DE3836614A1 - Beschichtung eines thermisch belasteten magnesiums oder einer magnesiumlegierung - Google Patents
Beschichtung eines thermisch belasteten magnesiums oder einer magnesiumlegierungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung eines thermisch
belasteten Magnesiums oder einer Magnesiumlegierung mit
einer Funktionsschicht.
Aus der US-Patentschrift 36 31 835 ist ein Verfahren bekannt,
bei dem ein Magnesiumsubstrat mit Hilfe des Flammspritzver
fahrens metallisch beschichtet wird, wobei besondere Vor
kehrungen getroffen sind, um das Magnesiumsubstrat zu
kühlen und in sich eben zu halten. Der bevorzugte Verwen
dungszweck der so beschichteten Magnesiumsubstrate liegt
in der Bildung von Elektroden für Batterien, bei denen
es auf eine lückenlose Leitfähigkeit zwischen dem Magnesium
und dem aufgespritzten Metall ankommt.
Magnesium und seine Legierungen sind jedoch in der Fahrzeug
technik, im Automobil- und Motorenbau, in der Luft- und
Raumfahrttechnik und bei sonstigem konstruktiven Leichtbau
wie Schreibmaschinen, Motorsägen oder Haushaltsgeräten,
die gelegentlich getragen werden müssen, ein beliebter
Werkstoff wegen des geringen spezifischen Gewichtes bei
sehr guten Festigkeitseigenschaften. Allerdings ist das
Einsatzgebiet wegen des niedrigen Schmelzpunktes von ca.
650°C, der bei Legierungen noch niedriger liegt, auf
diejenigen Anwendungsgebiete begrenzt, bei denen die Tem
peraturbelastung gering ist oder nicht auftritt.
Die geringe Temperaturbelastbarkeit ist auch der Grund,
warum bisher bis auf die genannte Ausnahme keine Verbundwerk
stoffe im Zusanmenhang mit Magnesium oder seinen Legierungen
eingesetzt worden sind. Eine weitere Schwierigkeit liegt
in der Beherrschung des relativ hohen thermischen Aus
dehnungskoeffizienten. Eine Paarung mit thermischen Schutz
schichten, die in der Regel einen um den Faktor 4 oder 6
geringeren Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist so
gut wie nicht versucht worden, was unter anderem auch
darauf zurückzuführen ist, daß das unterschiedliche Elasti
zitätsmodul derartiger Paarungen Probleme aufwirft.
Es besteht gerade ein Bedarf an beschichteten Magnesium
werkstoffen, um die eingangs genannten hervorragenden
Eigenschaften auszunutzen. Der stabilen Wärmedämmung,
der Vermeidung von Heißgaskorrosion und dem Verschleiß
schutz bei gleichzeitiger thermischer Beanspruchung kommt
immer mehr Bedeutung zu, so daß gerade die thermisch be
lasteten, beschichteten Magnesiumgrundwerkstoffe von be
sonderem Interesse ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfin
dung, eine Beschichtung für
belastetes Magnesium oder eine Magnesiumlegierung anzugeben,
die sich trotz dieser ungünstigen Bedingungen als dauerhaft
und wirksam erweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die Ansprüche 1 bis 3
vorgeschlagen, wobei verwendungsspezifische Funktions
schichten in den Ansprüchen 4 und 5 wiedergegeben sind.
Es hat sich bei beschichteten Magnesiumwerkstoffen gezeigt,
daß aufgrund der heftigen chemischen Reaktion des Magnesiums
bereits bei Raumtemperatur bei höheren Temperaturen von
ca. 100°C und mehr das Magnesium mit für den Anwendungs
fall geeigneten metallischen Funktionsschichten interme
tallische Phasen in der Übergangszone zwischen Grundwerkstoff
und Schichtwerkstoff bildet, die außerordentlich spröde
sind. Aufgrund der fehlenden Duktilität kommt es bei Tempe
raturschwankungen aufgrund der unterschiedlichen Tempe
raturausdehungskoeffizienten zu Ablösungen, so daß die
aufgebrachten Funktionsschichten oftmals bei thermischer
Belastung keine dauernde Haftwirkung entwickeln.
Die Erfindung schlägt nun vor, eine Diffusionssperre auf
das Magnesium bzw. auf die Magnesiumlegierung aufzubringen,
die wie eine Versiegelung wirkt und so die heftige Reaktivität
des Magnesiums bei höheren Temperaturen verhindert. Die
Bildung dieser Diffusionssperre gelingt über den Umstand,
daß Materialien wie Titan, Eisen, Vanadium, Mangan, Zirkon,
Niob, Hafnium, Tantal, Rhenium oder Wolfram gewählt werden,
die mit Magnesium gemäß Zustandsdiagramm eine gewisse
haftungsfördernde Löslichkeit und keine intermetallischen
Phasen bilden.
Versuche haben gezeigt, daß die in den Ansprüchen aufge
zeigten Schichtaufbauten wirksame Diffusionssperren bilden.
Wenn zum Beispiel Magnesium ausschließlich gegen eine
Heißgaskorrosion zu schützen ist, genügt ein Schichtauf
bau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Diffusions
sperre dann bereits die eigentliche Funktionsschicht ist.
Soll hingegen beispielsweise eine Wärmedämmung herbeigeführt
werden, werden die Merkmale des Anspruchs 4 erfüllt. Zum
Schutz von Zylinderlaufflächen in Verbrennungsmotoren
gegen Verschleiß wird zum Beispiel eine Funktionsschicht
gemäß Anspruch 5 auf eine Diffusionssperre gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 3 aufgebracht. Dabei hat das Silizium
nitrit einen Anteil von 70%, das Ytriumoxid einen Anteil
von 10% und Nickel oder Kobalt einen Anteil von 20%.
Bei der Erzeugung der Beschichtung gemäß der Erfindung
werden übliche thermische Spritzverfahren bei Umgebungs
temperatur, unter Wasser oder im Vakuum angewendet, wobei
eine Kühlung des Grundwerkstoffes geboten sein kann. Die
Kühlung eines zu beschichtenden Werkstoffes, der tempe
raturempfindlich ist, ist für sich gesehen bekannt, bei
spielsweise in Verbindung mit Faserwerkstoffen, die zur
Herbeiführung einer elektrischen Leitfähigkeit oder der
gleichen beschichtet werden sollen.
Im Anspruch 3 ist eine mehrphasige Schicht aus M-Cr-Al-Y
angegeben, wobei M für Eisen, Nickel oder Kobalt steht.
Diese miteinander substituierbaren Elemente werden mit
dem Buchstaben M zusammengefaßt.
Claims (7)
1. Beschichtung eines thermisch belasteten Magnesiums
oder einer Magnesiumlegierung mit einer Funktions
schicht, dadurch gekennzeichnet, daß
auf das Magnesium oder die Magnesiumlegierung eine
Diffusionssperre aus Titan aufgebracht ist, auf die
eine einphasige Ni3Al-Schicht oder eine Ni3Al-Legie
rung aufbringbar ist.
2. Beschichtung eines thermisch belasteten Magnesiums
oder einer Magnesiumlegierung mit einer Funktions
schicht, dadurch gekennzeichnet, daß
auf das Magnesium oder die Magnesiumlegierung eine
Diffusionssperre aus Titan und/oder Eisen oder aus
einer Legierung dieser beiden Elemente aufgebracht
ist, auf die eine mehrphasige Schicht aus Fe-Cr-Al-Y
oder Fe-Cr-Al-Ti als Hauptbestandteile aufbringbar
ist.
3. Beschichtung eines thermisch belasteten Magnesiums
oder einer Magnesiumlegierung mit einer Funktions
schicht, dadurch gekennzeichnet, daß
auf das Magnesium oder die Magnesiumlegierung eine
Diffusionssperre aus Titan, Vanadium, Mangan, Eisen,
Zirkon, Niob, Hafnium, Tantal, Rhenium oder Wolfram
oder Legierungen daraus aufgebracht ist, auf die eine
mehrphasige Schicht aus M-Cr-Al-Y aufbringbar ist.
4. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf die einphasige
oder mehrphasige Zwischenschicht eine Funktionsschicht
aus ZrO2 mit Anteilen von Y2O3, MgO oder CaO aufgebracht
ist.
5. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß auf die einphasige
oder mehrphasige Zwischenschicht eine Funktionsschicht
aus Si3Ni4 und Y2O3 sowie Nickel oder Kobald aufgebracht
ist.
6. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtung
jeder Schicht durch Flanmspritzen, Plasmaspritzen
oder elektrisches Lichtbogenspritzen aufgebracht ist.
7. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Schicht durch
thermisches Beschichten im Vakuum aufgebracht ist.
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3836614A1 true DE3836614A1 (de) | 1989-06-08 |
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ID=25861781
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19883836614 Withdrawn DE3836614A1 (de) | 1987-11-13 | 1988-10-27 | Beschichtung eines thermisch belasteten magnesiums oder einer magnesiumlegierung |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3836614A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19548183C1 (de) * | 1995-12-22 | 1997-02-06 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Aufbringen einer feuerhemmenden Schicht auf ein Magnesiumbauteil |
| DE102010062357A1 (de) | 2010-12-02 | 2012-06-06 | Innovent E.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines mit zumindest einer Korrosionsschutzschicht beschichteten magnesiumhaltigen Substrats |
| DE102012112394A1 (de) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Magnesiumbauteils |
Citations (3)
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| US3756193A (en) * | 1972-05-01 | 1973-09-04 | Battelle Memorial Institute | Coating apparatus |
| DE2906783A1 (de) * | 1979-02-22 | 1980-10-16 | Degussa | Verfahren zur vorbehandlung von leichtmetallen vor dem galvanisieren |
| GB1583835A (en) * | 1977-03-28 | 1981-02-04 | Avco Everett Res Lab Inc | Metal surface modification |
-
1988
- 1988-10-27 DE DE19883836614 patent/DE3836614A1/de not_active Withdrawn
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| EP2460595A2 (de) | 2010-12-02 | 2012-06-06 | Innovent e.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines mit zumindest einer Korrosionsschutzschicht beschichteten magnesiumhaltigen Substrats |
| DE102010062357B4 (de) * | 2010-12-02 | 2013-08-14 | Innovent E.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines mit zumindest einer Korrosionsschutzschicht beschichteten magnesiumhaltigen Substrats |
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