Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Beschlags, eines Seitengitters oder eines Gargutträgers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein metallisches Bauteil für den Einsatz im Hochtemperaturbereich, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Beim Einsatz von Bauteilen, insbesondere Auszugsführungen, in Backöfen besteht das Problem der Schmierung beweglicher Bauteile. Fette und Öle sind bei Öfen im Pyrolysebetrieb bei 500 ⁰ C ungeeignet. Somit wird hier der Einsatz von Festschmierstoffen nötig. Dazu gehören unter anderem Graphit, Molybdändisulfid, Po- lytetrafluorethylen und hexagonales Bornitrid.

Die Auftragsweise dieser Festschmierstoffe sollte dabei möglichst gleichmäßig er- folgen. Durch häufiges Betätigen der Auszüge und Gleitmechanismen kann ein

Abtragen der Festschmiermittel nicht vollständig verhindert werden. Bekannt sind bereits materialsparende Auftragsweisen, bei welchen die Festschmiermittelverbindung in pastöser oder gelöster Form oder als Gleitlack aufgetragen wird. Da die Festschmiermittel jedoch nur oberflächlich auf ein Bauteil aufgetragen werden, kommt es derzeit bei Berührung mit dem Bauteil oft zur Verschmutzung der Hände und der Kleidung. Um dem Abtragen der Festschmierstoffe entgegenzuwirken wurden diese gezielt auf Gleitflächen der entsprechenden Bauteile aufgebracht, während andere Bereiche der Bauteile den korrodierenden Backofenbedingungen ausgesetzt waren.

Die EP 0 218 645 offenbart ein galvanisches Bad zum gemeinsamen Abscheiden von Metall und einem dauerschmierenden Feststoffschmiermittel, wobei das galvanische Bad ein spezielles wasserlösliches, kationisches grenzflächenaktives Mittel aufweist. Die DE 1 255 431 offenbart das Einbringen von Trocken Schmiermittelteilchen in einen Metallüberzug. Dies erfolgt mittels Einlagerung in Kunststoffbläschen in Form von Mikroverkapselungen.

Die vorliegende Erfindung setzt daher, ausgehend von den bisherigen Methoden der Auftragung von Festschmierstoffen bei der Aufgabe an, ein Bauteil mit einem Überzug zu schaffen, welcher einen geringeren Abrieb der Schmierstoffe gewährleistet und zudem korrosionsbeständig und für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren und ein metallisches Bauteil durch die Merkmale der Kennzeichen der Ansprüche 1 und 10.

Das Verfahren zur Herstellung eines Beschlages, eines Seitengitters oder eines Gargutträgers für Hochtemperaturanwendungen beinhaltet zwei aufeinanderfolgende Produktionsschritte. In einem ersten Schritt wird ein metallisches Rohteil hergestellt oder geformt und in einem anschließenden zweiten Schritt wird ein metallischer Überzug auf das Rohteil aufgebracht. In diesen metallischen Überzug ist zumindest ein Festschmierstoff eingearbeitet.

Durch direkte Einlagerung des Festschmierstoffes in die Metallschicht des metallischen Überzuges ergeben sich zwei hauptsächliche Vorteile.

Festschmierstoffe verfügen überwiegend über einen schichtartigen Aufbau. Ihre tribologisch-vorteilhaften Eigenschaften lassen sich auf eine Verschiebung der ü- bereinandergelagerten Schichten erklären. Dadurch kommt es bei längerem Gebrauch zu einem gleitenden Verschleiß der Schmierstoffschicht. Metallschichten werden bei Reibung sowohl abgetragen als auch zueinander verschoben. Baut man jedoch die weichen Festschmierstoffe in Metallschichten ein, so können Material- faktoren wie Vickershärte und Reibungskoeffizient derart optimiert werden, dass ein deutlich geringerer Abrieb des Beschichtungsmaterials erfolgt. Dieser geringere Abrieb drückt sich in Abriebsfaktoren aus, welche vierfach bis fünffach geringer sind, als bei reinen Metallüberzügen. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Festschmierstoff nicht durch mechanische Reinigung, von der Gleitfläche abgetragen werden kann, sondern fest mit der Metalloberfläche verbunden ist.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung bleibt zudem der metallische Glanz der

Oberfläche auch nach der Beschichtung des Rohteils mit dem metallischen Überzug erhalten. Die Oberfläche kann durch Aufbringen mehrerer Metallarten zusätzlich oberflächenveredelt werden.

Da das Aufbringen des metallischen Überzuges sowohl teilweise aber auch vollständig über die gesamte Oberfläche des Rohteils erfolgen kann, ist ein Korrosionsschutz durch den Metallischen Überzug ermöglicht. Von daher ist es nicht mehr zwingend notwendig, wie bisher, das Rohteil aus Edelstahl zu formen, was kosten- und energieintensiv ist.

Bei dem Verfahren ist es vorteilhaft, wenn der Festschmierstoff als Bornitrid beim Aufbringen des metallischen Überzuges in die Metallstruktur eingelagert wird. Die hervorragenden tribologischen Eigenschaften des Bornitrids werden dabei durch den Einbau in den metallischen Überzug zusätzlich ergänzt. Hexagonales Bornitrid behält auch bei über 600 ⁰ C seine tribologischen Eigenschaften weitestgehend und eignet sich daher besonders als Schmiermittel für den Einsatz in Backöfen und dergleichen mit Pyrolysebetrieb. Es ist zudem äußerst druckbelastbar, wobei der Reibungskoeffizient bei Druckbelastung noch zusätzlich abnimmt, was einer thixotro- pen Wirkungsweise entspricht. Durch den Einbau von Bornitrid in eine Metall- struktur kann daher eine harte, jedoch gleitfähige Schicht auf der Oberfläche des

Rohteils erzeugt werden.

Je nach Art des metallischen Überzuges und des metallischen Rohteils kann dieser Überzug bereits auf vorteilhaft Weise erreicht werden, indem ein metallisches Roh- teil in eine Lösung mit gelösten Metallionen taucht. Dies erfolgt beispielsweise bei der Zementation von Kupfer an Eisenbeschlägen. - A -

Um einen besonders fest anhaftenden metallischen Überzug zu erreichen, kann ein vorteilhaftes Aufbringung eines metallischen Überzuges mittels elektrochemischer Abscheidung durch einen galvanischen Prozess erfolgen.

In einem vorteilhaften Verfahren kann eine Vernickelung des metallischen Rohteils unter Einbau von Festschmierstoffen erfolgen. Bei der Vernickelung wird ein großer Anteil des zugeführten Stromes für die Abscheidung des Nickels auf dem metallischen Rohteil genutzt. Deshalb ist ein Vernickelungsprozess sehr energiesparend im Vergleich zu anderen galvanischen Prozessen. Die Nickelbe Schichtung ist zudem chemisch resistent gegenüber verdünnten Säuren und einem Großteil von

Laugen, wie sie in aggressiven chemischen Reinigungsmitteln genutzt werden. Zudem ist Nickel nicht korrodierbar und beständig gegenüber Wasser und Luft.

Es ist von Vorteil, wenn das metallische Rohteil nach der Beschichtung mit einem metallischen Überzug einen Temperungsprozess durchläuft, bei welchem ein zusätzliches Aushärten des Überzuges erfolgt. Größere Fehlordnungen im Metallgitter werden dabei beseitigt und die eingelagerten Festschmierstoffe werden fester in die Metallstruktur integriert. Dabei sollte der Aufheizprozess langsam durch einen Temperaturgradienten gesteuert werden. Ebenso sollte die Abkühlung durch einen Gradienten geregelt werden, um Fehlordnungen aufgrund von unterschiedlichen

Wärmeausdehnungskoeffizienten der Einzelkomponenten zu vermeiden.

Vorzugsweise wird der Temperungsprozess zwischen 300 bis 700 ⁰ C, vorzugsweise 400-600 ⁰ C betrieben. In diesem Bereich sind höhere Härtegrade der Metallüberzü- ge mit Festschmierstoffinhalten zu erreichen, als dies bei vergleichbaren ungetem- perten Metallüberzügen der Fall ist.

Um eine möglichst gleichmäßige Abscheidung auf der Oberfläche des Rohteils zu erhalten, ist es von Vorteil das Rohteil vor dem Auftragen des metallischen Über- zuges zu glätten.

Zur zusätzlichen Verminderung des Abriebindizes und der Oberflächenrauhigkeit bei zusätzlicher Feinverteilung einiger Bornitridpartikel an der Oberfläche des be- schichteten Rohteils ist eine Nachbearbeitung nach dem Auftragen des metallischen Überzuges durch Glättung der Oberfläche von Vorteil.

Zudem wird die zuvor genannte Aufgabenstellung durch ein erfindungsgemäßes metallisches Bauteil für den Einsatz in im Hochtemperaturbereich, insbesondere

Backöfen gelöst, welches ein geformtes Rohteil mit einem metallischen Überzug vorsieht, welcher zusätzlich mindestens einen Festschmierstoff enthält.

Aufgrund der Beschaffenheit dieses Bauteils kann es überall dort eingesetzt wer- den, wo eine Reibung im Hochtemperaturbereich auftritt. Dies betrifft in erster Linie in Geräten zur Zubereitung von Nahrungsmitteln, kann aber auch in Geräten wie Trockenschränke, beispielsweise zur Trocknung chemischer Präparate, Muffelöfen, Vakuumöfen und dergleichen zum Einsatz kommen, wo Auszugsführungen oder andere Beschläge genutzt werden.

Dabei ist es von Vorteil, wenn der metallische Überzug Bornitrid enthält. Bornitrid weist dabei hervorragende tribologische Eigenschaften auf, ist zudem in Bereichen von über 300 ⁰ C einsetzbar und kann daher zusammen mit dem metallischen Bauteil einem Temperung s verfahren zur Erhöhung der Beschichtungshärte unterzogen werden.

Ein weiterer vorteilhafter Festschmierstoff, welcher in oder an dem Metallischen Überzug des Bauteils vorliegt, ist Polytetrafluorethylen. Dieser Festschmierstoff zeichnet sich durch seine hohe Verfügbarkeit und seine geringe Einzelpartikelgrö- ße aus. Aufgrund dieser geringen Partikelgröße kann der Festschmierstoff dispers in einer Elektrolytlösung gelöst werden und anschließend feinverteilt im metallischen Überzug eingelagert werden.

Weitere vorteilhafte Festschmierstoffe, welche an oder in dem metallischen Über- zug vorliegen können sind zudem Molybdänsulfid und Graphit. Diese Festschmierstoffe haben einen maximalen Einsatzbereich von 35O ⁰ C beziehungsweise 45O ⁰ C und können in diesen Temperaturbereichen bei Backöfen als Festschmierstoffzusätze in Überzügen eingesetzt werden. Durch Verwendung einer Kobalt-Nickel Legierung als metallischen Überzug mit den zuvor erwähnten Festschmierstoffen kann die Verschleißfestigkeit der Be- schichtung abermals erhöht werden.

Bei metallischen Überzügen führt ein hoher Bornitridgehalt meist auch zu einem hohen Phosphorgehalt, welcher in die Metallstrukturen eingelagert ist. Bei einem Temperung sprozes s kann vorteilhafterweise eine Härtung des metallischen Überzuges durch Auslagerung von Phosphiden aus der Metallstruktur erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:

Figur 1 eine Vorderansicht und eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Auszugsführung;

Figur 2 eine Explosionsdarstellung der Auszugsführung;

Figur 3a-f mehrere Seitenansichten, eine Vorderansicht und eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Aus- zugsführung; und

Figur 4 ein schematisches Temperaturdiagramm für das Herstellen eines beschichteten Bauteils.

Eine Auszugsführung 1 für Hochtemperaturanwendungen, insbesondere für Backöfen, umfasst eine Führungsschiene 2 und eine relativ zur Führungsschiene 2 bewegbare Laufschiene 3, zwischen denen eine Mittelschiene 10 gelagert ist. Des Weiteren kann die Auszugsführung 1 auch mehr als eine Mittelschiene aufweisen. Für die verfahrbare Lagerung der Mittelschiene 10 und der Laufschiene 3 sind Wälzkörper 4, insbesondere aus Keramik, vorgesehen. Dabei sind an der Führungsschiene 2, der Mittelschiene 10 und der Laufschiene 3 jeweils mehrere Laufbahnen 6 für die kugelförmigen Wälzkörper 4 vorgesehen. Die Wälzkörper sind in einem Wälzkörperkäfig angeordnet. Weitere Bestandteile der Auszugsführung sind ein Anschlag 7, ein Anschlag 10 mehrere Klammern 8 zur Befestigung der Auszug sführung 1 und eine Blende 9.

Eine weitere Auszugsführung 1 ' für Hochtemperaturanwendungen ist in Figur 3 dargestellt und zeigt eine Führungsschiene 2' und eine relativ zur Führungsschiene bewegbare Laufschiene 3', die auf der Führungsschiene gelagert ist. Für die verfahrbare Lagerung der Laufschiene 3' sind Wälzkörper 4', insbesondere aus Keramik, vorgesehen, welche in Laufbahnen 6' geführt werden. Weitere Bestandteile wie ein Anschlag V, mehrere Klammern 8' und eine Blende 9' sind analog zur vorher beschriebenen Ausführung an der Auszugsführung angebracht.

Die Schienen 1, 2, 3, 1 ' und 2' sind für den Einsatz in Backöfen aus einem gestanzten und gebogenen Stahlblech hergestellt und mit einer Beschichtung versehen. Die Herstellung der Bauteile der Auszugsführung, insbesondere der Schienen 1, 2, 3, 1 ' und 2' erfolgt durch die folgenden Schritte:

Zunächst werden die metallischen Rohteile durch Stanzen und Biegen eines Stahlblechs hergestellt. Das Rohteil kann dabei maschinell gefertigt werden.

Danach wird eine Metallschicht galvanisch auf der Oberfläche der Rohteile aufgebracht, wobei die Elektrolytlösung Bornitrid oder einen anderen Festschmierstoff enthält, welches bei der Aufbringung in die auf dem Rohteil abgeschiedene Metallschicht eingelagert wird.

Beim galvanischen Prozess wird über einen Stromfluss in einem Elektrolytbad mit zwei Metallelektroden ein Stofftransport erreicht. Dabei bestehen die Metallelektroden aus verschiedenen Metallen. An der Anode werden Metallionen gelöst, welche anschließend zur Kathode wandern, wo sie sich anlagern. Befindet sich in dem Elektrolytbad eine gewisse Konzentration an Festschmiermittel, welches feinver- teilt und dispers gelöst ist, so kann dieses während des Abscheidens der Metallschicht an der Kathode in die Metallstruktur eingelagert werden.

In die abgeschiedene Metallschicht kann bis zu einem Volumenanteil von 29 % Bornitrid eingebaut werden, wobei dies einem Bornitridgehalt von etwa 28-33 g/l in der Elektrolytlösung entspricht. Bornitrid ist dabei in der Elektrolytlösung dispers gelöst. Weitere Prozessparameter sind die Stromdichte (bei 4-6 A/dm ² ), der pH- Wert (bei pH 2-4) und die Elektrolyttemperatur (bei 40-60 ⁰ C).

Die beschichteten Rohteile werden dann auf eine Temperatur von mindestens

400 ⁰ C erhitzt und für eine vorbestimmte Zeitdauer getempert, bevor sie wieder auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

Die Härte des Metallischen Überzuges, kann im Fall einer NiBN-Schicht (Nickel- Bornitrid) drei- bis viermal härter (bis zu 630 HV) als bei einer normalen Nickelbeschichtung sein. Hinzu kommt ein Reibungskoeffizient von etwa 0, 1 oder weniger, ein geringerer Verschleiß als bei reinen Nickelschichten und ein geringer Abrieb.

Der Abrieb wurde nach dem Taber Abraser Test gemäß bestehender DIN-Normen durchgeführt und ergab einen Taber Wear Index von 2,5 für eine Nickelbeschichtung mit einem Bornitridgehalt von 29 % und 3,5 für einen Bornitridgehalt von 12 %, nach drei Schleifzyklen.

Eine weitere Möglichkeit der Beschichtung besteht in einem autokatalytischen chemischen Reduktionsverfahren, wobei eine phosphorhaltige NiBN-Schicht auf der metallischen Oberfläche des Rohteils abgeschieden wird. Hier nimmt der Phosphorgehalt mit steigendem Anteil an Bornitrid im Nickel zu. Gleichzeitig nimmt die Schichtdicke bei gleicher Dauer des Abscheideprozesses ab.

Eine weitere Möglichkeit besteht in dem galvanischen Aufbringen eines Gemisches mehrerer Metalle, in welchem während des Abscheidevorganges zudem Bornitridmoleküle eingebaut werden. Dabei kann das Metallgemisch, beispielsweise ein Nickel-Kobalt Gemisch, auch phosphorhaltig sein.

Ein erfindungsgemäßer phosphorhaltiger Nickel-Kobalt Überzug besteht aus:

- Kobalt: Massenanteil 0,20 - 0,25

- Phosphor: Massenanteil 0,06 - 0,08

- Hexagonales Bornitrid: Massenanteil 0,03 - 0,04 - Nickel: Massenanteil 0,63 - 0,71 Die Temperang kann nach dem in Figur 4 aufgeführten Temperprozess durchgeführt werden.

In Figur 4 ist schematisch ein Temperaturdiagramm für das Verfahren der Tempe- rang von galvanisch beschichteten Beschlägen, Seitengittern und Gargutträgern mit, im metallischen Überzug eingelagerten, Bornitridmolekülen für Hochtemperaturanwendungen dargestellt. Das beschichtete Rohteil wird zunächst ausgehend von Umgebungstemperatur i3- ₀ erwärmt. Es beginnt mit einem Temperaturgradienten von 8-15 K/min, insbesondere 10 K/min ausgehend von einer Anfang stemper a- tur ⁰ C in einen Temperaturgradienten von 25 K/min über. Beim Erreichen einer Zieltemperatur iϊ ₂ von 500 ⁰ C folgt ein Temperaturplateau über 30 min hinweg. Schließlich folgt eine Abkühlungsphase mit 10-20 K/min, insbesondere 15 K/min zurück zu

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde eine galvanisch-beschichtete Auszugsführung beschrieben. Es ist natürlich auch möglich, andere metallische Bauteile mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung zu versehen. Insbesondere können Gargutträger, Seitengitter, Beschläge oder andere in Backöfen einsetzbare Bauteile beschichtet werden.

Weitere Dispergenzien, welche an der Oberfläche der BN-Partikel adsorbieren, können zusätzlich in die Metallbeschichtung eingebracht werden, beispielsweise um eine Agglomeration der Bornitridpartikel zu verhindern. Dies kann durch Auf- ladung der Partikel erfolgen, wodurch zudem elektrostatische Wechselwirkungen mit dem Metallsubstrat des metallischen Überzuges aufgebaut werden, welche eine Einlagerang und Verteilung der dispersen Bornitridpartikel in der abgeschiedenen Metallbeschichtung erleichtern.

Ebenso möglich ist eine Einlagerang von PTFE (Polytetrafluorethylen) in die galvanisch aufgebrachten Metallüberzüge, wobei hier jedoch ein entsprechender Temperschritt entfällt und der Einsatzbereich eines derartigen beschichteten Ofenteils nur maximal bis zu 25O ⁰ C beträgt, da sonst eine thermische Zersetzung des PTFE möglich ist. Grandsätzlich kommt, durch das Aufbringen eines galvanischen oder chemischen Metallischen Überzugs unter Einlagerung anderer Festschmierstoffe, auch eine Verwendung von Graphit oder Molybdän sulfid in Betracht.

Die eingesetzten Schmierstoffe sollten darüber hinaus auch die Hygieneanforderungen gemäß der deutschen Fassung DIN EN ISO 21469: 2006 erfüllen.

Bezugszeichenliste

Auszugsführung

Führungsschiene

Laufschiene

Wälzkörper

Wälzkörperkäfig

Laufbahn

Anschlag

Klammer

Blende

Mittelschiene

Anschlag