CH271658A - Verfahren zur Herstellung eines mit einem andern Metall überzogenen Sintermetallgegenstandes und danach hergestellter Metallgegenstand. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines mit einem andern Metall überzogenen       Sintermetallgegenstandes    und danach hergestellter Metallgegenstand.    Die Erfindung bezieht sich auf die Her  stellung eines mit einem Überzug aus einem  andern Metall versehenen     Sintermetallgegen-          standes    aus Metallpulver, -wobei die Aufbrin  gung des Überzuges durch Elektrolyse oder  durch chemische     Abscheidung    des     Überzugs-          metalles    aus seinen Lösungen erfolgen kann.  



  Bei der Herstellung von     Sintermetallge-          genständen    nach den üblichen Methoden der       Pulvermetallurgiewird        eineMetallpulvermasse,     die aus einem Metall oder einer Mischung von  mehreren Metallen bestehen kann, zunächst  bei gewöhnlicher oder leicht erhöhter Tempe  ratur in einem     Gesenk        verpresst,    wobei man  einen genügend hohen Druck zur Anwendung  bringen     muss,        dass    der erhaltene,     ungesinterte     Körper gehandhabt werden kann.

   Der so er  haltene,     ungesinterte    Körper wird dann in  einem Ofen bei Temperaturen unterhalb des  Schmelzpunktes des     Metalles        bzw.    des vorwie  gend vorhandenen     Metalles,    sofern eine Mi  schung vorliegt, gesintert. Üblicherweise ar  beitet man in einer reduzierenden oder schüt  zenden Ofenatmosphäre, wie z. B. Wasser  stoff. Der erhaltene, gesinterte Körper kann  direkt verwendet werden, oder man kann ihn  durch eine zusätzliche Kaltpressung oder Prä  gung weiter verdichten und verfestigen.

    Selbst bei Anwendung einer     Schlussprägung     ist es sehr schwierig, Körper zu erhalten, die  sehr dicht sind, und die üblichen technischen  Metallgegenstände, die nach dem     vorstehen-          ZD       den Verfahren erhalten werden, können eine       PorositiLt    von bis zu 40 % aufweisen.  



  Es sind schon vielfach Versuche gemacht  worden, um auf solchen gesinterten und mehr  oder weniger porösen Metallgegenständen be  friedigende     Oberfläehenüberzüge    anzubrin  gen, um korrosionsbeständige Oberflächen,  Oberflächen mit verbessertem Aussehen oder  solche mit anderer Färbung als die des     Press-          lings    zu erhalten     bzw.    aus andern Gründen.  Diese Versuche waren jedoch bisher erfolglos,  da der Körper und die aufgebrachte Schicht  in verhältnismässig kurzer Zeit durch Korro  sion, Abblättern und dergleichen zerstört  wurden.  



  Es wurde gefunden,     dass    der Grund für  die rasche Zerstörung- solcher, nach den übli  chen     Elektroplattierverfahren    plattierter Me  tallgegenstände dein Umstand zuzuschreiben  ist,     dass    es nicht möglich ist, die Rückstände  des Bades, in dem der Metallüberzug auf  gebracht wurde, vollständig aus den Poren  des Körpers     auszuwasehen,    und     dass    die darin  eingeschlossenen Rückstände, z. B. Salze, in  kurzer Zeit eine innere Korrosion desselben,  mit der dadurch bedingten     Oberfläehenzerstö-          rung,    bewirken.  



  Gemäss vorliegender Erfindung wird dieser  höchst     unerwünsehte    Zustand ausgeschaltet  und ein dauerhafter, haltbarer Oberflächen  überzug dadurch erhalten,     dass    man den     Kör     per nach Aufbringen des Metallüberzuge-      einer Behandlung unterwirft, um daraus wäh  rend des Überziehens hineingelangte Rück  stände der Lösung zu entfernen. Diese Be  handlung kann eine Wärmebehandlung sein,  durch die die Salze verflüchtigt werden.     Diese-          Wärmebehandlung    kann,<B>je</B> nach, der Natur  der eingeschlossenen Rückstände, eine     Zer-          setz7Lmg    der Salze zur Folge haben oder nicht.  



  Da die zur Erzeugung eines fertigen Me  tallgegenstandes erforderliche     Sinterang    selbst  eine Wärmebehandlung ist, durch die die ein  geschlossenen Salze ausgetrieben werden     kön#          nen,    wird man das     Verf        ahren    mit. Vorteil  ohne zusätzliche Massnahmen durchführen, in  dem man einfach die Reihenfolge der Be  handlung des     zuerstgebildeten,        ungesinterten          Presslings    umkehrt.

   Dementsprechend kann  der     ungesinterte    Körper mit dem     iMetallüber-          zug    versehen     Lmd    hernach der üblichen     Sin-          terung,    die     zur    Erzielung eines zusammen  hängenden fertigen Gegenstandes der ge  wünschten mechanischen Festigkeit erforder  lich ist, unterworfen werden.  



  Beispielsweise wurden gemäss einer Aus  führungsform des Verfahrens Gegenstände  auf folgende Weise erzeugt:  Durch     Verpressen    einer Mischung aus  <B>99</B> % Eisenpulver und<B>1</B> %     Graphitpulver    in  einem geeigneten     Gesenk    bei einem Druck       von    4725     kg/cm#    wurde ein Körper herge  stellt, -der im     ungesinterten    Zustand eine       Porosität    von<B>23</B>     ü/o    aufwies.  



  Der     ungesinterte    Körper wurde     dureh   <B>Ab-</B>  beizen in warmer<B>10</B>     1/oiger    Salzsäure und  Waschen mit warmem Wasser in üblicher  Weise für die     Plattierung    vorbereitet.  



  Der vorbereitete Körper wurde dann nach  der üblichen Praxis unter Anwendung einer       Kathodenstromdichte    von<B>1,8</B>     Amp./dm2    unter  Verwendung eines Elektrolyten folgender Zu  sammensetzung mit Nickel überzogen:  <B>C</B>  
EMI0002.0034     
  
    NiSO,. <SEP> <B>7</B> <SEP> <U>H#O</U> <SEP> 120 <SEP> <B>g/1</B>
<tb>  <B>NH,CI <SEP> 15 <SEP> g/1</B>
<tb>  H,BO, <SEP> <B>15 <SEP> g/1</B>       Die     Behandlun-    wurde so lange fortgesetzt,  t3  bis die     Abscheidung    auf dem Körper etwa       0,025    mm dick war.    Der galvanisierte Körper wurde dann in  einem üblichen     Sinterofen    in Wasserstoff  atmosphäre gesintert.

   Dabei wurde im Ver  laufe von<B>30</B> Minuten auf<B>10930 C</B> aufgeheizt,  dann eine Stunde bei<B>10930</B>     C    gehalten und  innert<B>30</B> Minuten auf Raumtemperatur ab  gekühlt.  



  Der gesinterte Körper hatte eine sehr  blanke, glatte Oberfläche, und es trat keine       Blasenbilclung    oder Ablösung der     PlattierLin,-          auf.    Bei der mikroskopischen Untersuchung  eines Querschnittes durch den Körper zeigte  sich das in der Mikroaufnahme der     Fig.   <B>1</B>  dargestellte Bild.

   Die Temperatur und Dauer  des     Sintervorganges    bewirkte eine     Verfliieh-          tigung    und Abtreibung der restlichen, vom  Überziehen herrührenden Salze, und man  sieht auch aus     Fig.   <B>1,</B>     dass    der     Sintervorgang     ein stärkeres     Eindiffundieren    des     Überzugs-          metalles    in den porösen Körper bewirkte, als  dies bei einer ausschliesslichen     Überzugsbe-          handlung    der Fall gewesen wäre.

   Dies wird  ersichtlich, wenn man die     Fig.    2 beizieht,     wel;-          ehe    bei gleicher Vergrösserung einen Quer  schnitt durch einen Körper zeigt., der gleich  wie oben hergestellt wurde, wobei aber die       Sinterungsbehandlung        auf   <B>10</B> Minuten bei       Sintertemperatur    beschränkt wurde. Ein Ver  gleich der beiden Proben zeigt deutlich die  zusätzliche Diffusion als Folge der vollen       Sinter-angsbehandlung.     



  Ein vollkommen gesinterter Gegenstand,  der wie oben beschrieben hergestellt wurde,  wurde noch einer weiteren Pressung bei einem  Druck von<B>7875</B>     kg/cm-'    unterworfen. Es  -wurde     fest-estellt,        dass    diese Behandlung die  Haftung zwischen dem     Überzugsmetall    und  dem<B>E</B>     isenkörper    nicht zerstörte, trotzdem  infolge der Behandlung der Gegenstand eine  kleinere Dimension aufwies und seine Dichte  erhöht war.

   Der Grund     hiefür    ist offensicht  lich darin zu erblicken,     dass    der Nickelüber  zug, der während der     Sinterung    vollkommen  angelassen und infolge der Diffusion vollstän  dig gebunden wurde, befähigt ist, die durch  die Nachpressung bewirkten Verschiebungen  aufzunehmen, ohne zu springen oder vom  Körper des     Presslings    abzublättern.           Um    die Widerstandsfähigkeit des Über  zuges gegen Korrosion zu prüfen, -wurden drei  Proben hergestellt.

   Eine Probe wurde     naeh     dem eben beschriebenen Verfahren hergestellt,  eine zweite,     dieden    gleichen Körper aus     eisen-          haltigein    Material aufwies, wurde in der  üblichen     Mleise    nach dem     Sinterprozess    mit  einem     Niekelüberzug    versehen, und die dritte,  deren Körper     ebenf        alls    aus dem gleichen  eisenhaltigen Material bestand, wurde nicht       überzo,-en.    Diese drei Proben wurden in einem  geschlossenen Behälter über einer gesättig  ten Salzlösung aufbewahrt.

   Das nicht über  zogene Probestück begann nach 48 Stunden  einen gleichmässigen Rostüberzug zu zeigen  und war nach einer     )AToche    stark     durebkorro-          diert.    Das nach der üblichen Methode über  zogene     Probestüek    begann nach 24 Stunden  Korrosionserscheinungen zu zeigen. Das     ei#          findungsgemäss    überzogene Probestück     hin-          kn     gegen zeigte auch nach einmonatiger Aufbe  wahrung in der Salzatmosphäre noch keine  Anzeichen einer Korrosion.  



  Wie bereits vorher erwähnt, besteht eine  spezielle und wirtschaftliche Ausführungs  form des     vorlieo-enden    Verfahrens darin,  einen     ungesinterten        Pressling    ohne Zwischen  behandlung     zu    plattieren und hernach die     er-          forderliehe        Sinterung    in einem Male     vorzii-          nehmen.    In gewissen Fällen kann es aber er  wünscht sein, diese Reihenfolge abzuändern.

    Gewisse, durch     pulvermetallurgisehe    Metho  den hergestellte,     ungesinterte    Körper können  zu zerbrechlich sein, um bei der     Weiterbe-          handlun,-    gehandhabt werden     züi    können, da  sie dünne Querschnitte aufweisen, oder das  Endprodukt eine hohe     Porosität    aufweisen  soll, oder infolge des Charakters des den     Kör-          per    bildenden     Metalles    oder ans andern Grün  den.

   In solchen Fällen kann es aus vorwiegend       meehanisehen    Gründen angebracht sein, den       Pressling    einer     Vorsinterung        züi    unterwerfen,  um dessen mechanische Festigkeit so weit zu  erhöhen,     dass    er bei den anschliessenden Mass  nahmen zur Aufbringung des Überzuges und  bei der     Sehlusssinterung    ohne Bruchgefahr  gehandhabt werden kann.

      Da das     W,        erkstüek    nach der Aufbringung  des Metallüberzuges stets einer     Naehbehand-,          lung    zur Entfernung der     Rüekstälide    unter  worfen werden     muss,    ist es, wenn vor der       Plattierung    gesintert wird, aus     wirtschaftli-          eben    Gründen erwünscht, diesen     Sinterprozess     auf eine kurze     Vorbehandlung    zu. beschrän  ken.

   Es ist jedoch zu bemerken,     dass    einer  vollständigen     Sinterung    vor dem Aufbringen  <B>C</B>     ZD     des Metallüberzuges nichts entgegensteht,  wenn man nachher     noeh    eine     Wärmebehand-          Jung    bei solchen Temperaturen und von     sol-          eher    Dauer, wie sie zum Abtreiben der     rest-          liehen    eingeschlossenen Salze erforderlich ist,  anschliesst.  



  Wie sich zeigte, ist es möglich, auf den  porösen Körpern einen gleichmässig diffun  dierenden Metallüberzug zu erzeugen. Es ist  bekannt,     dass    gewisse, zur Bildung     wünsehen,4-          werter    Legierungen geeignete Metalle ganz  verschiedene elektrochemische Eigenschaften  aufweisen, die es     verunmöglichen,    dieselben  gemeinsam in Form eines Legierungsüber  zuges durch Elektrolyse     abzuseheiden.    Es  wurde     nun        gef    Linden,     dass    man     gleiehförmige          Legierungsüberziige    erhalten kann,

   wenn man  auf den porösen Körper nacheinander die     ver-          sehiedenen        Metallschiehten    aufbringt, von  denen man eine Legierung haben möchte, und  hernach sintert. Die     Sinterung    treibt dann  nicht nur die restlichen Salze ab, sondern  bewirkt ausserdem infolge der Temperatur  und Dauer der     Wäniebehandlung    eine Legie  rung der einzeln abgeschiedenen,     Überzugs-          inetalle,    unter sieh sowie eine feste, dauerhafte  Verbindung der     Plattierung    mit dem Haupt  körper des Stückes.  



  Ein Beispiel     hiefür    ist folgendes. Ein     un-          gesinterter        Eisenpressling,    der wie vorher be  schrieben hergestellt wurde, wurde durch Gal  vanisieren mit einem     Niekelüberzug    von  <B>0,025</B> mm Dicke versehen. Auf diesen wurde  in gleicher Weise eine Schicht von<B>0,0127</B> mm  Kupfer aufgebracht. Nach dieser Behandlung  hatte das     Stüek        natürlieh    ein kupferfarbiges  Aussehen. Der Körper wurde dann in Wasser  stoffatmosphäre in gleicher Weise gesintert  wie früher beschrieben. Die Oberflächenfarbe      des so erhaltenen     Sinterstückes    war nicht  mehr kupfern, sondern silbrig.

   Die mikrosko  pische Untersuchung eines Querschnittes und  die chemische Analyse des     überzuges    zeigten,       dass    das Kupfer und Nickel     diflundiert    waren       und    eine Legierung bildeten, die     annäh        nd     der Zusammensetzung einer Legierung aus       68        1/o        Ni,        29        %        Cu        und        insgesamt   <B>3</B>     %        Fe,          Ain,

          Si        und        C    entsprach. Es ist klar,     dass    die  gleiche Methode auch zur Erzeugung anderer  Legierungsüberzüge, wie z. B.     Nickel-Chrom,          Kupfer-Zinn        usw.,    verwendet werden kann,  indem man ein     Stüek    nacheinander mit den  verschiedenen Metallkomponenten überzieht  und diese nachher durch     Wärmebehandlung     legiert und bindet.

   Es ist auch klar,     dass    es,  was die Art des fertigen Überzuges betrifft,  das heisst ob er aus     eineur    einzigen Metall  oder aus einer Legierung besteht, unerheblich  ist, ob man einen     ungesinterten        Pressling    oder  einen, der     vorgesintert    wurde, mit Metall  überzieht.  



  Obschon in last allen Fällen gefunden  wurde,     dass    das oben beschriebene Verfahren  vom technischen Standpunkt aus vollkommen  befriedigt, wurde beobachtet,     dass    es bei     V#er-          wendung    von     Lösungender        überzugsmetalle,     die     Cyanide,    wie Natrium- und     Kaliumeyanid,     enthalten, schwierig ist, die     restliel-1    anhaften  den Salze -durch Erhitzen allein mit     techniseli          zufriedenstellender    Geschwindigkeit auszutrei  ben.

   Um den Nachteil, den ein längeres Erhit  zen, als für die     Sinterung    erforderlich ist, mit  sich bringt, zu vermeiden, kann man im     Elek-          trolytbad    andere, geeignete Salze verwenden.  Ist jedoch aus wirtschaftlichen oder andern  Gründen ein solcher Austausch nicht er  wünscht, so kann diese Schwierigkeit leicht  dadurch überwunden werden,     dass    man den  überzogenen Körper mit einer geeigneten  Säurelösung behandelt, um z. B.     Cyanide    in  ein Salz überzuführen, das     sich,durchWärme     leichter verflüchtigen     lässt.    So kann man  z.

   B. einen     Natriumeyanid    enthaltenden Kör  per vorteilhaft mit     Oxalsäure    oder einer  schwachen     Schwefelsäurelösung    behandeln,  um das     Natriumeyanid    in das verhältnis  mässig     flUchtigere        Natriumoxalat    oder Na-         triumsulfat        überzuführen.    Man kann natür  lich zur Umwandlung der nicht     raseli    durch  Hitze     entfernbaren    Salze in leichter     entfern-          bare    Salze     aueb    andere, geeignete Lösungs  mittel verwenden.  



  Im vorstehenden Beispiel, in welchem     ein          Pressling    zuerst mit     Niekel    und dann in einem       Cyanidbad    mit Kupfer plattiert -wurde, zeig  ten sieh keine merklichen Schwierigkeiten in  folge der Verwendung des     Cyanids.    Hier ver  hinderte offenbar die zuerst aufgebrachte       Nickelplattierung:das    Eindringen des     Cyanid-          salzes    in den porösen Körper, das die Entfer  nung desselben durch Hitze innert nützlicher  Frist erschwert hätte.  



  Obschon zur Erläuterung des Erfindungs  gegenstandes nur Beispiele von     Presslingen          aus    eisenhaltigem Metall gegeben wurden, sind  diese Beispiele keineswegs als Einschränkung  der Zusammensetzung des zu plattierenden,  porösen Körpers auszulegen, da die Erfin  dung auf Körper aus jedem Metall oder jeder  Legierung, sofern sie sich     naehden    Methoden  der Pulvermetallurgie verarbeiten lassen und  plattiert werden können, sich anwenden     lässt.     Es wird ferner festgestellt,     dass    der Begriff   Pulver , wie er hierin verwendet wird,

   alle       Partikelgrössen    in dem zur     überführung    in       Presslinge    nach den     Press-    und     Sinterverfah-          ren    der Pulvermetallurgie geeigneten Bereich       undassen    soll.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE: I. Verfahren zur Herstellung eines mit einem andern Metall überzogenen Sinter- metallgegenstandes durch Verprüssen von Me tallpulver zu einem porösen Körper, auf dem das Überzugsmetall aus einer Lösung, in wel che der Körper eingetaucht, wird, abgeschie den wird, dadurch gekennzeichnet, dass man den Körper nach Aufbringen des Metallüber zuges einer Behandlung unterwirft, um daraus während des Überziehens hineinge langte Rückstände der Lösung zu entfernen.

   II. Sintermetallgegenstand, hergestellt nach dem Verfahren des Patentanspruclies <B>1,</B> ge kennzeichnet durch einen gesinterten Pressling aus Pulvermetall mit einem Oberflächenüber- zug aus einem, von dem des Presslings ver- sehiedenen -Metall, wobei der Überzug durch C, Diffusion des Überzugsmetalles in den porö sen Metallkörper des Presslin.gs fest mit. diesem verbunden ist.

   UNTERANSPRÜCHE: <B>1.</B> Verfahren nach Patentansprueh <B>1,</B> da durch gekennzeiehnet, dass die Behandlung des Körpers darin besteht, dass man denselben unterhalb des Schmelzpunktes des -.LNIetalles liegenden Temperaturen aussetzt. 2. Verfahren nach Unteranspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass man die Erhitzung bei solchen Temperaturen so lange durchführt, dass der Körper zugleich sintert.

   <B>3.</B> Verf ahren nach Patentanspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass man den Pressling, vor dein Aufbringen des Metallüberzuges einer Vorsinterung unterwirft. 4. Verfahren nach Unteransprueh <B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass man auf den Köi- per nacheinander Überzüge aus verschiedenen Metallen aufbringt, die befähigt sind, bei der Hitzebehandlung sieh züi legieren.

   <B>5.</B> Verfahren nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass die Schichten aus Nickel und Kupfer bestehen. <B>6.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man den mit -dem Überzug versehenen Körper mit einer Säure behandelt, um einen von der Aufbringung des Überzuges herrührenden Salzrüekstand in demselben in ein durch Hitzebehandlung leichter entfernbares Salz umzuwandeln.

   <B>7.</B> Gegenstand nach Patentanspimeh <B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass das Metall des Körpers vorwiegend eisenhaltig ist und der ZD Überzug ein Niehteisennietallenthält. <B>8.</B> Gegenstand nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus einer Metallegierung besteht, die vom Metall des Körpers verschieden ist.

   <B>9.</B> Gegenstand nach Unteransprueh <B>8,</B> da durch gekennzeichnet, dass die elektrochemi- sehen Eigenschaften der Legierungsmetalle derart sind, dass ihre gleichzeitige Abschei# dung durch Elektrolyse nicht möglich ist.