicherweise metallischen Oberfläche in Gleitkontakt stehen und daher dem Verschleiß unterliegen. Das Verfahren der Erfindung eignet sich insbesondere zum Beschichten von Kolbenringen für Verbrennungskraftmaschinen mit hin- und herbewegten Kolben. so
Bekanntlich hängt der Verschleiß, der beim Kontakt von bewegten Konstruktionsteilen auftritt, weitgehend von den mechanischen Eigenschaften und dem Mikrogefüge der jeweiligen Materialien ab. Im allgemeinen werden an verschleißfeste Beschichtungen folgende Anforderungen gestellt
— Perfekte Bindung zwischen der Beschichtung und dem Substrat mit ausreichender Verträglichkeit ihrer thermomechanischen Eigenschaften (ζ. Β. μ unterschiedlicher Wärmeausdehnung);
— Optimale Zusammensetzung der gekoppelten Materialien. Es ist bekannt, daß neben der Härte die Löslichkeit des einen Materials in dem anderen niedrig sein soll (z. B. <0,]%), um den Verschleiß und die Reibung niedrig zu halten;
— Ausreichende Dicke, um genügend lange Standzeiten ohne Abschälungserscheinungen zu gewährleisten;
— Rqckhaltevermögen für Schmiermittel, das nicht nur durch eine geeignete Oberflächenrauhheit, sondern auch durch eine geeignete Porosität der Beschichtung erzielt wird.
Insbesondere die Beschichtungen von Kolbenringen sollten eine möglichst gute Verschleißfestigkeit gewährleisten, da hiervon in großem Ausmaß die Dichtung zwischen dem Ring und dem Zylinder, die ein Entweichen von Verbrennungsgasen verhindert, und die Zuverlässigkeit des Rings selbst abhängen.
Derzeit besteht in der Automobilindustrie der Trend zur Entwicklung von Kraftfahrzeugmaschinen mit immer größerer Leistung, was im allgemeinen eine entsprechende Erhöhung der mittleren Drücke in den Maschinenzylindern mit sich bringt Dies hat dazu geführt, daß Lösungen für die mit der Herstellung von Kolbenringen, die dem an ihren Außenoberflächen während des Einsatzes auftretenden Verschleiß standhalten, verbundenen technischen Probleme gefunden werden mußten.
Der übliche Weg zur Lösung dieser technischen Probleme bestand darin, Ringe mit porösen Außenoberflächen herzustellen, die im Einsatz Schmieröl aufnehmen können und die Bildung einer Schmieröl-Grenzschicht zwischen dom Ring und dem Zylinder fördern. Die Anwesenheit dieser Ölschicbt hat sowohl einen günstigen Einfluß auf die Dichtung zwischen dem Ring und dem Zylinder als auch auf die Standzeit des Ringes.
Auf herkömmliche Weise hergestellte verschleißfeste Beschichtungen erfüllen nicht alle notwendigen Voraussetzungen. Insbesondere ist es schwierig, gleichzeitig eine ausreichende Oberflächenporosität und zufriedenstellende mechanische und Hafteigenschaften zu erzielen.
Um eine ausreichende Oberflächenporosität zu erhalten, werden insbesondere im Falle von Kolbenringen für Hochleistungs-Dieselmotoren Plasmaspritzverfahren angewandt Aus dem Merkblatt »Metco technical data; Metco 439« der Metco Ina, Westbury, LI, N. Y, USA, ist es bekannt, ein Beschichtungspulver, das neben Wolframcarbid Cr, Al, Fe, Ni, C, B und auch Si enthält, mittels Plasmaspritzen aufzutragen. Nach dem Plasmaspritzverfahren wird das z. B. W-, Cr-, Ni- oder Mo-Carbide enthaltende Beschichtungsmaterial bei sehr hohen Temperaturen auf die zu beschichtende Oberfläche gesprüht. Die gegen die Oberfläche geschleuderten Materialtröpfchen erreichen diese in teilweise verfestigtem Zustand, d.h. in Form kleiner Agglomerate, die an mehreren Punkten zusammengeschweißt werden und dabei eine harte schwammige Beschichtung ergeben, die zwar ausgezeichnet dazu geeignet ist, die erforderliche Öl-Grenzschicht zwischen dem Kolbenring und dem Zylinder auszubilden, jedoch den Nachteil hat, daß sie aufgrund ihrer Schwammstruktur außerordentlich brüchig ist
Diese Brüchigkeit ist vor allem in der Haftzone der Schicht auf der Metallgrundlage ausgeprägt, was zur Folge hat, daß im Falle von Zweitaktmotoren, bei denen eine starke Wechselwirkung zwischen den Ringen und den seitlichen Gaseinlaß- und -auslaßöffnungen auftritt, die Gefahr einer Grübchenkorrosion besteht, die zu einem schnellen Ablösen der Beschichtung von der Grundlage führt.
Andererseits ergeben bekannte Beschichtungsverfahren, bei denen Energiequellen von hoher Energiedichte angewandt werden, um eine Schnielzvcrbinclung zwi-
sehen dem Substrat und dem Oberzug zu ergeben, im allgemeinen beschichtete Materialien mil zufriedenstellenden mechanischen und Hafteigenschaften, jedoch sehr geringer Oberflächenporosität, da der Überzug außerordentlich kompakt ist,
Aufgabe der Erfindung ist e« daher, ein Verfahren zum Beschichten von Metalloberflächen, insbesondere der Außenoberfläche von Kolbenringen, mit verschleißfesten Materialien bereitzustellen, das einen Übiyzug mit hoher Oberflächenporosität und guten mechanischen Eigenschaften ergibt, der fest auf der Unterlage haftet
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von Metallsubstraten, insbesondere Kolbenringen, mit verschleißfesten Materialien in Form eines innigen Gemisches aus pulverförmigem Silicium und einem Beschichtungspulver, das ein Metallcarbiti enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die Substratoberfläche eine gleichförmige Schicht des Gemisches aufbringt und die Schicht mit einer Energiequelle von hoher Energiedichte in einem Ausmaß und ausreichend lange erhitzt, daß gleichzeitig das Silicium verdampft, das Beschichtungspulver schmilzt und die Schicht mit dem Substrat verbunden wird.
Im Gegensatz zu der Schwammstruktur der im Plasmaspritzverfahren erhaltenen Überzüge, die auf Spalten zwischen den auf der zu beschichtenden Oberfläche nacheinander abgelagerten Agglomerate beruht, und die sich daher über die gesamte Dicke der Schicht erstreckt, ist die erfindungsgemäß erzeugte Schwammstruktur im wesentlichen oberflächlich, da sie auf den beim Verdampfen des Siliciums in dem Überzug entstehenden Blasen beruht Diese Gasblasen treten beim Schmelzen aus der Oberfläche hervor und können bei der Oberflächenbehandlung des Überzuges leicht geöffnet werden, falls sie noch nicht offen sind. Die Kontaktzone zwischen der Grundlage und dem erfindungsgemäß hergestellten Überzug ist daher im Gegensatz zu bekannten Überzügen im wesentlichen porenfrei und viel fester mit der Unterlage verbunden, während die Außenoberfläche die erforderliche Porosität zum Absorbieren von Schmieröl besitzt, so daß die Funktionsfähigkeit des beschichteten Substrats im Einsatz gewährleistet ist.
Das Beschichtungspulver enthält ein Metallcarbid mit verschleißfesten Eigenschaften, im allgemeinen Wolfram- und Chromcarbide. Vorzugsweise liegt der Schmelzpunkt des Beschichtungspulvers mindestens 3500C (üblicherweise 350 bis 6500C) über dem Siedepunkt von Silicium. Das Beschichtungspulver enthält im allgemeinen ein oder mehrere Metalle oder Legierungen mit verschleißfesten Eigenschaften und einem Siedepunkt, der über dem von Silicium, jedoch unter dem des Carbids liegt, welche eine niedrigschmelzende Matrix für die Beschichtung bilden. Für diesen Zweck verwendet man vorzugsweise Nickel, gegebenenfalls im Gemisch mit Chrommetall. Das Beschichtungspulver kann auch eine oder mehrere Komponenten enthalten, die der Beschichtung verbesserte mechanische Eigenschaften Und insbesondere Verbesserte Hochteniperaturbeständigkeil verleihen, wobei diese Komponenten vorzugsweise einen höheren Schmelzpunkt als das verwendete Carbid haben. Metallisches Molybdän ist für diesen Zweck bevorzugt.
Das Carbid kann in Mengen von 10 bis 30 Gewichisprozent. vorzugsweise etwa 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gemisch, insbesondere im Falle von Chromcarbiden, verwendet werden.
Die niedrigschmelzenden Komponenten können in Mengen von 1 bis 12 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 4 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gemisch, eingesetzt werden. Die hochschmelzenden Komponenten, wie Molybdän, werden in Menge von 50 bis 85 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 70 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gemisch, verwendet Die bevorzugten Beschichtungspulver bestehen aus
•° Chromcarbiden, Molybdän und Nickel und können auch geringe Mengen metallisches Chrom (typischerweise 0,5 bis 2 Gewichtsprozent bezogen auf das Beschichtungsgemisch) enthalten, da handelsübliches Chromcarbidpulver üblicherweise kleine Mengen Chrommetall enthält Die Korngröße des Beschichtungspulvers beträgt gewöhnlich 10 bis 100 μπι.
Ein essentieller Bestandteil des Beschichtungsgemisches ist Silicium. Dieses Element ist für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet da es im Vergleich mit anderen Elementen, die ähnliche Schmelz- und Siedepunkte aufweisen, eine niedrige latente-'/erdampfungswärme und eine hohe latente Schmelzwärme besitzt Unter den Arbeitsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens »explodieren« daher vermutlich die Sütciumteilchen und ergeben die gewünschte Porosität Die Siliciumteiichen haben eine Größe von vorzugsweise 10 bis 200 (im, insbesondere 20 bis 70 μπι. Im allgemeinen werden mit kleinen Siliciumteiichen kleine Poren erhalten. Die Siliciummenge richtet sich nach der gewünschten Porenanzahl und anderen Betriebsbedingungen. Üblicherweise verwendet man das Siliciumpulver in einer Menge von 4 bis 7 Gewichtsprozent vorzugsweise etwa 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Beschichtungsgemisch.
Als Energiequellen mit hoher Energiedichte eignen sich herkömmliche Energiequellen zur Oberflächenbehandlung, z. B. zum Legieren, Schweißen oder Beschichten, wie Laserstrahlen und Elektronenstrahlen. Im allgemeinen sollte die Energiequelle etwa 100 bis 150 J/mm2 Schicht über eine Dauer von nicht mehr als 1,5 Sekunden, vorzugsweise 0,4 bis 1,2 Sekunden, liefern, was der üblicherweise im Verfahren der Erfindung erforderlichen Energie entspricht. Aus praktischen Gründen ist das Arbeiten mit Laserstrahlen bevorzugt, jedoch können auch Elektronenstrahlen tnit Vorteil angewandt werden, wenn das Erhitzen unter Vakuum erfolgen soll.
Bei Verwendung eines Laserstrahls führt man das Erhitzen vorzugsweise in einer Inertatmosphäre durch,
z. B. durch Spülen der Auftrefffläche des Strahls auf die Schicht mit einem inertgas. Hierzu eignen sich verschiedene Inertgase, z. B. CO2, Argon, Stickstoff und Helium. Die besten Ergebnisse werden im allgemeinen mit Helurrr erzielt Eine alternative Verfahrensweise besteht darin, auf den Überzug vor der Wärmebehandlung eine dünne Schutzschicht aufzubringen.
Die Heizbedingungen sollten so gewählt werden, daß das Silicium verdampft und das Beschichtungspulver schmilzt, so daß es mit dem Substrat verbunden wird.
Die zugeführte Energie sollte insbesondere ein homogenes Schmelzen des Beschichtungspuivers ermöglichen, und eine gute Haftung des Überzuges auf dem Substrat gewährleisten. Andererseits sollte die zugeführte Energie niedrig genug sein, um die Diffusion des
h] Substrats ir, Jen Überzug in tolerierbaren Grenzen /u hallen (üblicherweise unter 30%). Das Substrat ist im allgemeinen ein Eisensubstrat, z. B. Fluß- oder Edelstahl. Sphäroguß oder Gußeisen mit Lamellengraphit oder
auch eine Superlegieiung. Zwischen der Verdampfungsgeschwindigkeit des Siliciumnulvers und der Verfestigungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Überzuges sollte ein gutes Gleichgewicht gefunden werden. Insbesondere sollte die Wechselwirkungszeitspanne kurz genug sein, um die gewünschte Bildung von Mikroporen im Inneren des Überzugs zu erhalten. Üblicherweise ist jeder Punkt der Beschichtung der Energiequelle nicht mehr als 1,5 Sekunden ausgesetzt, wobei die besten Ergebnisse im allgemeinen bei Einwirkungs- bzw. Bestrahlungszeiten von 0,4 bis 1,2 Sekunden erzielt werden. Die Heiztemperatur beträgt üblicherweise 2700 bis 3000°C. Die zugeführte Energie beträgt gewöhnlich 100 bis 150 J/mm! Überzug, vorzugsweise etwa 120 bis 130 J/mm2 Überzug.
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbsispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
F i g. I zeigt ein Metallsubstrat 1, z.B. einen Kolbenring. In die Außenfläche 2 des Substrats ist eine Nut 3 eingeschnitten, die einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, obwohl auch andere Querschnittformen angewandt werden können. Die Nut 3 erstreckt sich über den größeren Teil der Oberfläche 2 und hat üblicherweise eine Tiefe von I bis 1.5 mn.
Die Nut 3 isi mit einer Schicht 4 eines innigen Gemisches aus Beschiclitungspulver und Siliciumpulver gefüllt, wobei die Außenoberfläche 5 der Schicht 4 und die Oberfläche 2 im wesentlichen in einer Ebene liegen. Das Beschichtungsgemisch kann direkt in die Nut gegossen und gepreßt werden, z. B. in einem kontinuierlichen Verfahren, um eine Schicht mit im wesentlichen ebener Oberfläche zu erhalten.
Eine andere Methode besteht darin, das Beschichtungsgemisch mit einem geeigneten flüssigen Bindemittel oder Verankerungsmittel zu einer Paste zu vermischen, die dann auf die Oberfläche aufgetragen wird, um die Nut zu bedecken. Der Zusatz eines Bindemittels kann auch in einigen Fällen notwendig sein, um eine feste Haftung auf dem Substrat vor und während der Behandlung zu erzielen, z. B. wenn das Substrat eine zylindrische Außenfläche hat und es erwünscht ist, den in der vorangehenden Stufe erhaltenen Überzug mit einer fest angeordneten Energiequelle bei kontrollierter Rotation des Substrats zu bestrahlen.
Als Bindemittel eignen sich zahlreiche Produkte, z. B. Öle. Kohlenwasserstoffe.
Die Überzugsschicht 4 wird unter Verwendung eines Lasers 6 erhitzt, wie dies in F i g. 2 schematisch dargestellt ist. Der Laserstrahl 7 trifft auf die Schicht 4 und schmilzt das Beschichtungspulver. Der Laserstrahl wird auf die gewünschte Punktgröße fokussiert, so daß er nur das Pulver in der Nut trifft. Das Substrat 1 wird in der durch den Pfeil 8 angezeigten Richtung mit einer Geschwindigkeit bewegt, daß die gewünschte Wechselwirkungs- oder Bestrahlungszeit in jedem Bereich der Schicht 4 erhalten wird. Wie in F i g. 2 gezeigt, ist eine Abschirm-Gasdüse 9 z.B. etwa 2 bis 4 cm von der Schmelzzone in einem Winkel von 30 bis 50° zur Substratoberfläche angeordnet, die einen Inertgasstrahl zum Spülen der Schmelzfläche liefert
Das so behandelte Substrat kann durch übliches Abgraten und Bearbeiten :n die gewünschte Form gebracht werden. Im erfmdungsgemaßen Verfahren ist es möglich, Oberzüge mit ausgezeichneter Haftung auf dem Metallsubstrat sowie der gewünschten Oberflä chenporosität zu erhalten. Das erfindungsgemäße
Verfahren eignet sich insbesondere /.ur Herstellung von beschichteten mechanischen Teilen, die unter extremen Bedingungen arbeiten (hohe Temperaturen, ungenügende Schmierung), z. B. von Kolbenringen für Hochleistungs-Dieselmotoren. Im erfindungsgemäßen Verfahren können Schichtdicken von bis zu I bis 1,5 mm mil ausgezeichneten Eigenschaften erhallen werden. Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.
Beispiel
Als Energiequelle wird ein kontinuierliches Lasersystem verwendet das mit einem Gemisch arbeitet, welches im wesentlichen aus CO2 und kleineren Anteilen anderer Gase, wie H2. He und CO, besteht. Die maximale kontinuierliche Leistung dieses Lasers betrügt 15 kW, die mit einer minimalen Anstiegszeit von 250 msec erhalten wird. Die Wellenlänge liegt im Infrarotbereich (A = 10.6 um).
Das optische Strahlungspumpen, d. h. die für den l.aseretfekt erforderliche f'opulationsinversion der Energieniveaus, erfolgt mit einem Elektronenstrahl, der das Lasergemisch quer zum Gasstrom energetisiert. Das System hat zwei Arbeitsstationen, wobei die erste mit einem optischen System /ur Erzielung hoher Energiedichten (1,5 · IO6 W/cm2) ausgerüstet ist und die zweite für Oberflächenbehandlungen eingesetzt wird. Das optische System besteht aus zwei hochfrequent schwingenden Spiegeln zum Oszillieren des Laserstrahls in zwei zueinander senkrechten Richtungen, das einen rechtwinkligen Strahl von variabler Größe zwischen 6 · 6 mm und 25 · 25 mm ergibt.
Eine Reihe von Tests wird unter Verwendung eines Beschichtungspulvers durchgeführt, das ein Gemisch darstellt aus Molybdän-Pulver und einem Pulver folgender Gewichtszusammensetzung: 20% Mi, 5% Cr und 75% CrjC> und Cr5C2. Die beiden Pulver werden mit einem Siliciumpulver mit einer Korngröße von nicht mehr als 66 μπι in Mengen vermischt, daß das erhaltene Beschichtungsgemisch die folgende Gewichtszusammensetzung hat: 70% Molybdän, 18.8% Carbide, 5% Ni, 1,2% Cr und 5% Si. Das Beschichtungsgemisch wird mit einem Bindemittel vermischt, so daß eine pastöse Masse mit guter Haftung auf dem Substrat entsteht.
Die zu beschichtenden Proben sind parallelepipedförmige Gußeisenbarren mit einer oberen Oberfläche 100 · 10 mm und einer Höhe von 15 mm. In der oberen Oberfläche ist eine Nut mit einer Tiefe von 1,5 mm und einer Größe von etwa 8 mm vorgesehen, die mit der pastösen Masse gefüllt wird.
Die Testbarren werden unter Verwendung der Vorrichtung von F i g. 2 und einem 8 · 8 mm-Lase. ,trahl erhitzt. Der Laser wird mit einer maximalen Leistung von 12 kW betrieben. Während des Tests wird der Schmelzbereich mit einem Heliiimstrahl aus einer Düse, die etwa 25 bis 35 mm von der Schmelzzone entfernt in einem Winkel von 35° zur Probenoberfläche angeordnet ist, mit einer Strömungsgeschwindigkeit von Liter/Stunde gespült
Zur Optimierung der Verfahrensparameter werden zunächst die Wandergeschwindigkeit der Probe und die Leistung variiert Hierbei erhält man gute Ergebnisse mit einer Wandergeschwindigkeit von etwa 40 bis cm/min und einer nominalen Laserleistung von 8 bis kW, was einer spezifischen Energie von 100 bis J/mm2 entspricht Dies ist ausreichend, um eine gute Haftung und Porosität sowie ein homogenes Schmelzen zu erzielen, und niedrig genug, um eine übermäßige Diffusion des Eisen (>30%) in den Überzug zu
verhindern.
Eine Reihe von Versuchen wird dann unter Anwendung einer Energie von 125 |/mm2 und einer Einwirkungszeit von etwa 0.8 see (Wandergeschwindigkeit 60 cm/min) durchgeführt. ■>
Die beschichteten Testbarren werden einer Strukturanalyse unterworfen, die eine ausgezeichnete Haftung des Überzugs auf dem Substrat ergibt. Das Gefüge besteht ?us Molybdänendrilen, die mit einer Chrom-Nickel-Matrix, welche Chromcarbide enthält, umgeben sind. Der Überzug ist im allgemeinen bis zu Dicken von 1 mm vollständig homogen. Die Hauptelemente sind über die Dicke des Überzuges gleichmäßig verteilt. wobei eine allmähliche Konzentrationsabnahme gegen die Überzug-Substrat-Grenzfläche zu beobachten ist. In i". den untersuchten Proben ist ein nennenswerter Eisengehalt (10 bis J0%) festzustellen, der hauptsächlich auf das Verdampfen des Substrats bei der Betriebstemperatur (28000C) zurückzuführen im.
Die Mikrohärteprüfung ergibt eine ausgezeichnete Härteverteilung über die Dicke des Überzuges mit einem durchschnittlichen Wert von 800 bis 900 HV. Die Proben haben eine gleichmäßig verteilte Porosität mit einer maximalen PorengröOe von etwa 80 jim.
Um die Gefügebeständigkeit des Überzugs bei 2> mittleren und hohen Temperaturen zu untersuchen, wird eine Anzahl von Proben 5 Stunden auf 300. 500, 750 bzw. 8500C erhitzt und dann an der Luft gekühlt. Die Rörtgenbeugung zeigt eine allmähliche Umwandlung von der γ- in the «-Struktur. Die Umwandlung beginnt so bei etwa 4000C und erreicht bei 75O°C 100%. Dies verursacht eine w-Uere Härtezunahme auf etwa 1000 IIV. Keine nennenswerte Gefügeänderung wird an Proben beobachtet, die bis zu 200 Stunden auf Temperaturen unter 4000C erhitzt wurden.
Verschleißprüfungen werden in einem Labor mit einer sich hin- und herbewegenden Testvorrichtung durchgeführt. Eine Reihe von Gleitkörpern, die nach dem herkömmlichen Plasmaspritzverfahren bzw. nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren mit einem Beschichtungspulver derselben Zusammensetzung beschichtet wurden, werden gegen stationäre Proben von Gußeisen mit Lamellengraphit mit bestimmter Oberflächenrauhigkeit geprüft. Die Tests werden bei unterschiedlicher Normalbclastung bei einer relativen Geschwindigkeit von 1,25 m/sec über insgesamt 27 km bei unzureichender Schmierung mit Paraffinöl durchgeführt. Die Oberflächenrauhigkeit beträgt 1.2 μίτι.
Die Ergebnisse zeigen ein überlegenes Verhalten der Laserbeschichtung. insbesondere bei spezifischen Normalbelastungen von mehr als 800 bis 1000 N/cm*. Der Verschleiß beträgt bei einer Auflast von etwa 2400 N/cm2 im Falle des Plasmaspritzverfahrens etwa 4 mg gegenüber nur etwa I mg im Falle des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens. Außerdem zeigen Mikrophotographien des Haftbereiches der getesteten Gleitkörper im Falle des plasmagespritzten Überzuges eine Rißbildung an der Grenzfläche, die die Haftung des Überzuges auf der Metallunterlage stark verschlechtert.
I I! Ii
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;
1. Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von MetaUsubstraten, insbesondere Kolbenringen, mit verschleißfesten Materialien in Form eines innigen Gemisches aus pulverförmigem Silicium und einem Beschichtungspulver, das ein Metallcarbid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Substratoberfläche eine gleichförmige Schicht des Gemisches aufbringt und die Schicht mit einer ,0 Energiequelle von hoher Energiedichte in einem Ausmaß und ausreichend lange erhitzt, daß gleichzeitig das Silicium verdampft, das Beschichtungspulver schmilzt und die Schicht mit dem Substrat verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch nach dem Vermischen mit einem flössigen Bindemittel oder Verankerungsmittel auf die Substratoberfläche aufbringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man jeden Punkt der Schicht nicht mehr als 1,5 Sekunden der Energiequelle aussetzt
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Energiequel-Ie mit einer Energiedichte von 100 bis 150J/mm2 verwendet
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Heiztemperatur von 2700 bis 3000° C anwendet
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Elektronenstrahl oder laserstrahl als Energiequelle verwendet
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrefffläch- des Strahls auf der Schicht während des Erhitzens mit einem Inertgas abgeschirmt wird.
DE2926879A 1978-07-04 1979-07-03 Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von Metallsubstraten mit verschleißfesten Materialien Expired DE2926879C2 (de)

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IT68564/78A IT1172891B (it) 1978-07-04 1978-07-04 Procedimento per rivestire con materiale antiusura una superficie metallica

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DE2926879A1 DE2926879A1 (de) 1980-01-17
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