DE3509931A1

DE3509931A1 - Verfahren zur verbesserung der benetzbarkeit einer oberflaeche durch ein geschmolzenes metall

Info

Publication number: DE3509931A1
Application number: DE19853509931
Authority: DE
Inventors: William Raymond Derby Jones
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1984-04-05
Filing date: 1985-03-19
Publication date: 1985-10-17
Also published as: FR2562561B1; US4559246A; JPH0565582B2; GB2156718B; JPS60230972A; FR2562561A1; GB2156718A; DE3509931C2

Description

Verfahren zur Verbesserung der Benetzbarkeit einer Oberfläche durch ein geschmolzenes Metall

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Benetzbarkeit einer Oberfläche durch ein geschmolzenes Metall und insbesondere auf ein Verfahren zur Erhöhung der Benetzbarkeit einer Oberfläche durch geschmolzenes Magnesium oder von Legierungen hiervon.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Verbundmaterialien herzustellen, bei denen Verstärkungsfasern in einer Metallmatrix dadurch eingeschlossen werden, daß ein geeigneter Faseraufbau, der beispielsweise verwoben sein kann, um ein Tuch zu bilden, mit einem geschmolzenen Metall zu tränken. Die Fasern werden durch Kapillarwirkung umschlossen, wobei sie teilweise oder vollständig in das geschmolzene Metall eingetaucht werden. Statt dessen kann ein Vakuumausgießen erfolgen, wobei die Fasern in einer evakuierten Kammer untergebracht werden, worauf geschmolzenes Metall in die Kammer eingelassen wird. Es besteht jedoch eine große Schwierigkeit bei all diesen Verfahren, eine vollständige Benetzung der Fasern durch das geschmolzene Metall zu gewährleisten. Eine unvollständige Benetzung der Fasern führt zur Erzeugung von Hohlräumen innerhalb des Verbundmaterials, was eine nachteilige Wirkung auf die Festigkeit des Verbundmaterials hat. Außerdem kann das Einfließen sehr lange Zeit dauern, und dadurch ergibt sich ein Problem einer Beschädigung der Fasern durch das geschmolzene Metall.

-δ-Selbst wenn eine annehmbare Benetzung erreicht wird, ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten, wenn es erforderlich ist, Werkstücke aus Verbundmaterial miteinander oder mit anderen Werkstücken zu verschweißen oder zu verlöten. Der örtliche Schmelzvorgang des Matrixmetalls während der Verschweißung oder Verlötung bewirkt eine entsprechende örtliche Aufhebung der Benetzung der Verstärkungsfasern. Dies führt wiederum zu einer Porosität im Bereich der Schweißung oder Verlötung.

Das Problem der Oberflächenbenetzung durch ein geschmolzenes Metall ist insbesondere dann schwierig zu lösen, wenn das Metall Magnesium oder eine Magnesiumlegierung ist. Wenn z. B. verwobene Fasern aus Verstärkungsmaterial, beispielsweise faserförmigern Aluminiumoxid, in geschmolzenes Magnesium eingetaucht werden, dann ist der Anteil des Metalls, der in die Fasern einfließt und von diesen zurückerhalten wird, minimal. Es ergeben sich weitere Probleme der Oberflächenbenetzung, wenn es erforderlich ist, Gegenstände aus Magnesium zu gießen, die eine sehr dünne Wandstärke besitzen. So ist es sehr schwierig, eine Benetzung der inneren Oberflächen der Form durch das geschmolzene Magnesium zu erreichen, was häufig zu einem fehlerhaften Gußstück führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von Oberflächen zu schaffen, die durch geschmolzenes Magenesium benetzt werden sollen, wobei deren Benetzbarkeit vergrößert wird.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei einem Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche zwecks Erhöhung der Benetzbarkeit durch geschmolzenes Magnesium oder einer geschmolzenen Magnesiumlegierung dadurch

gelöst, daß die Oberfläche mit einem Überzug aus teilchenförmigem Molybdäntrioxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Nickeloxid versehen wird und daß darauf die überzogene

Oberfläche und das geschmolzene Magnesium oder die Legierung hiervon in innige Berührung unter Bedingungen gebracht werden, die eine Oxidation des Magnesiums oder der Magnesiumlegierung verhindern.

Die zu behandelnde Oberfläche kann durch Fasern gebildet

sein, die vom geschmolzenen Magnesium oder der Magnesiumlegierung durchsetzt werden sollen, so daß ein Verbundmaterial erzeugt werden kann, welches aus einer Matrix IQ aus Magnesium oder Magnesiumlegierung besteht, die durch die Fasern verstärkt ist. Die Fasern können in Form von Strängen vorgesehen werden, die entweder lose zusammengestellt sind oder statt dessen miteinander in Form eines Tuches miteinander verwebt sind.

Die Fasern müssen in der Lage sein, den Temperaturen des geschmolzenen Magnesiums bzw. der Magnesiumlegierung widerstehen zu können, ohne zu schmelzen oder ihre Eigenschaften merklich zu verschlechtern. So können beispielsweise Fasern benutzt werden, die aus Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid bestehen. Auch wenn die zu behandelnde Oberfläche nicht in Form von Fasern oder Fäden vorliegt, muß sie in gleicher Weise in der Lage sein, den Temperaturen des geschmolzenen Magnesiums oder der Legierung widerstehen zu können. So kann die Oberfläche durch ein Metallblech gebildet sein, welches einen höheren Schmelzpunkt hat als das Magnesium oder die Magnesiumlegierung.

__. Es hat sich gezeigt, daß die Oxide von Chrom, Eisen und Nickel wirksam die Benetzbarkeit einer Oberfläche durch geschmolzenes Magnesium oder durch eine Magnesiumlegierung verbessern, jedoch ergaben sich die besten Resultate durch Benutzung von Molybdäntrioxid. Das Oxid kann

_o_ auf die zu behandelnde Oberfläche in Form eines teil-

chenförmigen Oxids durch Aufbürsten oder andere geeignete mechanische Mittel bewirkt werden. Statt dessen kann das Oxid in einem geeigneten Flüssigkeitsträger,

-δι beispielsweise Isopropylalkohol, suspendiert und auf die Oberfläche aufgespritzt werden, worauf die Trägerflüssigkeit verdampft wird. Ein weiteres Verfahren der Aufbringung besteht darin, das tei1chenförmige Oxid in einem Kunstharzbinder zu suspendieren, der auch benutzt werden kann, um die Faserbenetzung durchzuführen. Die Suspension aus Kunstharzbinder und Oxidpartikeln wird auf die Oberfläche durch irgendwelche geeignete Maßnahmen aufgebracht, und dann wird der Kunstharzbinder ausgebrannt.

Es kann unter gewissen Umständen erforderlich sein, eine Zusammensetzung aus Chromnickel, Eisen oder Molybdän auf der zu behandelnden Oberfläche aufzubringen, die anschließend oxidiert wird, um das gewünschte Oxid zu erzeugen. So hat es sich gezeigt, daß es insbesondere zweckmäßig ist, Molybdändisulfide auf der zu behandelnden Oberfläche abzulagern und die Oberfläche dann auf eine Temperatur über 450 ⁰C zu erhitzen, um das Molybdändisulfid zu Molybdäntrioxid zu oxidieren. Wenn es erwünscht ist, eine Lösung auf die zu behandelnde Oberfläche aufzubringen, kann ein lösbares Salz, ζ. Β. Ammoniummolybdat benutzt werden. Nach Aufbringen auf die zu behandelnde Oberfläche wird das Salz in Luft oxidiert, wie dies oben beschrieben wurde, um einen erheblichen Anteil von Trioxid zu erzeugen.

Das geschmolzene Magnesium oder die Legierung kann auf die zu behandelnde Oberfläche dadurch aufgebracht

go werden, daß ein Metallblock auf die zu behandelnde Oberfläche in einem Ofen gestellt wird, der eine inerte Atmosphäre aufweist, und daß dann die Ofentemperatur auf den Schmelzpunkt des Metalls angehoben wird. Das schmelzende Metall breitet sich dann über die zu behan-

_g5 delnde Oberfläche aus, falls es sich um eine ebene Oberfläche handelt, und im Falle von Strängen oder Fäden schließt das Metall diese Fäden ein. Wenn Probleme im Hinblick auf eine Aufnahme des inerten Gases in die

Legierung bestehen, kann es erforderlich sein, die Aufbringung des Magnesiums oder der Legierung unter einem Teilvakuum oder einem vollständigen Vakuum durchzuführen.

Ein abgewandeltes Verfahren zur Aufbringung von Magnesium oder einer Magnesiumlegierung besteht darin, die zu behandelnde Oberfläche in das geschmolzene Metall einzutauchen. In diesem Fall kann es nicht erforderlich sein, das Verfahren in einer inerten Atmosphäre durchzuführen. So könnte beispielsweise die Oberfläche aus geschmolzenem Magnesium oder einer Legierung hiervon durch ein Material, beispielsweise Schwefel, abgedeckt werden, der eine Oxidation verhindert.

Wenn die zu behandelnde Oberfläche in Form von Fasersträngen vorliegt, braucht nur ein Teil hiervon in das geschmolzene Metall eingetaucht zu werden. Das Eindringen des Metalls in den verbleibenden Strang wird durch Kapillarwirkung des geschmolzenen Metalls zwischen den einzelnen Fasern bewirkt. In gleicher Weise kann, wenn es erforderlich ist, dicht beieinanderliegende ebene Oberflächen zu benetzen, eine Kapillarpumpwirkung benutzt werden, um den Spalt zwischen den Oberflächen mit dem geschmolzenen Metall auszufüllen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zweckmäßig zur Herstellung von Verbundmaterialien, die teilchenförmiges Material oder kurze Fadenlängen in einer Matrix aus Magnesium oder einer Legierung hiervon er-

Q₀ fordern. Ein zweckmäßiges Verfahren umfaßt,1n Teilchenform einen geringen Anteil Molybdäntrioxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Nickeloxid zu dem teilchenförmigen oder faserförmigen Material zuzusetzen und dann das geschmolzene Magnesium oder eine Legierung hiervon in innnige Berührung damit zu bringen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch dann nützlich, wenn es erforderlich ist, Verbundmaterialien, die aus

-ιοί Fasern bestehen, die in einer Matrix aus Magnesium oder Magnesiumlegierung eingeschlossen sind, durch Verlötung oder Verschweißung zu verbinden. Wenn die Oberfläche im Bereich der Verschweißung oder Verlötung gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird, um die

Benetzbarkeit zu verbessern, ergibt sich eine geringere Wahrscheinlichkeit, daß die resultierende Verlötung oder Verschweißung infolge einer Entnetzung fehlerhaft wi rd.
IO

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Beispielen beschrieben:

Beispiel 1

Ein Strang mit Fäden eines Durchmessers von μηι aus FP-Aluminiumoxid ( Alumina, hergestellt von Dupont Limited) wurde mit einer Suspension aus Molybdändisulfid in Isopropylalkohol besprüht und auf ein Blech aus rostfreiem Stahl abgelegt. Ein gleicher Strang, der vorher nicht besprüht worden war, wurde im Abstand zu dem ersten Strang auf dem Blech aus rostfreiem Stahl abgelegt. Das Blech wurde dann auf über 450 ⁰C in Luft erhitzt, um den Alkohol zu verdampfen und das Molybdändisulfid zu Molybdäntrioxid zu oxidieren. Dann wurde ein kleiner Block aus einer Magnesiumlegierung auf der Oberseite eines Abschnitts eines jeden Strangs aufgelegt, und dieser Block enthielt folgende Bestandteile in Gew.-%:

Silber	3 %
Kupfer	0,03 %
Ni ekel	0,005
Zink	0,2 %
Seltene Erden	1,5 %
Thori um	1,6 %
Zi rkoni um	1 %

Rest Magnesium und Verunreinigungen

Dann wurde das Blech in einen Ofen eingelegt, der eine Argonatmosphäre aufwies, und die Temperatur im Ofen wurde auf 650 ⁰C angehoben, um die Magnesiumlegierung zu schmelzen. Dann ließ man den Ofen abkühlen, worauf das Blech entfernt und geprüft wurde. Es zeigte sich, daß die geschmolzene Aluminiumlegierung nicht in den Strang eingedrungen war, der vorher nicht mit Molybdäntrioxid behandelt worden war. In den eben behandelten Strang war die geschmolzene Magenesiumlegierung jedoch

^O vollständig eingedrungen. Bei dem von der Magnesiumlegierung vollständig durchdrungenen Strang zeigte sich außerdem eine feste Bindung mit dem Blech. Somit war klar, daß die Behandlung des Strangs mit Molybdäntrioxid die Benetzbarkeit durch die geschmolzene Magnesiumlegierung beträchtlich verbessert hatte, was wiederum dazu führte, daß die geschmolzene Magnesiumlegierung besser in den Strang eingedrungen war. Außerdem hatte das Molybdäntrioxid am Strang das Blech aus rostfreiem Stahl so in der Nähe des Strangs angegriffen, daß es ebenfalls wirksam durch die Magnesiumlegierung benetzt werden konnte.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied,

daß das Blech aus rostfreiem Stahl in einer Ebene gekrümmt war und der Faserstrang benachbart zu den gegenüberliegenden Rändern derart festgelegt wurde, daß der _g0 Hauptteil des Strangs im Abstand von der Blechoberfläche verblieb. Außerdem wurden Magnesiumlegierungsblöcke auf jene Abschnitte des Blocks aufgelegt, die an den Blechen verankert waren.

Nachdem die Außentemperatur soweit angehoben war, daß die Magnesiumlegierung zum Schmelzen kam und nach Abkühlung derselben wurden die Stränge überprüft. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel war wiederum die

Magnesiumlegierung nicht in den Strang eingedrungen, der nicht mit Molybdäntrioxid behandelt war. Der behandelte Strang war jedoch vollständig durch die Legierung ausgefüllt, wodurch demonstriert wurde, daß das Einfließen der Legierung in den Strang unabhängig davon ist, ob der Strang durch eine Oberfläche unterstützt ist oder nicht.

Beispiel 3

Das Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß eine Suspension von Molybdäntrioxid in Isopropylalkohol benutzt wurde statt der Molybdändisulfid/ΑΙkohol■ Suspension. Die Temperatur des behandelten Stranges wurde demgemäß nur soweit angehoben, daß der Alkohol verdampfte. Nach Aufbringen der geschmolzenen Magnesiumlegierung zeigte sich, daß der unbehandelte Strang von der Legierung nicht durchsetzbar, während die Legierung in den behandelten Strang vollständig eingedrungen war.

Beispiel 4

Das Beispiel 3 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß Chromoxid benutzt wurde, anstelle von Molybdäntrioxid. Der mit dem Chromoxid behandelte Strang war von der geschmolzenen Magnesiumlegierung durchsetzt, aber nicht so wirksam wie bei dem Strang, der mit Molybdän-

QQ trioxid behandelt worden war. Der verbleibende unbehandelte Strang war von der Legierung nicht durchsetzt.

Bei spi el 5

Das Beispiel 3 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß Eisenoxid anstelle von Molybdäntrioxid benutzt wurde. Der mit Eisenoxid behandelte Strang war von der ge-

-πι schmolzenen Magnesiumlegierung durchsetzt, aber nicht

so wirksam wie bei der Behandlung mit Molybdäntrioxid.

Der verbleibende Strang zeigte keine Durchsetzung von

der Legierung.
5

Beispiel 6

Das Beispiel 3 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß Nickeloxid anstelle von Molybdäntrioxid benutzt wurde. Der mit Nickeloxid behandelte Strang war von der geschmolzenen Magnesiumlegierung infiltriert, aber nicht so wirksam, wie es der Fall war bei den Strängen, die mit Molybdäntrioxid, Chromoxid und Eisenoxid behandelt waren. Der andere Strang war von der Legierung nicht infiltriert.

Beispiel 7

Das Beispiel 1 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß die Stränge aus Fäden von 10 pm Durchmesser aus ß-Alumina bestanden (von der Firma Sumitomo Chemicals geliefert). Es zeigte sich, daß der behandelte Strang vollständig von der geschmolzenen Magnesiumlegierung durchsetzt war, während der unbehandelte Strang nicht durchsetzt war.

Beispiel 8

Das Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß die Stränge aus 14 pm Durchmesser Fäden aus Nicalonsi1iconcarbid (bezogen von Nippon Carbon Co.) bestanden. Der behandelte Strang war vollständig von dem geschmolzenen Magnesium durchsetzt, während der unbehandelte Strang kein Eindringen von Magnesium zeigte.

-14-Beispiel 9

Das Beispiel 1 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß Stränge aus Fäden aus Siliciumcarbid (bezogen von Zigma Composites) mit 1,4 mm Durchmesser bestanden. Der behandelte Strang war völlig von der geschmolzenen Magnesiumlegierung durchsetzt, während der unbehandelte Strang keine Infiltration zeigte.

Beispiel 10

Ein Stapel aus einem 220 mesh Si1iciumcarbidgrieß wurde auf einem Blech aus rostfreiem Stahl aufgebaut, und es wurde eine kleine Menge Molybdäntrioxid auf die Oberseite des Stapels aufgeträufelt. Ein Block aus der gleichen Magnesiumlegierung, wie sie bei dem Beispiel 1 benutzt wurde, wurde dann auf der Oberseite des Stapels abgelegt, und das Blech wurde in einen Ofen eingebracht, der eine Argonatmosphäre enthielt. Die Temperatur des Ofens wurde dann auf über 650 ⁰C angehoben, bis die Magnesiumlegierung schmolz. Dann ließ man den Ofen abkühlen, worauf das Blech entfernt und überprüft wurde. Es zeigte sich, daß die geschmolzene Magnesiumlegierung völlig in das Siliciumcarbid getaucht eingedrungen war und einen Verbundkörper gebildet hatte, bei dem Siliciumcarbidpartikel in einer Matrix aus einer Magnesiumlegierung dispergiert waren.

Bei spi el 11

Das Beispiel 10 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß das Si 1 iciumcarbidgitter durch gemahlene Saffilg₅ Fäden ersetzt wurde (Saffil sind Aluminiumsi1icatfäden , die von ICI geliefert wurden). Die Magnesiumlegierung war, wie sich zeigte, vollständig in die gemahlenen Fäden eingedrungen, um ein Verbundmaterial zu schaffen,

welches aus Saffilfäden bestand, die in einer Matrix aus einer Magnesiumlegierung dispergiert sind.

Beispiel 12

Das Beispiel 1 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß einer der Stränge aus FP-Alumina mit einer wässrigen Lösung von Ammoniummolybdat statt mit der Suspension aus Molybdändisulfid in Isopropylalkohol behandelt wurde. Wenn das Blech auf über 450 ⁰C in Luft erhitzt wurde, dann wurde der größte Anteil des Ammoniummolybdates zu Molybdäntrioxid oxidiert.

Nachdem die Stränge wie vorher der geschmolzenen Magnesiumlegierung ausgesetzt worden waren, wurden sie abgekühlt und geprüft. Die Stränge, die mit der Ammoniummolybdatlösung behandelt worden waren, zeigten eine vollständige Infiltration durch die geschmolzene Magnesiumlegierung, während der unbehandelte Strang nicht von der Legierung durchdrungen war.

Beispiel 13

Sechs Lagen eines gewebten Tuches aus Strängen von 14 μηι Durchmesser Nicalon-Si1iconcarbidfasern mit einer Größenabmessung von 5 cm χ 1,25 cm χ 0,6 cm wurden mit einer wässrigen Lösung von Ammoniummolybdat behandelt. Das Tuch wurde dann auf 450 ⁰C in Luft erwärmt, um das Aluminiummolybdat zu Molybdäntrioxid zu oxidieren.

Das behandelte Tuch wurde dann in einer Form aus rostfreiem Stahl gestapelt, die zwei offene Enden besaß, und ein Block aus der Legierung auf Magnesiumbasis, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde benachbart zu einem der offenen Enden angeordnet, und das Ganze wurde in einem Ofen mit einer Argonatmosphäre untergebracht. Der

Ofen wurde dann auf eine Temperatur über 650 ⁰C aufgeheizt, um die Legierung zu schmelzen. Nach der Abkühlung des Ofens und Entnahme des Texti1 körpers zeigte sich, daß der Textilkörper von der geschmolzenen Magnesiumlegierung infiltriert war, so daß ein Verbundkörper geschaffen wurde, der aus verwebten Strängen aus Silicon carbidfasern bestand, die in einer Matrix aus der Magnesiumlegierung eingeschlossen waren.

Bei spi el 14

Die Oberflächen von zwei gleich bemessenen Blechen aus rostfreiem Stahl wurden mit einer wässrigen Lösung von Ammoniummolybdat überzogen und dann in Luft auf 450 ⁰C erhitzt, damit das Ammoniummolybdat zu Molybdäntrioxid oxidiert. Die Bleche wurden dann übereinanderliegend so plaziert, daß ein kleiner Spalt zwischen ihnen vorhanden war. Die benachbart zueinander angeordneten Bleche wurden dann in einen Ofen eingelegt, in dem eine inerte Atmosphäre herrschte und in dem ein Block aus der Magnesiumlegierung befindlich war, wie diese beim Beispiel 1 beschrieben wurde. Die Bleche waren so angeordnet, daß die Ränder benachbart zu dem Block aus Magnesiumlegierung lagen. Dann wurde die Temperatur des Ofens erhöht, bis die Legierung schmolz. Nach Abkühlung des Ofens wurden die Bleche entfernt und überprüft. Es zeigte sich, daß die geschmolzene Magnesiumlegierung durch Kapillarwirkung in den Spalt zwischen den beiden Blechen eingepumpt worden war. Demgemäß demonstriert dieses Beispiel, daß beispielsweise dünnwandige Gußstücke aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen leicht dadurch hergestellt werden können, daß man die Innenwände des Gußkörpers nach dem erfindungsgemäßen Ver-

3g fahren behandelt.

Bei spiel 15

Vier Lagen eines gewebten Stoffes aus Strängen mit 14 Mm Durchmesser Nicalon-Si1iconcarbidfasern mit Abmessungen von 8 cm χ 5 cm wurden mit einer wässrigen Lösung aus Ammoniummolybdat behandelt. Dann wurde das Gewebe auf 450 ⁰C in Luft erhitzt, um das Ammoniummolybdat zu Molybdäntrioxid zu oxidieren. Auf jede Lage wurde dann ein Block aus einer Magnesiumlegierung aufgelegt. Die Legierung hatte die folgende Zusammensetzung:

Seltene Erden 4 Gew.-%

Zink 3,5 Gew.-%

Zirconium 1,0 % Gew.-%

Mangan 0,15 Gew.-%

Kupfer 0,03 Gew.-%

Silicium 0,01 Gew.-%

Eisen 0,01 Gew.-%

Nickel 0,005 Gew.-%

Rest Magnesium und Verunreinigungen.

Die Ofenatmosphäre wurde auf Argon umgestellt, und die Temperatur des Ofens wurde auf 650 ⁰C angehoben, um die Legierung zu schmelzen. Nach der Abkühlung wurden die Lagen aus dem Ofen entfernt, und es zeigte sich, daß sie vollständig durch die Magnesiumlegierung infiltriert waren.

Die Lagen wurden dann gestapelt und einem Blech aus QQ rostfreiem Stahl plaziert, und ein weiteres Blech aus rostfreiem Stahl wurde oben auf den Stapel aufgelegt. Dann wurde ein 1,5 kg schweres Gewicht auf die Oberseite des weiteren Bleches aufgelegt, um den Stapel unter Kompressionsdruck zu halten.

Dann wurde der komprimierte Stapel in einem Ofen plaziert, der eine inerte Atmosphäre aufwies, und die Temperatur des Ofens wurde auf 635 ⁰C angehoben, d. h.

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d. h. über die Soliduslinie der Legierung, aber unter die Liquiduslinie. Nachdem eine Zeit zur Konsolidierung verstrichen war, ließ man den Ofen abkühlen, und der Stapel wurde entfernt. Nach der Prüfung zeigte sich, daß die Lagen miteinander verbunden waren, so daß ein 4 mm dicker Verbundkörper entstanden war.

Bei spiel 16

Ein Rohr aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 4 mm wurde mit Si 1iciumcarbidgrieß von 220 mesh gefüllt, denen vorher ein geringer Anteil von Molybdäntrioxid zugesetzt war. Das gefüllte Rohr wurde dann in einem Winkel von etwa 30° auf einem Tablett aus rostfreiem Stahl angeordnet. Dann wurde ein Block aus der gleichen Magnesiumlegierung, wie sie beim Beispiel 15 benutzt wurde, auf der Oberfläche des unten offenen Endes des Rohres aufgelegt, und der Aufbau wurde in einen Ofen eingelegt, der eine Argonatmosphäre enthielt. Dann wurde die Temperatur auf über 650 ⁰C angehoben, um die Legierung zu schmelzen. Nachdem der Ofen abgekühlt war, wurde das Rohr entfernt und überprüft. Es zeigte sich, daß die geschmolzene Magnesiumlegierung ungefähr 10 cm längs des Innenraumes des Rohres eingedrungen war.

Bei sämtlichen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wurde beobachtet, daß die geschmolzene Magnesium!egierung extrem schnell in das Material eindrang. Dies ist ein großer Vorteil, der gewährleistet, daß das Verstärkungsmaterial mit der geschmolzenen Legierung nur so kurz wie möglich in Berührung gelangt, so daß die Gefahr einer Beschädigung durch die geschmolzene Legierung ver-

3g mindert wird.

Claims

Patentanwälte ■ ■-'■_ ■ ] i. Dipl.-Ing. Curt Wallach > Europäische Patentvertreter " Dipl.-lng. Günther Koch European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: 19. März 1985 Unser Zeichen: 18 102 - K/ΠC ROLLS-ROYCE LIMITED Verfahren zur Verbesserung der Benetzbarkeit einer Oberfläche durch ein geschmolzenes Metall Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche, um deren Benetzbarkeit durch geschmolzenes Magnesium oder einer Legierung hiervon zu verbessern, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einem Überzug aus Molybdäntrioxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Nickeloxid versehen wird und daß danach die überzogene Oberfläche und das geschmolzene Magnesium oder die Magnesiumlegierung miteinander unter Bedingungen in innige Berührung gebracht werden, die eine Oxidation des Magnesiums oder der Legierung hiervon verhindern.

2. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche durch Fasern gebildet ist.

3. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern von dem geschmolzenen Magnesium oder der Magnesiumlegierung durchsetzt werden, nachdem die Fasern mit dem Überzug aus Molybdäntrioxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Nickeloxid versehen sind.

4. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in Form von Strängen vorgesehen sind.

5. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden in Form eines Tuches verwebt sind.

6· Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Aluminiumoxid bestehen.

7. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in Form von Siliciumcarbid vorliegen.

8. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Molybdäntrioxid, das Chromoxid, das Eisenoxid oder das Nickeloxid auf die Oberfläche in Granulatform aufgebracht werden.

9. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach

Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel aus Molybdäntrioxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Nickeloxid auf die Oberfläche dispergiert in einem flüssigen Träger aufgebracht werden, der anschließend verdampft wird.

10. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Molybdäntrioxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Nickeloxid auf die Oberfläche dispergiert in einem Kunstharzbinder aufgebracht werden und daß er Kunstharzbinder anschließend ausgebrannt wird, bevor das geschmolzene Magnesium oder die Magnesiumlegierung in innige Berührung mit der Oberfläche gebracht wird.

11. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus Molybdäntrioxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Nickeloxid durch Oxidation einer Verbindung aus Molybdän, Chrom, Eisen oder Nickel erzeugt, die auf die Oberfläche aufgetragen wurden.

12. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungen, welche die Oxidation des Magnesiums oder der Magnesiumlegierungen verhindern, durch eine inerte Atmosphäre geschaffen werden.

13. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche und das geschmolzene Magnesium oder die Legierung hiervon in innige Berührung miteinander dadurch gebracht werden, daß die Oberfläche in das geschmolzene Magnesium oder

gO die Legierung hiervon eingetaucht wird.

14. Verfahren zum Verschweißen oder Verlöten von Verbundmaterialien, die Fäden aufweisen, welche in einer aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung

ge bestehenden Matrix eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundmaterialien mit Molybdäntrioxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Nickeloxid im Bereich der Schweißstelle oder der Lötstelle

-4-

vor der Verschweißung oder Verlötung überzogen werden.