DE19756580A1 - Motorstössel mit hoher Verschleißfestigkeit und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Motorstößel mit überlege­ ner Verschleißfestigkeit und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben. Die Erfindung bezieht sich mehr insbesondere auf eine gesinterte Schicht, mit der die Oberfläche eines Motorstö­ ßels überzogen ist, die eine überlegene Verschleißfestigkeit und Härte hat, aber niedrige Schmelzfähigkeit gegenüber einem Nocken zeigt. Die gesinterte Schicht wird aus einem Bindemittel und einer Verbindung hergestellt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Carbid, Borid und Nitrid besteht, oder aus ei­ nem Material mit hohem Schmelzpunkt und überlegener Härte, aber niedriger Schmelzfähigkeit gegenüber einem Nocken. Der Stößel, der mit einer solchen gesinterten Schicht versehen ist, kann in einem großen Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle benutzt werden.

In Fig. 1 ist ein Ventilbetätigungssystem zum Öffnen und Schließen eines Zylinderventils 1 gezeigt. Das Ventilbetäti­ gungssystem umfaßt einen Kipphebel 3, eine Stößelstange 4 und einen Stößel 5. Das Ventil 1 ist mit einer Ventilfeder 2 verse­ hen, die eine Rückstellkraft auf das Ventil 1 ausübt.

Verbunden mit einem unteren Ende der Stößelstange 4 führt der Stößel 5 eine Gleitbewegung längs des äußeren Umfangs eines Nockens 6 aus. Der Stößel 5 bewegt sich gemäß der Schwankung des äußeren Umfangs des Nockens 6 auf und ab, wobei er die Stö­ ßelstange 4 in eine Hin- und Herbewegung versetzt.

In den vergangenen Jahren ist viel Anstrengung darauf gerichtet worden, Ventilbetätigungssysteme langer Lebensdauer zu entwic­ keln, da die Einsatzbedingungen für solche Ventilbetätigungssy­ steme wegen einer zunehmenden Notwendigkeit von wartungsfreien Motoren hoher Leistung und hohen Brennstoffwirkungsgrades schwieriger geworden sind.

Jegliches Versagen in einem solchen Ventilbetätigungssystem verursacht eine unvollständige Verbrennung und führt zu einer Zunahme an Abgas und Rauch. Außerdem kann es dazu führen, daß der Motor Lärm macht und übermäßig zittert, wodurch die Lei­ stung des gesamten Kraftfahrzeugsystems verschlechtert wird.

Da der Stößel 5, der eine wichtige Rolle in dem Ventilbetäti­ gungssystem spielt, eine Gleitreibung bei dem Hochgeschwindig­ keitskontakt mit dem Nocken 6 erlaubt, rühren die Ausfälle bei dem Stößel 5 meistens von Freßverschleiß aufgrund von Gleitver­ schleiß und von Grübchenbildung, einer Abbrecherscheinung auf­ grund von Oberflächenermüdung, her.

Da der Freßverschleiß und die Grübchenbildung an der Oberfläche des Stößels 5 den Abrieb extrem verstärken, wird das Ventil veranlaßt, unzeitgemäß zu öffnen und zu schließen, so daß sich Probleme mit der Luftabdichtung ergeben. Demgemäß wird der Kraftstoff unvollständig verbrannt, was zu den Abgas- und Lärm­ problemen führt.

Wenn ein Fehler, der eine zulässige Grenze überschreitet, bei dem Stößel 5 vorhanden ist oder wenn übermäßiger Abrieb an dem Stößel 5 bei der Gleitbewegung des Stößels längs des äußeren Umfangs des Nockens 6 erfolgt, kann der Stößel nicht in genau rechtwinkeligem Kontakt mit dem Stößel sein, was dazu führt, daß der Stößel wandert, wobei die Belastung in paralleler Rich­ tung zu einer Nockenwelle 7 arbeitet.

In den meisten Fällen bestehen der Stößel 5 und der Nocken 6 aus Stahl und Gußeisen. Diesen Materialien können Verschleißfe­ stigkeit und Ermüdungsfestigkeit gegeben werden, indem ihre Oberflächenhärte verbessert wird und etwas Druckspannung in ih­ ren Oberflächen zurückgelassen wird durch verschiedene Oberflä­ chenhärtungstechniken, die Hochfrequenzinduktionshärten, Carbu­ rieren und Nitrieren umfassen.

Kokillengußeisen ist durch die Ablagerung von primärem Cementit (Fe₃C) gekennzeichnet, was durch schnelles Abkühlen beim Gießen erreicht wird. Unter metallographischen Gesichtspunkten besteht Kokillengußeisen aus einer Perlitmatrix, die sich aus der Ände­ rung des Austenits durch Al-Transformation ergibt, und einem nadelartigen Cementitgefüge.

Abgeschrecktes Gußeisen, das durch Abschrecken und Anlassen des Kokillengußeisens erzielt wird, besteht aus einer Martensit- oder einer getemperten Martensitmatrix, einem Cementitgefüge und einem Temperkohlenstoffgefüge, das durch Zersetzung aus dem Cementitgefüge entsteht.

Der Grund, warum diese Substanzen für den Stößel überwiegend benutzt werden, ist, daß das Cementitgefüge eine große Härte hat und eine überlegene Verschleißfestigkeit aufweist und daß die Matrixgefüge das Auftreten von plastischem Fließen verhin­ dern, wodurch der Stößel gegen Freßverschleiß und Grüb­ chenbildung äußerst beständig gemacht wird.

Sie sind jedoch aufgrund dessen, daß sie gegossen werden, in verschiedenerlei Hinsicht problematisch. Zum Beispiel, abge­ schrecktes Gußeisen wird erzielt, indem so komplizierte Pro­ zesse angewandt werden wie Schmelzen, Abschrecken, Glühen, Ab­ schrecken und Tempern. Darüber hinaus sind, wenn die chemischen Komponenten, die Abschreckgeschwindigkeit und die Wärmebehand­ lungsbedingungen nicht konstant sind, der Cementit und der Koh­ lenstoff in ihrer Menge schwankend, und die Härte der Matrix ist aufgrund von Reibungswärme und hohem Flächendruck ebenfalls schwankend, so daß der sich ergebende Stößel hinsichtlich der Reibverschleißfestigkeit und auch hinsichtlich der Freßver­ schleißfestigkeit schlecht wird.

Ein Stößel großer Härte kann aus Kohlenstoffstahl oder Legie­ rungsstahl hergestellt werden, dessen Oberfläche durch Carbu­ rierung martensitisch wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Werkstoff eine niedrigere Verschleißfestigkeit aufweist als Kokillengußeisen, weil Martensit sowohl in der thermischen Stabilität als auch in der Härte Cementit unterlegen ist.

Wenn Gußeisenwerkstoffe bei Hochleistungsmotoren eingesetzt werden, in welchen der Kontaktflächendruck zwischen dem Nocken und dem Stößel weiterhin zunimmt, müssen die Werkstoffe in der Produktion, in der Qualität und im Prozeß einem hochtechnischen Management unterzogen werden und äußerst wärmebeständig sein. Der Wärmewiderstand des Cementit kann den Werkstoffen jedoch nicht gestatten, den hohen Flächendruck auszuhalten, der in Mo­ toren verlangt wird, die eine Leistung von dreihundert PS oder mehr haben.

Zum Lösen dieser Probleme und von damit verbundenen Problemen sind mehrere Verfahren erfunden worden. Zum Beispiel, der Stö­ ßel 5 wird so gelagert, daß er mit dem Nocken 6 unter schiefen Winkeln in Kontakt ist, um das sogenannte Nockenwandern zu ver­ hindern. Dieses Verfahren hat jedoch einen negativen Effekt da­ durch, daß die Kontaktfläche zwischen dem Nocken 6 und dem Stö­ ßel 5 reduziert wird und der Abrieb verstärkt wird. Um das zu überwinden, ist eine Technik entwickelt worden, bei der die Oberfläche des Stößels ballig gemacht wird, so daß eine Kombi­ nation aus einem Punktkontakt und einem Linienkontakt zwischen dem Stößel und dem Nocken vorhanden ist, wodurch ein extremer Kantenkontakt vermieden wird. Die Technik ist trotzdem proble­ matisch, weil, wenn die Balligkeit einen kleinen Radius hat, eine Spannbelastung auf die Oberfläche des Stößels ausgeübt wird und es zwischen dem Nocken und dem Stößel zum Verklemmen kommen kann, wodurch eine unebene Fläche oder umgekehrte Flan­ ken verursacht werden.

In dem US-Patent Nr. 4 739 674 ist vorgeschlagen, die Oberflä­ che des Stößels, auf welcher die Gleitbewegung erfolgt, mit ei­ nem Radius von wenigstens etwa 1500 m gekrümmt auszubilden. Es ist jedoch schwierig, dem Nocken eine theoretische Krümmungsli­ nie zu geben. In der Praxis ist der Nocken üblicherweise ge­ krümmt und es ist daher sehr schwierig zu erwarten, daß die Dauerhaftigkeit des Stößels nur durch die Form der gekrümmten Oberfläche verbessert werden kann. Außerdem, wenn der Ballig­ keitsradius zu groß ist, ergibt sich eine Bahn eines konzentri­ schen Kreises aufgrund der Differenz in der Krümmung zwischen dem Nocken und dem Stößel, wodurch der Nocken stark abgerieben wird. Deshalb unterliegt die Lösung, bei der eine solche kon­ struktive Änderung benutzt wird, einer Beschränkung.

Andere Lösungen für die obigen Probleme sind in den offengeleg­ ten japanischen Patentanmeldungen Nr. Sho. 62-182407 und Sho. 62-185806 vorgeschlagen, die einen Kipphebel und einen Stößel zeigen, deren Oberflächen mit einer gesinterten Schicht ver­ schmolzen sind, welche aus einem Nickelpulver und aus einem temperaturfesten, harten Metallpulver wie einem Carbid, einem Nitrid oder einem Borid besteht.

Die vorgenannten Druckschriften regen nur das Prinzip des Ver­ schmelzens einer solchen gesinterten Schicht an, geben aber nicht die Einzelheiten für Fertigungstechniken oder -verfahren an. Darüber hinaus sind der Stößel und der Kipphebel wirtschaftlich ungünstig, weil ihre Produktions- und Material­ kosten hoch sind.

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, die obigen Probleme zu überwinden, die im Stand der Technik vorhanden sind, und einen Motorstößel zu schaffen, der hinsichtlich Verschleißfestigkeit und Dauerhaftigkeit überlegen ist, und ein Verfahren zum Her­ stellen des Motorstößels anzugeben.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Mo­ torstößel zu schaffen, welcher gestattet, ein Ventilbetäti­ gungssystem zeitgerecht zu öffnen und zu schließen und dadurch eine unvollständige Verbrennung zu verhindern sowie Abgas und Rauch zu verringern.

Gemäß einem Aspekt schafft die Erfindung einen Motorstößel mit hoher Verschleißfestigkeit, dessen Oberfläche mit einer gesinterten Schicht überzogen ist, die aus einer aus einem Bin­ demittel und harten Partikeln zubereiteten Mischung hergestellt wurde, wobei das Bindemittel etwa 50-100 Gew.-% Nickelpulver, etwa 0-45 Gew.-% Cr, etwa 0-35 Gew.-% Mo, etwa 0-10 Gew.-% Al, etwa 0-25 Gew.-% Co, etwa 0-10 Gew.-% Cu und unvermeidlich beige­ mischte Verunreinigungen umfaßt und wobei die harten Partikeln ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Carbiden, Nitriden, Bo­ riden und Gemischen derselben besteht.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Motorstößels mit hoher Ver­ schleißfestigkeit, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Formen einer zubereiteten Mischung, die ein Bindemittel und harte Partikeln umfaßt, durch eine Presse;
primäres Sintern der geformten Substanz;
sekundäres Sintern des gesinterten Körpers auf der Oberfläche eines Stößels, um eine gesinterte Schicht auf dem Stößel zu bilden; und
schnelles Abkühlen der gesinterten Schicht des Stößels, während die gesinterte Schicht mit Druck beaufschlagt wird, um der Oberfläche der gesinterten Schicht eine große Härte zu geben.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung einen Motorstößel mit hoher Verschleißfestigkeit, dessen Oberfläche mit einer Legierungspulverzusammensetzung überzogen ist, die etwa 44-88 Gew.-% WC, etwa 4-10 Gew.-% Co, etwa 15-50 Gew.-% Ni, etwa 5-20 Gew.-% Cr, etwa 0,5-4 Gew.-% B, etwa 2-4 Gew.-% Fe, etwa 0,5-4 Gew.-% Si, etwa bis zu 1,0 Gew.-% C und vermeidlich beige­ mischte Verunreinigungen umfaßt.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfah­ ren geschaffen zum Herstellen eines Motorstößels mit hoher Ver­ schleißfestigkeit, das die Schritte beinhaltet: Überziehen der Oberfläche des Stößels mit einem Legierungspulver durch Warm­ spritzen, um eine Überzugsschicht herzustellen, und Umschmelzen der Überzugsschicht in einem Umschmelzprozeß.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht, die ein Ventilbetätigungssystem zeigt, das in einem großen Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle benutzt wird.

Von den Fehlern bei einem Stößel wird Freßverschleiß dem wie­ derholten lokalen Abrieb zugeschrieben, der aus der Tatsache resultiert, daß der Stößel, wenn er mit einem Nocken in Kontakt gebracht wird, häufig nicht gedreht wird, sondern eine Glei­ treibung verursacht. Um das zu vermeiden, wird versucht, einen Rollkontakt zu schaffen. Es gibt jedoch keine Auswirkung im Grübchenbildungswiderstand, wenn der Stößel eine Vickers-Härte von 800 oder weniger hat, obgleich Rollkontakt hergestellt wird. Deshalb wird eine größere Härte bevorzugt.

Das Abbrechen aufgrund von übermäßigem Druck und übermäßigem Reibverschleiß breitet sich, wenn es lokal an der Oberfläche des Stößels zuerst erfolgt, schnell in nahegelegene Gebiete aus und führt zu einem Abschälen der Oberfläche. Um dieses Abbre­ chen zu verhindern, müssen die Kontaktflächen eine große Härte haben.

Da der Nocken und der Stößel miteinander in Gleitkontakt sind, beeinflussen sich ihre einander zugewandten Gegenflächen rezi­ prok. Wenn es eine metallochemische Affinität zwischen dem Noc­ ken und dem Stößel gibt, tritt an der Grenzfläche zwischen ih­ nen Mikrokohäsion auf. Dabei vergrößert die Kohäsion der Gleit­ bewegungsflächen zwischen dem Nocken und dem Stößel den Rei­ bungskoeffizienten zwischen ihnen. Der erhöhte Reibungskoeffi­ zient erhöht seinerseits die Reibungswärme an den Kontaktflä­ chen, wodurch die Freßverschleißfestigkeit verschlechtert wird.

Wenn es eine Differenz in der Härte und der Oberflächenrauhig­ keit zwischen dem Nocken und dem Stößel gibt, wird die Oberflä­ che des schwächeren der beiden durchbrochen. Die abgeriebenen Partikeln haben durch Kaltverfestigung eine größere Härte als in ihrem ursprünglichen Zustand.

Die Reduktion des Abriebs zwischen dem Nocken und dem Stößel kann deshalb auf folgenden beiden Wegen erfolgen: erstens, Re­ duzieren des Reibungskoeffizienten, um die Reibungswärme zu verringern, die an den Kontaktflächen erzeugt wird, und Verbes­ sern der Freßverschleißfestigkeit durch die Verwendung von Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt (hochschmelzendes Carbid oder Nitrid); zweitens, Verwenden eines Werkstoffes, der gegenüber dem Nocken eine geringere Kohäsion hat, um die Oberflächenbe­ schädigung des Nockens zu verhindern.

Die Erfindung benutzt diese beiden Wege, um einen Stößel mit überlegener Verschleißfestigkeit zu schaffen.

Auf dem ersten Weg schafft die Erfindung ein Verfahren, um an der Oberfläche eines Stößels eine gesinterte Schicht zu bilden, die aus einem Bindemittel hergestellt wird, das 50-100 Gew.-% eines Nickelpulvers, 0-45 Gew.-% Cr, 0-35 Gew.-% Mo, 0-25 Gew.-% Co, 0-10 Gew.-% Cu und unvermeidlich beigemischte Verunreinigun­ gen enthält, und aus harten Partikeln, die aus der Gruppe aus­ gewählt werden, welche aus Carbiden, Nitriden und Boriden sowie Gemischen derselben besteht.

Im allgemeinen wird Co als ein Basismaterial für das Bindemit­ tel benutzt, da es bekanntlich die besten chemischen und physi­ kalischen Eigenschaften hat. Bei der Erfindung wird Ni statt des teueren Co als ein Matrixmaterial für das Bindemittel be­ nutzt, da es billig ist und eine Leistungsfähigkeit hat, die so gut wie die von Co ist.

Zusätzlich dazu, daß Ni hinsichtlich Härte und Elastizität so effektiv wie Stahl ist, zeigt es eine große Affinität für den Stahl, der den Körper des Stößels bildet, und hat einen Wärme­ widerstand und eine Korrosionsfestigkeit, die ausreichen, um zu gestatten, daß die Legierung als ein Oberflächenmaterial für den Stößel benutzt wird, der unter Bedingungen von Hochtempera­ turabrieb steht.

Die Ni-Matrix kann verstärkt werden, indem 45 Gew.-% oder weni­ ger Cr, 35 Gew.-% Mo, 10,0 Gew.-% Al, 25 Gew.-% Co und 10,0 Gew.-% Cu allein oder in Kombinationen zugesetzt werden und der Schmelzpunkt der sich ergebenden Legierung gesenkt wird. Ein Sinterkörper, der in der Druck- und Verschleißfestigkeit ver­ bessert ist, die in direkter Korrelation zur Grübchenbildungs- und Freßverschleißfestigkeit steht, kann leicht hergestellt werden.

Bevorzugt wird, Ni in einer Menge von 50% oder mehr des Gesamt­ gewichts der Bindemittelmaterialien zuzusetzen. Zum Beispiel, wenn Ni in einer Menge von 50 Gew.-% benutzt wird, kommt es zu einer Verringerung der Zähigkeit. Da es eine große Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der resultierenden Le­ gierung und dem Stahl, dem Körper des Stößels, gibt, kann die Bindungsfestigkeit zwischen denselben verringert werden.

Während der Erstarrung, die sich an das Sintern anschließt, bildet Cr zusammen mit Ni die Verbindungen, in welchen eine δ-Phase, die für den Wärmewiderstand und die Korrosionsfestigkeit fatal ist, vorhanden sein kann, wenn Cr in einer Menge von mehr als 45 Gew.-% zugesetzt wird.

Zusammen mit anderen Zusatzelementen wird Ni durch Mo verfe­ stigt und dadurch die Abriebfestigkeit verbessert. Es ist je­ doch sehr teuer und sein Aditiveffekt wird nicht erzeugt, wenn es in einer Menge von mehr als 35 Gew.-% zugesetzt wird.

In dem Bindemittel wird die Menge an Al auf bis zu 10,0 Gew.-% beschränkt. Andernfalls ist es sehr gut möglich, das während der Erstarrung eine zerbrechliche β-Phase auftritt.

Bei dem Legieren wird durch Co, das in der Lage ist, eine voll­ ständige feste Lösung zusammen mit Ni zu bilden, auch Ni verfe­ stigt, was zu einer Verbesserung in der Abriebfestigkeit des Bindemittels führt. Co ist jedoch teuer. Co wird vorzugsweise in einer Menge von 25 Gew.-% oder weniger zugesetzt, da seine Aditiveffekte nicht erzeugt werden, wenn seine Menge 25 Gew.-% übersteigt.

Cu gibt dem Bindemittel einen höheren Widerstand gegen Korro­ sion und Fressen. Cu wird vorzugsweise in einer Menge von bis zu 10 Gew.-% zugesetzt, weil jeder höhere Gehalt nachteilige Auswirkungen auf die Festigkeit der gesinterten Schicht hat.

In der gesinterten Schicht nach der Erfindung hat das Bindemit­ tel vorzugsweise einen Volumenanteil, der von 30-60% reicht. Zum Beispiel ist das Bindemittel mit einem Volumenanteil von weniger als 30% für den Stößel hinsichtlich der Zähigkeit und der Rißverhinderungswirkung nicht zufriedenstellend. Anderer­ seits, wenn der Volumenanteil des Bindemittels 60% übersteigt, sind die harten Partikeln in relativ kleiner Zahl vorhanden, so daß der Stößel eine schlechte Druckfestigkeit haben wird.

Die harten Partikeln, aus denen die gesinterte Schicht nach der Erfindung besteht, werden, wie oben dargelegt, aus einer Ver­ bindung hergestellt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Nitriden, Carbiden, Boriden und Gemischen derselben be­ steht. Von diesen ergibt WC eine große Härte, z. B. eine Vic­ kers-Härte (HV) von 2400, und eine hohe Festigkeit, z. B. einen Elastizitätsmodul von 70×104 MPa.

Aufgrund von experimentellen Daten der Erfindung wissen die Er­ finder, daß die harten Partikeln, wenn sie einen mittleren Durchmesser von 10 µm oder mehr haben, Freßverschleißabrieb an dem Nocken und Grübchenbildungsabrieb bis zu dem Grad von etwa der Orobis-Klassenzahl 6 bis 8 an dem Stößel verursachen. Die­ ses Experiment zeigt auch, daß, wenn harte Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von 5 µm oder weniger benutzt werden, der Grübchenbildungsabrieb bis zu dem Zustand der Orobis-Klassen­ zahl 9 oder mehr zufriedenstellend verbessert wird und daß, wenn die harten Partikeln im mittleren Durchmesser unter 2 µm gehalten werden, ein zufriedenstellenderes Abriebergebnis er­ zielt werden kann, d. h. ein Zustand der Orobis-Klassenzahl 10 oder mehr, bei dem sich keine Spur von Freßverschleißabrieb zeigt.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren, daß weiter das Auf­ bringen eines separaten Hartlötmaterials auf einer Haftfläche zum Verbessern der Haftfähigkeit zwischen der gesinterten Schicht und dem Körper des Stößels beinhaltet. Nickel oder seine Legierung wie Nickel-Chrom kann als Hartlötmaterial be­ nutzt werden.

Daran schließt sich eine Technik des Sinterns der oben erwähn­ ten Materialien auf der Oberfläche des Stößels an. Begonnen wird damit, daß die Bindemittelmaterialien und die harten Par­ tikeln vereinigt werden, in eine vorbestimmte Form gegossen werden und zu einem Cermet gesintert werden. Anschließend an das primäre Sintern wird der Cermet auf der Oberfläche des Stö­ ßels plaziert und bei hoher Temperatur erneut gesintert. Zu dieser Zeit kann die Oberfläche des Stößels mit dem Hartlötma­ terial überzogen werden, bevor der Cermet auf den Stößel aufge­ bracht wird.

Im allgemeinen wird ein Cermet erzielt durch Sintern in flüssi­ ger Phase. Es wird ausgeführt bei einer hohen Temperatur von etwa 1200-1550°C für 1-2 Stunden. Durch diese Technik wird die Dichte des Cermets verbessert, weil die Porosität des Cermets verringert wird. Wenn die harten Partikeln für eine ausgedehnte Zeitspanne auf eine so hohe Temperatur erwärmt werden, werden sie verformt, wobei ihre ursprünglich sphärischen Formen zu rechteckigen Formen werden. Diese rechteckigen Formen sind für die Zähigkeit, die Abriebfestigkeit und die Ermüdungsfestigkeit nachteiliger als sphärische Formen.

Andererseits kann eine Erwärmung auf niedrige Temperatur ver­ hindern, daß die harten Partikeln in rechteckige Formen ver­ formt werden, es kann aber die nicht die feinen Poren aus den harten Partikeln beseitigen.

Gemäß der Erfindung werden die Cermetmaterialien in einer Presse geformt und einem primären Sintern bei 450-550°C unter­ zogen, woran anschließend sie auf dem Körper des Stößels bei einer Temperatur von bis zu 1200°C oder darüber gesintert wer­ den, maximal aber für 2 Minuten, wodurch die harten Partikeln in dem gesinterten Körper daran gehindert werden können, sich in rechteckige Formen zu verformen.

Diese schnelle Erwärmung kann durch Hochfrequenzinduktionser­ wärmung, Flammerwärmung, Plasmaerwärmung oder Erwärmung mittels Laser oder durch andere Techniken, die für schnelles Schmelzen geeignet sind, erreicht werden.

Die Erfindung ist auch dadurch gekennzeichnet, daß die gesin­ terte Schicht, nachdem sie auf der Oberfläche des Stößels durch schnelle Erwärmung gebildet worden ist, unter Druckbeaufschla­ gung schnell abgekühlt wird. In diesem Zustand bleibt die Druckspannung in der Oberfläche der gesinterten Schicht erhal­ ten, wodurch ihre Druckfestigkeit verbessert wird. Zum Beispiel wird die Oberfläche der gesinterten Schicht, die sich im Ver­ laufe der Erstarrung nach der Hochtemperaturerwärmung befindet, mit einer ebenen Kühlplatte in Kontakt gebracht, während sie mit Druck beaufschlagt wird. Die Kühlplatte enthält eine Kühl­ wasserleitung oder arbeitet mit einer in der Wärmeleitfähigkeit überlegenen Substanz, und ihre Oberfläche ist mit einem Mate­ rial mit schlechtem Haftvermögen überzogen, z. B. einer Keramik wie Graphitnitrid, Oxid, Carbid, Borid usw., einem Cermet oder einem Ni-P-Material durch chemisches Aufdampfen, physikalisches Aufdampfen, nichtelektrolytisches überziehen oder Spritzen, da­ mit nicht die Platte an der gesinterten Schicht haftet.

Alternativ kann die Heizspule, die für das Sintern benutzt wor­ den ist, zum schnellen Abkühlen ohne eine zusätzliche Kühl­ platte verfügbar sein. In diesem Fall muß Kühlwasser durch die Heizspule hindurchgeleitet werden, damit nicht die Spule selbst auf hohe Temperaturen erwärmt wird. Zum Beispiel wird nach dem Erfüllen ihrer Heizfunktion die Spule, die ein ebenes, platten­ förmiges Formstück als ganzes darstellt, elektrisch abgeschal­ tet, damit sie den Stößel nicht weiter erwärmt, durch das durch sie hindurchzirkulierende Kühlwasser abgekühlt und auf der ges­ interten Schicht für die schnelle Abkühlung mit Druck beauf­ schlagt.

Auf dem oben erwähnten zweiten Weg haben die Erfinder ein Ver­ fahren gefunden zum überziehen der Oberfläche eines Stößels mit einem Legierungspulvermaterial, das wenigstens etwa 44-88 Gew.-% WC, etwa 4-10 Gew.-% Co, etwa 15-50 Gew.-% Ni, etwa 5-20 Gew.-% Cr, etwa 0,5-4 Gew.-% B, etwa 2-4 Gew.-% Fe, 0,5-4 Gew.-% Si, etwa bis zu 1,0 Gew.-% C und unvermeidlich beigemischte Verunreini­ gungen umfaßt.

Allgemein gesagt, die Teile, die abriebbeständig sein sollen, müssen in zwei allgemeinen Eigenschaften gut sein, nämlich in der Grübchenbildungsfestigkeit und in der Freßverschleißfestig­ keit, um die Forderung zu erfüllen, obgleich es einen kleinen Unterschied gemäß den Umständen, unter denen sie verwendet wer­ den, geben könnte.

Zum Erzielen der notwendigen Freßverschleißfestigkeit werden Wolframcarbid (WC), eine harte Verbindung mit einer Vickers-Härte von 1300, die in der Lage ist, den Widerstand gegen Glei­ ten zu steigern, und, um die Grübchenbildungsfestigkeit zu steigern, die Gehalte an Co und Ni, die beide eine überlegene Zähigkeit in dem Rollreibungszustand unter einer hohen Bela­ stung ergeben können, in der Legierung gesteuert.

Das Überzugspulver besteht hauptsächlich aus der verstärkenden Phase und der Matrixlegierung.

Wolframcarbid, das für die Verstärkungsphase verantwortlich ist, und Co werden in einem Gewichtsverhältnis von 88 : 12 ge­ mischt. Da Wolframcarbid leicht der oxidierenden Atmosphäre für den Überzugsprozeß ausgesetzt wird, wird es im Fluge oxidiert, so daß die Partikeln aus Wolframcarbid sich lockern können oder aus einer stabilen WC-Phase in eine quasistabile Phase, W₂C₉, η oder ε, transformiert werden. Zum Verhindern dieses Problems müssen Massen mit geeigneten Größen hergestellt werden, z. B. durch einen Sinterprozeß nach dem Vermischen mit Co. Die Car­ bidmassen, die so erzielt werden, reichen in der Größe von meh­ reren µm bis zu Hunderten µm, aber die Carbide selbst müssen vor der Aggregation zu den Massen eine mittlere Größenvertei­ lung haben, die von 1 bis 5 µm reicht, bei einer zulässigen ma­ ximalen Größe von 5-7 µm. Wenn die Carbide allein in der Größe zu groß sind, kann die resultierende überzogene Oberfläche die Kontaktfläche des Gegenstücks aufgrund der Reibung abreiben und so ein intensives Verkratzen wie Riefenbildung darauf verursa­ chen.

Es wird vorgezogen, daß das Wolfram-Carbid etwa 44-80 Gew.-% auf der Basis des Gesamtgewichts der Überzugsmaterialien ausmacht. Zum Beispiel, wenn Wolfram-Carbid weniger als 44 Gew.-% aus­ macht, hat die Überzugsschicht eine geringe Gleitfestigkeit, eine der Verschleißfestigkeiten, die für einen Stößel erforder­ lich sind, der in einem Hochleistungsmotor brauchbar ist, sowie eine geringe Härte, so daß der resultierende Stößel eine ge­ ringe Grübchenbildungsfestigkeit hat. Wenn andererseits zuviel Wolfram-Carbid benutzt wird, ist es nicht nur schwierig zu er­ warten, daß das Wolfram-Carbid eine Rolle als ein Bindemittel spielt, sondern die Überzugsschicht hat auch eine sehr geringe Dichte und zeigt Sprödigkeit, so daß ein Sprödigkeitsversagen bei Beaufschlagung mit hohem Druck eintritt.

In Abhängigkeit von der Menge an Wolfram-Carbid kann Co in ei­ nem Bereich von 4-10 Gew.-% zugesetzt werden. Co bildet eine vollständige feste Lösung zusammen mit Ni und verfestigt Ni in Kombination mit den anderen Zusatzelementen, was einen Beitrag zur Verschleißfestigkeit liefert. Darüber hinaus spielt Co eine Rolle bei dem Schutz der WC-Phase, wie oben erwähnt.

Die Matrixlegierungszusammensetzung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfaßt etwa 15-50 Gew.-% Ni, etwa 5-20 Gew.-% Cr, etwa 0,5-4 Gew.-% B, 2-4 Gew.-% Fe, 0,5-4 Gew.-% Si, etwa bis zu 1,0 Gew.-% C und in Spuren unvermeidliche Verunreinigungen. Bei Bedarf können Cu und/oder Mo in einer Menge von etwa 1 Gew.-% oder weniger enthalten sein.

Zusätzlich dazu, daß Ni hinsichtlich Härte und Elastizität dem Stahl gleichkommt, zeigt es eine große Affinität für den Stahl, aus dem der Körper des Stößels besteht. Weiter hat Ni einen so überlegenen Wärmewiderstand und eine so überlegene Korrosions­ festigkeit, daß es als ein überzugsmaterial für den Stößel ge­ eignet ist, der bei hoher Temperatur auf Abrieb beansprucht wird. Ni wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 15-50 Gew.-% zugesetzt. Wenn beispielsweise der Gehalt an Ni unter 15 Gew.-% beträgt, ist er ungenügend, weil dann Ni nicht die Rolle als die Mutterlegierung zum Bilden einer festen Lösung für andere Legierungselemente spielen kann. Andererseits kann die Matrix­ legierungszusammensetzung, die Ni in einer Menge von mehr als 50 Gew.-% enthält, eine spröde Phase während der Erstarrung nach dem Schmelzen haben.

Cr ist fest-löslich mit Ni und legiert sich mit Ni, mit dem Ziel, Korrosions- und Wärmefestigkeit zu schaffen und eine überlegene Festigkeit zu verleihen. Wenn die Legierung weniger als 5 Gew.-% Cr enthält, treten bei der Legierung die Effekte aufgrund des Cr nicht auf. Wenn andererseits Cr in einer Menge von mehr als 20 Gew.-% zugesetzt wird, bilden sich in der Legie­ rung Carbide, die Heterogenität und Oxidation in dem Gefüge nach der Umschmelzbehandlung hervorrufen.

B und Si können beide eine eutektische Reaktion mit Ni und/oder Cr bewirken. Diese eutektische Reaktion wird wenig beeinflußt, wenn B und Si jeweils in einer Menge von weniger als 0,5 Gew.-% zugesetzt werden. Andererseits kann der Effekt nicht weiter verbessert werden, wenn sie in einer Menge von mehr als 20 Gew.-% benutzt werden, weil sie an den Kristallgrenzen ausge­ schieden werden.

In einer mehrere Elemente enthaltenden Legierungszusammenset­ zung verbessert C die Festlöslichkeit der Matrix und disper­ giert feine Carbide bei schneller Abkühlung, um die Festigkeit der Matrix zu steigern. C wird vorzugsweise in einer Menge von bis zu etwa 1 Gew.-% benutzt, weil ein Überschuß an C als unge­ löster, fragiler Graphit zurückbleibt.

Die resultierende Legierung hat einen Schmelzpunkt, der noch niedriger als der von typischen Legierungen in einem ähnlichen Zusammensetzungsbereich ist, weil sie einen Bereich hat, in welchem B und Si eine eutektische Zusammensetzung zusammen mit Ni und Cr bilden.

Von den Bestandteilen für die Matrixlegierung können Ni und Co, die sich in den physikalischen Eigenschaften gleichen, reziprok ausgetauscht werden. So kann Co statt Ni als Matrixelement be­ nutzt werden.

Cu kann die Korrosionsfestigkeit der Matrix verbessern. Es kann jedoch die Festigkeit der Matrix verringern, wenn es in einer Menge von mehr als 1 Gew.-% zugesetzt wird. Mo hat für die Ma­ trix einen Verstärkungseffekt. Andererseits kann der Effekt nicht weiter verbessert werden, wenn es in einer Menge von mehr als 1 Gew.-% benutzt wird.

Das Überziehen kann durch Warmspritzen wie Flammspritzen, Plas­ maspritzen und Hochgeschwindigkeitssauerstoffbrenn­ stoffflammspritzen erfolgen. Spritzfehler, die in dem Überzug vorhanden sein können, können leicht beseitigt werden, indem er mit Hilfe einer äußeren Heizquelle umgeschmolzen wird. Zum Bei­ spiel wird nur der Überzug auf eine Temperatur unmittelbar oberhalb seines Schmelzpunktes erhitzt, ohne die verstärkende Phase und die Überzugsbasisoberfläche zu beschädigen oder zu schmelzen, so daß ein porenfreier Überzug erzielt werden kann und eine Metallbindung zwischen dem Muttermaterial und dem Überzug erreicht werden kann.

Wenn jedoch die Überzugsschicht hinsichtlich der Freßver­ schleißfestigkeit sowie der Grübchenbildungsfestigkeit weit überlegen sein soll, garantiert vorzugsweise Hochgeschwindig­ keitssauerstoffbrennstoffflammspritzen eine ausgezeichnete Qua­ lität nach dem Umschmelzprozeß.

Das heißt, die Fehler der Spritzüberzugsschicht können durch einen späteren Umschmelzprozeß eliminiert werden, wobei aber das Produkt mit der festen Qualität durch die Kombination eines Hochgeschwindigkeitssauerstoffbrennstoffflammspritzprozesses und eines Umschmelzprozesses erzielt werden kann.

Die Partikeln fliegen mit einer Geschwindigkeit von 300 m/s, wenn ein gewöhnlicher Flammspritzprozeß ausgeführt wird, wobei die Fluggeschwindigkeit bei dem Hochgeschwindigkeitssauerstoff­ brennstoffflammspritzprozeß auf 1400-2200 m/s ansteigt. Bei dem Hochgeschwindigkeitssauerstoffbrennstoffflammspritzen kollidie­ ren die Partikeln mit der Oberfläche mit einer hohen Geschwin­ digkeit, und diese kinetische Energie wird in eine hohe Wärme­ energie umgewandelt. Aufgrund dessen gibt es kaum irgendwelche inneren Fehler in dem Überzug.

Wenn das Produkt eine kreisförmige Oberfläche hat oder das Überziehen auf rotierende Art und Weise ausgeführt wird, gibt es eine Differenz in der Überzugsgeschwindigkeit zwischen dem Mittelpunkt und dem Rand. Es muß daher eine Steuereinrichtung vorgesehen werden, um die Differenz zu verhindern.

Für das Umschmelzen eines wolframcarbiddispergierten Überzugs wird eine Heizquelle wie beispielsweise Sauerstoff-Acetylen und Sauerstoff-Propan benutzt. Es wird ein spezieller Brenner benö­ tigt, dessen Flammlöcher einen gegenseitigen Abstand von 10-25 mm haben. In diesem Fall wird verlangt, daß die Intensität der Flamme ein wenig schwächer ist als die Intensität der Flamme bei einem gewöhnlichen Brenner.

Es muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß lokale Gebiete bei dem Umschmelzen nicht auf hohe Temperaturen erhitzt werden, weil die Überzugsschicht eine schnelle Wärmeausdehnung bis zu einem Abbrechzustand erfährt. Zum Beispiel, das Produkt wird auf bis zu 330-550°C in einer Distanz von 100-130 mm vorge­ wärmt. Dann wird die Brennerdüse in eine Distanz von 30-40 mm von dem Produkt gebracht, und die Erwärmung wird in dem Punkt gestoppt, so daß die Oberfläche des Produkts sich von einem Rotzustand in einen fließfähigen Zustand durch eine drastische Änderung der Fließfähigkeit verwandelt. Wenn eine Überhitzung stattfindet oder wenn die Erhitzungszeit ausgedehnt wird, schmilzt die Oberfläche ab oder wird oxidiert. Optimal wird der Umschmelzprozeß bei 1050-1100°C für mehrere Sekunden bis zu einer Minute ausgeführt. Das Produkt wird mit Hilfe eines ge­ eigneten Mittels langsam abgekühlt.

Da die Form eines kaltgeschmiedeten Stößels diesen hinsichtlich der Wärmeaufnahme aus der Quelle asymmetrisch und ungleichför­ mig macht, kann eine gute Qualität des Stößels nicht erzielt werden.

Daher wird bei der Erfindung ein Stößel einem Umschmelzprozeß fixiert auf einer Drehbank oder einem Drehtisch unterzogen. In diesem Zustand folgt das Vorwärmen rechtwinkelig zu der Drehachse nicht nur an der Frontfläche, sondern auch in dem zentralen Teil, der langsam erwärmt und abgekühlt wird. Infol­ gedessen kann der Stößel bei einer gleichförmigen Temperatur umgeschmolzen werden, trotz einer Dickendifferenz zwischen dem Rand und dem zentralen Teil.

Das Umschmelzen kann durch Erhitzen erreicht werden, indem ein Wärmebehandlungsofen oder Hochfrequenz sowie ein Brenner be­ nutzt wird. Wenn die Temperatur und die Wärmemenge ausreichend gesteuert werden, ist eine gute Qualität möglich.

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich im Lichte der folgenden Beispiele, die angegeben werden, um die Erfindung zu veranschaulichen, aber nicht in einschränkendem Sinn zu ver­ stehen sind.

BEISPIELE I-IV

Bindemittelzusammensetzungen, wie sie in der folgenden Tabelle 1 angegeben sind, wurden benutzt, wobei die mittlere Partikel­ größe 4 µm für Ni-Pulver und 4-10 µm für die anderen Zusatzle­ gierungen betrug. WC mit mittleren Partikelgrößen, wie sie in der Tabelle angegeben sind, wurde mit den Bindemittel-Materia­ lien derart vermischt, daß die Bindemittel einen Volumenanteil hatten, der von 35 bis 55% reichte, und dann wurden die Mi­ schungen durch eine Presse geformt, gefolgt von einem primären Sintern der geformten Mischungen bei 500°C. Diese gesinterten Körper wurden mit einem Stößel durch eine Hartlötnickellegie­ rung verbunden, die aus 7,0 Gew.-% Cr, 3,0 Gew.-% Fe, 3,2 Gew.-% Cu, 4,5 Gew.-% Si, Rest Ni, bestand. Während der Stößel gedreht wurde, wurde das Sintern bei einer Temperatur von 1200-1350°C ausgeführt, wie es in der folgenden Tabelle angegeben ist, und zwar für 2 Minuten und unter Verwendung einer Hochfrequenzin­ duktionsheizvorrichtung mit einer Kapazität von 200 kHz, 1500 kW. Anschließend wurde eine Kupferplatte, die nichtelektroly­ tisch mit Nickel überzogen war und eine Kühlwasserleitung enthielt, als Kühlplatte benutzt. Nach dem Abschluß des Sin­ terns wurden die bindemittelintegrierten Stößel schnell durch die Kühlplatte abgekühlt, während sie mit Hilfe eines Ölhydrau­ likzylinders mit Druck beaufschlagt wurden, der in dem Zentrum der Kühlplatte vorgesehen war.

Schließlich wurden die so auf den Stößeln gebildeten gesinter­ ten Schichten auf eine Dicke von 0,7 mm poliert.

Es wurde ein Abriebtest in einem einfach wirkenden Stößel-Noc­ ken-Testgerät durch Testen der erzielten Stößel auf Grübchen­ bildungsfestigkeit unter folgenden Bedingungen durchgeführt: Drehzahl 1000 U/min; statische Federbelastung 174,5 kg, Test­ zahl 107 Zyklen; Ölschmiermitteltemperatur 75-85°C.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben.

VERGLEICHSBEISPIELE I BIS IV

Bindemittelzusammensetzungen, wie sie in der folgenden Tabelle 1 angegeben sind, wurden benutzt, bei denen die mittlere Parti­ kelgröße 4 µm für Ni-Pulver und 4-10 µm für die anderen Zusatz­ legierungen betrug. WC mit einer mittleren Partikelgröße von 7,5 µm wurde mit den Bindemittelmaterialien so vermischt, daß die Bindemittel einen Volumenanteil hatten, der von 35 bis 60% reichte, und dann wurden die Mischungen durch eine Presse ge­ formt. Die übrigen Prozeduren wurden auf dieselbe Art und Weise wie bei den Beispielen I bis IV ausgeführt, mit der Ausnahme, daß die Sintertemperatur von 1250 bis 1400°C reichte. Die Er­ gebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben.

VERGLEICHSBEISPIEL V

Eine Bindemittelzusammensetzung, wie sie in der folgenden Ta­ belle 1 angegeben ist, wurde benutzt, wobei die mittlere Parti­ kelgröße 4 µm für Ni-Pulver und 4-10 µm für die anderen Zusatz­ legierungen betrug. WC mit einer mittleren Partikelgröße von 3,0 µm wurde mit den Bindemittelmaterialien so vermischt, daß das Bindemittelmaterial einen Volumenanteil von 45 Vol.-% hatte, und dann wurde die Mischung durch eine Presse geformt. Die üb­ rigen Prozeduren wurden auf dieselbe Art und Weise wie bei den Beispielen I bis IV ausgeführt, mit der Ausnahme, daß die Sin­ tertemperatur 1200°C betrug und daß eine Kühlplatte nicht be­ nutzt wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 an­ gegeben.

TABELLE 1

BEISPIEL V

Ein Legierungspulver, das eine WC-CO-Legierung als eine Ver­ stärkungsphase und eine Ni-Autogenschmelzlegierung als eine Ma­ trix hatte, wurde aus einer Mischung hergestellt aus 61,6 Gew.-% WC, 8,4 Gew.-% Co, 19,8 Gew.-% Ni, 5,4 Gew.-% Cr, 2,6 Gew.-% B, 2,1 Gew.-% Fe, 1,2 Gew.-% Si, 0,3 Gew.-% C und unvermeidlich beige­ mischten Verunreinigungen. Wolframcarbid hatte, wie es war, eine mittlere Partikelgröße von 3-4 µm, wohingegen WC-Co bei der Spritzphase eine mittlere Partikelgröße hatte, die von 15 bis 45 µm reichte.

Das Pulver wurde als Spritzüberzug auf die Oberfläche eines Stößels aufgebracht, indem ein Hochgeschwindigkeitssauerstoff­ brennstoffflammspritzprozeß benutzt wurde. Dieser Stößel wurde auf einem rotierenden Drehtisch befestigt und auf 450°C in ei­ nem Abstand von 100 mm von einer Heizquelle unter Verwendung von Sauerstoff : Acetylen von 3 : 4 vorgewärmt. Daran anschließend wurde die Brennerdüse auf einen Abstand von 30 mm von der Ober­ fläche des Stößels gebracht, der dann bei 1050°C für 1 min um­ geschmolzen wurde.

Nach langsamem Abkühlen hatte das so erzielte Endprodukt eine Überzugsschicht, die 6 µm dick war und eine Härte von HRA 85 hatte. Eine Beobachtung mit einem optischen Mikroskop zeigte, daß in dem Gefüge der Überzugsschicht keine Poren vorhanden wa­ ren und daß die WC-Partikeln in der gesamten Überzugsschicht gleichförmig verteilt waren.

Ein Abriebtest wurde in einer einfach wirkenden Stößel-Nocken-Test­ vorrichtung durch Testen des erzielten Stößels auf Grüb­ chenbildungsfestigkeit unter folgenden Bedingungen durchge­ führt: Drehzahl 1000 U/min; statische Federbelastung 174,5 kg; Testzahl 107 Zyklen; Ölschmiermitteltemperatur 75-85°C. Es zeigte sich, daß der Stößel in einem normalen Kontakt mit dem Nocken war, daß sich eine Orobis-Zahl 9 ergab und eine gute Nockenanpassungsfähigkeit, daß aber weder Grübchenbildung noch Freßverschleiß auftraten.

Der Motorstößel nach der Erfindung war, wie oben beschrieben, hinsichtlich Grübchenbildungsfestigkeit und Freßverschleißfe­ stigkeit überlegen. Er ist deshalb dauerhaft und verhindert Mo­ torgeräusch und unvollständige Verbrennung.

Claims (26)

1. Motorstößel mit hoher Verschleißfestigkeit, dessen Oberflä­ che mit einer gesinterten Schicht überzogen ist, die aus einer aus einem Bindemittel und harten Partikeln zubereiteten Mi­ schung hergestellt wurde, wobei das Bindemittel etwa 50-100 Gew.-% Nickelpulver, etwa 0-45 Gew.-% Cr, etwa 0-35 Gew.-% Mo, etwa 0-10 Gew.-% Al, etwa 0-25 Gew.-% Co, etwa 0-10 Gew.-% Cu und unvermeidlich beigemischte Verunreinigungen umfaßt und wobei die harten Partikeln ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Carbiden, Nitriden, Boriden und Gemischen derselben besteht.

2. Motorstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel einen Volumenanteil von etwa 30-60 Vol.-% in der zu­ bereiteten Mischung hat.

3. Motorstößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die harten Partikeln aus Wolframcarbid bestehen.

4. Motorstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die harten Partikeln eine mittlere Größe von 5 µm oder weniger haben.

5. Motorstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesinterte Schicht eine Härte von HV 800 oder mehr hat.

6. Motorstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die gesinterte Schicht mit der Oberfläche des Stößels durch ein Hartlötmaterial verbunden ist.

7. Motorstößel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartlötmaterial Nickel oder eine Nickellegierung ist.

8. Verfahren zum Herstellen eines Motorstößels mit hoher Ver­ schleißfestigkeit, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Formen einer zubereiteten Mischung, die ein Bindemittel und harte Partikeln umfaßt, durch eine Presse;
primäres Sintern der geformten Substanz;
sekundäres Sintern des gesinterten Körpers auf der Oberfläche eines Stößels, um eine gesinterte Schicht auf dem Stößel zu bilden; und
schnelles Abkühlen der gesinterten Schicht des Stößels, während die gesinterte Schicht mit Druck beaufschlagt wird, um der Oberfläche der gesinterten Schicht eine große Härte zu geben.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel etwa 50-100 Gew.-% Nickelpulver, etwa 0-45 Gew.-% Cr, etwa 0-35 Gew.-% Mo, etwa 0-10 Gew.-% Al, etwa 0-25 Gew.-% Co, etwa 0-10 Gew.-% Cu und unvermeidlich beigemischte Verunreini­ gungen umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel einen Volumenanteil von 30-60 Vol.-% in der zubereiteten Mischung hat.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die harten Partikeln aus Wolframcarbid beste­ hen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die harten Partikeln eine mittlere Größe von 5 µm oder weniger haben.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die gesinterte Schicht eine Härte von HV 800 oder mehr hat.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des primären Sinterns bei einer Temperatur von etwa 400-550°C ausgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des sekundären Sinterns bei einer Temperatur von 1200°C oder mehr für nur 2 Minuten oder weniger ausgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Auftragen eines Hartlötmaterials auf die Oberfläche des Stößels.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartlötmaterial Nickel oder eine Nickellegierung ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abkühlens mit Hilfe einer Kühlplatte ausgeführt wird.

19. Motorstößel hoher Verschleißfestigkeit, dessen Oberfläche mit einer Legierungspulverzusammensetzung überzogen ist, die etwa 44-88 Gew.-% WC, etwa 4-10 Gew.-% Co, etwa 15-50 Gew.-% Ni, etwa 5-20 Gew.-% Cr, etwa 0,5-4 Gew.-% B, etwa 2-4 Gew.-% Fe, etwa 0,5-4 Gew.-% Si, etwa bis zu 1,0 Gew.-% C und vermeidlich beige­ mischte Verunreinigungen umfaßt.

20. Motorstößel nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das WC eine mittlere Partikelgröße von 5 µm oder weniger hat.

21. Verfahren zum Herstellen eines Motorstößels mit hoher Ver­ schleißfestigkeit, beinhaltend die Schritte:
Überziehen der Oberfläche des Stößels mit einer Legierungspul­ verzusammensetzung, die etwa 44-88 Gew.-% WC, etwa 4-10 Gew.-% Co, etwa 15-50 Gew.-% Ni, etwa 5-20 Gew.-% Cr, etwa 0,5-4 Gew.-% B, etwa 2-4 Gew.-% Fe, etwa 0,5-4 Gew.-% Si, etwa bis zu 1,0 Gew.-% C und unvermeidlich beigemischte Verunreinigungen umfaßt, durch Warmspritzen, so daß sich eine Überzugsschicht ergibt, und
Umschmelzen der Überzugsschicht.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das WC eine mittlere Partikelgröße von 5 µm oder weniger hat.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmspritzen in Form von Flammspritzen, Plasmaspritzen oder Hochgeschwindigkeitssauerstoffbrennstoffflammspritzen er­ folgt.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Umschmelzens beinhaltet, die Überzugsschicht auf eine Temperatur von 330-350°C vorzuwärmen und sie wieder auf eine Temperatur von 1050-1100°C für maximal 1 Minute zu erwärmen.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei dem Schritt des Umschmelzens eine Sauer­ stoff-Azetylen-Heizquelle oder eine Sauerstoff-Propan-Heiz­ quelle benutzt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 21 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschmelzen durch Erwärmen erfolgt, indem ein Brenner oder ein Wärmebehandlungsofen benutzt wird, oder durch Hochfre­ quenzinduktionsheizung.