DE4424168A1 - Metallic dispersion layer for hardening and reducing friction of surface - Google Patents

Metallic dispersion layer for hardening and reducing friction of surface

Info

Publication number
DE4424168A1
DE4424168A1 DE4424168A DE4424168A DE4424168A1 DE 4424168 A1 DE4424168 A1 DE 4424168A1 DE 4424168 A DE4424168 A DE 4424168A DE 4424168 A DE4424168 A DE 4424168A DE 4424168 A1 DE4424168 A1 DE 4424168A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
particles
metallic
dispersion layers
dispersoids
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE4424168A
Other languages
German (de)
Inventor
Kurt Dr Marquard
Erhard Dr Broszeit
Siegfried Dr Steinhaeuser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Priority to DE4424168A priority Critical patent/DE4424168A1/en
Publication of DE4424168A1 publication Critical patent/DE4424168A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601Process or apparatus
    • C23C18/1633Process of electroless plating
    • C23C18/1655Process features
    • C23C18/1662Use of incorporated material in the solution or dispersion, e.g. particles, whiskers, wires
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065Spherical particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/38Paints containing free metal not provided for above in groups C09D5/00 - C09D5/36
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials

Abstract

In metallic dispersion layers based on a metal matrix with embedded dispersoid non-metallic particles, the dispersoids are non-porous spherical oxide particle (I) with a particle size of 0.01-5 microns, obtd. by by hydrolytic polycondensation of alkoxides. Also claimed are a method of producing these layers; and the use of (I) as dispersoids in metallic dispersion layers.

Description

Die Erfindung betrifft Dispersionsschichten auf Basis einer von einem Metall gebildeten Matrix: in die als Dispersoide nichtmetallische Partikel eingelagert sind. Erfindungsgemäß enthalten diese metallischen Dispersionsschichten durch hydrolytische Polykondensation von Alkoxiden erhaltene unporöse kugelförmige Oxidpartikel mit einer Partikelgröße zwischen 0,01 und 5 µm als Dispersoide.The invention relates to dispersion layers based on one of one Metal formed matrix: into the non-metallic particles as dispersoids are stored. According to the invention, these contain metallic Dispersion layers through hydrolytic polycondensation of alkoxides Non-porous spherical oxide particles obtained with a particle size between 0.01 and 5 µm as dispersoids.

Viele mechanische Bauteile aus Automobiltechnik und allgemeinem Maschinenbau sind Beanspruchungen ausgesetzt, die speziell in ober­ flächennahen Werkstoffbereichen gleichzeitig hohe Festigkeit, Zähigkeit sowie Gleitfähigkeit erfordern. Das ist besonders der Fall bei tribologi­ schen Beanspruchungen sowie allen mechanischen Beanspruchungen, bei denen Werkstoffschädigungen von der Oberfläche ausgehen können.Many mechanical components from automotive engineering and general Mechanical engineering are exposed to stresses, especially in upper near-surface material areas simultaneously high strength, toughness as well as require lubricity. This is particularly the case with tribologi stresses and all mechanical stresses, where material damage can originate from the surface.

Die meisten der im Maschinenbau gebräuchlichen Werkstoffe, über­ wiegend metallischer Natur, können als solche im Einzelfall nicht alle an sie gestellten Anforderungen ausreichend erfüllen. Materialien, die einem Bauteil an sich in konstruktiver Hinsicht ausreichende Stabilität verleihen, können beispielsweise nur ungenügende Oberflächenhärte aufweisen. Ihre Verwendbarkeit, beispielsweise der vermehrte Einsatz von Leicht­ metallen wie Aluminium- und Magnesiumlegierungen im Motorenbau, ist abhängig von einer ausreichenden Oberflächenverfestigung. Eine wesent­ liche Möglichkeit für Oberflächenschutz und Härtung bieten hier metalli­ sche Dispersionsüberzüge. Hierbei wird das Bauteil bzw. dessen belastete Oberflächen mit einer Beschichtung eines bestimmten, meist korrosions­ beständigen Metalls überzogen, in die feine Teilchen bestimmter Hart­ materialien eingelagert sind. Diese Hartmaterialpartikel, in Verbindung mit dem Matrixmetall der Beschichtung, bewirken eine Verbesserung der Oberflächenhärte und damit eine Verringerung des Verschleißes, ins­ besondere bei tribologischen Belastungen. Bislang übliche Hartmaterialien basieren vornehmlich auf Siliciumcarbid oder Diamant, aber auch zahl­ reiche andere, bekanntermaßen sehr harte Materialien, überwiegend aus der Klasse der Carbide, Nitride, Boride und Oxide, sind in diesem Sinne eingesetzt worden. Das industriell am weitesten entwickelte Verfahren ist die galvanische und chemische Abscheidung von Nickel-Dispersions­ schichten. Hierbei wird auf die Bauteile aus galvanischen oder chemi­ schen Nickel-Abscheidungsbädern, die zusätzlich Hartmaterialien der genannten Art in feiner Partikelform enthalten, Nickelschichten mit ein­ gelagerten Hartpartikeln abgeschieden.Most of the materials used in mechanical engineering, about mainly of a metallic nature, as such not all can be used in individual cases they sufficiently meet the requirements. Materials that one Give the component sufficient stability in terms of design, can have, for example, insufficient surface hardness. Their usability, for example the increased use of light metals such as aluminum and magnesium alloys in engine construction depending on sufficient surface consolidation. An essential Metallic options here offer surface protection and hardening cal dispersion coatings. Here, the component or its component is loaded Surfaces with a coating of a certain, mostly corrosion resistant metal coated in the fine particles of certain hard materials are stored. These hard material particles, in conjunction with the matrix metal of the coating, improve the Surface hardness and thus a reduction in wear, ins especially with tribological loads. Hard materials common until now are mainly based on silicon carbide or diamond, but also number sufficient other, known to be very hard materials, mostly  The class of carbides, nitrides, borides and oxides are in this sense been used. The industry's most advanced process is the galvanic and chemical deposition of nickel dispersions layers. Here, the components made of galvanic or chemi nickel deposition baths, which additionally hard materials of mentioned type in fine particle form, with nickel layers stored hard particles separated.

Die bekannten Hartpartikel haben jedoch einige gravierende Nachteile, die einem breiteren Einsatz entsprechender metallischer Dispersionsschich­ ten entgegenstehen. Ein wesentlicher Nachteil ist der, daß diese Hart­ materialien aufgrund ihrer Kristallstruktur nur in Form scharfkantiger Partikel erhältlich sind. Gefördert wird diese Eigenschaft darüber hinaus durch deren übliche Herstellungsweise, nämlich Mahlen der mineralischen bzw. kristallinen Grundmaterialien. Entsprechende Dispersionsschichten besitzen demgemäß eine vergleichsweise rauhe und abrassiv wirkende Oberfläche, an deren Charakter sich auch durch aufwendige Nach­ bearbeitung, wie Feinschleifen und Honen, im Prinzip nichts ändern läßt. Bei Reibpaarungen sind die Gegenstücke, wie z. B. Kolben/Zylinderlauf­ fläche, erheblichem Verschleiß unterworfen.However, the known hard particles have some serious disadvantages a wider use of appropriate metallic dispersion layer oppose. A major disadvantage is that this hard materials due to their crystal structure only in the form of sharp edges Particles are available. This property is also promoted through their usual production method, namely grinding the mineral or crystalline base materials. Corresponding dispersion layers accordingly have a comparatively rough and abrasive effect Surface, the character of which is also characterized by elaborate aftermath processing, such as fine grinding and honing, in principle nothing can be changed. In friction pairings, the counterparts such. B. Piston / cylinder barrel surface, subject to considerable wear.

Herstellungsbedingt konnten derartige Hartpartikel bisher nur in Größen­ klassen mehrerer Mikrometer und insbesondere mit einer breiten Partikel­ größenverteilung und unregelmäßiger Partikelform eingesetzt werden. Auch dies ist von Nachteil, da einerseits die Verteilung der Partikel in den Dispersionsschichten und deren Oberflächen nicht gleichmäßig sind und andererseits die Schichtdicken nicht so dünn gehalten werden können, wie aus technischen und wirtschaftlichen Gründen wünschenswert. Es bestand daher ein Bedürfnis nach Hartpartikeln als Dispersoide für metallische Dispersionsschichten mit kleinen Partikelgrößen, möglichst im Submikronbereich, die sich durch eine möglichst gleichbleibende, idealerweise kugelförmige Partikelstruktur, und enger Teilchengrößen­ verteilung auszeichnen. Due to the manufacturing process, such hard particles have so far only been available in sizes classes of several micrometers and especially with a wide particle size distribution and irregular particle shape. This is also disadvantageous because, on the one hand, the distribution of the particles in the Dispersion layers and their surfaces are not uniform and on the other hand the layer thicknesses cannot be kept so thin, as desirable for technical and economic reasons. It there was therefore a need for hard particles as dispersoids for metallic dispersion layers with small particle sizes, preferably in Submicron range, which is characterized by a constant, ideally spherical particle structure, and narrow particle sizes mark distribution.  

Es wurde nun gefunden, daß sich durch hydrolytische Polykondensation von Alkoxiden erhaltene unporöse kugelförmige Oxidpartikel mit Partikel­ größen zwischen 0,01 und 5 µm vorzüglich als Dispersoide für metallische Dispersionsschichten eignen.It has now been found that hydrolytic polycondensation Non-porous spherical oxide particles with particles obtained from alkoxides sizes between 0.01 and 5 µm, especially as dispersoids for metallic Dispersion layers are suitable.

Gegenstand der Erfindung ist demnach die Verwendung von derartigen Oxidpartikeln als Dispersoide in metallischen Dispersionsschichten.The invention accordingly relates to the use of such Oxide particles as dispersoids in metallic dispersion layers.

Gegenstand der Erfindung sind weiterhin metallische Dispersions­ schichten auf Basis einer von einem Metall gebildeten Matrix, in die als Dispersoide nichtmetallische Partikel eingelagert sind, wobei diese als Dispersoide durch hydrolytische Polykondensation von Alkoxiden erhaltene unporöse kugelförmige Oxidpartikel mit einer Partikelgröße zwischen 0,01 und 5 µm enthalten.The invention further relates to metallic dispersions layers based on a matrix formed by a metal, into which as Dispersoid non-metallic particles are embedded, these as Dispersoids through hydrolytic polycondensation of alkoxides Non-porous spherical oxide particles obtained with a particle size contain between 0.01 and 5 µm.

Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus ein Verfahren zur Herstel­ lung von metallischen Dispersionsschichten, bei dem man aus einem Bad, das ein gelöstes Salz des betreffenden Metalls und nichtmetallische Partikel darin dispergiert enthält, das Metall und die Partikel elektrolytisch oder chemisch auf einem Substrat abscheidet, gekennzeichnet dadurch, daß das Abscheidungsbad durch hydrolytische Polykondensation von Alkoxiden erhaltene unporöse kugelförmige Oxidpartikel mit einer Partikel­ größe zwischen 0,01 und 5 µm enthält.The invention also relates to a method of manufacture development of metallic dispersion layers in which a bath, which is a dissolved salt of the metal in question and non-metallic Contains particles dispersed therein, the metal and the particles electrolytically or chemically deposits on a substrate, characterized in that that the deposition bath by hydrolytic polycondensation of Non-porous spherical oxide particles obtained by alkoxides with one particle contains between 0.01 and 5 µm.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden unporösen kugelförmigen Oxid­ partikel sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Diese lassen sich durch hydrolytische Polykondensation aus Alkoholatverbindungen entsprechender Elemente erhalten und fallen dabei in Form kompakter kugelförmiger Partikel an. Die grundlegenden Reaktionsbedingungen zur Herstellung von SiO₂-Partikeln durch hydrolytische Polykondensation sind beispielsweise aus den Publikationen W. Stöber et al. in J. Colloid and Interface Science 26, 62 (1968) und 30, 5168 (1969) sowie dem US- Patent 3,634,588 zu entnehmen. Nach dieser Methode können auch andere Partikel, wie z. B. TiO₂ oder ZrO₂, hergestellt werden. Für die Herstellung von hochmonodispersen unporösen kugelförmigen SiO₂- Partikeln, die eine Standardabweichung von nicht mehr als 5% aufweisen, wird auf EP 0 216 278 hingewiesen, die ein entsprechend abgestelltes Herstellungsverfahren auf Basis von hydrolytischer Polykondensation offenbart. Kern des Verfahrens, das für die Herstellung der Partikel gemäß vorliegender Erfindung besonders bevorzugt wird, ist eine zweistufige Vorgehensweise. Hierbei wird zunächst durch hydrolytische Polykonden­ sation von Tetraalkoxysilanen in wäßrig-alkoholisch-ammoniakalischem Medium ein Sol bzw. eine Suspension von Primärteilchen gebildet, die man daran anschließend durch dosierte Zugabe von weiterem Tetra­ alkoxysilan auf die gewünschte Endgröße bringt. Das Verfahren gemäß EP 0 216 278 ist ohne weiteres und mit gleichem Ergebnis auf andere Oxide und auch auf Mischoxidsysteme übertragbar. Ein sinngemäßes Verfahren zur Herstellung verschiedener Metalloxide in Form sphärischer Partikel mit enger Teilchengrößenverteilung ist EP 0275688 zu entnehmen. Weiterhin ist ein entsprechendes Zweistufenverfahren zur Herstellung unterschiedlicher Metalloxide und auch Mischoxide, die darüber hinaus an der Oberfläche noch glykolische Gruppen chemisch gebunden haben: in EP 0 391 447 beschrieben.The non-porous spherical oxide to be used according to the invention Particles are known per se from the prior art. Leave this hydrolytic polycondensation from alcoholate compounds corresponding elements are preserved and fall in the form of more compact spherical particles. The basic reaction conditions for Production of SiO₂ particles by hydrolytic polycondensation are for example from the publications W. Stöber et al. in J. Colloid and Interface Science 26, 62 (1968) and 30, 5168 (1969) and the U.S. See Patent 3,634,588. Using this method, too other particles, such as B. TiO₂ or ZrO₂. For the  Production of highly monodisperse non-porous spherical SiO₂- Particles with a standard deviation of no more than 5% attention is drawn to EP 0 216 278, which is a correspondingly switched off Manufacturing process based on hydrolytic polycondensation disclosed. Core of the process used for the production of the particles The present invention is particularly preferred is a two-stage Method. The first step is hydrolytic polycondensation sation of tetraalkoxysilanes in aqueous-alcoholic-ammoniacal Medium formed a sol or a suspension of primary particles, the then by adding further tetra brings alkoxysilane to the desired final size. The procedure according to EP 0 216 278 is straightforward and gives the same result to others Oxides and also transferable to mixed oxide systems. An analogous one Process for the preparation of various metal oxides in the form of spherical Particles with a narrow particle size distribution can be found in EP 0275688 remove. A corresponding two-stage process is also available Production of different metal oxides and also mixed oxides in addition, there are chemical groups on the surface have bound: described in EP 0 391 447.

Für die erfindungsgemäßen metallischen Dispersionsschichten sind mono­ disperse kugelförmige Oxidpartikel bevorzugt. Der Begriff monodispers ist so zu verstehen: daß die Partikel eines bestimmten Durchmessers eine möglichst geringe, in einem sehr engen Bereich liegende Teilchengrößen­ streuung aufweisen. Bevorzugt sind monodisperse kugelförmige Oxid­ partikel mit einer Standardabweichung der Teilchendurchmesser von weniger als 10% und insbesondere weniger als 5%: wie sie aus EP 0 216 278 bekannt sind. Vorzugsweise liegen die Partikelgrößen im Bereich zwischen 100 nm und 1 µm, insbesondere zwischen 250 nm und 500 nm. Als Grundmaterialien der Partikel kommen im Prinzip alle übli­ chen festen Oxide bzw. oxidischen Materialien, wie insbesondere Metall­ oxide in Frage. Bevorzugt sind Oxidpartikel, die aus SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ oder entsprechenden Mischoxiden bestehen. Besonders bevorzugt sind Partikel aus SiO₂ und TiO₂, insbesondere aber aus SiO₂. For the metallic dispersion layers according to the invention are mono disperse spherical oxide particles preferred. The term is monodisperse to understand: that the particles of a certain diameter a as small as possible, particle sizes in a very narrow range have scatter. Monodisperse spherical oxide are preferred particles with a standard deviation of the particle diameter of less than 10% and especially less than 5%: how they look EP 0 216 278 are known. The particle sizes are preferably in Range between 100 nm and 1 µm, in particular between 250 nm and 500 nm. In principle, all usual come as base materials of the particles Chen solid oxides or oxidic materials, such as metal in particular oxide in question. Preference is given to oxide particles consisting of SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ or corresponding mixed oxides exist. Particularly preferred are particles of SiO₂ and TiO₂, but especially SiO₂.  

Je nach den Erfordernissen des späteren Anwendungszweckes der metallischen Dispersionsschichten, in die diese Partikel eingelagert sind, kann es zweckmäßig sein, die wie vorstehend beschrieben erhaltenen Partikel einer zusätzlichen Nachhärtung zu unterziehen. Tempern oder Glühen der Partikel bei Temperaturen von ca. 700 bis 1200°C sind geeig­ nete Methoden der Nachhärtung.Depending on the requirements of the later application of the metallic dispersion layers in which these particles are embedded, it may be appropriate to obtain those obtained as described above Subsequent curing of particles. Annealing or Annealing of the particles at temperatures of approx. 700 to 1200 ° C are suitable Methods of post-curing.

Eine für den jeweiligen Anwendungszweck gegebenenfalls vorteilhafte organische Modifizierung der Partikel an der Oberfläche kann in völliger Übereinstimmung mit Methoden vorgenommen werden, wie sie für die Herstellung von als chromatographische Sorbentien gebräuchlichen Kieselgelen bekannt sind. Gängige Modifizierungsmittel sind Organo­ trialkoxysilane, wie z. B. Methyltriethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Octyl­ triethoxysilan, Octadecyltriethoxysilan, Mono- oder Polyfluoroalkyl­ triethoxysilan oder auch Silane mit funktionalisierten Organogruppen. Hierbei sind Silane mit solchen funktionalisierten Organogruppen bevor­ zugt,mit denen der hydrophile/hydrophobe Charakter der Partikelober­ flächen beeinflußt bzw. gezielt eingestellt, mit denen die Schwebefähigkeit und das Verteilungsverhalten der Partikel in der Abscheidungslösung beeinflußt sowie das Wanderungsverhalten im galvanischen Feld und das Abscheidungs- und Einbauverhalten der Partikel in die Metallschicht gesteuert werden kann. Für diese Zwecke geeignete Modifizierungsmittel sind beispielsweise Silane mit Hydroxyl-, Carboxyl-/Carbonium-, Amino-/ Ammonium- oder Sulfonylgruppen.A possibly advantageous for the respective application organic modification of the particles on the surface can be in complete Consistent with methods that are made for the Manufacture of chromatographic sorbents Silica gels are known. Common modifiers are organo trialkoxysilanes such as e.g. B. methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, octyl triethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, mono- or polyfluoroalkyl triethoxysilane or silanes with functionalized organo groups. Here, silanes with such functionalized organo groups are ahead with which the hydrophilic / hydrophobic character of the particle surface areas influenced or specifically set with which the levitation and the distribution behavior of the particles in the deposition solution influences as well as the migration behavior in the galvanic field and that Separation and installation behavior of the particles in the metal layer can be controlled. Modifiers suitable for this purpose are, for example, silanes with hydroxyl, carboxyl / carbonium, amino / Ammonium or sulfonyl groups.

Selbstverständlich kann diese organische Modifizierung völlig analog auch bei anderen Oxiden als SiO₂ und/oder mit entsprechenden Organo­ alkoxiden andere Elemente vorgenommen werden. Im Falle einer Ober­ flächenmodifizierung der Partikel durch kovalent gebundene organische Gruppen werden die Eigenschaften der Teilchen, insbesondere hinsicht­ lich Kugelform und Monodispersität, nicht beeinflußt, während die vorteil­ haften Eigenschaften, die mit einer derartigen Modifizierung einhergehen, wahrgenommen werden können. Of course, this organic modification can be completely analog also with oxides other than SiO₂ and / or with corresponding organo alkoxides other elements are made. In the case of a waiter surface modification of the particles by covalently bound organic Groups take particular account of the properties of the particles Lich spherical and monodispersity, not affected, while the advantage adhere to properties associated with such a modification, can be perceived.  

Die Herstellung der erfindungsgemäßen metallischen Dispersions­ schichten, die diese Oxidpartikel als Dispersoide enthalten, kann nach an sich bekannten Methoden und mit den in diese Technologie üblichen Abscheidungsbädern erfolgen. Wesentlicher Unterschied ist, daß anstatt der bisher verwendeten Hartpartikel nun die vorstehend beschriebenen kugelförmigen Oxidpartikel zum Einsatz gelangen. Für die Abscheidung von Metallschichten, insbesondere metallischen Dispersionsschichten, auf Substraten stehen zwei Methoden zur Verfügung. Zum einen kann die Abscheidung elektrolytisch, also aus entsprechenden Galvanobädern, mit Hilfe von elektrischem Strom erfolgen. Zum anderen kann die Schicht­ erzeugung auch stromlos aus entsprechenden Abscheidungsbädern durch chemische Reaktion erfolgen. Die Zusammensetzungen entsprechender Galvanobäder bzw. chemischer Abscheidungsbäder für die jeweiligen Matrixmetalle, die erforderlichen apparativen Einrichtungen und die im Einzelfall einzuhaltenden Verfahrensparameter sind dem einschlägigen Fachmann bekannt bzw. können dem hochentwickelten einschlägigen Stand der Technik ohne weiteres entnommen werden. Auf Details hierzu braucht daher hier nicht weiter eingegangen zu werden. Bevorzugt als Matrixmaterial für metallische Dispersionsschichten ist Nickel, aber auch Chrom sowie zahlreiche andere galvanisch oder chemisch abscheidbare Metalle sind geeignet. Als Substratmaterialien kommen in erster Linie metallische Werkstoffe aber auch Kunststoff in Frage. Typische Einsatz­ bereiche für metallische Dispersionsschichten im Maschinenbau, bei denen es um Oberflächenhärtung, Korrosions- und Verschleißverringe­ rung sowie Reibungserniedrigung geht, sind beispielsweise Zylinder­ wände, Kolbenlaufflächen, Synchron- und Kolbenringe, Walzen, Lager, Laufrollen, Laufspindeln, schnellaufende Teile, Bewegungs- und Führungselemente, Pinolen, Düsen, Umform- und Biegewerkzeuge etc.The production of the metallic dispersion according to the invention Layers that contain these oxide particles as dispersoids can according to known methods and with the usual in this technology Deposition baths take place. The main difference is that instead of the hard particles previously used are now those described above spherical oxide particles are used. For the separation of metal layers, in particular metallic dispersion layers Two methods are available for substrates. For one, it can Electrolytic deposition, i.e. from corresponding electroplating baths With the help of electric current. Secondly, the layer generation also without current from corresponding deposition baths chemical reaction. The compositions more appropriate Electroplating baths or chemical deposition baths for the respective Matrix metals, the necessary equipment and equipment in the The individual process parameters to be observed are the relevant ones Known expert or can the highly developed relevant State of the art can be easily removed. For details on this there is therefore no need to go into further detail here. Preferred as Matrix material for metallic dispersion layers is nickel, however Chromium as well as numerous other electrodepositable or chemically separable Metals are suitable. Primarily come as substrate materials metallic materials but also plastic in question. Typical use areas for metallic dispersion layers in mechanical engineering, at which are concerned with surface hardening, corrosion and wear reduction tion and reduction of friction are, for example, cylinders walls, piston running surfaces, synchronous and piston rings, rollers, bearings, Rollers, spindles, high-speed parts, movement and Guide elements, quills, nozzles, forming and bending tools etc.

Überraschend hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemaßen Einsatz der kugelförmigen Oxidpartikel als Dispersoide in metallischen Disper­ sionsschichten unerwartete Vorteile erzielen lassen. So lassen sich auf­ grund ihrer gleichmäßigen Kugelgestalt, der Zugänglichkeit deutlich kleinere Partikelgrößen, etwa im Submikronbereich, sowie der engen Teilchengrößenverteilung dünnere und gleichmäßiger aufgebaute Schichten erzeugen. Dies bewirkt als besonders hervorzuhebenden Vorteil, daß für einen mit konventionellen Hartpartikeln wie etwa Silicium­ carbid vergleichbaren Schichthärtungseffekt ein erheblich geringerer Dispersoidanteil, typisch in der Größenordnung von 1/10, benötigt wird. Der erfindungsgemäße Einsatz der kugelförmigen Oxidpartikel bewirkt also eine erhebliche Steigerung des Härtungseffektes, woraus wiederum eine erhebliche Verringerung von Verschleiß und Korrosion der Beschichtung resultiert. Aufgrund ihrer Kugelform tragen die Partikel zu einer deutlichen Verringerung des Reibwertes der Beschichtung bei, was sich bei Reibpaarungen in einem verringerten Verschleiß des Gegenkörpers bemerkbar macht.Surprisingly, it has been shown that with the use according to the invention of the spherical oxide particles as dispersoids in metallic disper sion layers to achieve unexpected benefits. So let's get on due to their uniform spherical shape, the accessibility clearly smaller particle sizes, such as in the submicron range, as well as the narrow  Particle size distribution thinner and more evenly constructed Create layers. This is particularly noteworthy Advantage that for one with conventional hard particles such as silicon carbide comparable layer hardening effect a significantly less Dispersoid content, typically in the order of 1/10, is required. The use of the spherical oxide particles according to the invention brings about So a significant increase in the hardening effect, which in turn a significant reduction in wear and corrosion of the Coating results. The particles contribute due to their spherical shape a significant reduction in the coefficient of friction of the coating at what with friction pairings in a reduced wear of the Counter body noticeable.

Insgesamt läßt sich durch den Einsatz der durch hydrolytische Poly­ kondensation von Alkoxiden erhaltenen unporösen kugelförmigen Oxid­ partikeln als Dispersoide in metallischen Dispersionsschichten deren Einsatzbreite erheblich erweitern.Overall, the use of hydrolytic poly condensation of alkoxides obtained non-porous spherical oxide particles as dispersoids in metallic dispersion layers Extend the range of use considerably.

Claims (10)

1. Metallische Dispersionsschichten auf Basis einer von einem Metall gebildeten Matrix, in die als Dispersoide nichtmetallische Partikel eingelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Dispersoide durch hydrolytische Polykondensation von Alkoxiden erhaltene unporöse kugelförmige Oxidpartikel mit einer Partikelgröße zwischen 0,01 und 5 µm enthalten.1. Metallic dispersion layers based on one of a metal formed matrix, into the non-metallic particles as dispersoids are stored, characterized in that these are dispersoids obtained by hydrolytic polycondensation of alkoxides non-porous spherical oxide particles with a particle size between 0.01 and 5 µm included. 2. Dispersionsschichten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die darin als Dispersoide enthaltenen Partikel monodispers sind.2. Dispersion layers according to claim 1, characterized in that that the particles contained therein as dispersoids are monodisperse. 3. Dispersionsschichten nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Partikel auf Basis von SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ oder entsprechende Mischoxide enthalten.3. Dispersion layers according to claims 1 or 2, characterized characterized in that they contain particles based on SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Contain Al₂O₃ or corresponding mixed oxides. 4. Dispersionsschichten nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel eine Oberflächenmodifizierung durch kovalent gebundene organische Gruppen aufweisen.4. Dispersion layers according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the particles have a surface modification have organic groups bound by covalently. 5. Verfahren zur Herstellung von metallischen Dispersionsschichten auf Basis einer von einem Metall gebildeten Matrix, in die als Disper­ soide nichtmetallische Partikel eingelagert sind, wobei man aus einem Bad, das ein gelöstes Salz des betreffenden Metalls und nicht­ metallische Partikel darin dispergiert enthält, das Metall und die Partikel elektrolytisch oder chemisch auf einem Substrat abscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheidungsbad durch hydro­ lytische Polykondensation von Alkoxiden erhaltene unporöse kugel­ förmige Oxidpartikel mit einer Partikelgröße zwischen 0,01 und 5 µm enthält.5. Process for the production of metallic dispersion layers Basis of a matrix formed by a metal, into which as a disper soide non-metallic particles are embedded, whereby one from a bath that is a dissolved salt of the metal in question and not contains metallic particles dispersed therein, the metal and the Separates particles electrolytically or chemically on a substrate, characterized in that the deposition bath by hydro lytic polycondensation of alkoxides obtained non-porous sphere shaped oxide particles with a particle size between 0.01 and 5 microns contains. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheidungsbad monodisperse Partikel enthält. 6. The method according to claim 5, characterized in that the Deposition bath contains monodisperse particles.   7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheidungsbad Partikel auf Basis von SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ oder entsprechende Mischoxide enthält.7. The method according to claims 5 or 6, characterized in that the deposition bath particles based on SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Contains Al₂O₃ or corresponding mixed oxides. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Partikel eine Oberflächenmodifizierung durch kovalent gebundene organische Gruppen aufweisen.8. The method according to claims 5 to 7, characterized that the particles have a surface modification by covalent have bound organic groups. 9. Verwendung von durch hydrolytische Polykondensation von Alk­ oxiden erhaltenen unporösen kugelförmigen Oxidpartikeln mit einer Partikelgröße zwischen 0,01 und 5 µm als Dispersoide in metalli­ schen Dispersionsschichten.9. Use of by hydrolytic polycondensation of alk non-porous spherical oxide particles obtained with an oxide Particle size between 0.01 and 5 µm as a dispersoid in metallic dispersion layers. 10. Verwendung von metallischen Dispersionsschichten gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 zur Härtung und/oder Reibungsverringerung der Oberflächen mechanisch beanspruchter Teile.10. Use of metallic dispersion layers according to the Claims 1 to 4 for hardening and / or reducing the friction Surfaces of mechanically stressed parts.
DE4424168A 1994-07-08 1994-07-08 Metallic dispersion layer for hardening and reducing friction of surface Ceased DE4424168A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4424168A DE4424168A1 (en) 1994-07-08 1994-07-08 Metallic dispersion layer for hardening and reducing friction of surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4424168A DE4424168A1 (en) 1994-07-08 1994-07-08 Metallic dispersion layer for hardening and reducing friction of surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4424168A1 true DE4424168A1 (en) 1996-01-11

Family

ID=6522695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4424168A Ceased DE4424168A1 (en) 1994-07-08 1994-07-08 Metallic dispersion layer for hardening and reducing friction of surface

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4424168A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19713359A1 (en) * 1997-03-29 1998-10-01 Schlafhorst & Co W Open end spinning rotor assembly
DE102007036927A1 (en) * 2007-08-04 2009-02-12 Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg Spinning agent of a textile machine
EP2449154A4 (en) * 2009-06-29 2017-01-04 Auckland UniServices Limited Plating or coating method for producing metal-ceramic coating on a substrate
DE102019122480A1 (en) * 2019-08-21 2021-02-25 Airbus Defence and Space GmbH Application nozzle element, application device and application method for uniform application of thixotropic filling compounds

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19713359A1 (en) * 1997-03-29 1998-10-01 Schlafhorst & Co W Open end spinning rotor assembly
US6062015A (en) * 1997-03-29 2000-05-16 W. Schlafhorst Ag & Co. Spinning rotor for an open-end spinning machine and method for coating the same
US6123989A (en) * 1997-03-29 2000-09-26 W. Schlafhorst Ag & Co. Spinning rotor for an open-end spinning machine and method for coating the same
DE19713359B4 (en) * 1997-03-29 2005-12-08 Saurer Gmbh & Co. Kg Spinning rotor for an open-end spinning machine and method for its coating
DE102007036927A1 (en) * 2007-08-04 2009-02-12 Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg Spinning agent of a textile machine
EP2449154A4 (en) * 2009-06-29 2017-01-04 Auckland UniServices Limited Plating or coating method for producing metal-ceramic coating on a substrate
US9562302B2 (en) 2009-06-29 2017-02-07 Auckland Uniservices Limited Plating or coating method for producing metal-ceramic coating on a substrate
DE102019122480A1 (en) * 2019-08-21 2021-02-25 Airbus Defence and Space GmbH Application nozzle element, application device and application method for uniform application of thixotropic filling compounds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3503859C2 (en) Composite coated sliding surface of a displaceable component
EP1507020B1 (en) Plasma sprayed layer on cylinder bores of engine blocks
DE2440964C3 (en) Method for applying a layer of plastic-coated particles of inorganic material
DE112009000958B4 (en) Powder core powder and process for its preparation
EP2268725B1 (en) Particulate wax composites and method for the production thereof and the use thereof
WO2001074739A1 (en) Glass ceramic and metal substrates with a self-cleaning surface, method for the production and use thereof
DE2852273A1 (en) FIRE-COMBUSTIBLE COMPOSITE
DE102014220590A1 (en) Nanocarbon reinforced-aluminum composite materials and methods of making the same
EP0080604B2 (en) Corundum abrasive grain with ceramic coating
DE602004004538T2 (en) POWDER VARNISHERS AND THEIR USE IN POWDER VARNISHES
EP1987172A2 (en) Corrosion-resistant substrate and method for its production
EP0546407B1 (en) Use of organo-functional polysiloxanes for modifying the surfaces of fine particles
EP3307925B1 (en) Process for plasma electrolytic oxidation
DE60003489T2 (en) Composition for non-wettable transparent coating and objects coated with it
EP2831339B1 (en) Method for producing a roll cover
DE4424168A1 (en) Metallic dispersion layer for hardening and reducing friction of surface
DE10127494B4 (en) High temperature stable inorganic boron nitride layers
EP0546406A2 (en) Use of organo-functional polysiloxanes for modifying the surfaces of fine particles
DE102016212401B4 (en) Vehicle part coated with a PTFE coating solution
DE202008004674U1 (en) Hand tool with a mark
EP2188224A1 (en) Method for the transparent coating of a substrate with plasma at atmospheric pressure
EP3310498B1 (en) Coating of composite wood panels with aminoplast resin films fitted with an abrasion-resistant, easy-clean and hydrophobic surface
EP2176449A1 (en) Hard chrome layer, coated substrate and tribological system
WO2007062974A2 (en) Silicate-coated particles in a metal layer
DE2109133B2 (en) Process for applying coatings of high temperature resistant plastics to substrates by flame spraying and flame spraying powder for its implementation

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8131 Rejection