Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Schmiermittelträgerschichten auf die Oberfläche von umzuformenden Metall-Rohteilen.
Bei der Herstellung kaltumgeformter Werkstücke ist es erforderlich, insbesondere bei höheren Umformgraden den Rohling vor dem Umformprozess mit einem Schmiermittel zu beschichten. Um eine besonders gute Haftung zwischen dem Schmiermittel und der Oberfläche des Rohlings zu erhalten, ist es bekannt, auf den Rohling sogenannte Schmiermittelträgerschichten aufzubringen. Die Schmiermittelträgerschichten und das Schmiermittel selbst sollen eine Anschweissung des Rohlings an das Umformwerkzeug vermeiden. Es sind verschiedene Verfahren bekannt geworden, die eine Phosphatschicht auf den Rohteilen erzeugen. Durch diese Phosphatschicht soll in Verbindung mit diversen Schmiermitteln eine Trennung zwischen Werkzeug und Werkstück bei der Umformung gewährleistet werden. Bei Umformversuchen mit so vorbehandelten Teilen erwies sich die Trennschicht oft als nicht ausreichend.
Von der Kaltumformung bei Edelstahl sind Verfahren bekannt, bei denen eine Oxalatschicht auf dem Werkstück erzeugt wird. Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zum Aufbringen von Schmiermittelträgerschichten zu schaffen, mit dem es möglich ist, nahezu alle umzuformenden Metalle zu beschichten, welches darüber hinaus sehr einfach und wirtschaftlich durchführbar ist und bei dem die erzeugten Schmiermittelträgerschichten Umformgrade von mehr als 50% zulassen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Reinigen bzw. Entfetten der Metall-Rohteile die Schichten auf diesen durch Einwirken einer wässrigen Lösung von Hydrogenfluorid und Natriumfluorid bei erhöhter Temperatur erzeugt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben.
Gegenüber den bisher bekannten Verfahren, bei denen als Schmiermittelträgerschichten geeignete Verbindungen auf der vorgereinigten Metalloberfläche abgeschieden werden, wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren eine chemische Reaktion auf der Oberfläche des Rohteils selbst erzeugt. Als besonders vorteilhaft kann man hierfür eine wässrige Lösung von 0,5 bis 5 Gewichtsprozenten Natriumfluorid und 0,2 bis 2,5 Gewichtsprozenten Hydrogenfluorid verwenden.
Rohlinge der Legierungstypen Al Mg Sil oder Al Mg 5 werden zunächst in einem Entfettungsbad entfettet. In einem Bad aus 10prozentiger Natronlauge wird die Oberfläche der Rohteile geätzt, wobei die Oxide entfernt werden. In einem nachfolgenden Bad werden die Rohteile mit kaltem Wasser gespült, um die Reste der Natronlauge zu entfernen. Ein nach- folgendes Ätzen in einer 53prozentigen Salpetersäure dient dazu ggf. an der Oberfläche der Rohteile vorhandene Kupferreste abzulösen. Während das Ätzen mit Natronlauge ca. 3 Minuten nicht unterschreiten sollte, reicht für das Ätzen mit Salpetersäure eine Minute aus. Diesem Arbeitsgang folgt wieder ein Spülen mit kaltem Wasser.
Die Rohteile werden dann in das eigentliche Beschichtungsbad eingebracht, welches eine wässerige Lösung aus 50 ml musssäure und 50 g Natriumfluorid pro Liter Wasser enthält. In diesem Bad werden die Rohteile ca. 20 Minuten gehalten, wobei sie zur Beschleunigung der Schichtenbildung bewegt werden können. Anschliessend werden die beschichteten Rohteile mit kaltem Wasser gespült, um eine Beeinträchtigung der Werkzeuge durch die Flusssäure zu verhindern.
Durch die Einwirkung der Lösung von Natriumhydrogenfluorid und Natriumfluorid bei Temperaturen von 50 bis 800 C, die durch Zugabe von Plusssäure zu einer Natriumfluoridlösung leicht hergestellt werden kann, wird eine Abscheidung von Aluminiumhexafluoaluminat erzielt, die im Zusammenhang mit der nachfolgend aufgebrachten Schmiermittelschicht Umformgrade von mehr als 50% bei Aluminiumlegierungen zulässt.
Bei kupferhaltigen Aluminiumknetlegierungen müssen dem Beschichtungsbad Verbindungen zugesetzt werden, die unter den gegebenen Reaktionsbedingungen oxydierend wirken, vorzugsweise Ammoniumperoxodisulfat, Hydroperoxid oder Kaliumnitrat.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auf nahezu alle kaltumzuformenden Werkstoffe anwenden. So bildet sich bei der Behandlung von Rohteilen aus Stahl auf der Oberfläche der Rohteile eine entsprechende Hexafluorverbindung.
Besonders wirtschaftlich ist das Verfahren bei der Erzeugung von Schmiermittelträgerschichten auf der Oberfläche von Roh- teilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zum Aufbringen von Schmiermittelträgerschichten auf die Oberfläche von umzuformenden Metall-Rohteilen, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Reinigen bzw. Entfetten der Metall-Rohteile die Schichten auf diesen durch Einwirken einer wässrigen Lösung von Hydrogenfluorid und Na triumfluorid bei erhöhter Temperatur erzeugt werden.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Lösung von 0,5 bis 5 Gewichtsprozenten Natriumfluorid und 0,2 bis 2,5 Gewichtsprozenten Hydrogenfluorid verwendet wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösung ein Oxidationsmittel, vorzugsweise Hydroperoxid, Ammoniumperoxodisulfat oder Kaliumnitrat, zugegeben wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten bei einer Temperatur von 50 bis 80" C erzeugt werden.
PATENTANSPRUCH II
Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I, zur Erzeugung von Schmiermittelträgerschichten auf der Oberfläche von Rohteilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
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The present invention relates to a method for applying lubricant carrier layers to the surface of metal blanks to be formed.
In the production of cold-formed workpieces, it is necessary, especially in the case of higher degrees of deformation, to coat the blank with a lubricant before the deformation process. In order to obtain particularly good adhesion between the lubricant and the surface of the blank, it is known to apply so-called lubricant carrier layers to the blank. The lubricant carrier layers and the lubricant itself should avoid welding of the blank to the forming tool. Various methods have become known which produce a phosphate layer on the raw parts. This phosphate layer, in conjunction with various lubricants, is intended to ensure a separation between the tool and the workpiece during forming. In forming tests with parts pretreated in this way, the separating layer often turned out to be insufficient.
Processes are known from cold forming of stainless steel in which an oxalate layer is produced on the workpiece. The invention aims to create a method for applying lubricant carrier layers with which it is possible to coat almost all metals to be formed, which is also very easy and economical to carry out and in which the lubricant carrier layers produced allow degrees of deformation of more than 50%. The method according to the invention is characterized in that after the cleaning or degreasing of the raw metal parts, the layers on them are produced by the action of an aqueous solution of hydrogen fluoride and sodium fluoride at an elevated temperature.
An exemplary embodiment of the method according to the invention is described below.
Compared to the previously known methods in which suitable compounds are deposited as lubricant carrier layers on the pre-cleaned metal surface, in the method according to the invention a chemical reaction is generated on the surface of the blank itself. It is particularly advantageous to use an aqueous solution of 0.5 to 5 percent by weight sodium fluoride and 0.2 to 2.5 percent by weight hydrogen fluoride for this purpose.
Blanks of the alloy types Al Mg Sil or Al Mg 5 are first degreased in a degreasing bath. The surface of the raw parts is etched in a bath of 10% caustic soda, removing the oxides. In a subsequent bath, the raw parts are rinsed with cold water to remove the residues of the caustic soda. A subsequent etching in a 53 percent nitric acid serves to remove any copper residues that may be present on the surface of the raw parts. While the etching with caustic soda should not be less than 3 minutes, one minute is sufficient for etching with nitric acid. This step is followed by rinsing with cold water.
The raw parts are then placed in the actual coating bath, which contains an aqueous solution of 50 ml of music acid and 50 g of sodium fluoride per liter of water. The raw parts are kept in this bath for approx. 20 minutes, during which they can be moved to accelerate the formation of layers. The coated raw parts are then rinsed with cold water to prevent the tools from being adversely affected by the hydrofluoric acid.
The action of the solution of sodium hydrogen fluoride and sodium fluoride at temperatures of 50 to 800 C, which can easily be produced by adding plus acid to a sodium fluoride solution, results in a deposition of aluminum hexafluoaluminate, which in connection with the subsequently applied lubricant layer, deformation degrees of more than 50 % for aluminum alloys.
In the case of wrought aluminum alloys containing copper, compounds must be added to the coating bath which have an oxidizing effect under the given reaction conditions, preferably ammonium peroxodisulfate, hydroperoxide or potassium nitrate.
The method according to the invention can be applied to almost all materials to be cold-formed. When treating blanks made of steel, a corresponding hexafluorocompound is formed on the surface of the blanks.
The process is particularly economical when producing lubricant carrier layers on the surface of raw parts made of aluminum or aluminum alloys.
PATENT CLAIM I
Method for applying lubricant carrier layers to the surface of metal blanks to be formed, characterized in that after cleaning or degreasing the metal blanks, the layers are produced on them by the action of an aqueous solution of hydrogen fluoride and sodium fluoride at elevated temperature.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that an aqueous solution of 0.5 to 5 percent by weight sodium fluoride and 0.2 to 2.5 percent by weight hydrogen fluoride is used.
2. The method according to claim I and dependent claim 1, characterized in that an oxidizing agent, preferably hydroperoxide, ammonium peroxodisulfate or potassium nitrate, is added to the solution.
3. The method according to claim I and the dependent claims 1 and 2, characterized in that the layers are generated at a temperature of 50 to 80 "C.
PATENT CLAIM II
Application of the method according to claim I, for the production of lubricant carrier layers on the surface of raw parts made of aluminum or aluminum alloys.
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