EP0664349A1

EP0664349A1 - Verfahren zum Beschichten von Kupferwerkstoffen

Info

Publication number: EP0664349A1
Application number: EP95100952A
Authority: EP
Inventors: Robert Volz; Josef Hagler
Original assignee: Voestalpine Stahl GmbH; Voestalpine Stahl Linz GmbH; Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Voestalpine Stahl Linz GmbH; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1994-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2015-01-25
Also published as: ATE181970T1; DE4402046A1; DE59506320D1; EP0664349B1

Abstract

Um ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von Kupferwerkstoffen mit einer Schutzschicht, derart zu verbessern, daß die Schutzschicht einerseits eine ausreichende Härte aufweist und außerdem auf großen Flächen flächendeckend auftragbar ist, wird vorgeschlagen, daß der Kupferwerkstoff durch Auftragen einer Deckschichtlegierung mit einer Deckschicht versehen wird und daß anschließend im Bereich einer Auftragfläche die Schutzschicht durch Zufuhr von Schutzschichtkomponenten in Form einer Schutzschichtlegierung und deren Aufschmelzen mit Laserstrahlung aufgetragen und durch ein im wesentlichen im Bereich der Auftragfläche erfolgendes Anschmelzen des Kupferwerkstoffs mit diesem verbunden wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von Kupferwerkstoffen mit einer Schutzschicht.
Aus der DE-A-34 15 050 ist es beispielsweise bekannt, zur Oberflächenveredelung von Kupferwerkstoffen zunächst die gewünschte Schicht durch beispielsweise thermisches Spritzen, galvanische Verfahren oder PVD-Verfahren aufzutragen und nachher mit Laserstrahlung ein Umschmelzen oder ein Einschmelzlegieren durchzuführen, um ein festes Haften der Schicht auf dem Kupferwerkstoff zu erreichen und außerdem die Poren zu entfernen. Bei diesem Verfahren bestehen jedoch aufgrund der unterschiedlichen Benetzbarkeit der Beschichtung und des Kupferwerkstoffs sowie der unterschiedlichen Wärmeleitkoeffezienten große Probleme, so daß nur Einzelspuren umgeschmolzen werden können und keine durchgehende flächenhafte verschleißfeste Beschichtung erreichbar ist.
Darüber hinaus ist ferner ein einstufiger Beschichtungsprozeß bekannt, bei welchem die Beschichtung in einem einzigen Verfahrensschritt direkt aufgebracht und mit Laserstrahlung aufgeschmolzen wird. Hierzu sind einerseits hohe Leistungen erforderlich und andererseits tritt damit ein Lasertiefschweißeffekt auf, welcher dazu führt, daß der Kupferwerkstoff bis in eine relativ große Tiefe erschmolzen wird und das erschmolzene Kupfer Teil der Schutzschicht wird, so daß die Härte der Schutzschicht nicht ausreichend ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Versehen der Oberfläche von Kupferwerkstoff mit einer Schutzschicht derart zu verbessern, daß die Schutzschicht einerseits eine ausreichende Härte aufweist und außerdem auf großen Flächen flächendeckend auftragbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kupferwerkstoff durch Auftragen einer Deckschichtlegierung mit einer Deckschicht versehen wird und daß anschließend im Bereich einer Auftragfläche die Schutzschicht durch Zufuhr von Schutzschichtkomponenten in Form einer Schutzschichtlegierung und deren Aufschmelzen mit Laserstrahlung aufgetragen und durch ein im wesentlichen im Bereich der Auftragfläche erfolgendes Anschmelzen des Kupferwerkstoffs mit diesem verbunden wird.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß durch das Versehen des Kupferwerkstoffs mit der Deckschicht dessen optische Eigenschaften für die Laserstrahlung geändert werden, so daß einerseits mit der Laserstrahlung ein Aufschmelzen der Komponenten der Schutzschicht möglich ist, und andererseits aber auch ein Anschmelzen des Kupferwerkstoffs im Bereich der Auftragfläche und somit eine innige Verbindung zwischen der Schutzschicht und dem Kupferwerkstoff, insbesondere mit einem metallurgischen Verbund zum Kupferwerkstoff, herstellbar ist.
Vorzugsweise wird mit dem Laserstrahl durch Aufschmelzen der Deckschicht und geringfügiges Anschmelzen des Kupferwerkstoffs ein Schmelzbad erzeugt, in welches dann die die Schutzschicht bildende Schutzschichtlegierung eingebracht wird, wobei die Schutzschichtlegierung entweder direkt in dem Schmelzbad erschmolzen wird oder vor Auftreffen in dem Schmelzbad durch den Laserstrahl aufgeheizt oder erschmolzen wird und in dem Schmelzbad zusammen mit den Komponenten der Deckschicht die Schutzschicht gebildet wird.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Deckschicht aus die Eigenschaften der Schutzschicht nicht beeinträchtigendem Material ist, da in diesem Fall ein Einbau des Materials der Deckschicht in die Schutzschicht keinerlei negative Auswirkungen auf deren Eigenschaften hat.
Noch vorteilhafter ist es, wenn die Deckschicht aus für die mechanischen Eigenschaften der Schutzschicht inertem Material ist.
Das Material der Deckschicht kann dabei entweder so ausgewählt sein, daß es unverändert in die Schutzschicht eingebaut wird oder so, daß es beim Auftragen der Schutzschicht miterschmolzen wird.
In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Deckschicht Komponenten der Schutzschicht aufweist, so daß durch das Miterschmelzen der Deckschicht bereits Komponenten der Schutzschicht in Form einer Schmelze vorliegen.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Deckschicht und die Schutzschicht dieselben Komponenten, vorzugsweise in derselben Zusammensetzung, aufweisen. In diesem Fall verbinden sich Deckschicht und das zur Bildung der Schutzschicht zugeführte Material problemlos zu einer einheitlichen jetzt die Schutzschicht bildenden Schicht.
Wie bereits erwähnt, dient die Deckschicht dazu, die Laserstrahlungsabsorption des Kupferwerkstoffs derart zu verändern, daß dieser die Laserstrahlung nicht mehr oder nur in geringem Maße reflektiert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Deckschicht die Laserstrahlungsabsorption derart verändert, daß die Deckschicht und der Kupferwerkstoff im Bereich der Auftragfläche gemeinsam erschmolzen werden. Dies hat den großen Vorteil, daß die Deckschicht als solche nicht separat vor dem Kupferwerkstoff erschmolzen wird und dadurch aufgrund unterschiedlicher Benetzungsverhältnisse die Deckschicht sich als Schmelze auf dem nichterschmolzenen Kupferwerkstoff zusammenzieht.
Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Deckschicht ausreichend dünn ausgeführt ist, um gleichzeitig mit dem Kupferwerkstoff durch die Laserstrahlung erschmolzen zu werden.
Die Dicke der Deckschicht beträgt beispielsweise ungefähr 100 bis ungefähr 300 µm, während die gesamte sich bildende Schutzschicht in der Größenordnung von ungefähr 1 bis ungefähr 3 mm, vorzugsweise 2 mm liegt.
Die als Deckschicht aufgetragene Masse der Legierung steht zur Masse der danach aufgebrachten Schutzschichtlegierung in einem Verhältnis von ungefähr 1 zu 3 bis ungefähr 1 zu 5. Vorzugsweise ist die Deckschicht so ausgebildet, daß sie eine thermische Spritzschicht ist und einer thermischen Spritzschicht im erfindungsgemäßen Sinne wird beispielsweise eine Flammspritzschicht oder eine Plasmaspritzschicht oder eine Vakuumspritzschicht oder eine Hochgeschwindigkeits-Flammspritzschicht oder eine ähnliche Schicht verstanden.
Derartige Schichten lassen sich in einfacher Weise und kostengünstig aufbringen und stellen somit eine vorteilhafte Vorbehandlung des erfindungsgemäß verwendeten Kupferwerkstoffs dar.
Im erfindungsgemäßen Sinne wird als Auftragfläche diejenige Fläche verstanden, in welcher ein Auftrag der Schutzschicht erfolgt. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Auftragfläche hinsichtlich ihrer Ausdehnung im wesentlichen der Ausdehnung eines sich aus den erschmolzenen Schutzschichtkomponenten bildenden Schmelzbadbereichs beim Auftragen der Schutzschicht entspricht.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren dabei so durchgeführt, daß nebeneinanderliegende Auftragflächen sich überlappen.
Insbesondere ist vorgesehen, daß nebeneinanderliegende Auftragflächen eine Beschichtungsspur bilden. In diesem Fall ist insbesondere vorgesehen, daß eine Breite der Beschichtungsspur einer Dimension der Auftragfläche quer zu ihrer Spurlängsrichtung entspricht.
Bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung wurde beschrieben, daß der Kupferwerkstoff im Bereich der Auftragfläche angeschmolzen wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Kupferwerkstoff im Bereich der Auftragfläche über eine bestimmte Tiefe als dünne Schicht miterschmolzen wird. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß der Kupferwerkstoff mindestens über eine Tiefe von 10 bis 50 µm miterschmolzen wird.
Um eine besonders vorteilhafte Verankerung der Schutzschicht in dem Kupferwerkstoff zu erreichen, ist beispielsweise vorgesehen, daß der Kupferwerkstoff in einem Teilbereich der Auftragfläche durch den Tiefschweißeffekt erschmolzen wird. In diesem Fall erstreckt sich die Schutzschicht in diesem Bereich tief in den Kupferwerkstoff hinein und ist in diesem somit formschlüssig über eine Nase verankert.
Hinsichtlich der Art der Schutzschichten wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Schutzschicht aus Legierungen gebildet wird, die eine oder mehrere der Komponenten Nickel, Kobalt oder Eisen umfassen.
Vorzugsweise ist ebenfalls vorgesehen, daß die Deckschicht eine Schicht ist, die eine oder mehrere der Komponenten Nickel, Kobalt oder Eisen umfaßt.
Um rißfreie Schutzschichten zu erhalten, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kupferwerkstoff zum Auftragen der Schutzschicht vorgewärmt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen ungefähr 100° C und ungefähr 500° C, insbesondere ungefähr zwischen 200° C und ungefähr 400° C.
Vorzugsweise wird dabei das ganze Werkstück erwärmt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Werkstück aus einem mit einer Schutzschicht versehenen Kupferwerkstoff, welcher erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kupferwerkstoff im Bereich der Überdeckung durch die Schutzschicht oberflächlich angeschmolzen ist und daß die Schutzschicht aus mehreren nebeneinanderliegenden Beschichtungsspuren gebildet ist.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Schutzschicht in einen Teilbereich ihrer Überdeckung des Werkstücks mit einer Nase formschlüssig in dem Kupferwerkstoff verankert ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Schutzschicht.
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrensschritts zum Aufbringen einer Deckschicht;
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrensschritts zum Aufbringen der Schutzschicht;
Fig. 3: einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Spur einer Schutzschicht quer zur Bewegungsrichtung beim Aufbringen derselben;
Fig. 4: einen Querschnitt, in Ansicht ähnlich Fig. 3, durch mehrere, nebeneinanderliegende Spuren von Schutzschichten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5: eine exemplarische Darstellung der Oberflächenhärte bei der Schutzschicht gemäß Fig. 4;
Fig. 6: einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Spur einer Schutzschicht quer zur Bewegungsrichtung beim Aufbringen derselben ähnlich Fig. 3 und
Fig. 7: einen Querschnitt durch mehrere nebeneinanderliegende Spuren von Schutzschichten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und ähnlich Fig. 4.

Bei einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wird, wie in Fig. 1 dargestellt, in einem ersten Verfahrensschritt ein Werkstück 10 auf einer Oberfläche 12 mit einer auf dieser aufgetragenen Deckschicht 14 versehen.
Dies erfolgt vorzugsweise in einer konventionellen Beschichtungsanlage 16, in welcher thermische Spritzschichten erzeugbar sind, wobei die Beschichtungsanlage 16 als konventionelle Beschichtungsanlage zum Erzeugen von Flammspritzschichten oder Plasmaspritzschichten oder Vakuumspritzschichten oder auch Hochgeschwindigkeits-Spritzschichten ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist die Deckschicht 14 eine Dicke von 100 bis 500 µm auf.
Das Werkstück aus einem Kupferwerkstoff ist vorzugsweise aus reinem Kupfer oder Kupferlegierungen, wobei es sich bei diesem Werkstück 10 um jede Art von Bauteil aus Kupfer handeln kann. Beispielsweise sind derartige Bauteile Kokillen oder Walzen für die Stahlindustrie, bei denen es einerseits auf die hohe Wärmeleitfähigkeit des Kupfers ankommt und andererseits die Oberfläche 12 des Werkstücks 10 geschützt werden muß.
Nach dem Versehen der Oberfläche 12 des Werkstücks 10 mit der Deckschicht 14 erfolgt das Aufbringen einer Schutzschicht 18 für die Oberfläche 12 des Werkstücks 10 in einer Laserbeschichtungsanlage 20, welche einen eine Laserstrahlung 22 erzeugenden Hochleistungslaser 24 aufweist und einen Bearbeitungskopf 26 mit einer Fokussieroptik 28, welche die aus dem Hochleistungslaser 24 kommende Laserstrahlung 22 auf einen Brennfleck 30 abbildet. Durch die Laserstrahlung 22 wird im Bereich des Brennflecks 30 ein Schmelzbad 32 erzeugt, in welchem alle Komponenten der späteren Schutzschicht 18 erschmolzen werden und aus welchem die Schutzschicht 18 sich durch Abkühlen abscheidet, wobei das Schmelzbad 32 in einer Bewegungsrichtung 34 parallel zur Oberfläche 12 des Werkstücks 10 wandert und dem Schmelzbad 32 über einen als Ganzes mit 36 bezeichneten Beschichtungsmodul die einzelnen Komponenten der Schutzschicht 18 im wesentlichen in Form eines Pulverstrahls 38 zugeführt werden, wobei dieser Pulverstrahl 38 noch von einer inerten Atmosphäre, vorzugsweise einem Schutzgasmantel aus beispielsweise Helium und/oder Argon, beispielsweise zugeführt mit einem Durchsatz von 5 - 50 l/min, umgeben ist. Hierzu ist zusätzlich noch ein den Beschichtungsmodul 36 versorgendes Pulverfördersystem 40 vorgesehen.
Bei der auf das Werkstück 10 aufgetragenen Schutzschicht 18 handelt es sich beispielsweise um eine Nickelbasislegierung, es können aber auch andere Legierungen als Schutzschicht herangezogen werden, beispielsweise Legierungen auf der Basis von Kobalt oder Eisen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer derartigen, in Form einer sogenannten Spur 42 aufgebrachten Schutzschicht 18 ist in Fig. 3 dargestellt, wobei beiderseits eines Randes der Spur 42, gekennzeichnet durch die Linien 44 und 46, noch die Deckschicht 14 zu erkennen ist. Ferner ist zu erkennen, daß im Bereich einer Breite B der Spur 42 nicht nur die Deckschicht 14 aufgeschmolzen und in die Schutzschicht 18 übergegangen ist, sondern zusätzlich im Bereich einer Tiefe T unterhalb der Oberfläche 12 der Kupferwerkstoff des Werkstücks 10 selbst miterschmolzen wurde, und somit ein Teil des Kupfers ebenfalls in das Schmelzbad 32 Eingang gefunden hat. Durch dieses Miterschmelzen des Materials des Werkstücks 10 im Bereich der Tiefe T unterhalb der Oberfläche 12 wird eine feste Haftung der Schutzschicht 18 auf dem Werkstück 10 erzeugt, so daß ein Abplatzen der Schutzschicht 18, welches aus dem Stand der Technik bekannt ist, nicht mehr erfolgen kann.
Darüber hinaus ist vorzugsweise der Brennfleck 30 so ausgebildet, daß in einem schmalen mittigen Bereich S der Spur 42 ein Tiefschweißeffekt der Laserstrahlung 22 eintritt und somit in diesem Bereich S das Material des Werkstücks 10 noch tiefer, und zwar bis zu einer Tiefe TN, erschmolzen wird, und sich die erstarrte Schutzschicht 18 mit einer Nase 48 tief in das Werkstück 10 hineinerstreckt und somit mit dieser Nase 48 noch zusätzlich formschlüssig in dem Werkstück 10 verankert ist.
Durch überlappendes Legen derartiger einzelner Spuren 42, ist, wie in Fig. 4 dargestellt, eine flächenhafte Beschichtung des Werkstücks 10 über eine beliebige Breite möglich, wobei jede Spur 42 mit einer eigenen Nase 48 in dem Werkstück 10 verankert ist und somit die insgesamt entstehende Schutzschicht 18 ebenfalls mehrfach über die Nasen 48 in dem Werkstück 10 verankert ist.
Die Eigenschaften eines mit einer derartigen Schutzschicht 18 versehenen Werkstücks 10, beispielsweise dessen Härteeigenschaften, sind exemplarisch in Fig. 5 dargestellt. Dabei ist erkennbar, daß die Schutzschicht 18 parallel zur Oberfläche eine im wesentlichen konstante Härte aufweist, während im Abstand von einer Oberfläche der Schutzschicht 18 aus gesehen bis in die Tiefe des Werkstücks 10 hineinverlaufend die Härte ungefähr konstant bleibt, und zwar über die Dicke D der Schutzschicht 18, und dann auf die Härte des Materials des Werkstücks 10 selbst, d.h. also des Kupferwerkstoffs, übergeht.
Ferner ist bei einer derartigen Schutzschicht 18, abgesehen von der Nase 48, das Werkstück 10 bis in eine Tiefe T unterhalb der ursprünglichen Oberfläche von ungefähr 10 bis ungefähr 100 µm, vorzugsweise ungefähr 50 bis ungefähr 100 µm erschmolzen. Dieses Material des Werkstücks 10 ist in der Schutzschicht 18 aufgegangen. Durch dieses Erschmelzen des Werkstücks 10 in einer geringen Tiefe unterhalb der Oberfläche 12, ist bereits eine innige Verbindung zwischen der Schutzschicht 18 und dem Werkstück 10 herstellbar.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer in Form einer Spur 42' aufgebrachten Schutzschicht 18' ist, wie in Fig. 6 dargestellt, ebenfalls noch beiderseits eines Randes der Spur 42, gekennzeichnet durch die Linien 44 und 46, die Deckschicht 14 zu erkennen und ferner ist ebenfalls im Bereich einer Breite B der Spur 42' nicht nur die Deckschicht 14 aufgeschmolzen und in die Schutzschicht 18' ebenfalls übergegangen, sondern zusätzlich ebenfalls im Bereich der Tiefe T unterhalb der Oberfläche 12 der Kupferwerkstoff des Werkstücks 10 miterschmolzen, um einen metallurgischen Verbund mit dem Kupferwerkstoff des Werkstücks 10 herzustellen.
Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel fehlt jedoch die Ausbildung der Nase 48 mittels des Tiefschweißeffekts, so daß die Schicht 18' lediglich mit dem aufgeschmolzenen Bereich mit der Tiefe T und dem sich dabei bildenden metallurgischen Verbund auf dem Werkstück 10 fest haftet und ein Abplatzen der Schutzschicht 18' nicht mehr erfolgen kann.
Mit der Schutzschicht 18' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel lassen sich ebenfalls, wie in Fig. 7 dargestellt, mehrere Spuren 42' überlappend nebeneinanderlegen, so daß diese eine durchgängige großflächige Schutzschicht 18' auf dem Werkstück 10 bilden, welche ebenfalls lediglich über den metallurgischen Verbund, gebildet durch das Miterschmelzen des Kupferwerkstoffs des Werkstücks 10 im Bereich der Tiefe T (vorzugsweise ungefähr 50 bis ungefähr 100µm) auf dem Werkstück 10 haftet, ohne daß die Ausbildung der Nasen 48 erforderlich ist.
Im übrigen ist das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schutzschicht 18' genauso ausgebildet wie das erste Ausführungsbeispiel, so daß bezüglich weiterer Merkmale vollinhaltlich auf das erste Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.
Sowohl beim ersten als auch beim zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schutzschicht können folgende Kupferwerkstoffe Verwendung finden.

reines Kupfer

sauerstoffhaltig (für E-Technik) z.B. E-Cu 58 (DIN 1787)
sauerstoffrei (für Apparatebau) z.B. SF-Cu (DIN 1787)

niedriglegierte Kupferwerkstoffe

(Konzentration der Legierungselemente < 1%, Rest Cu)

aushärtbare Knetlegierung z.B. CuCrZr (DIN 17666)
nicht aushärtbare Knetlegierung z.B. CuTeP (DIN 17666)
aushärtbare Gußlegierung z.B. G-CuCr (DIN 17655)

Kupfer-Zink-Legierung (DIN 17660)

ohne weitere Legierungselemente (5 - 40% Zn, Rest Cu)
mit Blei (0,5 - 3% Pb, ca. 40% Zn, Rest Cu)
mit weiteren Legierungselementen (Al, Mn, Sn, Fe, Ni, Pb, As)

Kupfer-Zinn-Legierung (DIN 17662)

(2 - 5% Sn, bis 0,4% P, Rest Cu)

Kupfer-Nickel-Legierung (DIN 17664)

(9,5 - 44% Ni, Sn, Fe, Mn, Rest Cu)

Kupfer-Aluminium-Legierung (DIN 17665)

(5 - 11% Al, As, Fe, Mn, Ni, Rest Cu)
Ferner kommt vorzugsweise eine Deckschicht mit einer Dicke von 100 bis 500 µm, vorzugsweise ungefähr 300 bis ungefähr 500 µm, aufgebracht als thermische Schutzschicht zum Einsatz, für die folgende Legierungen Verwendung finden können:

Nickel-Basis-Legierung

Cr 5 bis 25 Gew.%
B 2 bis 4 Gew.%
Si 2 bis 4 Gew.%
W 0 bis 15 Gew.%
C 0 bis 6 Gew.%
Mo 0 bis 5 Gew.%
Ti 0 bis 2 Gew.%
Rest Ni

Eisenbasislegierung

Cr 5 bis 25 Gew.%
B 2 bis 4 Gew.%
Si 2 bis 4 Gew.%
W 0 bis 15 Gew.%
C 0 bis 6 Gew.%
Mo 0 bis 5 Gew.%
Ti 0 bis 2 Gew.%
Rest Fe

Kobalt-Basis-Legierung

Cr 5 bis 25 Gew.%
B 2 bis 4 Gew.%
Si 2 bis 4 Gew.%
W 0 bis 15 Gew.%
C 0 bis 6 Gew.%
Mo 0 bis 5 Gew.%
Ti 0 bis 2 Gew.%
Rest Co
Die Schutzschicht wird mit einer Dicke D von mindestens 100 bis 300µm, vorzugsweise ungefähr 1 bis ungefähr 3 mm, bevorzugterweise ungefähr 1 bis ungefähr 2 mm, aufgebracht, wobei vorzugsweise ebenfalls die Nickelbasislegierung oder die Kobaltbasislegierung oder die Eisenbasislegierung wie vorstehend angegeben, Verwendung finden.
Die Schutzschicht ist im Fall des Auftragens einer Legierung als Deckschicht und des späteren Auftragens derselben Legierung zur Bildung der Schutzschicht eine homogen durchmischte Schicht die auch die Legierung der Deckschicht mitumfaßt.

Claims

Verfahren zum Beschichtender Oberfläche von Kupferwerkstoffen mit einer Schutzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferwerkstoff durch Auftragen einer Deckschichtlegierung mit einer Deckschicht versehen wird und daß anschließend im Bereich einer Auftragfläche die Schutzschicht durch Zufuhr von Schutzschichtkomponenten in Form einer Schutzschichtlegierung und deren Aufschmelzen mit Laserstrahlung aufgetragen und durch ein im wesentlichen im Bereich der Auftragfläche erfolgendes Anschmelzen des Kupferwerkstoffs mit diesem verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus die Eigenschaften der Schutzschicht nicht beeinträchtigendem Material ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus für die mechanischen Eigenschaften der Schutzschicht inertem Material ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Deckschicht beim Auftragen der Schutzschicht miterschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einem Material ist, welches Schutzschichtkomponenten umfaßt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht derart die Laserstrahlungsabsorption verändert, daß die Deckschicht und der Kupferwerkstoff im Bereich der Auftragfläche gemeinsam erschmolzen werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht in Form einer thermischen Spritzschicht auf die Oberfläche des Kupferwerkstoffs aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragfläche hinsichtlich ihrer Ausdehnung im wesentlichen der Ausdehnung eines sich aus den erschmolzenen Schutzschichtkomponenten bildenden Schmelzbadbereichs entspricht.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinanderliegende Auftragflächen sich überlappen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinanderliegende Auftragflächen eine Beschichtungsspur bilden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferwerkstoff im Bereich der Auftragfläche über eine bestimmte Tiefe als dünne Schicht miterschmolzen wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferwerkstoff in einem Teilbereich der Auftragfläche durch den Tiefschweißeffekt erschmolzen wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus einer Legierung gebildet wird, die eine oder mehrere der Komponenten Nickel, Kobalt oder Eisen umfaßt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einer Legierung gebildet wird, die eine oder mehrere der Komponenten Nickel, Kobalt oder Eisen umfaßt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferwerkstoff zum Auftragen der Schutzschicht vorgewärmt wird.
Werkstück aus einem mit einer Schutzschicht versehenen Kupferwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferwerkstoff im Bereich der Überdeckung durch die Schutzschicht oberflächlich angeschmolzen ist und die Schutzschicht aus mehreren nebeneinanderliegenden Beschichtungsspuren gebildet ist.
Werkstück nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht in einem Teilbereich ihrer Überdeckung des Werkstücks mit einer Nase formschlüssig in den Kupferwerkstoff verankert ist.