DD280558A1

DD280558A1 - Verfahren zur herstellung von hartstoffschichten auf metalloberflaechen

Info

Publication number: DD280558A1
Application number: DD32659889A
Authority: DD
Inventors: Ilias Zaprasis
Original assignee: Textima Veb K
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1990-07-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten auf Metalloberflaechen. Die Erfindung ist im Maschinenbau insbesondere dort anwendbar, wo eine hohe Verschleissfestigkeit bei gleitender Reibung gefordert wird. Auf die Substratoberflaeche wird eine Zwischenschicht aus Hartstoffen und eine homogene und weiche Deckschicht mit niedriger Scherfestigkeit aufgetragen. Die Zwischenschicht besteht aus Wolframkarbid, Aluminiumoxid o. ae. Hartstoffen und die Deckschicht aus Nickel oder Chrom in Pulverform. An die Beschichtung schliesst sich eine Waermebehandlung an.

Description

-2- 280 558 Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Ein Arbeitskolben aus Vergütungsstahl wurde mit Normalkorund Korngröße 50 gestrahlt. Unmittelbar danach erfolgte die

Plasmabeschichtung mit Keramik, bestehend aus Aluminiumoxid mit 3%Titanoxid. Die Keramikschicht wurde anschließend mit einer Diamantschleifscheibe auf das gewünschte Maß abgeschliffen. Nach einem Trockenprozeß im Wärmeofen bei 100⁰C

wurde eine nickelhaltige Suspension mit Epoxidharz als Trägerflüssigkeit aufgestrichen. Die Teilchengröße des Nickelpulvers

beträgt 0,036mm, die Aufschlämmung enthält 24 Ma.-% Epoxidharz und 76Ma.-% Nickel. Nach dem Aushärten des

Schichtbelags-zwei Stunden bei 90⁰C-wurde der Verbund 10 Stunden bei Temperaturen von 570°C im Vakuumofen behandelt.

Danach wurde die behandelte Oberfläche mittels Vistrollscheibe poliert.

Die Rauhtiefe der Oberfläche wurde mit 0,5 bis 1 \xm Rz ermittelt und die Oberflächenhärte des Nickelbelages mit 140 bis

180 HV 01. Die Härte der Zwischenschicht aus Aluminiumoxid betrug 1800 bis 2100 HV 01.

Beispiel 2

Fi'ie Extruderschnecke aus Nitrierstahl 34CrAINi7 wurde mit Mikroglaskugeln Korngröße 100pm gestrahlt. Unmittelbar darauf '.vurde mittels Plasmabeschichten Wolframkarbid in einer Schichtdicke von 0,2.. .0,3 mm aufgetragen. Danach wurde auf gleiche Weise der Nickelbelag 0,02...0,05mm aufgespritzt. Das beschichtete Bauteil ist anschließend 10 Stunden bei einer Temperatur von 57O⁰C unter Schutzgas behandelt worden. Die Rauhtiefe der Oberfläche wurde mit 8... 10 pm Rz ermittelt und die Oberflächenhärte des Nickelbelages mit 140 bis 180 HV 01. Die Härte der Zwischenschicht aus Wolframkarbid betrug 1200 bis 1900 HV 01.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten auf Metalloberflächen, gekennzeichnet dadurch, daß auf einer Zwischenschicht aus Hartstoffen eine homogene und weiche Deckschicht mit einer niedrigen Scherfestigkeit ausgebildet wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die auf die Substratoberfläche aufgebrachte Hartstoffschicht aus Wolframkarbid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Zirkoniumoxid ο. ä. besteht und die Deckschicht aus Nickel oder Chrom in Pulverform, die anschließend einer Wärmebehandlung bei Temperaturen von 450⁰C bis 600⁰C in Vakuum oder gasabgebender Atmosphäre unterzogen wird.
3. Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Zwischenschicht mittels Plasmaspritzen in einer Schichtdicke von 0,1 bis 1 mm und die Deckschicht durch Aufsprühen einer Suspension oder thermisches Aufspritzen des Pulvers in einer Schichtdicke von 0,02 bis 0,05 mm aufgetragen wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist im Maschinenbau insbesondere dort anwendbar, wo eine hohe Verschleißfestigkeit bei gleitender Reibung gefordert wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für Maschinenbauteile, die einem hohen Verschleiß unterliegen, haben sich Hartstoffe bewährt. Diese werden häufig auch als Schutzschicht auf metallischen Werkstoffen verwendet. Die Hartstoffschichten, bestehend aus Karbiden, Boriden, Nitriden, Oxiden u. a. können nach verschiedenen Verfahren aufgetragen werden. Als Substratwerkstoffe kommen Stahl, Grauguß und Aluminium zum Einsatz. Nach der Beschichtung ist eine Nächbehandlung durch Schleifen und Polieren gebräuchlich. Trotz dieser Feinstbearbeitung lassen sich Hartstoffe auf Grund ihrer hohen Scherfestigkeit für Gleitbeanspruchungen nur bedingt einsetzen.

Zur Herabsetzung der Scherfestigkeit von Formkörpern aus gesintertem Aluminiumoxid wird in DE-OS 1 525100 vorgeschlagen, auf diese eine Verbundschicht aus Metalloxiden mit niedrigem Sauerstoffpartialdruck aufzubringen. Zum Beispiel werden verwendet Oxide zweiwertiger Metalle wie Zink und Kupfer oder Oxide höherwertiger Metalle, wie Blei, Titan, Vanadin, Molybdän oder Wolfram in einer niedrigen Oxidationsstufe. Die aufgetragene Schicht wird bei Temperaturen oberhalb 800°C auf den Grundkörper aufgeschmolzen. Derartig hohe Behandlungstemperaturen können die Haftfestigkeit der Verbundschicht auf Grund der unterschiedlichen Spannungsverhältnisse herabsetzen. Die Anwendung des Verfahrens auf Eisenwerkstoffe würde bei diesen nachteilige Gefügeänderungen hervorrufen. Die zum Einsatz kommenden Metalloxide sind relativ teuer und durch die hohen Temperaturen nur für Substratwerkstoffe aus gesintertem Aluminiumoxid verwendbar.

Ziel der Erfindung

Durch ein ökonomisch günstiges Verfahren soll eine Hartstoffschicht hergestellt werden, die mit Erfolg für Gleitbeanspruchungen einsetzbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Scherfestigkeit von Hartstoffschichten auf Metalloberflächen herabzusetzen. Gelöst wird die Aufgabe durch die zusätzliche Verwendung von Weichstoffen. Auf die Substratoberfläche wird zunächst eine Zwischenschicht aus Hartstoffen wie Wolframkarbid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Zirkoniumoxid o. ä. mit einer Schichtdicke von 0,1 bis 1 mm aufgetragen. Ein mögliches Behandlungsverfahren ist das Plasmaspritzen. Die beschichteten Bauteile werden je nach Bedarf auf das gewünschte Maß durch Schleifen bearbeitet und anschließend bei einer Temperatur um 100°C im Wärmeofen getrocknet. Danach wird eine Deckschicht aus Nickel oder Chrom in Pulverform mit einer Schichtdicke von 0,02 bis 0,05mm aufgebracht. Das kann durch Aufsprühen einer Suspension oder thermisches Spritzen des Pulvermaterials erfolgen. Diese Schicht wird bei Temperaturen von 45O⁰C bis 600⁰C in Vakuum oder gasabgebender Atmosphäre homogenisiert. Eine vorteilhafte Behandlung der Verbundschicht besteht auch in der Anwendung des Nitrierverfahrens, da hier der Grundwerkstoff eine zusätzliche Aufhärtung erfährt.

Auf die Zwischenschicht als verschleißfeste Schicht wird ein Gleitbelag aufgebracht, der weich und homogen ist. Dadurch erhalten die erfindungsgemäß behandelten Bauteile eine zähe Oberfläche mit einer weitgehend niedrigen Scherfestigkeit und sind somit auch bei hohen Scheuerbelastungen verschleißfest. Außerdem besitzen sie eine hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit.