DE1225016B - Verfahren zur Herstellung eines aus Metallfasern bestehenden korrosionsfesten, poroesen Werkstoffes durch Vakuumaufdampfen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines aus Metallfasern bestehenden korrosionsfesten, porösen Werkstoffes durch Vakuumaufdampfen In der deutschen Patentschrift 1149 963 ist ein neuer Werkstoff, der aus mit die Temperatur-, Korrosions- und/oder Oxydationsbeständigkeit fördernden Legierungsbestandteilen gasplattierten und anschließend durch Diffusionsglühen. honiogenisierten und gegebenenfalls zuvor zu Körpern geformten Metallfasern, insbesondere Stahlfasem besteht, und sich insbesondere durch hohe Elastizität und sehr gute mechanische Beständigkeit auszeichnet, vorgeschlagen. Dieser Werkstoff ist besonders vorteilhaft für Filter und Masehinenteile verwendbar. ' Ein anderer Vorschlag nach der deutschen Patentschrift 1205 358 betrifft das Aufbringen der Legierungsmetalle aus fester, flüssiger oder schmelzflüssiger Phase auf Metallfasern, die zuvor, zu Körpern verformt sein können, und das anschließende Homogenisi,eren durch Diffusionsglühen.
• Bei der an sich bekannten Vakuumbedampfung wird das aufzudampfende Material aus einem be- heizten Behälter heraus unter Vakuum verdampft und auf der oberhalb der Verdampfungsquelle angeordneten, mit einer Schutzschicht zu überziehenden Werkstück-Oberfläche niedergeschlagen. Bei diesem Verfahren erfolgt ein Niederschlag der Aufdampfschicht aber nur auf deinjenigen Flächenstück, das in der Einfallsrichtung des Beschichtungsmaterials gelegen ist, denn die Abstrahlung von der Verdampfungsquelle erfolgt in Form von gerichteter Strahlung, d. h. gradlinig, so daß nur die in Einfallsrichtung der Dämpfe des Beschichtungsmaterials liegende Fläche eines Werkstückes einen überzug erhält. Abgedeckte oder gegenüber der Verdampfungsquelle abseitig geelegene Flächen können ohne aufwendige technische Hilfsmaßnahmen durch Vakuumbedampftmg nicht plattiert werden.
• Es wurde nun gefunden, daß sich der oben beschriebene Werkstoff aus mit die Temperatur-, Korrosions- und/oder Oxydationsbeständigkeit fördernd den Legierungsbestandteilen gasplattierten und anschließend durch Diffusionsglühung homogenisierten und gegebenenfalls zuvor zu Körpern gefonnten Metallfasern trotzdem in einfacher Weise und ohne besonderen technischen Aufwand auch unter Anwendung der Vakuumbedämpfung herstellen läßt, wenn man die Metallfasern, die vorzugsweise in Strangform vorliegen, in geringem Abstand über eine Verdampferquelle hinwegführt, auf eine hohe, zur Aufrechterhaltung des Dampfzustandes des aufzubringenden Metalls ausreichende, jedoch noch unterhalb der Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur der Metallfasern gelegene Temperatur aufheizt, und bis zur Ausbildung des Diffasionsgleichgewichtes auf dieser Temperatur hält. Anschließend wird der erhaltene Werkstoff nach aus der Faserinetallurgie bekannten Methoden weiter verarbeitet.
• An sich ist es bekannt, einen zu überziehenden Metallgegenstand während des Aufdampfüns auf einer so hollen Temperatur zu halten, daß die aufgedampfte Metallschicht in das Cn=dmetall eindiffundiert. Während sich jedoch bei dem bekannten Verfahren lediglich an der Metalloberfläche eine abgestufte Diffusionszone ausbildet, entsteht nach dem Verfahren der vorliegenden Anmeldung ein homogen legierter Werkstoff.
• Es ist zweckmäßig, wenn man beim erfindungsgemäßen Verfahren eine besonders großflächige Verdampferquelle verwendet. Die Aufheizung der Metallfasern kann vermittels Widerstandsheizung oder auch vermittels Induktionsheizung erfolgen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den Gasplattlerungsverfahren den besonderen technischen Vorteil, daß damit eine kontinuierliche Arbeitsweise bei der Herstellung des oben genannten Werkstoffes möglich wird, wodurch erheblicher Aufwand an Zeit und. Kosten in Fortfall kommen kann.
• Wenn man als Ausgangsmaterial lose, ungeformte Metallfasern verwendet, würde es bei den meist infrage kommenden geringen Metal-Ifaserstärken genügen, daß man die Fasern in üblicher Weise bedampft, und anschließend zwecks Homogenisierung des einseitig bedampften Materials die Erhitzung auf hohe Temperaturen, beispielsweise für Stahlwolle auf etwa 1100 bis 12001 C, vornimmt. Wenn jedoch Faserstränge, -vliese od. dgl. eründungsgemäß- behandelt werden sollen, wird der Metallfaserverband beim Bedampfen auf,-eine hohe Temperatur aufgeheizt. Diese Temperatur muß jedoch unterhalb der Erweichungs- bzw. -Schmelztemperatur der Metallfasem gehalten werden.
• Zum Aufheizen kann die Strahlungswärme des Verdampfers benutzt werden; zur Unterstützung kann oberhalb der MetaHfasem ein zweiter Wärmestrahler angebracht werden, der zusätzlich die auftretenden MetaRdämpfe reflektiert.
• Im Metallfaserverband divergiert der aus der Verdampferquelle.,.au#e14ömende Metalldpumpfstrahl, so daß sämtliche Üetahfasem in - dem MetaHfaserverband von dem ä fenden Metall überzögen werdem - Gleichzeitig'#findet. bei den . hohen Temperaturen die Diffusionsglühung und-- damit die Homogenisierung statt.
• Geht man bei der - Bedampfung von Metallfasersträngen aus, die auf Ballen gewickelt in großen Mengen oder Längen in das Vakuum eingebracht werden können, so ergibt sich ein sehr rationelles und Wirt" schaftliches Behandlungsverfahren, wenn man- erfindungsgemäß- #Ünd- eine -sehr großflächige Verdampferquelle benutzt, übdf,di#'ii-einiin#.jöringen Abstand der zu behandelnde Metallfaserstrang in kontinuierlicher ..oder auch diskontinuierlicher Folge hinweggeführt wird.
• Es lassen sich praktisch alle- im. Väkuum.----,verdampfbaren Metalle auf die Metallfasern aufbringen. Insbesondere steht eine große Auswahl an verwendbaren, die Metällfaserü-#iVeredeindeii Metall#ül-zur Verfügung, wie Chrom, Nickel, Silber, Zinn, Aluminium und andere mehr.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren besteht hinsichtlich der Wahl des Metallfaser-Werkstoffes, der zum Bedampfen geeignet ist, keine Einschränkung. Es können prakt-isch,-alle-im Handel befindlicher! Metallfasern verwendet werden.; Es:ergibt sich außdi# dem erfindungsgemäß die Möglichkeit, in gewunsch# ter Weise -mehrere Metalle zusammen in die Metalllasem einzubfingen,- Wodurch diese besondere ühe*+ inische, physikalische und/oder technologische Eigeft+ schaften erhalten -können; z. B.:lassen sich unlegierte Stahlfasem in dies6r.fWeis6 mit einer Chrom.#Ni#kek Legierung und Molybdän bedampfen, wodurch ;sie ganz besonders kor#oäonsbeständig und/oder zundelbeständig und/oder hochwarmfest gewonnen werden können.
• Die vorliegende Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der-Zeichnung, in der eine Vorm richtung - zur Durchführüng des angemeldeten Vetfahrens veranschaulicht- ist, für die jedoch im #Rah7-men des vorliegendän - Patentbegehrens kein Schutz beansprucht wird,.beächrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Anordnungzur Durchführung des- er'-findungsgemäßen Verfahrens, F i g. 2 eine der' in F i g. 1 gezeigten Anordnung entsprechende Anordnung, jedoch mit Kontaktwalz6. Wie in F i g' 1»dargestellt, wird von einet Hagpel-2 der -aufgewickelte'Metallfaserstrang 1 über eine Verdampferquelle 3 hinweägdfährt und auf einer zweiten Haspel 5 erneut -aufgeWickelt. Die Drehzahl der aufwickelnden Haspel- kann in einfacher Weise über den Antriebsmotor 6 geregelt werden und damit auch die Verweilzeit der Metallfaser im Bereich der Verdampferquelle. Je nach den Erfordernissen kann das durch direkten Stromdurchgang beheizte Schiffchen aus Wolfram, Tantal, Kohle oder anderen hochschmelzenden Werkstoffen bestehen. Die Wahl richtet sich nach dem zu verdampfenden Metall. Oberhalb des Verdampferschiffchens ist ein ebenfalls durch direkten Stromdurchgang beheiztea--Reflektor 4 angeordnet, so daß der Metallfaserstrang dazwischen durchgeführt werden kann.
• Die ganze Vorrichtung ist auf eine rollengelagerte Grundplatte 7 montiert und läßt sich bei aufgeklapptem Verschlußdeckel 9 aus dem Vakuumrezipienten 8 herausziehen, was eine schnelle Beschickung der Anlag6 eileichter t.
• Um die Oxydationsbeständigkeit z. B. von Fasern aus einem unl#gierten Stahl zu verbessern, bietet sich in den. meisten Fällen- Aluminium als veredelndes Metall an. Aluminium-Metall kann sehr einfach, schnell und wirtschaftlich- aufgedampft werden. Als Schiffchen- und Reflektormaterial wird dabei zweckmäßigerweise Wolftam gewählt. Der in sicl# sehr lose' gepackte Stahlfaserm-Strang wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/min zwischen Verdampfer und Reffektor hindurchgeführt. Je nach dem gewünschten Al-Gehalt, den die Stahlfaser -nach der Behandlung besitzen soll, richiet sich die- Temperaturhöhe von Verdampfer und Reflektor, Eiä Temperatur-Bäreich von 800 bis 1000' C ist üblich. Das Vakuum muß im Bereich voft- 10-1 bis 10-4 Torr liegen. Hier sei besonders darauf hingewiesen,--daß-der"losegepackte Stahlfaserstrang eine schnelle und gute Entgasung fördert, wodurch das zur Bedampfung notwendige Vakuum nach sehr kurzer Evakuierzeit- erreicht wird.
• Nach der Beschichtung mit Aluminium muß ein Glühprozeß bei 10001 C über mehiere Stunden ange schlossen werden, um die- Stahlfasern zu homogenisieren.
• Die Anordnung nach F i g. 2 deckt sich im Wesentliehen mit der Apparatur gemäß F i g. 1. Jedoch sind hier oberhalb der,Haspeln sogenannte Kont-aktwalzen 10 aus Kupfer angeordnet, Über die dem zwischen beiden Haspeln befindlichen Faserstrang ein elektrischer Strom aufgegeben wird. Somit kann die Temperatur der zu bedampfenden Stahlfasem in beliebigen Temperaturgrenzen eingestellt werden. Damit über die Haspeln und das Grundgestell kein elek-# trischer Kurzschluß auftritt, sind beide Haspeln durch Isolatoren 11 von der Grundplatte elektrisch getrennt.
• Durch die zusätzliche Beheizung der zu bedampfenden Fasern divergiert der- von der Verdampferquelle ausströmende Metalldampf auch in die tieferliegenden Bereiche des Faserstranges. Bei der Bedampfung von-'Stahlfasern mit Aluminium hat sich eine Temperatur von etwa 800' C bewährt.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung eines aus Metallfasern, insbesondere Stahlfasern, bestehenden porösen Werkstoffes von hoher Korrosionsbeständigkeit, vorzugsweise für-Filter- und-Maschinenteile, durch Aufbringen eines Metallüberzuges auf die vorzugsweise in-Sträügforni'vorliegendeü Metallfasern#und. anschließeiides Homogenisieren durch Diffusionsglühen, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der Metallüberzeug durch Vakaumaufdampfen aufgebracht wird, indem die Metallfasern in geringem Abstand über eine Verdampferquelle geführt und die Fasern dabei auf einer hohen, jedoch noch unterhalb ihrer Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur liegenden Temperatur gehalten werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1149 963, 1205 358; schweizerische Patentschrift Nr. 207 351.