Solche Bauteile können als Halbzeuge, als Konstruktionsbauteile, als Fertigteile oder ähnliches der Weiterverarbeitung oder dem eigentlichen Gebrauchszweck zugeführt werden. Die hierzu benötigten Kokillen oder Gieß-Formen bestehen aus geeigneten Stählen, d.h. aus Eisenmetallen.

Es hat sich gezeigt, dass Gießwerkzeuge (Kokillen, Tiegel, Ansaugrohre, Pyrometer-Schutzrohre usw. ) aus diesen Werkstoffen den großen Belastungen durch den intensiven Kontakt mit flüssigen Leichtmetallen oft nicht gewachsen sind. Schäden an der Oberfläche und damit der Austausch verschlissener Gießwerkzeuge sind die Folge. Diese Schäden äußern sich in Auswaschungen und Brandrissen. Auswaschungen entstehen durch Erosion, Korrosion und Anschweißungen. Brandrisse sind eine Folge thermischer Ermüdung der beteiligten Werkstoffe.

Als Erosion bezeichnet man den mechanischen Verschleiß, welcher durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten von Leichtmetallen wie Aluminium und Magnesium beim Gießen hervorgerufen wird. Die Erosion der Gießwerkzeuge ist um so

geringer je widerstandsfähiger die verwendeten Werkstoffe unter den eingesetzten Bedingungen sind.

Der Begriff Korrosion faßt alle physikalischen Effekte zusammen, welche das Auftösen der Gießwerkzeuge begünstigen. Diesem Mechanismus liegt die Tatsache zugrunde, daß die meisten Legierungselemente des Stahls in den Leichtmetallen Aluminium und Magnesium ! ösiich sind. Diese Auflösung führt mit der Zeit zu einem erheblichen Materialabtrag.

Zu Anschweissungen oder auch zum Verkleben kommt es, wenn ein LeichtmetallgussstOck im Kontakt mit der Formoberfläche erstarrt. Beim Auswerfen aus der Form können dann Schäden an der Formoberf) äche entstehen.

Mit den Auswaschungen ist eine Materialverschleppung in daß Gussteil verbunden. Diese Verunreinigungen können schwerwiegende Konsequenzen haben.

Es hat sich nun gezeigt, dass Bauteile aus Nicht-Eisenmetallen insbesondere aus Aluminium oder Magnesium und deren Legierungen, die mittels solcher Kokillen und Formen hergestellt worden sind, bei der Weiterverarbeitung - insbesondere im Automobilbau -, zu erheblichen Schwierigkeiten führen und darüber hinaus eine starke Korrosionsneigung zeigen.

So lassen sich z. B. zwischen aus Aluminium gegossenen Karosserieteilen auf einfache Weise keine dauerhaft festen Schweißverbindungen herstellen. Eine weitere Schwierigkeit hat sich beim Lackieren von aus Magnesium oder Magnesium-Legierungen bestehenden Fertigteilen, wie sie insbesondere für Automobile z. B. in der Form von Tür- und Kofferdeckelgriffen benötigt werden, ergeben ; solche Teile nehmen beim Lackieren nur teilweise die aufgebrachten Farben an und korrodieren nach ihrer Herstellung sehr rasch.

a) Technische Aufgabe Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. b) Lösung der Aufgabe Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausgehend von der durch viele Versuche ermittelten Erkenntnis, dass ursächtich für die eingangs genannten Schwierigkeiten das Verschleppen und Auswaschen von Legierungsbestandteilen aus der Kokille oder Form beim Gießvorgang der Nicht-Eisenmetalle und deren Überführung in die Oberflächenschicht des jeweiligen Gussteiles oder Spritzgussteiles ist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch die Verwendung von hochschmelzenden Schwermetallen als Werkstoff zur Herstellung von Gießformen für das Gießen von Formteilen aus Nicht-Eisenmetallen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden als Schwermetall Wolfram, Wolfram-Legierungen, Molybdän oder Molybdän-Legierungen verwendet.

Hierbei können die Kokillen oder Gießformen vollständig aus dem hochschmelzenden Schwermetall oder der Schwermetall-Legierung oder aber aus Stahl bestehen, deren wirksame während des Gießvorganges dem Nicht- Eisenmetall zugewandten Flächen mit dem hochschmeizenden Schwermetall oder dessen Legierungen ausreichend stark beschichtet sind.

Erfindungsgemäß bestehen die Legierungen des Wolfram aus mindestens 30% Wolfram (W) und darüber hinaus hauptsächtich aus den Legierungselementen Nickel (Ni), Eisen (Fe) und Kupfer (Cu).

Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Gießwerkzeuge kommt es nicht, zumindest aber nur zu geringen Auswaschungen und Brandrissen des Gießwerkzeugwerkstoffs. Hierfür sind mehrere Eigenschaften des Werkstoffs verantwortlich. Durch seine hohe Warmhärte und gute Anlassbeständigkeit setzt er dem mechanischen Verschteiß durch strömende flüssige Metalle einen hohen Widerstand entgegen. Es treten deshalb deutlich weniger Erosionserscheinungen auf als bei Verwendung herkömmlicher Werkstoffe. Die Schwermetalle, insbesondere Wolfram und Molybdän, gehen bei den verwendeten Gießtemperaturen und -zeiten in nur sehr geringen Mengen in Lösung, so dass kaum Korrosion zu beobachten ist. Zusätz ! ich behindert die bei den verwendeten Gießtemperaturen in geringem Maße stattfindende Oxidation der Schwermetalle das Anschweißen der Leichtmetalle an die Gießform. Eine Beschädigung der Gießform durch Anschweißen wird hierdurch wirksam verhindert. Seine Struktur und seine mechanischen Eigenschaften aber auch seine vergleichsweise geringe Wärmeausdehnung machen den Werkstoff zudem sehr beständig gegen thermische Ermüdung. Er ist deshalb kaum anfättig gegen Brandrisse.

Dies hat zur Folge, dass das zur Herstellung der Formteile verwendete Leichtmetall nicht oder nur sehr gering verunreinigt wird und die Kokille bzw. die Form nicht oder nur wenig verschleißt.

Somit lassen sich Leichtmetall-Gusslegierungen mit höherer Reinheit als bisher möglich herstellen. Es hat sich gezeigt, dass damit die Schweißbarkeit von Leichtmetall-Legierungen deutlich verbessert und gleichzeitig die Korrosions- neigung stark vermindert wird.

Die deutliche Verbesserung der Schweißbarkeit von Aluminiumgussteilen durch Verwendung der erfindungsgemäßen Gießformen ist besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Aluminiumgussteilen zusammengesetzten Chassis und Karosserien für den Automobilbau.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung hat sich daraus ergeben, dass insbesondere Magnesium-Legierungen nunmehr lackierbar werden. Die verschwindend geringe Aniösung des Formwerkstoffes führt zudem zu einer signifikanten Standzeit- erhöhung der Kokille bzw. Gießform während der Herstellungsprozesse.

Die aus den hochschmeizenden Schwermetallen herzustellenden Gießwerk- zeuge, Kokillen, Druck- und Gießformen können jede beliebige Form und Ausbildung entsprechend dem angewendeten Herstellungsprozess und dem für den Herstellungsprozess zu verwendenden Werkstoff aufweisen.

Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die hochschmelzenden Schwermetall-Legierungen, insbesondere die Wolfram-Legierung, als Formelement bzw. Beschichtung des Formelementes oder Kontaktteil zum herzustellenden Formteil hin innerhalb des Formelementes nicht als gegossenes Teil zu verwenden, sondern stattdessen aus einem gesinterten Teil, welches aus einem Gerüst aus mikroskopisch kleinen Partikeln, insbesondere Monokristallen des Schwermetalls besteht, die durch eine Bindematrix fest miteinander verbunden sind, und die ebenfalls das Schwermetall enthält.

Die Partikel bzw. Körner (Monokristalle) sind dabei sphärisch, idealerweise kugelförmig.

Die Mengenverhältnisse im Formelement, bzw. dem Formelement, welches aus einer Schwermetall-Legierung besteht, sind dabei so zu wählen, und das Sinter- Verfahren ist dabei so durchzuführen, dass ein Formelement mit hoher mechanischer Festigkeit und gleichzeitig geringem Mengenanteil der dem Schwermetall beigefügten Legierungselemente an der Kontaktfiäche zwischen Formelement und Formteil erzielt wird. insbesondere bei Wolfram als verwendetem Schwermetall ist dies erzielbar, wenn die etwa kugelförmigen Partikel aus Wolfram einen Durchmesser von 10 um bis 40 um, insbesondere von 20 um bis 30 um besitzen. Die Größe dieser Partikel

wird einerseits durch die prozentualen (alle in der vorliegenden Anmeldungen angegebenen Prozentangaben sind Gewichtsprozente) und andererseits durch die physikalischen Parameter des Sinter-Vorganges beeinflusst.

Würden die Partikel, beispielsweise aus Wolfram, einen größeren Durchmesser besitzen, so würde die Zugfestigkeit des entsprechenden Sinter-Teiles zu gering werden, und damit seine Temperaturwechselbeständigkeit abnehmen.

Mit sinkendem Durchmesser der Partikel steigt zunehmend die Gefahr des Herauslösens solcher z.B. Wolfram-Partikel aus dem gesinterten Formelement beim Gießen des Formteiles aus der Kontaktfläche heraus mit der Folge einer Einlagerung in die oberflächennahen Bereichen des Formteiles. Diese Verunreinigung würde wieder zu undefinierten Veränderungen des Korrosionsverhaltens, der Abriebfestigkeit, der spanenden Bearbeitbarkeit und der Lackierfähigkeit führen.

Da beim Sintern die Korngröße zunimmt, je länger die Zeitdauer des Sinterns ist, und je höher die Temperatur ist, bei der das Sintern stattfindet, kann durch die Art des Sintervorganges die Größe der Partikel aus Schwermetall gesteuert werden.

Dabei muss zusätzlich berücksichtigt werden, dass der Sintervorgang in Abhängigkeit von der Zugabe an Legierungselementen, die ja aus den Elementen 22 bis 29 bzw. 40 bis 47 bzw. 72 bis 79 des Periodensystems der Elemente gewähit werden sollen, und dabei insbesondere aus der Gruppe der Elemente 25 bis 29 bzw. 46 und 78 gewählt werden sollen, und nach Möglichkeit nicht mehr als drei Legierungselemente in der Summe umfassen, so geführt wird, daß ein dichter Werkstoff entsteht.

Die Bindematrix selbst ist ein Metattgittergefüge, weiches aus der Schmelze der zulegierten Elemente, z. B. Nickel und Eisen besteht, in welcher auch das Schwermetall in geringem Maße gelöst wird - bei Wolfram bis zu 30% Wolfram in der Bindematrix. Es ist auch ein Sintern bei so niedrigen Temperaturen möglich,

daß die Elemente der Bindematrix dabei nicht in Schmetze übergehen, sondern in fester Phase verbleiben.

Beim Herstellen von Formteilen aus Aluminium sollte insbesondere auf Kupfer als Bestandteil der Legierung verzichtet werden, da Kupfer gleichzeitig im Formteil aus Aluminium vorliegt, und deshalb zum Eingehen einer Verbindung mit dem Formteil neigt.

Neben dem Nachteil der abnehmenden Zugfestigkeit bei zu großen Partikel- durchmessern aus Schwermetall vergrößert sich auch der Durchmesser derjenigen Kontaktflächen, die durch die Bindematrix erzeugt werden. Je kleiner diese Bindematrix-Kontaktflächen sind, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass durch mechanische Abrasion, Haftenbleiben am Formtet ! u. a. Partikel aus der Bindematrix herausgetöst und im Formteil in oberflächennahen Bereichen eingelagert werden.

Die angegebene Durchmessergröße der Schwermetall-Partikel stellt daher einen optimalen Mittelweg dar.

Weiterhin kann an der Kontaktfläche der Flächenanteil der Schwermetall-Partikel zu Lasten der Bindematrix-Anteile vergrößert werden, indem die Kontaktfläche des Formelementes zum Formteil hin nach dem Sintern des Formelementes mechanisch bearbeitet werden, beispielsweise durch spanende Abnahme wie Fräsen oder Schleifen, aber auch durch Erodieren, bearbeitet wird.

Dadurch werden die aus Schwermetall bestehenden Partikel an der Kontaktfiäche gekappt, so dass deren sphärische Form auf der Kontaktseite eine ebene Fläche aufweist. Da beim Sintern sich die sphärischen Partikel an die Außenfläche der Sinterform anlegen, wird gegenüber dieser Ausgangsstruktur der Ftächenantei ! der Partikel gegenüber dem Bindematrixanteil in der Kontaktfläche vergrößert, und dadurch auch die Breite der Bindematrix-Kontaktflächen auf maximal 1 um bis 5 um verringert.

Der große Benetzungswinkel zwischen Wolfram und den Leichtmetallen wie Al und Mg in Verbindung mit den geringen Stegbreiten der Bindematrix verhindert ein Unterspü) en und damit das Herauslösen von Schwermetallpartikeln.

Ob die Schwermetall-Legierung auf dem Formelement als dünne, insbesondere im nicht-festen Zustand aufgebrachte, also pulverisierte oder flüssige, Beschich- tung aufgebracht werden kann, oder in Form eines blechartigen dünnen Überzuges, hängt von der Verformbarkeit der Schwermetall-Legierung und/oder deren Schmelzpunkt im Vergleich zum Schmelzpunkt des Basisteiles des Formelementes ab.

Bei Verwendung von Wolfram als Schwermetall auf einem Basisteil aus Eisen ist wegen des vergleichsweise niedrigen Schmelzpunktes von Eisen im Vergleich zu Wolfram ein Aufschweißen des Wolframs weder in flüssigem noch im pulverisierten Zustand (durch Sintern) mögtich, woh ! aber durch thermisches Spritzen, wie z. B. Plasmaspritzen.

Vorzugsweise besteht daher bei Wolfram als Schwermetall-Bestandteil entweder das gesamte Formelement aus der Wolfram-Legierung, oder ein mit dem Basisteil (z. B. aus Eisen) verschraubtes oder anderweitig formschlüssig verbundenes Kontaktteil. Dabei ist darauf zu achten, dass aufgrund des unterschiedlichen Wärmedehnungsverhattens von Wolfram einerseits und z. B. Eisen andererseits keine Verwerfung des aus der Schwermetall-Legierung bestehenden Kontaktteiles bei Erhitzen erfolgt, welches ja - aus Gründen der Materialersparnis bei der Wolfram-Legierung - nur relativ dünn dimensioniert verwendet werden wird, während die mechanische Stabilität und Druckfestigkeit durch das außen anliegende Basisteil gewährleistet werden soll. c) Ausführungsbeispiele

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 : eine Schnittdarstellung durch den Kontaktbereich zwischen Formelement und Formteil, Fig. 2 : die Darstellung eines anderen Gefüges innerhalb des Formelementes und Fig. 3 : unterschiedliche Formelemente.

In Fig. 1 ist zu erkennen, dass das aus der Schwermetall-Legierung bestehende Formelement bzw. der Teil des Formelementes, der mit dem herzustellenden Formteil 3 in Kontakt gerät (Kontakttei ! 5), aus einer Vielzahl von kleinen, sphärischen, insbesondere kugelförmigen Partikeln 6 besteht, die durch eine die Zwischenräume ausfüllende Bindematrix 7 zusammengehalten werden.

Dieser Verbund ist durch Sintern hergestellt. Die Partikel 6 bestehen voitständig oder insbesondere weitestgehend aus dem verwendeten Schwermetatt, beispielsweise Wolfram, während die Bindematrix aus einem Feststoffgemisch aus den zugegebenen Legierungselementen, beispielsweise Nickel und Eisen, sowie wiederum dem verwendeten Schwermetall, z. B. Wolfram besteht.

Die beim Sintern herrschende Temperatur liegt z. B. unter dem Schmelzpunkt des jeweils verwendeten Schwermetalls, z. B. Wolfram, jedoch über den Schmeiz- punkten der anderen Legierungselemente, z. B. Nickel und Eisen. Diese Legierungselemente liegen somit als Schmelze vor, wodurch auch ein Teil des Wolframs in der Schmelze in Lösung geht, so dass die Bindematrix zunächst insgesamt in Lösung vorliegt und beim Beenden des Sintervorganges erstarrt und damit die bekannte molekulare Gitterstruktur einer Metall-Legierung bildet.

Dadurch, dass die ausschließlich aus dem Schwermetall bestehenden sphäri- schen, insbesondere kugeligen Partikel direkt miteinander verkleben und zusätz- lich die bestehenden Hohträume zwischen den sich bildenden Partikeln durch die beschriebene Bindematrix ausgefüllt werden, die ebenfalls eine sehr hohe Adhäsionsfähigkeit gegenüber dem Gerüst aus Schwermetall aufweisen, entsteht ein Sinterkörper, dessen mechanische Eigenschaften, insbesondere Zugfestigkeit deutlich über der des reinen Schwermetalls, insbesondere Wolfram, liegt.

Da Dehnung und Zugfestigkeit mit steigendem Schwermetallgehalt abnehmen und damit die Sprödheit zunimmt, sollte der Gehalt an Schwermetall eine Obergrenze von 98%, besser 95%, nicht überschreiten.

Wie in Fig. 1 an der mechanisch bearbeiteten, beispielsweise gefrästen, Kontakt- flache 10 zum Formteil 3, welches beispielsweise aus Aluminium gegossen wird, zu erkennen ist, bildet sich aufgrund der Temperatur von ca. 700° des eingegossenen Aluminiums an der Oberfiäche der Partikel 6 eine dünne Schicht aus einem oder mehreren Oxiden des Schwermetalles, beispielsweise W02, W03, aus, die gegenüber dem Formteil 3 als Trennmittel wirkt.

Da durch die mechanische Bearbeitung der Kontaktf ! äche 10 die sphärischen bis runden Partikel 6 an der Kontaktf ! äche eingeebnet werden, wird hierdurch deren Flächenanteil vergrößert und demgegenüber der Ftächenantei ! an Bindematrix 7 an der Kontaktf ! äche 10 verringert. Darüber hinaus sind die Bindematrix-Anteile an der Kontaktfläche in die Tiefe betrachtet vorzugsweise trichterförmig ausgebildet. Zu Beginn der Benutzung des Kontaktteiles 5 bzw. Formelementes wird daher - wie in strichpunktierten Linien dargestellt - eine zunehmende Aus ! ösung von Material aus der Bindematrix 7 von der Kontaktfiäche 10 her stattfinden, so dass hier eine Ausbildung von Kavitäten in der Kontaktfiäche 10 im Bereich der Bindematrix 7 erfolgen wird.

Dadurch wird jedoch gleichzeitig das zur Kontaktftäche 10 hin frei verfügbare Material der Bindematrix 7 immer weniger und damit geht auch die Auslösung und

Abwanderung in das Formteil 3 hinein immer langsamer vor sich, mit zunehmen- dem Gebrauch des Formelementes, ohne dass gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit eines Ausbrechens von Partikeln 6, die direkt an der Kontaktftäche 10 liegen, dramatisch zunimmt.

Fig. 3 zeigt unterschiedliche Formelemente : In Fig. 3a ist eine Gießform mit ihren Formhälften 1a, 1b dargestellt. Dabei besteht jede Formhälfte 1a, 1b einerseits aus einem dem Hohiraum für das spätere Formteil 3 zugewandten Kontaktteil 5a, 5b, welches auf seiner Rückseite durch ein entsprechendes Basisteil 4a, 4b verstärkt wird. Das Basisteil 4a, 4b kann aus Eisen oder Stahlwerkstoff bestehen, während das Kontaktteil 5a, 5b aus der erfindungsgemäßen Schwermetall-Legierung besteht. Die beiden Teile liegen vorzugsweise entlang einer ebenen oder zumindest in einer Richtung geraden Berührungsfläche 8 aneinander an und sind formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden.

Dadurch ist es möglich, das Basisteil 4 relativ schwach zu dimensionieren und damit den Materialbedarf an der Schwermetall-Legierung zu reduzieren.

Demgegenüber zeigt Fig. 3b eine Kokille 2 für das Stranggießen von z. B.

Aluminium. Das die Stranggussöffnung umgebende Basisteil 4 besteht wiederum aus der erfindungsgemäßen Schwermetall-Legierung, ist jedoch in seiner Wand- stärke wiederum dünn gehalten, da es auf der Außenseite durch ein umgebendes Basisteil 4, welches aus Eisen oder Stahl bestehen kann, abgestützt wird. Die Verbindung zwischen den beiden Teilen kann analog wie bei Gießformen erfolgen.

Fig. 3c zeigt beispielhaft im Detail nochmals eine Formhätfte, z. B. 1a einer Gießform, die wiederum aus Kontaktteil 5 und Basisteil 4 aus Schwermetall- Legierung einerseits und Eisen oder Stahl andererseits besteht. Die Kontaktfläche 8 ist dabei rinnenförmig mit hutförmigem Querschnitt ausgebildet. Die für das

Kontaktteil 5 verwendete Schwermetall-Legierung, z. B. Wolfram-Legierung, ist - auch bei Verwendung als Flachbandmaterial oder Blech - nur begrenzt biegsam, so dass die Krümmungsradien der Kontaktftäche 6 auf diese Biegsamkeit der Schwermetall-Legierung abgestellt sein muss und nicht zu klein sein dürfen.

Dabei wird vorzugsweise ein Bandmaterial mit gleichbleibender Dicke aus der Schwermetall-Legierung verwendet und auf das Basisteil 4 aufgebracht, wobei die Dicke des verwendeten Bandmaterials so groß ist, dass der Querschnitt der herzustellenden Kontaktfläche 10 noch verständig innerhalb des Querschnittes des Bandmaterials 9 liegt.

Anschließend erfolgt durch Funkenerodieren oder spanende mechanische Bearbeitung die Herstellung der Kontaktfläche 10 in der gewünschten Form.

BEZUGSZEICHENLISTE 1a,b Gießform 2 Kokille 3 Formteil 4 Basisteil 5 Kontaktteil 6 Partikel 7 Bindematrix 8 Berührungsfläche 9 Bandmaterial 10 Kontaktfläche