DE3216628A1

DE3216628A1 - Verfahren zur herstellung eines oberflaechenbeschichteten metallkoerpers und nach dem verfahren hergestellter schichtverbundwerkstoff

Info

Publication number: DE3216628A1
Application number: DE19823216628
Authority: DE
Inventors: Helmut 8000 München Seilstorfer
Original assignee: Seilstorfer & Co Metallur GmbH
Current assignee: Seilstorfer & Co Metallur GmbH
Priority date: 1982-05-04
Filing date: 1982-05-04
Publication date: 1983-11-10

Description

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'"' ■^ι-'·-^ί·^>-·-··^: -·· ■ BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines oberflächenbeschichteten Metallkörpers, nach welchem ein.Stab aus einem zu beschichtenden Kernmaterial mit einer .._ Ummantelung aus einem Beschichtungsmaterial umgeben, eine haftfeste Verbindung zwischen Stab und Ummantelung herbeigeführt.und nachfolgend der Verbundkörper unter Beibehaltung des Querschnittsverhältnisses zwischen Kern und Mantel verformt wird.

Oberflächenbeschichtungen auf Metallkörpern werden etwa aus Korrosionsschutzgründen oder zu dekorativen Zwecken aufgebracht. So erfolgt nach dem eingangs genannten Verfahren die Walzgold-Doublierung, indem auf einen Stab aus unedlem Metall eine geschichtete Hülse mit der Schichtfolge GoId-Hartlotlegierung-Reinnicke1-HartlotIe-5 gierung gesteckt und diese bei der Arbeitsteraperatur des Hartlotes mit dem Kernstab verlötet wird. Der so hergestellte Verbundkörper wird dann, gegebenenfalls unter Zwischenglühschritten, zu einem Draht oder sonstigen Profilkörper ausgewalzt.

Dieses Verfahren führt zu guten Ergebnissen, solange der Kernwerkstoff lötbar ist. Eine solche Lötbarkeit ist ohne besondere Vorkehrungen etwa für Titanwerkstoffe wegen der Passivierungsschicht, die das Titan bildet, nicht gegeben. Andererseits ist Titan wegen seines geringen spezi-

²^ fischen Gewichts und seiner günstigen mechanischen Eigenschaften ein bevorzugter Werkstoff für verschiedene Gebrauchsgegenstände wie etwa Brillengestelle, kann aber wegen seines wenig dekorativen Aussehens ohne Beschichtuna nicht eingesetzt werden.

■ Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, bei welchem ohne Lötung ein haftfester Verbund zwischen Kern- und Mantelmaterial erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, da3

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zur Herstellung der haftfesten Verbindung zwischen Stab und Ummantelung ein heißisostatisches Pressen durchgeführt wird. Zum heißisostatischen Pressen wird die Grenzfläche zwischen Kern und Ummantelung zunächst gasdicht verschlossen. Dies kann dadurch geschehen, daß die Ummantelung an ihren Enden längs der Grenzlinie zum Kern mit diesem verschweißt wird. Falls Kern und Ummantelung nicht miteinander verweißbar sind, können auch über die Stirnfläche des Kernstabes Deckel aus mit der Ummantelung verschweißbarem Material gelegt und diese Deckel mit der Ummantelung verschweißt werden. Wenn das Material der Ummantelung nur in Pulverform verfügbar ist, wird der Stab axial in eine zylindrische Kammer eingesetzt, deren Höhe der Stablänge entspricht und deren Innendurchmesser größer als der Durchmesser des Stabes ist. Der Zwischenraum zwischen Stab und Kammerwänden wird mit dem Pulver aus dem Beschichtuiigö* material gefüllt und die Kammer danach gasdicht verschlossen. Die so vorbereiteten Aufbauten aus Kern und Ummantelung werden in einen Hochdruck-Autoklaven verbracht, wo unter hohem allseitig gleichem Gasdruck und hoher Temperatur eine haftfeste Verbindung erzielt wird, die selbst bei gut lötbaren Werkstoffpaaren einer Lötverbindung überlegen ist. Der so gewonnene Verbundkörper kann dann, gegebenenfalls nach Entfernung der Deckel bzw. zylindrischen Kammer durch Abschneiden und/oder spanabhebende Bearbeitung, etwa durch Walzen einer Zwischenform in Form eines Drahtes und durch andere Umformungen, wie etwa Pressen, seiner Endform zugeführt werden kann.

Vorzugsweise wird als Ummantelung eine auf den Stab aufgezogene Hülse verwendet, deren Wandquerschnitt zum Stabquerschnitt im aewünschten Querschnittsverhältnis für Kern und Beschichtung steht. Auf diese Weise erübrigt sich eine spanabhebende Behandlung der Mantelschicht nach dem heißisostatischen Pressen zur Erzielung der aewünschten Beschichtungsdicke nach der * Umformung. Vorzugsweise wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein beschichteter Draht gewonnen, der dann etwa durch

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Pressen zu den gewünschten Fertigteilen weiterverformt wer-. .„ den kann - .

-. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Schichtverbundwerkstoff, insbesondere für Brillengestelle, mit einem Kern aus Titan oder einer Titanbasislegierung und einer mit dem

.Kern verbundenen Schicht aus Nickel oder einer Nickelbasis-. legierung, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Verbund

zwischen Kern und Schicht durch heißisostatisches Pressen - . hergestellt ist.

Zur Belegung der mit einem heißisostatisch^n Pressen er-· . zielbaren hervorragenden Haftfestigkeit zwischen einem Teil aus einer Titanlegierung und einem Teil aus einer Nickellegierung wurden zwei Stäbe mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Länge von 40 mm aus den folgenden Ausgangsv/erks'cot-15. fen durch heißisostatisches Pressen stumpf zusammengefügt:

1. Ti A16 V4

Zugfestigkeit Rm 1054 N/mm²
Streckgrenze RpO,2 980 N/mm²

Brucheinschnürung Z 45%
Bruchdehnung A5 13%

2. Inconel 600
Zugfestigkeit 624 N/mm²
Streckgrenze RpO,2 2 36 N/mm²

Brucheinschnürung Z 44%
Bruchdehnung A5 39%

Die Parameter beim heißisostatischen Pressen waren die folgenden:

Prozeßtemperatur 700⁰C
Preßdruck 1000 bar

Haltezeit auf Prozeßtemperatur 2h

Damit wurde eine Bindefestigkeit von 270 N/mm² erreicht, was über der Streckgrenze von Inconel 600 liegt und ungefähr dem Zehnfachen der Bindefestigkeit einer Lötverbindung entspricht, wobei noch hinzukommt, daß die Verbindung von Titan

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mit Nickel die erwähnten Schwierigkeiten beim Löten .bietet.

Aus einer aufgenommenen Spannungs-Dehnungs-Kurve ergibt sich, daß die Diffusionsschweißverbindung durch heißisostatisches Pressen einen plastischen Verformungsanteil (von ca. 1,2%) hat.

Claims

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Seilstorfer GmbH & Co. Metallurgische Verfahrenstechnik KG 8012 Ottobrunn

Verfahren zur Herstellung eines oberflächenbeschichteten jMetallkörptirs und nach dem Verfahren hergestellter Schichtverbundwerkstoff

PATENTANSPRÜCHE

y. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenbeschichte ten Metallkörpers, nach welchem ein Stab aus einem zu beschich tenden Kernmaterial mit einer Ummantelung aus einem Beschichtungsmaterial umgeben, eine haftfeste Verbindung zwischen Stab und Ummantelung herbeigeführt und narhfolqend der Verbund-

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körper unter Beibehaltung des Querschnittsverhältnisses zwischen Kern und Mantel verformt wird, dadurch gekennzeichnet , daß zur Herstellunq der haftfesten Verbindung zwischen Stab und Ummantelunq ein heißisostatisches Pressen durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Ummantelung eine auf den Stab aufgezogene Hülse verwendet wird, deren Wandquerschnitt zum Stabquerschnitt im gewünschten Querschnittsverhältnis für Kern und Beschichtung steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der oberflächenbeschichtete Metallkörper ein Draht ist.
4. Schichtverbundwerkstoff, insbesondere für Brillengestelle, mit einem Kern aus Titan odor einer Titanbasislegierung und einer mit dem Kern verbundenen Schicht aus Nickel oder einer Nickelbasislegiorung, dadurch gekcnnzeich net, daß der Verbund zwischen Kern und Schicht durch heißisostatisches Pressen hergestellt ist.

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