CH318530A

CH318530A - Verfahren zum Eingiessen von Sintermetallkörpern

Info

Publication number: CH318530A
Authority: CH
Inventors: Emter Dietrich Ing Dipl; Winterstein Hansludwig
Original assignee: Aluminiumwerke Nuernberg Gmbh
Priority date: 1953-02-05
Filing date: 1954-02-05
Publication date: 1957-01-15
Also published as: CH324985A

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

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.