1、Sintermetalle Si n t- Ri ch t li n en (S R) Oberflchenbehandlung von Sinterteilen Sintered metal materials - Sint-guide-lines - part 4: surface-treatment of Ersatz fr DIN 30 912 Teil 4 sintered parts 1 Allgemeines Unter Oberflchenbehandlung versteht man die chemische oder elektrochemische Oberflchen
2、veredelung fester Stoffe. Sie dient dem Korrosionsschutz, der dekorativen und der funktionellen Veredelung, wobei sich diese Ziele berdecken knnen. Alle fr erschmolzene Metalle bekannten Oberflchen- behandlungsverfahren lassen sich grundstzlich auf Sinter- metalle anwenden. Da die fr Sinterwerkstoff
3、e kennzeichnende Porositt die Auswahl der Verfahren und deren Ergebnisse mageblich beeinflut, mu diese Eigenart besondere Beachtung finden. Der Gesamtporenraum eines Sinterteiles besteht sowohl aus offenen, von der Oberflche zugnglichen Poren, als auch aus geschlossenen Hohlrumen. Dadurch knnen gas-
4、 frmige oder flssige Behandlungsmedien je nach Raum- erfllung des Sinterteils in unterschiedlichem Umfang ein- dringen. Die Porositt ergibt bei gleichem ueren Volumen eine im Vergleich zum erschmolzenen Metall grBere Reak- tionsoberflche. Eindringmglichkeit uod Reaktionsoberflche nehmen naturgem6 mi
5、t zunehmender Dichte des Sinterteils ab. Oberhalb einer Raumerfllung von etwa 90010 (entsprechend einer Sinterdichte von etwa TO g/cm3 bei Sintereisen) nimmt der Anteil der geschlossenen Poren an der Gesarntporositt stark zu. In gleichem Mae verringert sich der Anteil der offenen Poren, in denen Beh
6、andlungsmedien zurckbleiben knnen. 2 Vorbehandlungsverahren 2.1 PorenverschluB Um das Eindringen von Behandlungsmedien in die Sinterteile zu verhindern, mssen die Poren mit korrosionshemmenden Stoffen geschlossen werden. Dies geschieht durch Trnken nach dem Vakuum-Druck- oder Tauchverfahren mit anor
7、ga- nischen oder organischen Stoffen, von denen sich folgende als geeignet erwiesen haben: - Wachse, Paraffine und hnliche Produkte - Kunstharze - Wasserglas 1) Voraussetzung fr weitere Behandlungen ist das vllige Entfernen des Trnkmittels von der Oberflche. 2.2 Reinigen, Entfetten und Beizen Die Wa
8、hl der Entfettungs- und Reinigungsverfahren hngt von Art und Menge der anhaftenden Verunreinigungen ab. 1) DP2050576 DIN V 30 91 2 T4/06.86 Sinterteile mssen durch Entfetten so gereinigt werden,daB fehlerfreie Uberzge aufgebracht werden knnen. Im allge- meinen werden folgende Entfettungsverfahren ve
9、rwendet : - Dampfentfettung mit organischen Lsungsmitteln - Emulsionsentfettung - Elektrolytische Entfettung eventuell mit Ultraschall - Abkochentfettung mit Polwechsel - Entfettung durch Wrmebehandlung unter Schutzgas bei 300 bis 800 “C. Diese Verfahren knnen nach Bedarf durch mechanisches Nacharbe
10、iten wie Trommeln, Gleitschleifen,Scheuern oder Polieren ergnzt werden. Um metallisch blanke und oxid- freie Oberflchen zu erhalten, werden zum Beizen der Metalloberflchen die blichen Suren und Laugen ver- wendet. Danach ist eine sorgfltige Splung unbedingt erforderlich. I 3 Metallische berzge 3.1 M
11、etallabscheidung aus wBriger Lsung Die galvanische Metallabscheidung beruht auf elektroche- .mischen Vorgngen. Die Elemente Zink Kadmium Nickel Zinn Kupfer Chrom sind als metallische berzge fr Sinterteile gebruchlich. Je nach Grundwerkstoff sind Zwischenschichten erforderlich. Die Abscheidungsbeding
12、ungen und Elektrolytzusammen- setzungen mssen auf die geforderten Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten abgestimmt werden. Es werden alkalische und saure Elektrolyte eingesetzt,wobei aus ferti- gungs- und abwassertechnischen Grnden saure Bder bevorzugt werden. mit u6erer Stromquelle 3.2 Metalla
13、bscheidung aus wBriger Lsung Die stromlose Metallabscheidung beruht auf direkten che- mischen Reaktionen in Lsungen. Von den verschiedenen Abscheidungsmglichkeiten hat bei Sinterteilen bisher nur die Reduktionsabscheidung von Nickelschichten wirt- schaftliche Bedeutung erlangt. ohne uBere Stromquell
14、e 3.3 Sonderverfahren Einige Metalle,wie z. B.Zink,Chrom oder Aluminium, knnen auf Sinterteilen durch Diffusionsverfahren aufgebracht werden. Fortsetzung Seite 2 und 3 Normenausschu6 Pulvermetallurgie (NPu) im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. leinverkauf der Normen durch Beuth Verlag Gmbri. Bu
15、rgorafenstraEe 6.1000 Berlin 30 DIN 30912 Teil 4 Okt 7990 Preisgr. 10.90 Verir.-Nr. 0005 Seite 2 DIN 30 91 2 Teil 4 4 Nichtmetallische berzge Nichtmetallische berzge werden sowohl in wrigen Lsungen als auch in der Gasphase gebildet. Fr das Phosphatieren und Brnieren sind nach entsprechen- der Vorbeh
16、andlung gem Abschnitt 2 die handelsblichen Bder auch fr Sintermetalle verwendbar. Ebenso lassen sich bestimmte Sinteraluminiumlegierungen anodisch oxidieren. Bei der Wasserdampfbehandlung von Sinterteilen auf Eisenbasiswird die zugngliche Oberflche untervolumen- Zunahme in Eisenoxid (Magnetit = Fe30
17、4) umgewandelt. Dadurch kann neben einer erhhten Verschleifestigkeit ein weitgehender Verschlu der Poren und eine zeitlich begrenzte Korrosionsschutzwirkung erreicht werden. 5 Nachbehandlungen 5.1 Splen oberflachenbehandelter Sinterteile In der Serienfertigung kann bei allen Oberflchenbehand- lungsv
18、erfahren nicht verhindert werden, da in sehr geringem Mae von auen zugngliche Poren verbleiben, die Elektrolyt- oder andere Badreste aufnehmen knnen. Deshalb ist ein intensives Splen besonders wichtig. Wechselnde Kalt- und Heiwassersplungen haben sich in der Praxis bewhrt. 5.2 Zustzliche Schutrschic
19、hten Oberflchenbehandelte Sinterteile werden oft durch ein- facheTauchbehandlungen zustzlich mit dnnen,chemisch widerstandsfhigen Schutzschichten versehen. Zink- und Kadmiumberzge z. B. knnen je nach Korrosionsanforde- rung farblos, blulich, gelb-irisierend oder olivfarben chro- matiert werden.Auerd
20、em werden Zinkschichten irn Tauch- oder Spritzverfahren phosphatiert. Weitere Schutzschichten werden durch Lackieren oder einfaches Tauchen in Korro- sionsschutzmitteln erreicht. 6 Physiologisches Verhalten Nach Abschnitt 5.1 knnen trotz aller Vorsichtsmanahmen noch Spuren von Elektrolyten oder ande
21、ren Bdern in den Restporen verbleiben. Kommen oberflchenbeschichtete Sinterteile mit Lebens- mitteln in Berhrung, so ist als Oberflchenmetall nur Zinn zulssig. Metallabscheidung aus cyanidischen Bdern ist in diesem Fall unter allen Umstnden zu vermeiden. 7 Schichtdicken und Maverhalten Bei Metallsch
22、ichten, die mit ueren Stromquellen abge- schieden werden, wirkt sich neben anderen Faktoren vor allem die Geometrie des Teils auf das Schichtdickenwachs- tum aus,so da auch fr Sinterteile keine allgemein gltigen Werte angegeben werden knnen. Dies trifft besonders bei Massenware zu, die in Trommeln o
23、der Glocken galvanisiert wird. Bedingt durch unterschied- liche elektrische Feldliniendichte ist die Schichtdicke an den Teilen nicht gleich.An scharfen Kanten ist sie wesentlich hher als in Winkeln, Vertiefungen oder Bohrungen. Dies fhrt zu einer Vergrberung der einhaltbaren Toleranzen. Im allgemei
24、nen sind bei Sinterteilen Schichten unter 10 Prn nicht porenfrei, so da damit nur ein geringer Korrosions- Schutz erreicht wird. Bei erhhter Anforderung an den Korrosionsschutz sollte die Schichtdicke so festgelegt werden, da sie an kritischen Stellen eines Teiles mehr als 10 tun betrgt. Die fr die
25、Abscheidung bestimmter Schicht- dicken notwendigen Verfahrensparameter mssen durch Versuche ermittelt werden. Metallschichten, die ohne uere Stromquelle abgeschieden werden, sowie nichtmetallische Schichten sind wesentlich gleichmBiger. Deshalb knnen bei entsprechender Ver- fahrensfhrung engere Tole
26、ranzen eingehalten werden. Da sich bei allen Oberlchenbehandlungen von Sinterteilen Manderungen ergeben, mssen diese bei der Herstellung der unbehandelten Teile bercksichtigt werden. 8 Prfverfahren 8.1 Schichtdickenrnessung Die Schichtdicken knnen an vereinbarten Stellen mit den blichen Meverfahren
27、kontrolliert werden. Es kommen in Frage : Coulometrisches Verfahren DIN 50 955 Magnetisches Verfahren DIN 50 981 Betarckstreu-Verfahren DIN 50 983 Wirbelstrom-Verfahren DIN 50 984 Fr Eichungen oderin Zweifelsfllen ist dieSchichtdicke mit dem Mikroskop am Querschliff zu bestimmen. 8.2 Korrosionsprfun
28、g Fr die Beurteilung des Korrosionsschutzes der Oberflchen- schichten knnen verschiedene Prfmethoden verwendet werden. Diese Prfmethoden sind Kurzzeitprfverfahren, die gegenber den normalen Urngebungseinflssen mit ver- schrften Angriffsbedingungen arbeiten. Allgemein bekannt sind folgende Verfahren
29、: Schwitzwasser-Wechselklima DIN 50 017 Schwitzwasser-Wechselklima mit schwefeldioxidhaltiger Atmosphre (Gert nach Kesternich) DIN 50 018 Sprhnebel mit verschiedenen Natriumchloridlsungen DIN 50 021 Das Prfverfahren sollte unbedingt nach den voraussichtli- chen Beanspruchungen derTeile ausgewhlt wer
30、den. Dabei knnen die Prfbedingungen je nach Normvorschrift auch variiert werden.Sie sind zwischen Abnehmer und Hersteller genau festzulegen. Auch die Auswertung der Korrosionsprfung mu vereinbart werden und richtet sich nach der jeweiligen Prfnorm. DIN 30 912 Teil 4 Seite 3 Zitierte Normen DIN 50 O1
31、 7 DIN 50 018 DIN 50 021 DIN 50 955 DIN 50 981 DIN 50 983 DIN 50 984 Klimate und ihre technische Anwendung: Kondenswasser-Prfklimate Prfung im Kondenswasser-Wechselklima mit schwefeldioxidhaltiger Atmosphre Sprhnebelprfungen mit verschiedenen Natriumchlorid-Lsungen Messung von Schichtdicken; Messung
32、 der Dicke von metallischen Schichten durch rtliches anodisches Ablsen; Coulometrisches Verfahren Messung von Schichtdicken; Magnetische Verfahren zur Messung der Dicken von nichtferromagnetischen Schichten auf ferromagnetischem Werkstoff Messung von Schichtdicken; Betarckstreu-Verfahren zur Messung
33、 der Dicke von Schichten Messung von Schichtdicken; Wirbelstromverfahren zur Messung der Dicke von elektrisch nichtleitenden Schichten auf nichtferromagnetischem Grundmetall Frhere Ausgaben DINV30912T4: 06.86 nderungen Gegenber DIN V 30 912 Teil 4106.86 wurden folgende nderungen vorgenommen: - Vorno
34、rmcharakter aufgehoben Internationale Patentklassifikation B 22 F 5/00 B 22 F 7100 c 22 c 9/00 C 22 C 38/00 G O1 B G O1 N DIN1 DIN 30912 TEIL 4 90 Seite 2 DIN 30 912 Teil 4 4 Nichtmetallische oberrge Nichtmetallische berzge werden sowohl in w6rigen Lsungen als auch in der Gasphase gebildet. Fur das
35、Phosphatieren und Brnieren sind nach entsprechen- der Vorbehandlung gema6 Abschnitt 2 die handelsblichen Bder auch fr Sintermetalle verwendbar. Ebenso lassen sich bestimmte Sinteraluminiumlegierungen anodisch oxidieren. Bei der Wasserdampfbehandlung von Sinterteilen auf Eisenbasis wird die Zugnglich
36、e Oberflche untervolumen- Zunahme in Eisenoxid (Magnetit = Fea04) umgewandelt. Dadurch kann neben einer erhhten VerschleiBfestigkeit ein weitgehender Verschlu6 der Poren und eine zeitlich begrenzte Korrosionsschutzwirkung erreicht werden. 5 Nachbehandlungen 5.1 Splen oberflachenbehandelter Sintertei
37、le In der Serienfertigung kann bei allen Oberflchenbehand- lungsverfahren nicht verhindert werden, da6 in sehr geringem MaBe von auBen zugngliche Poren verbleiben,die Elektrolyt- oder andere Badreste aufnehmen knnen. Deshalb ist ein intensives Splen besonders wichtig. Wechselnde Kalt- und HeiBwasser
38、splungen haben sich in der Praxis bewhrt. 5.2 Zustzliche Schutzschichten Oberflchenbehandelte Sinterteile werden oft durch ein- facheTauchbehandlungen zustzlich mit dnnen,chemisch widerstandsfhigen Schutzschichten versehen. Zink- und Kadmiumberzge z. B. knnen je nach Korrosionsanforde- rung farblos,
39、 blulich, gelb-irisierend oder olivfarben chro- matiert werden.Au6erdem werden Zinkschichten im Tauch- oder Spritzverfahren phosphatiert. Weitere Schutzschichten werden durch Lackieren oder einfaches Tauchen in Korro- sionsschutzmitteln erreicht. 6 Physiologisches Verhalten Nach Abschnitt 5.1 knnen
40、trotz allerVorsichtsma6nahmen noch Spuren von Elektrolyten oder anderen Bdern in den Restporen verbleiben. Kommen oberflchenbeschichtete Sinterteile mit Lebens- mitteln in Berhrung, so ist als Oberflchenmetall nur Zinn zulssig. Metallabscheidung aus cyanidischen Bdern ist in diesem Fall unter allen
41、Umstnden zu vermeiden. 7 Schichtdicken und Maherhalten Bei Metallschichten, die mit uBeren Stromquellen abge- schieden werden, wirkt sich neben anderen Faktoren vor allem die Geometrie des Teils auf das Schichtdickenwachs- tum aus, so da6 auch fr Sinterteile keine allgemein gltigen Werte angegeben w
42、erden knnen. Dies trifft besonders bei Massenware zu, die in Trommeln oder Glocken galvanisiert wird. Bedingt durch unterschied- - 2794442 0058734 i64 m liche elektrische Feldliniendichte ist die Schichtdicke an denTeilen nicht gleich.An scharfen Kanten ist siewesentlich hher als in Winkeln, Vertief
43、ungen oder Bohrungen. Dies fhrt zu einer Vergrberung der einhaltbaren Toleranzen. Im allgemeinen sind bei Sinterteilen Schichten unter 10 pm nicht porenfrei, so da8 damit nur ein geringer Korrosions- Schutz erreicht wird. Bei erhhter Anforderung an den Korrosionsschutz sollte die Schichtdicke so fes
44、tgelegt werden, da6 sie an kritischen Stellen eines Teiles mehr als 10 pm betrgt. Die fr die Abscheidung bestimmter Schicht- dicken notwendigen Verfahrensparameter mssen durch Versuche ermittelt werden. Metallschichten, die ohne u6ere Stromquelle abgeschieden werden, sowie nichtmetallische Schichten
45、 sind wesentlich gleichm6iger. Deshalb knnen bei entsprechender Ver- fahrensfhrung engere Toleranzen eingehalten werden. Da sich bei allen berflchenbehandlungen von Sinterteilen MaBanderungen ergeben, mssen diese bei der Herstellung der unbehandelten Teile bercksichtigt werden. 8 Prfverfahren 8.1 Sc
46、hichtdickenrnessung Die Schichtdicken knnen an vereinbarten Stellen mit den blichen Me6verfahren kontrolliert werden. Es kommen in Frage : Coulometrisches Verfahren DIN 50 955 DIN 50 981 Magnetisches Verfahren Betarckstreu-Verfahren DIN 50 983 Wirbelstrom-Verfahren DIN 50 984 Fr Eichungen oder in Zw
47、eifelsfllen ist die Schichtdicke mit dem Mikroskop am Querschliff zu bestimmen. 8.2 Korrosionsprfung Fr die Beurteilung des Korrosionsschutzes der Oberflchen- schichten knnen verschiedene Prfmethoden verwendet werden. Diese Prfmethoden sind Kurzzeitprfverfahren, die gegenber den normalen Umgebungsei
48、nflssen mit ver- schrften Angriffsbedingungen arbeiten. Allgemein bekannt sind folgende Verfahren : Schwitzwasser-Wechsel klima DIN 50 017 Schwitzwasser-Wechselklima mit schwefeldioxidhaltiger Atmosphre (Gert nach Kesternich) DIN 50 018 Sprhnebel mit verschiedenen Natriumchloridlsungen DIN 50 021 Da
49、s Prfverfahren sollte unbedingt nach den voraussichtli- chen Beanspruchungen derTeile ausgewhlt werden. Dabei knnen die Prfbedingungen je nach Normvorschrift auch variiert werden. Sie sind zwischen Abnehmer und Hersteller genau festzulegen. Auch die Auswertung der Korrosionsprfung mu6 vereinbart werden und richtet sich nach
