DE10252157B4 - Sheet composite material and method of manufacture - Google Patents

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Abstract

Flächiges Verbundmaterial (10), vorzugsweise in Form eines Halbzeuges, welches aus mindestens zwei fest miteinander verbundenen Materiallagen (11, 12, 13) besteht, von denen wenigstens eine Materiallage eine an einer Trägermateriallage (11) festgelegte Drahtgewebelage (12, 13) ist, wobei die Verbindung dieser Materiallagen (11, 12, 13) durch eine ausgehärtete Schmelze gebildet ist, deren Schmelzpunkt derart geringer ist als die der Komponenten der betreffenden Materiallage (11, 12, 13), so dass die Formbeständigkeit der Materiallagen (11, 12, 13) bei der Wärmebehandlung zur Bildung der Schmelze gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen (11, 12, 13) infolge der Wärmebehandlung herausdiffundiert ist.Flat composite material (10), preferably in the form of a semi-finished product, which consists of at least two firmly connected material layers (11, 12, 13), of which at least one material layer is a wire mesh layer (12, 13) fixed to a carrier material layer (11), the connection of these layers of material (11, 12, 13) being formed by a hardened melt, the melting point of which is so lower than that of the components of the relevant layer of material (11, 12, 13), so that the dimensional stability of the layers of material (11, 12, 13) is given in the heat treatment to form the melt, characterized in that the melt as a component diffuses out of at least one of the material layers (11, 12, 13) as a result of the heat treatment.

Description

Die Erfindung betrifft ein flächiges Verbundmaterial, vorzugsweise in Form eines Halbzeuges, welches aus mindestens zwei fest miteinander verbundenen Materiallagen besteht, von denen mindestens eine Materiallage eine an einer Trägermateriallage festgelegte Drahtgewebelage ist, wobei die Verbindung dieser Materiallagen durch eine ausgehärtete Schmelze gebildet ist, deren Schmelzpunkt derart geringer ist als die der Komponenten der betreffenden Materiallage, so dass die Formbeständigkeit der Materiallagen bei der Wärmebehandlung zur Bildung der Schmelze gegeben ist.The invention relates to a sheet-like composite material, preferably in the form of a semifinished product, which consists of at least two firmly bonded layers of material, of which at least one layer of material is a fixed to a carrier material layer wire fabric layer, wherein the compound of these layers of material is formed by a cured melt whose melting point is lower than that of the components of the material layer in question, so that the dimensional stability of the material layers during the heat treatment to form the melt is given.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials.The invention further relates to a method for producing the composite material.

Das in Rede stehende Verbundmaterial könnte auch als Laminat bezeichnet werden. In bevorzugter Ausführung wird das Verbundmaterial einseitig mit einem nichtmetallischen Werkstoff, vorzugsweise Polytetrafluorethylen beschichtet. Es kann dann eine Weiterverarbeitung zu einem Konstruktionselement erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Verbundmaterial zunächst geformt wird und dass dann die Beschichtung mit einem geeigneten Werkstoff erfolgt. Die bislang bekannten Materialien haben sich zwar bewährt, nachteilig ist jedoch, dass eine relativ hohe Menge von Beschichtungsmaterial, beispielsweise Polytetrafluorethylen, benötigt wird. Derartige Materialien sind relativ teuer, da es sich um hochwertige Materialien handelt.The composite material in question could also be referred to as a laminate. In a preferred embodiment, the composite material is coated on one side with a non-metallic material, preferably polytetrafluoroethylene. It can then be a further processing to a construction element. However, it is also possible that the composite material is first formed and then the coating is carried out with a suitable material. Although the hitherto known materials have proven successful, the disadvantage is that a relatively high amount of coating material, for example polytetrafluoroethylene, is required. Such materials are relatively expensive because they are high quality materials.

Aus der EP 1 046 492 A2 ist ein Verbundmaterial bekannt, welches wenigstens eine Drahtgewebelage enthält, wobei die Verbindung der Materiallagen durch eine ausgehärtete Schmelze gebildet ist. Die Verbindung der Materiallagen soll durch ein niedrigschmelzendes Matrixmetall erfolgen. Die Zwischenräume jeder Drahtgewebelage werden vollständig mit diesem niedrigschmelzenden Matrixmaterial gefüllt. Außerdem werden noch Deckschichten gebildet, so dass sämtliche Materiallagen innerhalb dieses niedrigschmelzenden Matrixmaterials liegen. Als Matrixmaterial kommt bevorzugt Zink in Betracht. Das Verbundmaterial enthält einen Grundwerkstoff, welcher vorzugsweise ein Drahtgewebe, ein Drahtgeflecht oder ein Drahtgestrick ist. Nach der Reinigung und dem Auftragen eines Flussmittels in ein Schmelzbad werden diese Materialien in ein Schmelzbad mit einer Temperatur von 435°C–470°C getaucht. Die Verweilzeit liegt zwischen 1 und 10 Sekunden. Dadurch werden die Deckschichten gebildet, wobei das Material anschließend senkrecht aus dem Schmelzbad gezogen und das überschüssige Zink abgestreift oder abgeblasen wird. Anschließend wird das Verbundmaterial einem Kühlprozess unterzogen, woraufhin letztlich dieses Verbundmaterial gewalzt wird, um eine vorgegebene Dicke in möglichst engen Toleranzen zu erreichen. Dieses Verbundmaterial ist äußerst kosten- und materialintensiv, da zur Verbindung der Drahtgewebelage mit der Trägermaterialbahn das Drahtgewebe vollständig mit dem Matrixmaterial ausgefüllt wird. Darüber hinaus ist das Herstellverfahren ebenfalls äußerst aufwendig, bedingt durch das Tauchverfahren mit dem anschließenden Kühlprozess.From the EP 1 046 492 A2 a composite material is known, which contains at least one wire fabric layer, wherein the compound of the material layers is formed by a cured melt. The compound of the material layers should be made by a low-melting matrix metal. The interstices of each wire cloth ply are completely filled with this low melting matrix material. In addition, cover layers are still formed, so that all layers of material lie within this low-melting matrix material. The preferred matrix material is zinc. The composite material contains a base material, which is preferably a wire mesh, a wire mesh or a wire mesh. After cleaning and applying a flux to a molten bath, these materials are immersed in a molten bath having a temperature of 435 ° C-470 ° C. The residence time is between 1 and 10 seconds. As a result, the cover layers are formed, wherein the material is then pulled vertically out of the molten bath and the excess zinc is stripped off or blown off. Subsequently, the composite material is subjected to a cooling process, whereupon ultimately this composite material is rolled to achieve a predetermined thickness in the closest possible tolerances. This composite material is extremely cost and material intensive, since the wire mesh is completely filled with the matrix material to connect the wire fabric layer with the substrate material web. In addition, the manufacturing process is also extremely expensive, due to the dipping process with the subsequent cooling process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flächiges Verbundmaterial der eingangs näher beschriebenen Art so zu gestalten, dass die Menge des Beschichtungsmaterials gesenkt wird.The invention has for its object to make a sheet-like composite material of the type described in more detail so that the amount of coating material is lowered.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich umzusetzendes Verfahren zum Herstellen derartiger Verbundmaterialien aufzuzeigen.The invention is also based on the object of demonstrating an economically implementable method for producing such composite materials.

Die auf das Verbundmaterial gerichtete Aufgabe wird gelöst, indem die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen infolge der Wärmebehandlung herausdiffundiert ist.The object directed to the composite material is achieved by diffusing the melt as a component from at least one of the layers of material as a result of the heat treatment.

Die Beschichtung erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial an der Seite, an der die Drahtgewebelage beziehungsweise die Drahtgewebelagen angeordnet sind. Durch das Drahtgewebe wird eine äußerst raue oder unebene Fläche geschaffen, so dass die Verbindung mit dem Beschichtungsmaterial recht innig ist. Dadurch kann auch die Dicke der Beschichtung reduziert werden, so dass eine minimale Menge des Beschichtungsmaterials benötigt wird. Das Drahtgewebe ist in bevorzugter Ausführung aus Metall gefertigt, beispielsweise aus Stahl. Dadurch wird sinngemäß auch noch eine Verstärkungsmateriallage oder mehrere Verstärkungsmateriallagen geschaffen, so dass die daraus hergestellten Bauteile je nach Verwendungszweck entweder minimale Abmessungen haben oder größere Belastungen aufnehmen können, als die bislang bekannten Verbundmaterialien. Die die Verbindung zwischen der Trägermateriallage und der Drahtgewebelage herstellende Schmelze sollte aus einem Material bestehen, dessen Schmelzpunkt relativ gering ist. Da es sich bei dem Verbundmaterial um ein metallisches Material handelt, sollte die Schmelze ebenfalls aus Metall bestehen. Die Trägermateriallage sollte ebenfalls aus Metall, vorzugsweise aus Stahl bestehen. Als Ausgangsmaterial wird dann eine Blechplatte oder eine Lochplatte verwendet.The coating takes place in the composite material according to the invention on the side on which the wire fabric layer or the wire fabric layers are arranged. The wire mesh creates an extremely rough or uneven surface so that the bond with the coating material is quite intimate. As a result, the thickness of the coating can also be reduced, so that a minimal amount of the coating material is required. The wire mesh is made in a preferred embodiment of metal, such as steel. As a result, a reinforcing material layer or a plurality of reinforcing material layers is also created accordingly, so that the components produced therefrom, depending on the intended use, either have minimal dimensions or can absorb greater loads than the previously known composite materials. The melt producing the bond between the backing material layer and the woven fabric layer should be made of a material whose melting point is relatively low. Since the composite material is a metallic material, the melt should also be made of metal. The carrier material layer should also be made of metal, preferably steel. As a starting material then a metal plate or a perforated plate is used.

Sinngemäß wird durch die Wärmebehandlung die Komponente mit den geringsten Schmelzpunkt ausgeschieden. Die Schmelzpunkte der restlichen Komponenten sollten jedoch so groß sein, dass die Formstabilität der Materiallagen bei der Wärmebehandlung erhalten bleibt. Eine metallische Schmelze bildet auch noch den Vorteil, dass aus der Trägermateriallage und der Drahtgewebelage bzw. der Drahtgewebelagen nach dem Aushärten oder Erstarren der Schmelze ein Fügeteil gebildet wird, welches als einstückig angesehen werden kann.Analogously, the component with the lowest melting point is eliminated by the heat treatment. However, the melting points of the remaining components should be so high that the dimensional stability of the material layers is maintained during the heat treatment. A metallic melt also has the advantage that from the support material layer and the wire fabric layer or the wire fabric layers after curing or solidification of the melt, a joining part is formed, which can be regarded as integral.

Das Verbundmaterial lässt sich in besonders einfacher Weise fertigen, wenn die Schmelze aus wenigstens einer Komponente des Werkstoffes der Trägermateriallage und/oder wenigstens einer Drahtgewebelage in Folge der Wärmebehandlung gebildet ist.The composite material can be produced in a particularly simple manner if the melt is formed from at least one component of the material of the backing material layer and / or at least one wire fabric layer as a result of the heat treatment.

Bevorzugt kommt für die Schmelze Zinn, eine Zinnlegierung, Zinnbronze oder dergleichen in Frage. Die Materiallagen und der Werkstoff der Schmelze sind so aufeinander abgestimmt, dass bei der Wärmebehandlung eine Diffusion erfolgt. Dies gilt allerdings nur, wenn die Schmelze aus einer Komponente des Werkstoffes gebildet wird. Ferner ist noch vorteilhaft, wenn jede Drahtgewebelage als Feingewebe ausgebildet ist, deren Maschenweite so ausgelegt ist, dass die Drahtgewebelage bzw. die Drahtgewebelagen für die Schmelze eine Kapillarwirkung erzielt wird.Tin, a tin alloy, tin bronze or the like may be used for the melt. The material layers and the material of the melt are coordinated so that a diffusion takes place during the heat treatment. However, this only applies if the melt is formed from a component of the material. Furthermore, it is still advantageous if each wire fabric layer is formed as a fine fabric, the mesh size is designed so that the wire fabric layer or the wire fabric layers for the melt capillary action is achieved.

Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst, indem die Trägermateriallage und die Drahtgewebelage bzw. die Drahtgewebelagen lagegerecht zusammengeführt werden, und dass dieser Lagenverbund kontinuierlich durch einen Durchlaufofen bei einer bestimmten Temperatur geführt wird, so dass die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen herausdiffundiert ist.The object directed to the method is achieved by bringing the carrier material layer and the wire fabric layer or the wire fabric layers together in a correct position, and that this layer composite is continuously passed through a continuous furnace at a certain temperature, so that the melt diffuses out as component from at least one of the layers of material is.

Durch den kontinuierlichen Durchlauf durch den Ofen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine relativ hohe Leistung, das heißt, die pro Zeiteinheit miteinander verschmolzenen Materiallagen ergeben eine große Länge. Die Wärmebehandlung erfolgt sauerstofffrei oder annähernd sauerstofffrei. Dadurch werden Verzunderungen der metallischen Materiallagen verhindert. Je nach Verwendungszweck des Verbundmaterials kann es vorteilhaft sein, wenn vor der Wärmebehandlung eine mechanische, spanlose Bearbeitung der Materialbahnen erfolgt. Dies kann beispielsweise Richten, Walzen und dergleichen sein. Dadurch kann gegebenenfalls die Haftfestigkeit der Materiallagen untereinander verbessert werden.The continuous passage through the furnace results in a relatively high power, that is, the material layers fused together per unit time result in a large length. The heat treatment is oxygen-free or almost free of oxygen. This prevents scaling of the metallic material layers. Depending on the intended use of the composite material, it may be advantageous if a mechanical, non-cutting processing of the material webs takes place before the heat treatment. This can be for example straightening, rolling and the like. As a result, if appropriate, the adhesion of the material layers to one another can be improved.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung noch näher erläutert.Reference to the accompanying drawings, the invention will be explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundmaterial als Abschnitt in einer Schnittdarstellung. 1 a possible embodiment of the composite material according to the invention as a section in a sectional view.

Das in der 1 dargestellte Verbundmaterial 10 besteht aus einer Blechplatte oder einer Lochplatte 11, die die Trägermateriallage bildet. In nicht dargestellter Weise ist diese Blechplatte 11 mit zwei Drahtgewebelagen 12, 13 durch eine nicht dargestellte Schmelze verbunden. Die Schmelze ist aus Gründen der vereinfachten Darstellung nicht gezeichnet. Die 1 zeigt, dass die der Blechplatte 11 zugewandte Drahtgewebelage 12 eine größere Maschenweite hat als die der Blechplatte 11 abgewandte Drahtgewebelage 13. Als Drahtgewebelage kommt ein Feingewebe in Betracht, damit bei der Wärmebehandlung eine Kapillarwirkung erzielt wird. Aus Gründen einer besseren Darstellung ist das Verbundmaterial 10 in vergrößerter Darstellung gezeichnet. Sofern noch mehr Drahtgewebelagen verwendet werden, sollten deren Maschenweiten zu der der Blechplatte 11 abgewandten Seite von Lage zu Lage kleiner werden. Die Blechplatte 11 und die Drahtgewebelagen 12, 13 bestehen zweckmäßigerweise aus einem metallischen Material, welches einen bestimmten Anteil von Zinn, einer Zinnlegierung oder Zinnbronze enthält. Anstelle einer Blechplatte kann als Trägermateriallage auch eine Platte aus Streckmetall verwendet werden.That in the 1 represented composite material 10 consists of a sheet metal plate or a perforated plate 11 which forms the backing material layer. In a manner not shown, this sheet metal plate 11 with two wire fabric layers 12 . 13 connected by a melt, not shown. The melt is not drawn for the sake of simplicity. The 1 shows that the sheet metal plate 11 facing wire fabric layer 12 has a larger mesh size than that of the metal plate 11 remote wire fabric layer 13 , When wire fabric layer is a fine tissue into consideration, so that during the heat treatment, a capillary effect is achieved. For better illustration, the composite material is 10 drawn in an enlarged view. If more wire mesh layers are used, their mesh sizes should be that of the metal plate 11 side facing away from location to location become smaller. The sheet metal plate 11 and the wire cloth layers 12 . 13 suitably consist of a metallic material containing a certain proportion of tin, a tin alloy or tin bronze. Instead of a metal plate can be used as Trägerermateriallage also a plate of expanded metal.

Claims (8)

Flächiges Verbundmaterial (10), vorzugsweise in Form eines Halbzeuges, welches aus mindestens zwei fest miteinander verbundenen Materiallagen (11, 12, 13) besteht, von denen wenigstens eine Materiallage eine an einer Trägermateriallage (11) festgelegte Drahtgewebelage (12, 13) ist, wobei die Verbindung dieser Materiallagen (11, 12, 13) durch eine ausgehärtete Schmelze gebildet ist, deren Schmelzpunkt derart geringer ist als die der Komponenten der betreffenden Materiallage (11, 12, 13), so dass die Formbeständigkeit der Materiallagen (11, 12, 13) bei der Wärmebehandlung zur Bildung der Schmelze gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen (11, 12, 13) infolge der Wärmebehandlung herausdiffundiert ist.Sheet composite material ( 10 ), preferably in the form of a semi-finished product, which consists of at least two firmly bonded material layers ( 11 . 12 . 13 ), of which at least one layer of material is attached to a carrier material layer ( 11 ) fixed wire fabric layer ( 12 . 13 ), the connection of these material layers ( 11 . 12 . 13 ) is formed by a cured melt whose melting point is so lower than that of the components of the relevant material layer ( 11 . 12 . 13 ), so that the dimensional stability of the material layers ( 11 . 12 . 13 ) is given during the heat treatment for the formation of the melt, characterized in that the melt as a component of at least one of the material layers ( 11 . 12 . 13 ) has diffused out as a result of the heat treatment. Flächiges Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus wenigstens einer Komponente des Werkstoffes der Trägermateriallage (11) und/oder wenigstens einer Drahtgewebelage (12, 13) in Folge der Wärmebehandlung gebildet ist.Sheet-like composite material according to claim 1, characterized in that the melt of at least one component of the material of the carrier material layer ( 11 ) and / or at least one wire fabric layer ( 12 . 13 ) is formed as a result of the heat treatment. Flächiges Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtgewebelage beispielsweise die Drahtgewebelagen (12, 13) Feindrahtgewebe mit einer derartigen Maschenweite sind, dass eine Kapillarwirkung für die Schmelze bewirkt wird.Sheet-like composite material according to claim 1, characterized in that the wire fabric layer, for example, the wire fabric layers ( 12 . 13 ) Are fine wire meshes with such a mesh size that a capillary action for the melt is effected. Flächiges Verbundmaterial nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermateriallage (11) als Blechplatte, als Lochblechplatte oder Streckmetallplatte aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist, und dass jede Drahtgewebelage (12, 13) aus einem Metall besteht.Sheet-like composite material according to one or more of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the backing material layer ( 11 ) as a sheet metal plate, as a perforated sheet metal plate or Expanded metal plate is formed of a metallic material, and that each wire fabric layer ( 12 . 13 ) consists of a metal. Flächiges Verbundmaterial nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erstarrte Schmelze Zinn, eine Zinnlegierung, Zinnbronze oder ein gleichwertiger Werkstoff ist.Sheet-like composite material according to one or more of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the solidified melt is tin, a tin alloy, tin bronze or an equivalent material. Verfahren zur Herstellung eines flächigen Verbundmaterials, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermateriallage (11) und die Drahtgewebelage bzw. Drahtgewebelagen (12, 13) lagegerecht zusammengeführt werden, und dass dieser Lagenverbund kontinuierlich durch einen Durchlaufofen bei einer bestimmten Temperatur geführt wird, so dass die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen (11, 12, 13) infolge der Wärmebehandlung herausdiffundiert.Method for producing a laminar composite material, in particular according to claim 1, characterized in that the backing material layer ( 11 ) and the wire fabric layer or wire fabric layers ( 12 . 13 ) and that this composite layer is continuously passed through a continuous furnace at a certain temperature, so that the melt as a component of at least one of the material layers ( 11 . 12 . 13 ) diffused out as a result of the heat treatment. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung der Materiallagen (11, 12, 13) sauerstofffrei erfolgt.A method according to claim 6, characterized in that the heat treatment of the material layers ( 11 . 12 . 13 ) is oxygen-free. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Wärmebehandlung der Materiallagen (11, 12, 13) eine mechanische, spanlose Bearbeitung erfolgt.A method according to claim 6 or 7, characterized in that before the heat treatment of the material layers ( 11 . 12 . 13 ) a mechanical, non-cutting machining takes place.
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