Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein metallisches Substrat Die Erfindung- betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein metallisches Substrat. Es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Beschichten eines me tallischen Substrats bekannt, die jedoch oft nicht befrie digt haben.
Kürzlich wurden die Vorzüge beim Giessen von Nichteisenmetallen durch ein Molybdänsieb entdeckt, wobei Krätze und Schlacke vom gegossenen Metall ent fernt werden. Diese Vorteile lassen sich auch erzielen, wenn Eisenmetalle durch solch ein Sieb gegossen werden. Für eine solche Anwendung wurde jedoch das Molybdän nicht für geeignet gehalten, und zwar aufgrund seiner hohen Löslichkeit in Gusseisen bei normalen Giesstem- peraturen. D.h., dass sich ein Molybdänsieb, durch das geschmolzenes Gusseisen gegossen wird, rasch in dem Gusseisen auflöst.
Es sind auch schon gelochte, kerami sche Platten zum Sieben gegossener Metalle vorgeschla gen worden; diese Platten sind jedoch sehr spröde und kostspielig herzustellen; ferner weisen sie ein sehr niedri ges Verhältnis zwischen dem Querschnitt ihrer Durch brechungen und ihrem Gesamtquerschnitt auf; daher verringern sie die Giessgeschwindigkeit .und rufen andere Nachteile hervor. Die bekannten Verfahren zum Be schichten des hier nur als Beispiel erwähnten Molybdän siebs haben sich in der Praxis nicht bewährt.
Der Erfindung liegt das Bestreben zugrunde, ein Ver fahren zu schaffen, um ein Substrat so zu beschichten, dass es die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein metallisches Substrat ist da durch gekennzeichnet, dass es aus folgenden Schritten besteht: Herstellen eines Gemischs aus dem Beschich tungsmaterial und einer -Flüssigkeit, die das metallische Substrat ätzt: Auftragen des Gemischs auf letzteres, wo bei die Flüssigkeit das metallische Substrat ätzt und die Bindung desselben mit dem Beschichtungsmaterial ver bessert, und Entfernen der Flüssigkeit vom beschichteten metallischen Substrat.
Im folgenden wird als Beispiel eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstands anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Sandform, Fig. 2 in grösserem Massstab ausschnittsweise das in Fig. 1 mit einem Kreis gekennzeichnete Gebiet, Fig. 3 in grösserem Massstab ein der Ausführungs form des oben beschriebenen Siebs in der Draufsicht und Fig. 4 ebenfalls in grösserem Massstab und aus schnittsweise einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.
In der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 dient die Sandform 11 für die Benutzung beim Giessen von Ge genständen, 'die aus Eisenmetallen gebildet werden, wie z.B. aus irgendeiner Gusseisenart. Die Sandform 11 weist einen Unterkasten 12 aus Giessereisand auf, der unter Druck in einen Oberkasten 13 gepackt worden ist. Auf dem Unterkasten 12 und dem Oberkasten 13 ist eine Oberform 14 abgestützt, die auch aus Giessereisand ger- gestellt und unter Druck in einen Oberformkasten 15 gepackt worden ist. Oberform 14 und Unterkasten 12 stehen miteinander längs einer Eingriffslinie 16 in Ein griff.
Im Unterkasten 12 und in der Oberform 14 ist ein Hohlraum auf bekannte Weise ausgebildet worden; dieser Hohlraum hat die Form des zu giessenden Gegen stands. Ein Kern oder mehrere Kerne können auf be kannte Weise in den Hohlraum 17 eingesetzt werden, wenn die dem gegossenen Gegenstand öffnungen erzeugt werden sollen. Im Unterkasten 12 ist dicht an der Ein griffslinie 16 ein Giesskanal 18 ausgebildet, dessen eines Ende in den Hohlraum 17 mündet. Das andere Ende des Giesskanals 18 endet in einem vergrösserten Hohlraum 19, der dem unteren Ende eines Eingusses 21 benach bart ist; dieser ist in der Oberform 14 ausgebildet und kann als eine Erweiterung derselben betrachtet werden.
Der Einguss 21 erstreckt sich senkrecht durch die Ober form 14 und endet mit seinem oberen Ende in einem ver- grösserten Eingusstrichter 22. An der dem Giesskanal 18 gegenüberliegenden Seite des Hohlraums 17 ist ein Stei ger 23 ausgebildet, der sich durch einen Abschnitt des Unterkastens 12 und durch die Oberform 14 hindurch er- streckt. Der Steiger 23 endet in der oberen Oberfläche der Oberform 14.
Während des Giessens wird das geschmolzene Guss- eisen in den Eingusstrichter 22 aus einer Gusspfanne oder dgl. bei einer Temperatur gegossen, die beträchtlich unter dem Schmelzpunkt des Molybdäns liegt. Dieses ge schmolzene Gusseisen läuft den Einguss 21 hinunter, durchläuft den Giesskanal 18 und gelangt so in den Hohlraum 17. Es muss eine' ausreichende Metallmenge vergossen werden, um den Steiger 23 zu füllen und zu ge währleisten, dass das gesamte Volumen des Hohlraums 17 ausgefüllt wird.
Das auf diese Weise vergossene Guss- eisen enthält Schlacken oder andere Krätze, die in den Hohlraum 17 eintreten können und innerhalb des erziel ten gegossenen Gegenstands Unreinheiten hervorrufen. Um diese Verunreinigungen vom erzielten Gussstück fernzuhalten, ist innerhalb der Form 11 ein beschichte tes, expandiertes Molybdänsieb 25 angeordnet, und zwar an der Eingriffslinie 16, das sich quer über den .Quer schnitt des Eingusses 21 erstreckt.
Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist das beschichtete Sieb 25 unter Benutzung eines expandierten Grund-Molyb dänsiebs hergestellt worden. Das Molybdänsieb ist mit einer Vielzahl von im wesentlichen gleich grossen und gleichförmig verteilten, vieleckigen Öffnungen 26 ausge bildet, die durch einheitliche Stränge 27 aus Molybdän begrenzt sind. Die die benachbarten Öffnungen 26 begrenzenden Stränge 27 sind einstückig miteinander verbunden, und * zwar an den Spitzen der vieleckigen Öffnungen, wie die Fig. 3 zeigt. Diese Form des Siebs kann durch jede bekannte Metallstrecktechnik hergestellt werden.
Wie bekannt, ist Molybdän in Eisenmetallen bei Schmelz- oder Giesstemperaturen leicht löslich. Wenn daher geschmolzenes Gusseisen unmittelbar das Molyb dänsieb berührt, würde es sich bald auflösen und dann nicht mehr dem beabsichtigten Zwecke dienen. Aus die sem Grunde wird auf den Molybdänsträngen 27 eine Be schichtung 28 abgeschieden, die vollständig diese Stränge 27 umhüllt, die Öffnungen 26 aber offen lässt. Selbstver ständlich wird die Grösse der Öffnungen 26 etwas durch die Anwendung der Beschichtung 28 verkleinert. In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Molybdänsieb eine Maschendicke von etwa 0,5 mm und eine Strang breite von 0,25 mm. Die Grösse der nichtbeschichteten Öffnungen beträgt etwa 7 mm in ihrer Längsabmessung und etwa<B>3,12</B> mm in ihrer kürzesten Abmessung.
Auf einem Quadratzentimeter befinden sich etwa 10 Maschen; die durchbrochene Fläche der Masche beträgt etwa 850/o ihres gesamten Querschnitts.
Die Beschichtung 28 ist aus einem Werkstoff, der einen höheren Schmelzpunkt hat als gegossenes Gussei- sen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Be schichtung 80% Aluminiumoxid und 20 Gewichtsprozent Siliziumdioxid auf. Die Beschichtung wird durch Bildung eines Gemischs angewandt, das ungefähr 58 Gewichts prozent des Gemischs von Aluminiumoxid und Silizi umoxid in den oben erwähnten Prozentsätzen enthält, sowie 42 Gewichtsprozent von Natriumhydroxid. Die Natriumhydroxidlösung hatte 200 Gramm Natriumhy- droxid je Liter Wasser.
Das beschichtete Sieb wurde dann an der Luft während einer halben Stunde getrock net und wurde dann einem auf 400 C eingestellten Ofen zugeführt; das beschichtete Sieb kann aber auch unmit telbar in den 400 C-Ofen eingeführt werden. Das be schichtete Sieb wurde dann in dem 400 C-Ofen zwei Stunden belassen. In dem dem Sieb zugeführten Gemisch wurden kleine Anteile von Aluminiumoxid und Silizium- dioxid aufgelöst. Nach dem darauf folgenden Trocknen und Backen im 400 C-Ofen wurden das aufgelöste Alu miniumoxid und Siliziumdioxid gefällt; diese wirkten als Bindemittel für den übrigen. Teil des Aluminiumoxids und Siliziumdioxids, so dass das beschichtete Sieb ohne Ablösen der Schicht benutzt werden konnte.
Das Beschichten des Siebs auf die oben beschriebene Weise schützt das Molybdän sehr wirksam vor der Auf lösung in dem geschmolzenen Gusseisen. Weiterhin ist das beschichtete Sieb sehr wirksam, um Krätze u. Schlak- ken vom Gusseisen während des Giessens zu entfer nen. Wenn eine dickere Beschichtung erwünscht ist, kann das oben erwähnte Beschichtungsverfahren so oft wiederholt werden, wie es notwendig erscheint, um die gewünschte Schichtdicke zu erzielen.
Unter gewissen Umständen kann es wünschenswert sein, eine Schicht mit grösserer Starrheit zu erzielen, wo durch von selbst eine höhere Lebensdauer ohne Beschä digung der Schicht erzielt wird. Eine solche Schicht ist durch Sintern oder Schmelzbeschichtung des Siebs ge bildet worden, das auf die oben beschriebene Weise be schichtet worden ist. Um das zu erzielen, wurde das be schichtete Sieb in dem 400 C-Ofen getrocknet und dann zum Wasserstoffofen überführt; während es sich noch in warmem Zustand befand. Auf diese Weise nimmt das Natriumhydroxid keine Feuchtigkeit aus der Luft auf; darauf wurde das Sieb während einer Minute im Wasser stoffofen bei 1600 C erhitzt.
Diese Temperatur reichte aus, um ein Sintern oder ein Aufschmelzen der Schicht zu erzeugen. Das Siliziumdioxid, das dem Aluminium oxid beigegeben worden ist, reduzierte die Schmelztem peratur des Gemischs, so dass ein Schmelzen bei unge fähr l600 C erfolgt. Das Natriumhydroxid greift das Molybdänsieb leicht an; wenn es höheren Temperaturen unterworfen wird, bewirkt es eine Ätzung, die bei der Bindung des Gemischs von Aluminiumoxid und Silizium- dioxid an das Sieb unterstützend mithilft.
Nach dem Aufschmelzen des beschichteten Siebs wird es noch in Gegenwart der Wasserstoffatmosphäre gekühlt; wenn es genügend abgekühlt ist, wird es mit dem Aussenraum in Verbindung gebracht. Das erzielte Sieb war vollständig überzogen, und der Überzug war sehr hart und anhaf tend. Wie schon früher erwähnt ist, kann eine dickere Beschichtung durch eine beliebig oft durchgeführte Wie derholung des oben beschriebenen Vorgangs erzielt wer den. Die Schichtdicke bei einfacher Beschichtung beträgt etwa 0,05 mm; wenn die Beschichtung zweimal durchge führt wird, dann beträgt die Schichtdicke etwa 0,15 mm.
Das beschriebene Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung beschränkt sich weder auf Molybdänsiebe noch auf Siebe schlechthin; es lässt sich bei jedem Sub strat anwenden, das aus metallischen Werkstoffen be steht.