AT521546B1

AT521546B1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei metallischen Bauteilen

Info

Publication number: AT521546B1
Application number: ATA50686/2018A
Authority: AT
Original assignee: Miba Sinter Austria Gmbh
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-07-15
Also published as: DE102019120906A1; AT521546A1; CN110814353A; BR102019014461A2; US20200047289A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem ersten metallischen Bauteil (2) und einem zweiten metallischen Bauteil (3), wobei zumindest eines der beiden metallischen Bauteil (2, 3) aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellt ist und die Verbindung in einem zwischen den beiden metallischen Bauteile (2, 3) ausgebildeten Verbindungsbereich (4) durch Löten hergestellt wird. Die Oberfläche (9) des aus dem Sinterwerkstoff hergestellten, metallischen Bauteils (2 oder 3), die den Verbindungsbereich (4) mitausbildet, wird vor dem Löten auf eine Dichte von zumindest 95 % der Vollmaterialdichte verdichtet.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem ersten metallischen Bauteil und einem zweiten metallischen Bauteil, wobei zumindest eines der beiden metallischen Bauteil aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellt ist und die Verbindung in einem zwischen den beiden metallischen Bauteile ausgebildeten Verbindungsbereich durch Löten hergestellt wird, wobei die Oberfläche des aus dem Sinterwerkstoff hergestellten, metallischen Bauteils, die den Verbindungsbereich mitausbildet, vor dem Löten verdichtet wird.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung eine Baugruppe umfassend ein erstes metallisches Bauteil und ein zweites metallisches Bauteil, wobei zumindest eines der beiden metallischen Bauteile aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellt ist, und die beiden Bauteile in einem Verbindungsbereich mit einem Lot miteinander verlötet sind, wobei weiter das metallische Bauteil, das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich oberflächenverdichtet ist.

[0003] Bauteile aus Sinterwerkstoffen stoffschlüssig miteinander zu verbinden stößt mitunter an die Grenzen der üblicherweise erreichbaren Verbindungsfestigkeiten. Insbesondere trifft dies auf Sinterwerkstoffe zu, die pulvermetallurgisch nur schwer verarbeitbar sind, wie beispielsweise Edelstahlpulver oder Hartmetallpulver. Um dennoch anwendbare Verbindungsfestigkeiten zu erhalten, wurden im Stand der Technik bereits unterschiedlichste Lösungsansätze beschrieben.

[0004] So beschreibt z.B. die DD 283 160 A5 Hartmetalllegierung bestehend aus einer oder mehreren Hartstoffphasen von Carbiden der Metalle der IV., V. und VI. Nebengruppe des PSE, vorzugsweise aus Wolframcarbid, und einer Bindemetallphase aus Cobalt, Nickel oder Eisen oder aus Legierungen dieser Metalle mit einem Anteil von 2,5 bis 30 Ma.-%, ausgenommen austenitischer Bindemetalllegierungen, wobei die Ausgangspulvermischung bzw. der Hartmetallansatz 0,5 bis 5 Ma.-% Mangan oder Manganoxid enthält. Laut Beschreibung dieser Druckschrift ist diese Hartmetalllegierung besonders günstig dort anwendbar, wo einerseits oxidfreie und nicht bindemetallverarmte Oberflächen notwendig sind und andererseits ein hohes Niveau der mechanischen Eigenschaften, wie Härte und Bruchzähigkeit verlangt werden.

[0005] Die DE 37 34 002 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines aus mehreren Teilen zusammengesetzten Bauteils aus Sintereisen oder Sinterstahl, wonach Bohrungen und Zapfen aufweisende Formlinge aus Eisen- oder Stahlpulver hergestellt werden, die geformten Teile zu einem Bauteil zusammengesteckt werden und die Teile durch Aufbringen einer Magnetitschicht auf ihre Oberfläche stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Es soll damit vermieden werden, dass teure Lote eingesetzt werden müssen, die nur die Oberfläche des Sinterbauteils benetzen.

[0006] Genau gegenteilig dazu wird in der DE 44 04 406 A1 ein Lot zum Löten von porösen Sinterstählen beschrieben, bei denen in schmelzflüssigen Zustand Legierungsbestandteile in den Werkstoff eindiffundieren und dadurch eine Erstarrung des Lotes in den Poren bewirken. Ein universal einsetzbares Lot besteht aus 1 bis 6 Gew.-% Silizium, 0,1 bis 1,5 Gew.-% Bor, 0 bis 25 Gew.-% Eisen und 0 bis 20 Gew.-% Nickel, Rest Kupfer.

[0007] Die DE 11 87 333 B beschreibt einen elektrischen Kontakt mit großer Schweißsicherheit, hoher Abbrandfestigkeit und guter Haftfestigkeit des Kontaktkörpers auf dem Kontaktträger, mit einem Kontaktkörper aus schlecht oder nicht lötbarem Verbundmetall oder Verbundstoff und einem Kontaktträger aus gut lötbarem Metall, wobei der Kontaktkörper an der dem Kontaktträger zugewandten Fläche eine mit ihm gemeinsam verpresste, gesinterte und mechanisch verzahnte, gut lötbare poröse Schicht hat und der Kontaktkörper an dieser Schicht mit Hilfe eines Lotes auf den Kontaktträger aufgelötet ist.

[0008] Aus der DE 26 53 650 B1 ist ein Verfahren zum flächenhaften Verlöten zweier metallischer Körper mit wenigstens annähernd ebenen Lötflächen bekannt, bei dem die Lötflächen einander gegenübergestellt und der dabei gebildete Spalt mit Lot gefüllt werden, wobei die

Spaltdicke durch wenigstens drei längs dem Spaltrand angeordnete Buckel an den Lötflächen festgelegt wird, und von einem Teil des Spaltrandes unter Ausnutzung der Kapillarkräfte so lange flüssiges Lot einfließen gelassen wird, bis der Spalt ganz ausgefüllt ist. Zur Herstellung einer lötfähigen Oberfläche wird eine dünne Silberschicht angeprägt.

[0009] Die US 3,985,283 A beschreibt ein Verfahren zur Vereinigung einer Lötlegierung mit einem Teil, welches anschließend in einem Lötvorgang mit anderen Teilen verbunden werden soll, wobei das Teil aus einem lötbaren Muttermetall besteht, und die Lötlegierung in fester Form auf dem Teil als Abdeckung angeordnet wird, wobei ein Druck angewandt wird, um eine enge Berührung der Abdeckung mit dem Teil zu erreichen, und in einem Zeitintervall, in welchem der Druck aufrechterhalten wird, die Anordnung, welche das Teil und die Abdeckung aufweist, einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird, welche unterhalb des Schmelzpunktes des Muttermaterials des Teiles liegt, und sich zwar dem Schmelzpunkt der Lötlegierung nähert, jedoch unterhalb dieses Schmelzpunktes liegt.

[0010] Aus der US 5,155,326 A ist ein Verfahren zum Hartlöten poröser metallischer Materialien bekannt, bei dem das Absaugen von Hartlotmaterial von der Hartlotverbindung vermieden wird. Das poröse Material wird lokal geschmolzen und verfestigt, um im Bereich der Lötverbindung festes Material bereitzustellen. Die Lötverbindung wird in diesem erstarrten Material bearbeitet. Das Hartlöten wird dann auf nicht porösen Oberflächen der porösen Materialien durchgeführt.

[0011] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der aus Sinterwerkstoffen bestehende Bauteile unter industriellen Bedingungen einfach gelötet werden können.

[0012] Die Aufgabe der Erfindung wird mit dem eingangs genannten Verfahren gelöst, wonach die Verdichtung der den Verbindungsbereich mitausbildenden Oberfläche des aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils auf eine Dichte von zumindest 95 % der Vollmaterialdichte durchgeführt wird.

[0013] Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit der eingangs genannten Baugruppe gelöst, bei der das metallische Bauteil, das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich eine Oberflächendichte von zumindest 95 % der Vollmaterialdichte aufweist.

[0014] Mit der Oberflächenverdichtung des Verbindungsbereichs des Sinterbauteils werden die Poren an der Oberfläche des metallischen Bauteils geschlossen. Damit kann erreicht werden, dass eine deutlich geringere Menge bzw. gar kein Lot mehr in die Poren eindringt. Es wird also eine deutlich geringere Menge an Lot verbraucht, da das Lot nicht aus dem Verbindungsbereich abgezogen wird, wodurch letztendlich die Verbindungsqualität leiden würde. Zudem kann damit auch die Gewichtszunahme des Bauteils infolge des Verbindungsprozesses vermieden werden, wodurch in weitere Folge eine Erhöhung der Gewichtskraft, die auf die Verbindungsstelle und damit auch auf das andere Bauteil wirkt, vermieden werden kann. Es muss damit nicht bereits bei der Herstellung des Sinterbauteils auf eine Gewichtszunahme in Folge der weiteren Verarbeitung des Sinterbauteils Rücksicht genommen werden, wodurch die Materialauswahl für das Sinterbauteil vereinfacht werden kann bzw. mehr mögliche Sinterpulver zur Verfügung stehen. Zudem kann damit der Auftrag des Lotes großtechnisch vereinfacht werden, da keine Schwankungen mehr an Lotmenge im Fügespalt zu befürchten sind.

[0015] Bevorzugt wird die Verdichtung der den Verbindungsbereich mitausbildenden Oberfläche des aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils auf eine Dichte von zumindest 99,5 % der Vollmaterialdichte durchgeführt, sodass also das Bauteil in diesem Bereich zumindest 99,5 % der Vollmaterialdichte aufweist, um damit die voranstehend genannten Effekte weiter zu verbessern bzw. die Sicherheit zu erhöhen, dass das Lot das Sinterbauteil nicht infiltriert bzw. in vernachlässigbar kleinen Mengen infiltriert.

[0016] Bevorzugt wird die Verdichtung der den Verbindungsbereich mitausbildenden Oberfläche des aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils mittels Strahlen durchgeführt. Es können damit relativ genau jene Bereiche verdichtet werden, die für die Herstellung des Verbundes mit dem weiteren Bauteil benötigt werden. Die restlichen Bereiche des

Sinterbauteils können hingegen ihre ursprünglichen Eigenschaften beibehalten.

[0017] Besonders bevorzugt wird für das Strahlen ein mittels Gasverdüsung hergestelltes Stahlpulver aus rostfreiem Stahl als Strahlmittel verwendet. Es konnte nämlich in der Evaluierung der Erfindung nachgewiesen werden, dass mit diesem Strahlmittel verglichen mit anderen Strahlmitteln deutlich höhere Verdichtungen erreicht werden können, sodass das Sinterbauteil in diesem Bereich eine Dichte aufweisen kann, die 100 % der Volldichte entspricht.

[0018] Als Lot für das Zusammenlöten der beiden metallischen Bauteile wird vorzugsweise ein Kupferlot eingesetzt. Diese hat sich in Hinblick auf die industrielle Verarbeitung von Sinterbauteilen als günstig herausgestellt, da es pastenförmig aufgetragen werden kann und dann durch einfache Temperaturbehandlung schmelzflüssig automatisch in die Verbindungsstelle eingebracht werden kann, ohne dass dazu eine manuelle Manipulation notwendig wäre.

[0019] Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das metallische Bauteil, das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich eine verdichtete Schicht aufweist, die eine Schichtdicke zwischen 50 um und 350 um aufweist. Mit einer derartig dicken verdichten Oberflächenschicht des Sinterbauteils kann die Sicherheit der Vermeidung der Infiltration des Bauteils mit dem Lot erhöht werden, sodass kleinere Beschädigungen der Oberfläche des Bauteils aufgrund seiner Manipulation bei der Verarbeitung kein Problem für die verbesserte Verbindungsausbildung darstellen.

[0020] Aus voranstehend genannten Gründen kann nach einer anderen Ausführungsvariante der Baugruppe vorgesehen sein, dass das metallische Bauteil, das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich einen Lotanteil von maximal 0,1 Vol.-% aufweist.

[0021] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0022] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: [0023] Fig. 1 eine Baugruppe aus zwei metallischen Bauteilen im Schnitt; [0024] Fig. 2 ein vergrößertes Detail der Baugruppe nach Fig. 1.

[0025] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0026] In Fig. 1 ist eine Ausführungsvariante einer Baugruppe 1 gezeigt, die ein erstes metallisches Bauteil 2 und ein zweites metallisches Bauteil 3 umfasst bzw. daraus besteht. Zumindest eines der beiden Bauteile 2, 3 ist aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellt. In der dargestellten Ausführungsvariante ist dies das erste metallische Bauteil 2, das ein Befestigungselement für das zweite metallische Bauteil 3, insbesondere ein Schraubstutzen, ist, wozu dieses eine in Richtung der Längsmittelachse verlaufende durchgehende Bohrung für die Aufnahme eines Verbindungselementes, insbesondere eine Schraube, aufweist. Das zweite metallische Bauteil 3 ist in der dargestellten Ausführungsvariante eine Rohrleitung, beispielsweise eine Kraftstoffleitung. Weiter kann das zweite metallische Bauteil 3 bzw. generell das nicht pulvermetallurgisch hergestellte Bauteil (sofern nicht beide metallische Bauteile 2, 3 aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellt sind), beispielsweise ein Gussteil sein, insbesondere aus einem Stahl bestehen.

[0027] Die Baugruppe 1 bzw. deren metallische Bauteile 2, 3 kann bzw. können auch für eine andere Anwendung vorgesehen sein, beispielsweise für Auspuffanlagen oder Schmiermittelleitungen im Anlagenbau.

[0028] Das erste metallische Bauteil 2 ist mit dem zweiten metallischen Bauteil 3 durch Löten

verbunden. Dazu ist zwischen den beiden metallischen Bauteilen 2, 3 ein Verbindungsbereich 4 (ein Fügespalt) ausgebildet, in dem ein Lot 5, mit dem die stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden metallischen Bauteilen 2, 3 hergestellt ist, aufgenommen ist, wie dies besser aus Fig. 2 ersichtlich ist, die den Verbindungsbereich 4 in einer größeren Darstellung zeigt.

[0029] Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass das erste metallische Bauteil 2 für die teilweise Aufnahme des zweiten metallischen Bauteils 3 eine Vertiefung aufweist, wie dies aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist. Insbesondere weist diese Ausnehmung eine Krümmung auf, die der Krümmung des zweiten metallischen Bauteils 3 zumindest annähernd entspricht. Der Verbindungsbereich 4 kann aber auch eine andere als die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Form aufweisen.

[0030] Das erste metallische Bauteil 2 bzw. generell das pulvermetallurgisch hergestellte Bauteil, kann nach einem üblichen Sinterverfahren hergestellt werden. Da dieses an sich bekannt ist, sei hier nur so viel erwähnt, dass dieses Verfahren die Schritte Pulvermischen, Pulverpressen zum Grünling, ein- oder mehrstufiges Sintern und gegebenenfalls mechanisches Nachbearbeiten, wie z.B. Entgraten, umfasst. Die jeweils zu verwendenden Parameter richten sich u.a. nach dem eingesetzten Pulver und sind dem Fachmann bekannt, sodass hierzu an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen sel.

[0031] Im Folgenden wird nur auf ein pulvermetallurgisch hergestelltes Bauteil, also ein Sinterbauteil, Bezug genommen. Damit umfasst ist auch das erste metallische Bauteil 2.

[0032] Anschließend an das Sintern ist nun vorgesehen, dass das pulvermetallurgisch hergestellte Bauteil im Verbindungsbereich 4 verdichtet wird. Prinzipiell kann die Verdichtung auch weitergehend ausgeführt werden, dass also nicht nur ein Oberflächenbereich 6 des Sinterbauteils im Verbindungsbereich 4 verdichtet wird, sondern auch daran anschließende Bereiche. Für die Ausbildung der Verbindung zwischen den beiden metallischen Bauteilen 2, 3 ist dies aber nicht zwingend erforderlich, da an diesen Stellen kein Lot 5 aufgebracht wird.

[0033] Die Verdichtung des Oberflächenbereichs 6 des pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils kann nach verschiedenen Verfahren erfolgen, beispielsweise mittels Pressen oder Walzen.

[0034] In der bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird die Verdichtung aber mittels Strahlen eines Strahlmittels durchgeführt. Durch das Strahlen kann neben der Verdichtung zudem durch die Kaltbearbeitung der Oberfläche eine Erhöhung der Härte des pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils in diesem Bereich erreicht werden.

[0035] Als Strahlmittel können beispielsweise Schrottpartikel, Kies, etc., eingesetzt werden. Die Partikel des Strahlmittels können eine längliche Form, eine nadelförmige Form, eine unregelmäßige Form, eine polygonale Form, eine runde Form, eine ovale Form, etc, aufweisen.

[0036] Besonders bevorzugt wird aber aus voranstehenden Gründen ein mittels Gasverdüsung hergestelltes Stahlpulver aus rostfreiem Stahl als Strahlmittel eingesetzt.

[0037] Die Partikel des Strahlmittels können einen Partikeldurchmesser aufweisen, der ausgewählt ist aus einem Bereich von 0,2 mm bis 2 mm. Der Partikeldurchmesser ist dabei jener Durchmesser einer Kugel, in die das Partikel gerade hineinpasst.

[0038] Das Strahlmittel kann Partikel einer Partikelgrößenverteilung zwischen 0,2 mm und 2 mm aufweisen. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung einer oder mehrere Siebelinie(n) zur Verfügung gestellt werden.

[0039] Durch das Verdichten des Oberflächenbereichs 6 des pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils wird eine Dichte in diesem Bereich erreicht, die zumindest 95 % der Vollmaterialdichte beträgt, gemäß einer Ausführungsvariante jedoch zumindest 99,5 % der Vollmaterialdichte beträgt. Die Vollmaterialdichte ist dabei jene Dichte, die das Bauteil im Verbindungsbereich 4 hätte, wenn es ein lunkerfreies Gußbauteil wäre, also mit anderen Worten ausgedrückt, die Dichte eines porenfreien Bauteils.

[0040] Besonderes bevorzugt weist der Oberflächenbereich 6 eine Dichte von zumindest 99,9

% der Vollmaterialdichte auf. Insbesondere beträgt die Dichte des pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils im den Verbindungsbereich 4 mitausbildenden Oberflächenbereich 6 100 % der Vollmaterialdichte. Die ist in Fig. 2 angedeutet, indem der Oberflächenbereich 6 keine Poren 7 aufweist, die erst unterhalb einer strichlierten Linie 8, die das Ende der Oberflächenbereichs 6 markiert, auftreten.

[0041] Der verdichtete Oberflächenbereich 6 erstreckt sich von einer äußeren, den Verbindungsbereich 4 mitausbildenden Oberfläche 9 des pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils bis in eine Tiefe unterhalb dieser Oberfläche 9, die zumindest 50 um beträgt. Bevorzugt ist nach einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass der verdichtete Oberflächenbereich 6 eine Schichtdicke 10 aufweist, die zwischen 50 um und 350 um, insbesondere zwischen 100 um und 150 um, beträgt. Erreicht kann eine derart hohe Schichtdicke des verdichteten Bereichs insbesondere durch den Einsatz des voranstehend erwähnten, nach einem Gaszerstäubungsverfahren hergestelltes Stahlpulver.

[0042] Für die Herstellung des pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils kann ein bekanntes Metallpulver(gemisch) eingesetzt werden. Bevorzugt wird jedoch ein Stahlpulver verwendet, insbesondere ein Stahlpulver aus einem rostfreien Stahl bzw. Edelstahl. Das Stahlpulver kann z.B. die Zusammensetzung 0 Gew.-% bis 20 Gew.-% Nickel, 1 Gew.-% bis 25 Gew.-% Chrom, 0 Gew.-% bis 20 Gew.-% Molybdän, Rest: Eisen aufweisen. Beispielsweise kann das Pulver 18,5 Gew.-% Cr, 11,2 Gew.-% Ni, Rest Eisen aufweisen (Sauerstoff maximal 0,22 Gew.-%, Stickstoff maximal 0,05 Gew.-%, Kohlenstoff maximal 0,02 Gew.-%). Dem Pulver können die üblichen Verarbeitungshilfsstoffe, wie Presshilfsmittel, etc., beigemengt werden, wie diese an sich bekannt sind.

[0043] Es ist weiter möglich, dass als Lot 5 niedrigschmelzende Legierungen, wie beispielsweise Zinnlegierungen, eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird nach einer weiteren Ausführungsvariante aber ein Kupferlot. Der Begriff „Kupferlot“ umfasst dabei auch Kupferlegierungen, die als Lot 5 verwendet werden können.

[0044] Das Lot 5 kann beispielsweise als Paste auf das erste und/oder das zweite metallische Bauteil 2, 3 aufgebracht werden. Für einen höheren Automatisierungsgrad kann das Lot 5 zumindest teilweise außerhalb des Verbindungsbereichs 4 auf zumindest einen der beiden metallischen Bauteile 2, 3 aufgebracht werden. Durch die Erhitzung des Lots 5 auf zumindest Schmelztemperatur, beispielsweise in einem Durchlaufofen, kann das Lot 5 in den Verbindungsbereich 4 einfließen und nach dem Erkalten die Verbindung zwischen den beiden metallischen Bauteilen 2, 3 ausbilden. Dazu werden die beiden metallischen Bauteile 2, 3 entsprechend zueinander positioniert mit einer Halteeinrichtung gehalten, insbesondere bereits vor dem Aufbringen des Lots 5.

[0045] Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das metallische Bauteil, das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich 4 im Oberflächenbereich 6 einen Lotanteil von maximal 0,1 Vol.-%, insbesondere von 0 Vol.-%, aufweist.

[0046] Bevorzugt wird das pulvermetallurgisch hergestellte Bauteil nach dem Verdichten, insbesondere Strahlverdichten, und vor dem Löten gereinigt. Das Reinigen erfolgt insbesondere mittels einer thermischen Reinigung in H2-Atmosphäre. Diese Reinigung dient dazu, um die Oberfläche des Bauteils so gut wie möglich von Oxiden zu befreien. Durchgeführt werden kann diese Reinigung bei einer Temperatur zwischen 800 °C und 1200 °C.

[0047] Zur Evaluierung der Verbindungsgüte wurden Tests durchgeführt. Dazu wurden zwei über ein Kupferlot miteinander verbundene metallische Bauteile 2, 3 in eine Testvorrichtung eingespannt und die Bruchkraft gemessen. Eines der beiden Bauteile bestand aus einem Stahlguss, das andere aus einem Stahlpulver, das pulvermetallurgisch verarbeitet wurde. Zur Messung der Bruchkraft wurde die auf den Verbindungsbereich 4 einwirkende Kraft solange erhöht, bis die Baugruppe 1 gebrochen ist. In allen Fällen ist das pulvermetallurgisch hergestellte Bauteil selbst gebrochen und nicht der Verbindungsbereich 4. Es wurden dabei Kräfte von ca. 2.600 N gemessen.

[0048] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Baugruppe

2 Bauteil

3 Bauteil

4 Verbindungsbereich 5 Lot

6 Oberflächenbereich 7 Pore

8 Linie

9 Oberfläche 10 Schichtdicke

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem ersten metallischen Bauteil (2) und einem zweiten metallischen Bauteil (3), wobei zumindest eines der beiden metallischen Bauteile (2, 3) aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellt ist und die Verbindung in einem zwischen den beiden metallischen Bauteilen (2, 3) ausgebildeten Verbindungsbereich (4) durch Löten hergestellt wird, wobei die Oberfläche (9) des aus dem Sinterwerkstoff hergestellten, metallischen Bauteils (2 oder 3), die den Verbindungsbereich (4) mitausbildet, vor dem Löten verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung der den Verbindungsbereich (4) mitausbildenden Oberfläche (9) des aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils (2 oder 3) auf eine Dichte von zumindest 95 % der Vollmaterialdichte durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung der den Verbindungsbereich (4) mitausbildenden Oberfläche (9) des aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils (2 oder 3) auf eine Dichte von zumindest 99,5 % der Vollmaterialdichte durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung der den Verbindungsbereich (4) mitausbildenden Oberfläche (9) des aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils (2 oder 3) mittels Strahlen durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Strahlen ein mittels Gasverdüsung hergestelltes Pulver aus rostfreiem Stahl als Strahlmittel verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterwerkstoff ein Sinterpulver aus einem rostfreien Stahl verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Lot ein Kupferlot eingesetzt wird.

7. Baugruppe (1) umfassend ein erstes metallisches Bauteil (2) und ein zweites metallisches Bauteil (3), wobei zumindest eines der beiden metallischen Bauteile (2, 3) aus einem Sinterwerkstoff pulvermetallurgisch hergestellt ist, und die beiden Bauteile (2, 3) in einem Verbindungsbereich (4) mit einem Lot (5) miteinander verlötet sind, wobei weiter das metallische Bauteil, das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich (4) oberflächenverdichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Bauteil (2 oder 3), das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich (4) eine Oberflächendichte von zumindest 95 % der Vollmaterialdichte aufweist.

8. Baugruppe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Bauteil (2 oder 3), das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich (4) eine Oberflächendichte von zumindest 99,5 % der Vollmaterialdichte aufweist.

9. Baugruppe (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Bauteil (2 oder 3), das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich (4) eine verdichtete Schicht aufweist, die eine Schichtdicke (10) zwischen 50 um und 350 um aufweist.

10. Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Bauteil (2 oder 3), das aus dem Sinterwerkstoff hergestellt ist, im Verbindungsbereich (4) einen Lotanteil von maximal 0,1 Vol.-% aufweist.

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