DE2934446C3 - Granular starting material for producing wear-resistant or corrosion-resistant protective layers or bodies and using the same - Google Patents
Granular starting material for producing wear-resistant or corrosion-resistant protective layers or bodies and using the sameInfo
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Description
wobei die Hülle aus einer eutektischen oder übereutektischen Legierung von Nickel-Bor bestehtwherein the shell consists of a eutectic or hypereutectic Alloy is made up of nickel-boron
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle mindestens 2 Gew.-°/o Bor enthält2. Material according to claim 1, characterized in that the shell is at least 2 wt% boron contains
3. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle mindestens 1 Gew.-°/o Phosphor enthält3. Material according to claim 1, characterized in that the shell is at least 1 wt% Contains phosphorus
4. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einer Eisen-Chrom-Legierung besteht4. Material according to claim 1, characterized in that the core consists of an iron-chromium alloy consists
5. Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einer Eisen-Chrom-Kohlenstoff-Legierung besteht.5. Material according to claim 4, characterized in that the core consists of an iron-chromium-carbon alloy consists.
6. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus schwach legiertem Stahl besteht6. Material according to claim 1, characterized in that the core is made of weakly alloyed steel consists
7. Material nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einer Chrom-Nickel-Stahl-Legierung besteht7. Material according to claim 6, characterized in that the core consists of a chromium-nickel-steel alloy consists
8. Verwendung von Ausgangsmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 7 zur Herstellung von Schutz-Oberflächen oder Schutz-Körpern durch Einschmelzen. 8. Use of starting materials according to Claims 1 to 7 for the production of protective surfaces or protective bodies by melting down.
9. Verwendung von Ausgangsmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 7 zum Spritzen verschleißbeständiger oder korrosionsbeständiger Oberflächenschichten. 9. Use of starting materials according to claims 1 to 7 for spraying wear-resistant or corrosion-resistant surface layers.
10. Verwendung von Ausgangsmaterialien nach den Ansprüchen 8 und 9 mit einer Menge an eutektischem Kobalt- und/oder Nickel-Bor, die so groß ist, daß auch zugemischte unbeschichtete Körner derselben Kernzusammensetzung verdichtet werden.10. Use of starting materials according to claims 8 and 9 with an amount of eutectic Cobalt- and / or nickel-boron, which is so large that also mixed uncoated grains of the same Core composition are compacted.
Abriebgefährdete oder korrosionsgefährdete Flächen oder Maschinenteile werden heute nach den verschiedensten Methoden gegen vorzeitige Zerstörung geschützt. Surfaces or machine parts that are at risk of abrasion or corrosion are nowadays very different Methods protected against premature destruction.
Eine erste Gruppe von Methoden besteht in der Wahl eines Werkstoffes für das gesamte Teil, z. B. Hartguß, Hartmetall, Hartkeramik. Damit kann man zwar weitgehend den Beanspruchungen an der Oberfläche des entsprechenden Teiles begegnen. Indes ist das gesamte Teil oftmals anders als seine Oberfläche beansprucht, z. B. auf Biegung, Schlag, Druck. Dieser Mehrfachbeanspruchung kann man mit einem Massivteil aus einem einzigen Werkstoff nicht optimal begegnen.A first group of methods consists in choosing a material for the entire part, e.g. B. chilled cast iron, Carbide, hard ceramic. In this way, one can largely reduce the stresses on the surface of the corresponding part. However, the entire part is often different from its surface claimed, e.g. B. on bending, impact, pressure. This multiple stress can be achieved with a solid part do not meet optimally from a single material.
Deshalb verwendet man bei einer zweiten Gruppe s von Schutzmethoden Verbundlösungen aus mehreren Werkstoffen. Man überzieht die Oberfläche des betreffenden Teiles an den gegen Verschleiß oder Korrosion zu schützenden Stellen mit einem widerstandsfähigen, meist dünnen Überzug, z.B. durchTherefore, in a second group of protection methods, composite solutions made up of several are used Materials. One covers the surface of the part in question to the against wear or Corrosion to be protected areas with a resistant, mostly thin coating, e.g. by
ίο Auftragsschweißen, Aufspritzen, Hartverchromen, Aufbringen von CVD- oder PVD-Schichten etc. Der Kern (Grundkörper) des Maschinenteils besteht in diesen Fällen aus anderem (en) Werkstoff (en), die 2. B. weit besser gegen mechanische Beanspruchung geeignet sind, als die vielfach spröden Oberflächenüberzüge. Auf diese Weise erreicht man eine Gesamtiösung, die sowohl der oberflächlichen als auch der Kernbelastung optimal widerstehtίο Build-up welding, spraying on, hard chrome plating, application of CVD or PVD layers etc. The core (base body) of the machine part consists of these Cases made of other material (s), which are 2. B. much better suited to mechanical stress than the often brittle surface coatings. In this way one achieves an overall solution that withstands both superficial and core loads optimally
Bei den CVD- und PVD-Verfahren sind die Investitionskosten pro Anlage sehr hoch und die Abscheidegeschwindigkeiten nur gering, so daß es damit meist nur gelingt, Schichtstärken von weniger als 10 μπι auf Verschleißteilen zu erzielen. Diese Verschleißdicke reicht aber für die Mehrzahl der praktisehen Verschleiß-Probleme nicht aus, insbesondere dort, wo es sich um schwere Abrasiv-Verschleißprobleme handeltWith the CVD and PVD processes, the investment costs per system are very high and the Deposition speeds are only low, so that it is usually only possible to achieve layer thicknesses of less than To achieve 10 μπι on wearing parts. This wear thickness but is not sufficient for the majority of practical wear problems, in particular where there are severe abrasive wear problems acts
Sowohl die beiden genannten Verfahrensgruppen als auch die einzelnen Verfahren unterliegen untereinander den ökonomischen Gesetzen des Wettbewerbes. Es besteht erhebliches Interesse an der Verbilligung der Verfahren, weil vom bestmöglichen Schutz der Massivteile oder Verbundteile oftmals die Wirtschaftlichkeit ganzer Industriezweige beeinflußt werden kann. Bei vielen Oberflächenschutzverfahren ist z. B. die Auftragsleistung (kg/Std.) gering oder das Ausgangsmaterial teuer.Both the two groups of procedures mentioned and the individual procedures are subject to each other the economic laws of competition. There is considerable interest in making the Process, because the best possible protection of the solid parts or composite parts is often economic whole branches of industry can be influenced. In many surface protection processes, z. B. the order output (kg / hour) is low or the raw material expensive.
Das letztere gilt z. B. beim Spritzen, wegen des technisch und wirtschaftlich aufwendigen Weges zur Erzeugung von Spritzkörnern. Diese werden heute üblicherweise dadurch erzeugt, daß hochwertige Rohstoffe in mit Schutzgas abgedeckten Schmelzofen erschmolzen werden und anschließend unter Schutzgas oder Vakuum die Schmelzen verdüst werden, mit dem Ziel, möglichst runde Körner in der gewünschten Kornfraktion zu erhalten. Bei diesem sogenannten Granulierverfahren kann man bekanntlich nicht jede gewünschte Endkorn-Verteilungskurve erhalten; vielmehr entstehen dabei unerwünschte Kornfraktionen, die anschließend unter beträchtlichen Kosten wieder eingeschmolzen werden müssen.The latter applies e.g. B. when spraying, because of the technically and economically complex way to Production of shot grains. Today these are usually produced by using high quality raw materials be melted in a furnace covered with protective gas and then under protective gas or vacuum the melts are atomized, with the aim of making grains as round as possible in the desired shape To obtain grain fraction. With this so-called granulation process, it is well known that not every one can be used obtain desired final grain distribution curve; rather, undesirable grain fractions are created, which then have to be melted down again at considerable costs.
Legierungsmaßnahmen ermöglichen aber das Nutzen tiefschmelzender Eutektika zur Verdichtung z. B. autogen aufgebrachter Spritzschichten. Die aufwendige Verdüsung der Zusatzpulver selbst ist aber nach wie vor erforderlich.Alloying measures allow the use of low-melting eutectics to compress z. B. autogenously applied spray coatings. However, the complex atomization of the additional powder itself is still there necessary.
Es wurde auch vorgeschlagen hochschmelzende Carbide mit niedrig schmelzenden Überzügen aus Nickel oder Nickel/Phosphor herzustellen. DieseIt has also been proposed to consist of high melting point carbides with low melting point coatings To manufacture nickel or nickel / phosphorus. This
Überzüge bilden zwar bei Auftragsverfahren eine Schutzschicht gegenüber unerwünschten Reaktionen des Wolfram-Carbids oder vermitteln eine bessere Haftung des Carbids am Grundwerkstoff oder in einer weiteren aufgebrachten Lotschicht. Eine den Schmelzes punkt senkende und damit die Verarbeitung des Verbundpulvers erleichternde Reaktion zwischen Carbid und Nickel oder Nickel/Phosphor läuft aber nicht ab. Der vorliegenden Erfindung liegt die AufgabeIn application processes, coatings do form a protective layer against undesired reactions of the tungsten carbide or provide better adhesion of the carbide to the base material or in one further applied solder layer. One that lowers the melting point and thus the processing of the However, the reaction between carbide and nickel or nickel / phosphorus, which facilitates composite powder, does not take place. The present invention has for its object
zugrunde, verhältnismäßig preiswerte Verbundkörner herzustellen, die als Ausgangsstoffe zur rationelleren Erzeugung sowohl verschleißbeständiger bzw. korrosionsbeständiger Oberflächenschutzschichten als auch Massiv-Körper dienen können. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein körniges Ausgangsmaterial, bestehend aus einem metallischen Kern und einer durch chemische Abscheidung, damit verbundenen Hülle zum Erzeugen verschleißbeständiger und/oder korrosionsbeständiger Schutzschichten oder Körper herzustellen gekennzeichnet durch eine Gesamt-Analyse (Kern und Hülle) gemäß Anspruch 1.based on producing relatively inexpensive composite grains, which are used as starting materials for the more rational Generation of wear-resistant or corrosion-resistant surface protection layers as well Solid body can serve. For this purpose, it is proposed according to the invention to use a granular starting material, consisting of a metallic core and a shell connected to it by chemical deposition Creating wear-resistant and / or corrosion-resistant protective layers or bodies characterized by an overall analysis (core and shell) according to claim 1.
Solche Verbundkörner gestatten durch ihre Zusammensetzung dichte, verschleißfeste bzw. korrosionsbeständige Oberflächenschichten durch das vorhandene is Nickel-Bor- oder Nickel-Phosphor-Eutectikum zu erzeugen. Due to their composition, such composite grains allow dense, wear-resistant or corrosion-resistant Surface layers can be created using the existing nickel-boron or nickel-phosphorus eutectic.
Es eignet sich hierzu ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörnern durch fremdstromlose chemische Abscheidung einer Hülle aus Nickel und NiBx (B stammend aus dem Reduktionsmittel Boranat) oder Nickel und NiP*(Pstammend ausdem Reduktionsmittel NaH2PC>2), auf dem Kern unter Verwendung eines stromlosen Vernickelungsbades, das Alkaliborat und Alkalisalze von Phosphorverbindungen wie Alkaliphosphat sowie Nickelsalz und bereits erwähnte Reduktionsmittel enthält.A process for the production of composite grains by electroless chemical deposition of a shell made of nickel and NiB x (B originating from the reducing agent boranate) or nickel and NiP * (P originating from the reducing agent NaH2PC> 2) on the core using an electroless one is suitable for this purpose Nickel plating bath containing alkali borate and alkali salts of phosphorus compounds such as alkali phosphate as well as nickel salt and the reducing agents already mentioned.
Um eine gleichmäßige Vernickelungsdicke zu erreichen, wird dabei die Methode des Aufwirbeins im Bad empfohlen.In order to achieve a uniform nickel plating thickness, the method of whirling up in the bathroom is used recommended.
Vorteilhaft ist dabei, wenn die Hülle der Verbundkörner an Bor und/oder Phosphor oder anderen, die spätere Verwendung begünstigende Stoffen überlegiert ist und/oder mindestens 2% Bor und/oder mindestens 1 % Phosphor enthält.It is advantageous if the shell of the composite grains of boron and / or phosphorus or other that later use is over-alloyed and / or at least 2% boron and / or at least Contains 1% phosphorus.
Unter überliegeren ist z. B. ein über die für die Bildung des Ni-Ni3B-Eutectikums in der Hülle notwendige Bor-Menge hinaus gehender Bor-Legierungsanteil gemeint, der im Reaktionsablauf während der thermischen Behandlung auch mit den Metallen des Kerns Eutektikum bildet und so die Verdichtung der Auftragung erleichtert.Below is z. B. one necessary for the formation of the Ni-Ni3B eutectic in the shell Boron amount in excess of the boron alloy content in the reaction process during the thermal Treatment also with the metals of the core forms the eutectic and so the compaction of the Application made easier.
Der Kern der Verbundkörner kann eine Dicke von 20— ΙΟΟμπι, vorzugsweise 30—70μπι aufweisen. Die Hülle der Verbundkörner kann eine Dicke von 5—50 μπι besitzen und dabei auch ungleichmäßig dick sein.The core of the composite grains can have a thickness of 20- ΙΟΟμπι, preferably 30-70μπι. the The shell of the composite grains can have a thickness of 5-50 μm and can also be unevenly thick being.
Das Verhältnis der Härte von Hülle und Kern kann 1—3 betragen.The ratio of the hardness of the shell and core can be 1–3.
Die Gesamtzusammensetzung der Verbundkörner (Kern und Hülle) ist:The overall composition of the composite grains (core and shell) is:
Nickel 5—80 GewichtsprozentNickel 5-80 percent by weight
Kobalt 0—80 GewichtsprozentCobalt 0-80 percent by weight
Chrom 0—70 Ge wichtsprozentChromium 0-70 percent by weight
Bor 0—10 GewichtsprozentBoron 0-10 weight percent
Silizium 0— 5 GewichtsprozentSilicon 0-5 percent by weight
Phosphor 0—15 GewichtsprozentPhosphorus 0-15% by weight
Schwefel 0— 0,5 GewichtsprozentSulfur 0-0.5 percent by weight
Eisen ggfs. RestIron, if necessary, remainder
Der Kern der Verbundkörner kann bestehen aus schwach legiertem Stahl, aus einer Eisen-Chrom-Legierung oder aus einer Eisen-Chrom-Kohlenstoff-Legierung, oder aus einer Chrom-Nickel-Stahl-Legierung, wogegen die Hülle aus Nickel-Bor und/oder Phosphor bestehtThe core of the composite grains can consist of weakly alloyed steel, an iron-chromium alloy or from an iron-chromium-carbon alloy, or from a chromium-nickel-steel alloy, whereas the shell consists of nickel-boron and / or phosphorus
Es ist vorteilhaft, durch eine thermische Behandlung der Verbundkörtier eine Verdichtung derselben infolge partiellen Schmelzens von Nickel-Bor-Eutektikum herbeizuführen. It is advantageous to compress the composite grains as a result of thermal treatment bring about partial melting of the nickel-boron eutectic.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Menge an eutectischem Kobalt und/oder Nickel-Bor so groß ist, daß auch zugemischte unbeschichtete Körner derselben Kernzusammensetzung verdichtet werden.It is also advantageous if the amount of eutectic cobalt and / or nickel-boron is so large that that mixed uncoated grains of the same core composition are also compacted.
Die vorbeschriebenen Verbundkörner können zunächst zum Spritzen verschleißfester oder korrosionsfester Oberflächenschichten benutzt werden, aber auch zum Sintern oder zur sonstigen Herstellung von Massivkörpern.The composite grains described above can initially be more wear-resistant or more corrosion-resistant for spraying Surface layers are used, but also for sintering or other production of Solid bodies.
Die Verbundkörner können auch zur Herstellung von Schutzoberflächen oder Massiv-Körpern eingeschmolzen werden.The composite grains can also be melted down to produce protective surfaces or solid bodies will.
Der metallische Kern der Verbundkörner kann, dies ist ein wirtschaftlicher Vorteil, auch nur teilweise umhüllt sein.The metallic core of the composite grains can, this is an economic advantage, only partially be enveloped.
Die Verbundkörner, die aus einem Kern und einer aus Bor überlegierten Hülle bestehen, haben den Vorteil, wirtschaftlich hergestellt zu werden, leichter aufzuschmelzen, eine bessere Lötverbindung zu ergeben und durch mechanisches Zerkleinern eine wirtschaftlichere Alternative als das Granulieren aus der flüssigen Schmelze darzustellen. Gleiches gilt, wenn an Stelle von Bor Phosphor Verwendung findetThe composite grains, which consist of a core and a shell coated with boron, have the advantage of to be produced economically, easier to melt, to give a better solder joint and mechanical crushing makes it a more economical alternative than granulating from the liquid Represent melt. The same applies if phosphorus is used instead of boron
Claims (1)
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