CH318530A - Verfahren zum Eingiessen von Sintermetallkörpern - Google Patents

Description

  Verfahren     zum    Eingiessen von     Sintermetallkörpern       Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren       zum    Eingiessen von     Sintermetallkörpern    mit  an der Oberfläche leicht     oxydablen    Bestand  teilen,     insbesondere    von     Sintermetallkörpern          aus    Aluminium oder dessen Legierungen, in  Metalle, z. B. in Aluminium oder Aluminium  lenierungen.  



  Beispielsweise besteht bei der Herstellung       von    thermisch hoch belasteten Kolben für       Brennkraftmaschinen    die Aufgabe, die am  stärksten belasteten Teile des Kolbens aus  einem thermisch besonders widerstandsfähigen  Werkstoff, herzustellen. Man verwendet hier  für z.

   B. in den Kolben eingefügte Pilze aus       Sehwermetall    oder Eisenplatten und neuer  dings wegen des geringen Gewichtes bei hoher  t     liermiseher    Belastbarkeit vorzugsweise     Alu-          miniuni-Sintermetallkörper.    Diese     Sinter-          nietallkörper    bestehen aus kleinsten Teilchen       @-on    Aluminium oder     Aluminiumlegierungen,     die unter Erwärmung bei hohem Druck mit  einander v     erpresst    sind und durch Strang  pressen nachverdichtet werden können.  



  Dabei durchstossen zwar die feinen Alu  miniumteilchen an ihren Berührungsstellen,  die an der Luft stets gebildete     Oxydhaut    der  Teilchen und ergeben dadurch eine hohe Fe  stigkeit sowie eine gute elektrische und       W < ii@nieleitfäliigkeit.    Jedoch sind solche Sinter  inetallkörper an ihrer äussern Oberfläche stets  mit. einer feinen     Oxydhaut    überzogen, welche    verhindert, dass die     Sinterkörper    beim Ein  giessen in Metalle, z. B. in Aluminium oder       Aluminiiunlegierungen    sich fest und innig  mit. dem Metall des umgossenen Körpers ver  binden.

   Daher ist es erforderlich und be  kannt, den     Sinterkörper    möglichst kurzzeitig  vor dem Eingiessen von seiner     Oxy        dhaut    zu  befreien, z. B. durch Sandstrahlen oder     eine     andere geeignete Oberflächenbearbeitung. Dies  bedingt umständliche und kostspielige Mass  nahmen im     Fabrikationsprozess.    Insbesondere  war es bisher unmöglich, in der Serienfabrika  tion die     Sinterkörper    auf Vorrat für das Um  giessen vorzubereiten. Auch liess sieh nicht.

    vermeiden, dass in der Zeitspanne zwischen der       Desoxydation    des     Sinterkörpers    bis zum Au  genblick des Umgiessens sich erneut eine stö  rende     Oxydhaut    bildete, zumal die gereinigten       Sinterkörper    in der Regel vor dem Eingiessen  vorgewärmt werden.  



  Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu  beheben. Das Verfahren nach der Erfindung  ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sinter  metallkörper vor dem Eingiessen mit einer un  mittelbar nach der Ablösung ihrer oberfläch  lichen     Oxyd'schicht    aufgebrachten metallenen       Schutzschieht    versehen werden, die beim Ein  giessen durch Berührung mit dem schmelz  flüssigen Metall durch dieses abgelöst wird.  



  Hierdurch ist es möglich, die     Sinterkörper     für das Eingiessen auf Vorrat     herzustellen    und      beliebig lange lagern zu lassen. Ein weiterer  Vorteil ist,     da.ss    keine Zeitspanne mehr besteht,  in welcher sich zwischen der     Desoxydierung     und dem Umgiessen eine neue     Oxydhaut    bilden  könnte, weil erstens das Aufbringen der metal  lenen Schutzschicht in einem Bade gleich  zeitig mit der Entfernung der     Oxydschielrt     durchgeführt werden kann und zweitens die  metallene Schutzschicht erst in dem Augen  blick ganz oder teilweise entfernt wird,

   in wel  chem das Giessmetall seinerseits die     oxydfreie     Oberfläche des     Sinterkörpers    bedeckt. Ein  anderer Vorteil besteht darin, dass die Schutz  schicht bei geeigneter     VV    all des hierfür ver  wendeten     Metalles    sich z. B. durch Lösung  oder Diffusion in einer     Grenzzone        innigst    mit  dem Giessmetall verbinden kann, so     da.ss    eine  hohe Festigkeit der Verbindung zwischen dem       Sinterkörper    und dem     Gusskörper    gewähr  leistet ist.

   Dabei kann eine unmittelbare     Ver-          scbmelzung    der     Oberflä.chensehicht    des Sinter  körpers mit. dem Metall des     Gusskörpers    ein  treten.  



  Das Aufbringen der metallenen Schutz  sehicht auf den     Sintermetallkörper    kann prak  tisch auf verschiedene Weise durchgeführt  werden. Als zweckmässig hat sich erwiesen, die  metallene Schutzschicht auf dem     Sintermeta.ll-          körper    nach dem     Kontakt-Tauchverfahren    Her  zustellen, z. B. durch Eintauchen von     Alumi-          niumsinterkörpern    in basische Metallsalzlösun  gen, wie     Zinkatlösungen.    Jedoch kann die me  tallene Schutzschicht auch auf galvanischem  Wege, vorzugsweise in einem basischen     galva.ni-          sehen    Bad erzeugt werden.

   Eine weitere     Aus-          führungsform    besteht darin, dass die metallene  Schutzschicht unter Anwendung von Ultra  schall auf den     Sintermetallkörper    aufge  schmolzen wird. Durch den Ultraschall wird  die     Oxydsehieht    von der Oberfläche abgelöst,  so dass das     überzugsmetall    sich einwandfrei  mit der gereinigten Oberfläche des Sinter  metallkörpers verbindet. Auch können die  metallenen Schutzschichten nach vorhergehen  der     Desoxydation    des     Sintermetallkörpers    im  Hochvakuum aufgedampft werden.  



  Versuche haben ergeben, dass zahlreiche  Metalle für die Erzeugung der metallenen    Schutzschicht auf den     Sinterkörpern    geeignet  sind. In der Hauptsache können die     Überzug;s-          nretalle    nach     zwei        LTesiclitspunkten    ausgewählt  werden. Entweder können Metalle oder Me  tallegierungen gewählt werden, die sieh in dem  Giessmetall lösen. Dabei spielt es keine Rolle,  ob das     Überzugsmetall,    z. B. Nickel oder Chrom,  einen wesentlich höheren Schmelzpunkt hat als  der     Giesstemperatur        entspricht,    wenn nur eine  ausreichende Löslichkeit in dem Giessmetall  gegeben ist.

   Bei Anwendung von     Aluminium     oder Aluminiumlegierungen als Giessmetall  kommen z. B. Zink, Cadmium, Silber, Kupfer,  Nickel, Chrom als     Überzugsmetalle    in Betracht.  Statt dessen können auch Metalle oder     Le-          gYierungen    verwendet werden, welche in dem  Giessmetall nicht oder nur gering löslich sind,  sofern ihr Schmelzpunkt unterhalb der Giess  temperatur liegt, so dass diese     Überzugsmetalle     von dem Giessmetall von der Oberfläche des       Sinterkörpers    abgeschmolzen und abgespült  werden,

   um eine unmittelbare     Verschmelzung     mit     der    Oberfläche des     Sinterkörpers    zu er  reichen. In diesem Sinne sind z. B. Blei, Zinn,  Wismut und Antimon als Schutzmetalle für       Aluminiumsinterkörper    geeignet, wenn Alu  minium oder Aluminiumlegierungen als Giess  metall. verwendet werden.  



  Das Verfahren kann aber auch bei     andern     Giessmetallen als Aluminium     verwendet    wer  den. Es ermöglicht. z. B. das Eingiessen von       Aluminiumsinterkörpern    in     Kupfer:    In diesem  Falle, wie auch in den meisten andern Fällen,  hat sieh besonders Zink als geeignetes Über  zugsmetall für den     Sinterkörper    bewährt.  



  In der Zeichnung ist. ein etwa     100faeli     linear vergrössertes     Schliffbild        dargestellt,        wel-          ehes    die Grenzzone zwischen einer     für        Koiben     geeigneten     eutektischen        Alrunrinium-Silizitini-          Legierung    und einem in den Kolben eingegos  senen     Aluminiumsinterkörper    darstellt.

   Das  typische Gefüge des     Aluminiumsinterkörpers     ist. bei     a    erkennbar, während das Gefüge der       eutektischen        Aluminium-Silizium-Legierung     bei c ersichtlich ist. Dazwischen befindet sieh  eine Übergangszone b, in welcher der     Sinter-          körper    mit dem     Kolbenwerkstoff    verschmolzen  ist. Das Zink aus der     Überzugsschicht    hat sich      in der Hauptsache mit dem Kolbenwerkstoff c  legiert..  



  Die Dicke der metallenen Schutzschicht       weeh.clt    je nach dem verwendeten Metall und  der Behandlungsdauer. Bei Zink kommen  Schichten von etwa 20 bis     50,u.    in Frage. Bei  andern Metallen, z. B. Chrom, genügen Schich  ten von maximal 10     p.    Dicke.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Eingiessen von Sinter metallkörpern mit an der Oberfläche leicht oxyclablen Bestandteilen, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sintermetallkörper vor dem Eingiessen mit einer unmittelbar nach der Ab lösung ihrer oberflächlichen Oxydschicht auf gebrachten metallenen Schutzschicht, versehen werden, die beim Eingiessen durch Berührung mit dem schmelzflüssigen Metall durch dieses abgelöst wird. LT'NTTERANSPRLyCCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Aluminium enthal tende Sintermetallkörper in Aluminiumgiess- metall eingegossen werden. 2.

   Verfahren nach Patentansprueh, da- dureh gekennzeichnet., dass die metallene Cehutzschicht auf dem Sintermetallkörper nach dem Kontakt-Tauchverfahren hergestellt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallene Schutzschicht in basischen Me tallsalzlösungen hergestellt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallene Schutzschicht nach dem Kontakt-Tauehv erfahren in Zinkatlösungen hergestellt wird.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die metallene Schutzschicht auf dem Sintermetallkörper in einem galvanischen Bad erzeugt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch und 'Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallene Schutzschicht auf dem Sintermetallkörper in einem basischen gal vanischen Bad erzeugt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die metallene Schutzschicht auf den Sintermetallkörper unter Anwendung von Ultraschall aufge schmolzen wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die metallene Schutzschicht auf dem Sintermetallkörper nach vorhergehender Desoxydation der Ober fläche im Hochvakuum aufgedampft wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass für die metallene Schutzschicht Metalle verwendet werden, die sich in dem Giessmetall lösen. 10. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminium-Giess- metall Zink für die Schutzschicht verwendet wird. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminium-Giess- metall Cadmium für die Schutzschicht ver wendet wird. 12. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminium-Giessmetall Silber für die Schutzschicht verwendet wird. 13. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminitun-Giessmetall Kupfer für die Schutzschicht verwendet wird. 14.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminium-Giessmetall Nickel für die Schutzschicht verwendet wird. 15. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluninium-Giessmet.all Chrom für die Schutzschicht verwendet wird. 16. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass für die Schutz schicht Metalle verwendet werden, die einen unter der Giesstemperatur des Giessmetalles liegenden Schmelzpunkt haben. 17.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminium-Giess- metall Blei für die Schutzschicht verwendet wird. 18. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, aass bei Verwendung von Aluminiuni-Giess- metall Zinn für die Schutzschicht verwendet wird. 19.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminium-Giess- inetall Wismut für die Schutzschicht verwen det wird. 20. Verfahren nach Pateiitansprueli und Unteransprueli 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminium-Giess- metall Antimon für die Schutzschicht ver wendet wird. 21.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Kupfer für das Unigiessen von Aluminium enthaltenden Sin- termetallkörpern verwendet wird. 22. Verfahren nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch die Verwendung von Zink als Schutzüberzug des Sinterkörpers.