DE4303505A1

DE4303505A1 - Verfahren zur metallischen Beschichtung eines Grundkörpers

Info

Publication number: DE4303505A1
Application number: DE19934303505
Authority: DE
Inventors: Norbert Trickes
Original assignee: NORBERT TRICKES MINERALGUSSTEC
Current assignee: NORBERT TRICKES MINERALGUSSTEC
Priority date: 1993-02-06
Filing date: 1993-02-06
Publication date: 1994-08-11

Description

Die Erfindung hat ein Verfahren zur metallischen Beschichtung eines Grundkörpers zum Gegenstand. Durch das erfindungsgemäße Verfahren soll es ermöglicht werden, auf einen Grundkörper aus einem vergießbaren oder verpreßbaren Werkstoff eine metalli sche Beschichtung aufzubringen. Der Grundkörper kann eine ebene oder beliebige dreidimensionale Formgestaltung aufweisen, und die metallische Beschichtung kann auf Außen- und/oder Innen flächen von Voll- oder Hohlkörpern aufgebracht werden.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise gliedert sich in mehrere Verfahrensschritte, und zwar

A. Herstellen eines Trägerkörpers mit einer Oberfläche, welche die um ein der vorgesehenen Beschichtungsdicke entsprechen des Abmaß korrigierte Arbeitsoberflächen-Endform des Grund körpers aufweist,
B. galvanisches Aufbringen einer Grundschicht mit einer Schicht dicke von etwa 0,5 bis 1,5 mm auf die Oberfläche des Träger körpers,
C. Überprüfen der Oberfläche der aufgebrachten Grundschicht (2, 12) auf ausreichende Haftfähigkeit des Metallwerkstoffes oder Kunststoffes des Grundkörpers (5, 15),
D. Einsetzen des vorbereiteten Trägerkörpers in eine die Außen kontur des Grundkörpers formende Gieß- bzw. Preßform oder Matrize,
E. Umgießen bzw. Umpressen oder Aufgießen bzw. Aufpressen des in der Preß- oder Gießform oder der Matritze angeordneten Trägerkörpers mit dem den Grundkörper formenden Metallwerk stoff oder Kunststoff,
F. nach dem Aushärten des Metallwerkstoffs oder Kunststoffs Trennen des Trägerkörpers von der auf dem Grundkörper haften den Grundschicht durch Herauslösen infolge Schrumpfens unter Bildung eines Schrumpfspaltes durch Kälteeinwirkung auf den Trägerkörper,
G. Herauslösen des mit der Grundschicht versehenen Grundkörpers aus der Gieß- bzw. Preßform oder Matrize.

Die verfahrensgemäß herstellbare Beschichtung kann hinsichtlich ihrer Formgenauigkeit, insbesondere Ebenheit, Rundheit, Raumform präzision sowie ihrer Maßhaltigkeit höchsten Anforderungen genü gen, so daß für die meisten Verwendungen keinerlei Nachbearbei tungen erforderlich sind. Naß-Toleranzbereiche zwischen etwa 5 bis 10 µmm sind ohne weiteres erreichbar; diese sind lediglich von der Maßgenauigkeit des Trägerkörpers und der Maßhaltigkeit der galvanisch aufgebrachten Grundschicht abhängig.

Die erfindungsgemäß beschichtbaren Grundkörper müssen aus einem spanlos verformbaren Metallwerkstoff oder Kunststoff bestehen, die in einem duktilen, flüssigen oder körnigen Aggregatzustand in eine formgebende Gieß- bzw. Preßform oder eine Matrize ein setzbar sind und durch Umgießen bzw. Umpressen oder Aufgießen bzw. Aufpressen, gegebenenfalls mit Hilfe einer Wärmebehandlung, in ihren gebrauchsfertigen Form- und Aggregatzustand versetzt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Bedarfsfall vor gesehen, daß die Oberfläche der galvanisch auf den Trägerkörper aufgebrachten Grundschicht mechanisch oder chemisch haftverbes sernd behandelt wird. Darüberhinaus ist auch - falls erforder lich - vorgesehen, daß auf der galvanisch auf den Trägerkörper aufgebrachten Grundschicht eine haftverbessernde Rauh-Oberfläche mit einer Rauhtiefe zwischen 0,05 und 0,5 mm hergestellt wird.

Wenn die verfahrensgemäß aufgebrachte Grundschicht eine Schicht aus einem unmittelbar als Arbeitswerkstoff einsetzbaren Metall oder einer Metallegierung besteht, z. B. einen hohen Kupferanteil aufweist oder ein Lagermetall ist, kann nach einem Erfindungs merkmal die Grundschicht als Arbeitsschicht dienen.

In anderen Anwendungsfällen kann es erfindungsgemäß zweckmäßig sein, nach dem Herauslösen aus der Gieß- bzw. Preßform oder der Matrize auf die Grundschicht des Grundkörpers galvanisch eine Arbeitsschicht aufzubringen. Ferner kann auf die Grund schicht des Grundkörpers auch eine metallische oder metallkera mische Arbeitsschicht durch Aufwalzen, Aufpressen oder Aufsprit zen aufgebracht werden, und außerdem ist es auch möglich, diese Arbeitsschicht pulvermetallurgisch aufzubringen.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist noch darin zu sehen, daß es auf Grundkörper aus allen bekann ten vergießbaren oder verpreßbaren Werkstoffen anwendbar ist. Hierzu zählen alle metallischen oder metallhaltigen Werkstoffe und deren Legierungen sowie alle Kunststoffe und Mischungen von Kunststoffbestandteilen mit metallischen Bestandteilen, insbe sondere auch Mischungen mit Fasern aus organischen oder anorga nischen Bestandteilen, ferner Mineralgußwerkstoffe wie z. B. Re aktionsharzbeton, Polymerbeton, Zementbeton.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand des in der Zeichnung dargestellten Verfahrensschemas und eines dargestellten Ausfüh rungsbeispiels im folgenden naher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung des Verfahrensschemas mit den einzel nen Verfahrensschritten;

Fig. 2 bis 7 die Verfahrensdurchführung anhand der Herstellung einer innenbeschichteten Büchse.

Die Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte A bis H in schematischer Darstellung.

Gemäß A ist auf der Oberfläche 2 des Trägerkörpers 1 das Abmaß für die zu wählende Dicke der Beschichtung angedeutet und mit 9 bezeichnet. Die Maß- und Form-Genauigkeit der Oberfläche 2 be stimmt auch die Genauigkeit der herzustellen Beschichtung des Formkörpers.

Auf die Oberfläche 2 des Trägerkörpers 1 wird nun gemäß Verfah rensschritt B unter Einhaltung der zu bestimmenden Schichtdicke "S" von etwa 0,05 bis 0,5 mm eine Grundschicht 6 galvanisch auf gebracht. Diese Schicht kann beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen.

Im folgenden Arbeitsschritt C muß nun darauf geachtet werden, daß außen auf der Grundschicht 6 des Trägerkörpers 1 eine genü gend haftende Oberfläche 10 vorhanden ist, damit zwischen den Werkstoffen der Grundschicht 6 und des Grundkörpers 5 eine aus reichende Haftung zustandekommt. Im Bedarfsfall kann die Haftfä higkeit der Grundschicht 6 durch mechanische oder chemische Bear beitung verbessert werden; beispielsweise kann mechanisch eine Rauhigkeit von einer Rauhtiefe von etwa 0,05 bis 0,5 mm herge stellt werden.

Die Formgebung der Außenkontur des zu beschichtenden Grundkör pers aus dem vergieß- oder verpreßbaren Metallwerkstoff oder Kunststoff erfordert die Bereitstellung einer Gieß- bzw. Preß form oder einer Matrize, in welche gemäß Verfahrensschritt D der vorbereitete Trägerkörper 1 eingesetzt wird.

Darauf erfolgt gemäß Arbeitsschritt E das Umgießen bzw. Umpres sen in einer Gieß- bzw. Preßform oder Aufgießen bzw. Aufpres sen in einer Matrize des Trägerkörpers 1 mit dem den Grundkörper 5 formenden Metallwerkstoff oder Kunststoff 8.

Nach dem Aushärten des Metailwerkstoffs oder Kunststoffs 8 in der Form oder Matrize erfolgt gemäß Verfahrensschritt F das Trennen des Trägerkörpers 1 von der auf dem Grundkörper 5 haf tenden Grundschicht 6 durch einen Schrumpfvorgang unter Kälteein wirkung auf den Trägerkörper; dadurch entsteht ein Schrumpfspalt T zwischen dem Trägerkörper 1 und der auf dem Grundkörper 5 haf tenden Grundschicht 6, so daß gemäß Arbeitsschritt G der Grund körper 5 aus der Form oder Matrize herausgelöst werden kann.

Das Verfahren nach der Erfindung ist ferner anhand des prakti schen Ausführungsbeispiels nach den Fig. 2 bis 7 weiter erläu tert. In Fig. 2 ist der Trägerkörper 11 erkennbar, dessen Ober fläche 12 ein um die vorgesehene Beschichtungsdicke reduziertes Abmaß 19, damit die Arbeitsoberflächen-Endform 14 (Fig. 7) er reicht werden kann laut Verfahrensschritt A.

Die Darstellung Fig. 3 zeigt den Trägerkörper 11 in dem Galvani siergefäß 21 mit dem galvanischen Bad 22 beim Aufbringen der Grundschicht 16 nach dem Verfahrensschritt B.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Überprüfung der Haftfähigkeit der Oberfläche der Grundschicht 16 ergeben, daß eine gewisse Aufrauhung 20 (chemisch oder mechanisch) zweck mäßig ist, wie in Fig. 4 als Verfahrensschritt C vorgesehen.

In Fig. 5 ist die Gießform mit 17 bezeichnet, in welche der Trägerkörper 11 mit der Grundschicht 16 eingesetzt ist. Auf der rechten Seite der Darstellung gem. Fig. 5 ist der den Grund körper 15 formende Gußwerkstoff 18 in die Gießform 17 einge füllt und verbindet sich mit der Grundschicht 16, wie dies auch auf der linken Seite der Darstellung Fig. 6 erkennbar ist.

Durch Kälteeinwirkung auf den Trägerkörper 11 gemäß Verfahrens schritt F bildet sich nun, wie auf der rechten Seite von Fig. 6 erkennbar, ein Ringspalt T zwischen dem Trägerkörper 11 und der Grundschicht 16, die nun mit dem Grundkörper 15 verbunden ist.

Nun kann gemäß Verfahrensschritt G der fertige, eine innen be schichtete Hülse bildende Grundkörper 15 aus der Form 17 ent nommen werden.

Bezugszeichenliste

1 Trägerkörper
2 Oberfläche
3 Beschichtungsdicke
4 Arbeitsoberflächen-Endform
5 Grundkörper
6 Grundschicht
7 Preß- oder Gießform
8 Metallwerkstoff oder Kunststoff
9 Abmaß
10 Rauh-Oberfläche
11 Trägerkörper
12 Oberfläche
13 Beschichtungsdicke
14 Arbeitsoberflächen-Endform
15 Grundkörper
16 Grundschicht
17 Preß- oder Gießform
18 Gußwerkstoff
19 Abmaß
20 Rauh-Oberfläche
21 Galvanisiergefäß
22 galvanisches Bad
S Schichtdicke
T Schrumpfspalt

Claims

1. Verfahren zur metallischen Beschichtung eines Grundkörpers, der aus einem vergießbaren oder verpreßbaren Werkstoff be steht, gekennzeichnet durch

A. Herstellen eines Trägerkörpers (1, 11) mit einer Oberfläche (2, 12), welche die um ein der vorgesehenen Beschichtungs dicke (3, 13) entsprechendes Abmaß (9, 19) korrigierte Ar beitsoberflächen-Endform (4, 14) des Grundkörpers (5, 15) aufweist,
B. galvanisches Aufbringen einer Grundschicht (6, 16) mit einer Schichtdicke (S) von etwa 0,5 bis 1,5 mm auf die Oberfläche (2, 12) des Trägerkörpers (1, 11),
C. Überprüfung der Oberfläche der aufgebrachten Grundschicht (2, 12) auf ausreichende Haftfähigkeit des Metallwerkstoffes oder Kunststoffes des Grundkörpers (5, 15),
D. Einsetzen des vorbereiteten Trägerkörpers (1, 11) in eine die Außenkontur des Grundkörpers (5, 15) formende Gieß- bzw. Preßform (7, 17) oder Matritze,
E. Umgießen bzw. Umpressen oder Aufgießen bzw. Aufpressen des in der Preß- oder Gießform (7, 17) oder der Matritze ange ordneten Trägerkörpers (1, 11) mit dem den Grundkörper (5, 15) formenden Metallwerkstoff oder Kunststoff (8, 18),
F. nach dem Aushärten des Metallwerkstoffs oder Kunststoffs (8, 18) Trennen des Trägerkörpers (1, 11) von der auf dem Grund körper (5, 15) haftenden Grundschicht (6, 16) durch Heraus lösen infolge Schrumpfens unter Bildung eines Schrumpfspal tes (T) durch Kälteeinwirkung auf den Trägerkörper (1, 11),
G. Herauslösen des mit der Grundschicht (6, 16) versehenen Grundkörpers (5, 15) aus der Gieß- bzw. Preßform (7, 17) oder Matritze.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der galvanisch auf den Trägerkörper (1, 11) aufge brachten Grundschicht (6) mechanisch oder chemisch haftverbes sernd behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der galvanisch auf den Trägerkörper (1, 11) aufgebrachten Grundschicht (6, 16) eine haftverbessernde Rauh-Oberfläche (10, 20) mit einer Rauhtiefe zwischen 0,05 und 0,5 mm hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch auf den Trägerkörper (1, 11) aufgebrachte Grund schicht (6, 16) aus einem galvanisierfähigen Metall zugleich als Arbeitsschicht des Grundkörpers (5, 15) dient.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die galvanisch auf den Trägerkörper (1, 11) aufgebrachte Grundschicht (6, 16) aus einem galvanisierfähigen Metall galva nisch die Arbeitsschicht des Grundkörpers (5, 15) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die galvanisch auf den Trägerkörper (1, 11) aufgebrachte Grundschicht (6, 16) aus einem galvanisierfähigen Metall eine metallische oder metallkeramische Arbeitsschicht des Grundkör pers (5, 15) durch Aufwalzen, Aufpressen oder Aufspritzen aufge bracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die galvanisch auf den Trägerkörper (1, 11) aufgebrachte Grundschicht (6, 16) aus einem galvanisierfähigen Metall eine metallische Arbeitsschicht des Grundkörpers (5, 15) pulvermetal lurgisch aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es auf Grundkörper aus allen bekannten vergießbaren oder verpreßbaren Werkstoffen anwendbar ist, insbesondere aus Metallwerkstoffen, Kunststoffen aller Art, faserverstärkten Kunststoffen, Mineralgußwerkstoffen wie Reak tionsharzbeton, Polymerbeton, Zementbeton.