DE1300412B

DE1300412B - Flame spray powder based on a self-flowing alloy and flame spray process

Info

Publication number: DE1300412B
Application number: DEM61819A
Authority: DE
Inventors: Longo Frank N
Original assignee: Metco Inc
Current assignee: Metco Inc
Priority date: 1963-07-24
Filing date: 1964-07-21
Publication date: 1969-07-31
Also published as: GB1042708A; US3313633A

Description

Die Erfindung betrifft ein Flammspritzverfahren und ein bei hoher Temperatur flammspritzbares Pulver. Insbesondere bezieht sie sich auf eine flammspritzbare Pulvermischung, die ein Pulver einer selbstfließenden Legierung und ein Metallpulver enthält, das bei hohen Temperaturen schmilzt, wie beispielsweise Wolfram, Rhenium, Tantal, Molybdän, Niob oder Legierungen dieser hochschmelzenden Metalle. Außerdem wird ein Verfahren zum Flammspritzen derartiger Pulverinischungen bei hohen Temperaturen beschrieben, bei welchen dichte, fest haftende Überzüge erhalten werden, die ausgezeichnete Verschleißfestigkeit besaßen und eine sehr hohe Belastung aushielten.The invention relates to a flame spraying method and a high Flame sprayable powder temperature. In particular, it relates to a flame sprayable Powder mixture, which is a powder of a self-fluxing alloy and a metal powder that melts at high temperatures, such as tungsten, rhenium, Tantalum, molybdenum, niobium or alloys of these refractory metals. aside from that is a process for flame spraying such powder mixtures at high temperatures described in which dense, firmly adhering coatings are obtained, the excellent Possessing wear resistance and withstanding a very high load.

Es ist bekannt, beim Flammspritzverfahren Pulver einzusetzen, die allgemein als selbstfließende Spritzschweißpulver oder einfach als selbstfließende pulverförmige Legierungen bezeichnet werden. Derartige Pulver sind beispielsweise in den USA.-Patentschriften 2 875 043 und 2 936 229 beschrieben. Diese Pulver enthalten ein Grundmetall, insbesondere Nickel oder Kobalt, und als Flußmittel wirkende Komponenten, wie Bor oder vorzugsweise Bor und Silicium. Derartige Pulver sind in der französischen Patentschrift 1209 669 beschrieben. Die Pulver werden meistens zum Aufbringen von geschmolzenen Überzügen auf Trägerkörpem aus Stahl oder Stahllegierungen nach dem sogenannten »Spritzschweißverfahren« verwendet. Beim Spritzschweißverfahren wird zunächst das Pulver nach dem üblichen Flanunspritzverfahren auf die zu überziehende Oberfläche aufgespritzt und anschließend der aufgespritzte Belag aufgeschmolzen. Das Aufschmelzen kann beispielsweise in einem Ofen oder durch Induktionsheizung usw. erfolgen. Häufig schmilzt man mit Hilfe eines direkt auf die beschichtete Oberfläche gerichteten Schweißbrenners auf.It is known to use powders in the flame spraying process which are generally referred to as self-fluxing spray welding powders or simply as self-fluxing powdered alloys. Such powders are described for example in the USA. Patents 2,875,043 and 2,936,229. These powders contain a base metal, in particular nickel or cobalt, and components that act as flux, such as boron or, preferably, boron and silicon. Such powders are described in French patent 1209 669 . The powders are mostly used to apply molten coatings to support bodies made of steel or steel alloys using the so-called "spray welding process". In the spray welding process, the powder is first sprayed onto the surface to be coated using the customary flange spraying process and then the sprayed-on coating is melted. Melting can take place, for example, in an oven or by induction heating, etc. Often one melts with the help of a welding torch aimed directly at the coated surface.

In der deutschen Auslegeschrift 1151160 ist eine Metallpulverinischung zum Spritzschweißen erläutert, die aus zwei Pulverkomponenten besteht, von denen mindestens die eine eine selbstfließende phosphor-und/oder lithium- und/oder borhaltige und mindestens 30 % Nickel enthaltende Legierung ist, während die zweite mit der ersten Pulverkomponente unterhalb der oberen Grenze des Schmelzbereiches der Legierung aus beiden Komponenten legierbar sein soll. Diese Metallpulvermischung läßt sich zwar nach dem Spritzschweißverfahren zu einwandfreien Überzügen aufspritzen. Der erste Arbeitsgang des Spritzschweißverfahrens, nämlich das Flammspritzen, führt jedoch nicht schon zu einem dichten, fest haftenden und brauchbaren Belag.In the German Auslegeschrift 1 151 160 a metal powder mixture for spray welding is explained, which consists of two powder components, of which at least one is a self-fluxing alloy containing phosphorus and / or lithium and / or boron and containing at least 30% nickel, while the second should be alloyable with the first powder component below the upper limit of the melting range of the alloy from both components. This metal powder mixture can be sprayed on to form perfect coatings using the spray welding process. The first step in the spray welding process, namely flame spraying, does not, however, lead to a dense, firmly adhering and usable coating.

Beim Spritzschweißverfahren ist nämlich das Flammspritzen einfach eine Methode zum Aufbringen des Legierungspulvers auf die zu überziehende Oberfläche, wobei die Bildung eines zusammengeschmolzenen Belages durch anschließendes Anschmelzen ermöglicht wird. Der aufgespritzte Belag ist vor dem Aufschmelzen porös, haftet nicht fest an der Unterlage und entspricht in seinen Eigenschaften nicht denen des anschließend gebildeten angeschmolzenen Überzuges, d. h., er bildet keine harte, dichte, verschweißfeste Oberfläche. Die Teilchen eines geschliffenen, derart aufgespritzten Überzuges werden beispielsweise abgerissen, wenn auf Druck ansprechende Klebbänder, wie schottisches Klebband, aufgebracht und dann abgerissen werden.In the spray welding process, flame spraying is simply a method of applying the alloy powder to the surface to be coated, whereby the formation of a fused-together coating is made possible by subsequent melting. The sprayed-on coating is porous before it is melted, does not adhere firmly to the substrate and its properties do not correspond to those of the subsequently formed, fused-on coating . That is, it does not form a hard, dense, weld-resistant surface. The particles of a sanded coating sprayed on in this way are torn off, for example, when pressure-sensitive adhesive tapes, such as Scottish adhesive tape, are applied and then torn off.

Gegenstand der Erfindung ist ein eine selbstfließende gemisch, das unter Legierung enthaltendes Pulver,-besonderen Temperaturbedingungen unter Ausbildung dichter, zusammenhängender überzüge aufgespritzt werden kann. Diese Überzüge sind den angeschmolzenen, nach dem Spritzschweißverfahren gebildeten Überzügen gleichwertig, erfordern jedoch kein nachfolgendes Aufschmelzen mehr.The subject of the invention is a self-flowing mixture that under alloy containing powder, special temperature conditions under formation denser, coherent coatings can be sprayed on. These coatings are equivalent to the melted, spray-welded coatings, however, no longer require subsequent melting.

Die Erfindung liefert ein Flammspritzpulver auf der Basis einer selbstfließenden Legierung aus Nickel und/oder Kobalt, die als selbstfließendes Element Bor enthält, zur Herstellung von dichten, haft- und verschleißfesten Metallüberzügen. Dieses Flammspritzpulver der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver der selbstfließenden Legierung in Mischung mit dem Pulver eines hochschmelzenden Metalls mit einem Schmelzpunkt oberhalb 19301 C, insbesondere des Wolframs, Rheniums, Tantals, Molybdäns oder Niobs und/oder von Legierungen dieser Metalle, vorliegt, wobei die Pulvermischung zu 5 bis 95 Gewichtsprozent aus dem hochschmelzenden Metall besteht.The invention provides a flame spray powder based on a self-fluxing alloy of nickel and / or cobalt, which contains boron as a self-fluxing element, for the production of dense, adhesive and wear-resistant metal coatings. This flame spray powder of the invention is characterized in that the powder of the self-fluxing alloy is present in a mixture with the powder of a refractory metal with a melting point above 19301 C, in particular of tungsten, rhenium, tantalum, molybdenum or niobium and / or of alloys of these metals, wherein the powder mixture consists of 5 to 95 percent by weight of the refractory metal.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung liegt das hochsehmelzende Metallpulver in Mengen von 15 bis 30% vor, nach einer anderen Ausführungsform in Mengen von 70 bis 90 11/o.According to one embodiment of the invention, the high-melting metal powder is present in amounts of 15 to 30%, in another embodiment in amounts of 70 to 90 %.

Es hat sich besonders bewährt, mit Pulverteilchen aufzuspritzen, die eine Größe von 8 bis 150, insbesondere 15 bis 62 Mikron haben.It has proven particularly useful to spray on with powder particles that have a size of 8 to 150, in particular 15 to 62 microns.

Bei der Anwendung der pulverförmigen Flammspritzmassen der Erfindung erhitzt man die Pulvermischung in einer Heizzone unter solchen Flammspritzbedingungen, insbesondere unter Verwendung einer Plasma-Spritzpistole, daß die hochschmelzende Metallpulverkomponente schmilzt.When using the powdery flame spraying compositions of the invention if the powder mixture is heated in a heating zone under such flame spray conditions, especially using a plasma spray gun that the high melting point Metal powder component melts.

Man erhält vorzügliche, dichte verschleiß- und belastungsfeste überziige, deren überlegene Eigenschaften besonders für Lagerflächen ausgenutzt werden können. Das mit dem Pulver der selbstfließenden Legierung vermischte Metallpulver soll vorzugsweise einen Schmelzpunkt oberhalb 22101 C besitzen, beispielsweise zwischen 2540 und 34301 C schmelzen. Die für das Pulver mit dem höheren Schmelzpunkt angegebenen Gewichtsprozente beziehen sich auf das Gesamtgewicht der Mischung dieses Metallpulvers mit dem Pulver der selbstfließenden Legierung.Excellent, tight, wear-resistant and load-resistant covers are obtained, the superior properties of which can be used particularly for storage areas. The metal powder mixed with the powder of the self-fluxing alloy should preferably have a melting point above 22101 ° C. , for example between 2540 and 34301 ° C. The percentages by weight given for the powder with the higher melting point relate to the total weight of the mixture of this metal powder with the powder of the self-fluxing alloy.

Die hochsehmelzende Pulverkomponente, die mit dem selbstfließenden Legierungspulver 5 bis 95 % der Gesamtmischung ausmacht, braucht nicht aus einem Pulver eines Einzelmetalls zu bestehen, sie kann auch eine Mischung aus mehreren Metallpulvern und/oder Legierungen darstellen, beispielsweise eine Mischung aus Wolfram und/oder Rhenium und/oder Tantal und/oder Molybdän und/oder Niob und/oder deren Legierungen sein.The high-melting powder component, which makes up 5 to 95 % of the total mixture with the self-flowing alloy powder, does not need to consist of a powder of a single metal; it can also be a mixture of several metal powders and / or alloys, for example a mixture of tungsten and / or rhenium and / or tantalum and / or molybdenum and / or niobium and / or their alloys.

Als Ausgangsmaterial kann jedes bekannte oder übliche selbstfließende Legierungspulver dienen, z. B. die in den USA.-Patentschriften 2 875 043 und 2 936 229 beschriebenen Produkte. Man bezeichnet diese Pulver oft als selbstfließende Spritzschweißpulver oder spritzschweißbare Pulver. Nachstehend werden diese Produkte jedoch als »selbstfließende Legierungspulver« bezeichnet. Vorzugsweise werden selbstfließende Legierungspulver auf Basis von Nickel oder Kobalt verwendet, die Bor oder insbesondere Bor und Silicium als selbstfließendes Element enthalten. Besonders bewährt haben sich selbstfließende Legierungspulver, die aus Nickel oder Nickel-Chrom-Legierungen bestehen und Bor und Silicium enthalten. Neben dem Grundmetall, d. h. Nickel und/oder Kobalt, und dem oder den Flußmitteln kann das Pulver zusätzliche Legierungsbestandteile enthalten, z. B. bis zu 20% Chrom, das dem Material Korrosions- und Oxydationsbeständigkeit verleiht, Kohlenstoff in Mengen von nicht mehr als einigen Prozent, Eisen in einer 10% und vorzugsweise 5% nicht überschreitenden Menge, alles bezogen auf die Gesamtlegierung.Any known or customary self-fluxing alloy powder, e.g. As the products described in the USA. Patents 2,875,043 and 2,936,229. These powders are often referred to as self-flowing spray welding powders or spray-weldable powders. In the following, however, these products are referred to as "self-fluxing alloy powders". Self-fluxing alloy powders based on nickel or cobalt are preferably used which contain boron or, in particular, boron and silicon as a self-fluxing element. Self-flowing alloy powders made of nickel or nickel-chromium alloys and containing boron and silicon have proven particularly useful. In addition to the base metal, i.e. H. Nickel and / or cobalt, and the flux (s), the powder may contain additional alloy components, e.g. B. up to 20% chromium, which gives the material corrosion and oxidation resistance, carbon in amounts of not more than a few percent, iron in an amount not exceeding 10% and preferably 5%, all based on the total alloy.

Ein typisches selbstfließendes LegierungspulVer des Bor-Nickel-Typs hat folgende Zusammensetzung: 0,7 bis 1 ü/o Kohlenstoff, 3,5 bis 4,51% Silicium, 2,75 bis 3,75 % Bor, 3 bis 5 % Eisen, bis 18 1/o Chrom, beispielsweise 16 bis 18 l)/o, Rest: Nickel.A typical self-fluxing alloy powder of the boron-nickel type has the following composition: 0.7 to 1 % carbon, 3.5 to 4.51% silicon, 2.75 to 3.75 % boron, 3 to 5 % iron, up to 18 1 / o chromium, for example 16 to 18 l) / o, remainder: nickel.

Eine typische Spritzschweißlegierung auf Basis von Kobalt hat beispielsweise folgende Zusammensetzung: 1,5 bis 3 % Bor, 0 bis 4,5 % Silleium, 0 bis 3 ID/o Kohlenstoff, 0 bis 20 % Chrom, 0 bis 3019/o Nickel, 0 bis 2011/o Molybdän, 0 bis 20 % Wolfram, Rest: Kobalt. Die Teilchen des Pulvers sollten im allgemeinen kleiner sein als etwa 150Mikron. Wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer Plasmaflamme gespritzt werden soll, sollte die Teilchengröße zwischen 8 und 150 Mikron, vorzugsweise zwischen 15 und 62 Mikron, liegen. Die hochschmelzende Metallpulverkomponente, die in Mischung mit dem selbstfließenden Legierungspulver vorliegt, soll ein Metallpulver mit einem Schmelzpunkt oberhalb 19300 C und vorzugsweise oberhalb 2200' C sein. Bevorzugt wird ein Pulver aus Wolfram, Rhenium, Tantal, Molybdän, Niob oder aus Legierungen dieser Metalle mit einem Schmelzpunkt oberhalb 22100 C und vorzugsweise 34200 C. Beispiele (Alle Angaben als Gewichtsprozente) 99,4219/oMolybdän, 0,5%Titan, 0,08 % Zirkon; 90 0/0 Tantal, 10 % Wolfram; 85 % Tantal, 1011/o Hafnium, 5% Wolfram; 50 l)/o Rhenium, 50 1/9 Molybdän; 80 1/o Niob, 10%Molybdän, 10%Titan; 75 % Wolfram, 25 1/o Rhenium. Auch Mischungen dieser Metall- oder Legierungspulver können angewandt werden. Besonders bevorzugt werden Metallpulver aus Wolfram, Tantal oder Molybdän oder deren Legierungen mit Schmelzpunkten oberhalb 2540 und 3420' C. A typical spray welding alloy based on cobalt has the following composition, for example: 1.5 to 3 % boron, 0 to 4.5% silicon, 0 to 3 ID / o carbon, 0 to 20% chromium, 0 to 3019 / o nickel, 0 up to 2011 / o molybdenum, 0 to 20% tungsten, remainder: cobalt. The particles of the powder should generally be smaller than about 150 microns. If, in accordance with a preferred embodiment of the invention, a plasma flame is to be used for spraying, the particle size should be between 8 and 150 microns, preferably between 15 and 62 microns. The high-melting metal powder component which is present in admixture with the self-fluxing alloy powder is to be a metal powder having a melting point above 19300 C, and preferably above 2200 "C. A powder consisting of tungsten, rhenium, tantalum, molybdenum, niobium, or alloys of these metals with a melting point above 22100 C, and preferably 34200 C. is preferred Examples (All data as percentages by weight) 99.4219 / o molybdenum, 0.5% titanium, 0.08% zirconium; 90 % tantalum, 10 % tungsten; 85 % tantalum, 1011 / o hafnium, 5% tungsten; 50 l) / o rhenium, 50 1/9 molybdenum; 80 1 / o niobium, 10% molybdenum, 10% titanium; 75 % tungsten, 25 1 / o rhenium. Mixtures of these metal or alloy powders can also be used. Metal powders made of tungsten, tantalum or molybdenum or their alloys with melting points above 2540 and 3420 ° C. are particularly preferred.

Die hochsehmelzende Metallkomponente muß aus einem Metall an sich bestehen und kann nicht in Form eines schwer schmelzbaren Oxyds, Carbids usw. vorliegen. Darüber hinaus muß das hochschmelzende Metallpulver unabhängig vom selbstfließenden Legierungspulver sein und darf sich mit diesem nicht legieren usw. Die Teilchengröße des hochsehmelzenden Metallpulvers soll der des selbstfließenden Legierungspulvers entsprechen und im allgemeinen zwischen 8 und etwa 150 Mikron, vorzugsweise zwischen 8 und 53 Mikron, liegen.The high-melting metal component must be made of a metal per se and cannot be in the form of a refractory oxide, carbide, etc. In addition, the high-melting metal powder must be independent of the self-fluxing alloy powder and must not alloy with it, etc. The particle size of the high-melting metal powder should correspond to that of the self-fluxing alloy powder and generally be between 8 and about 150 microns, preferably between 8 and 53 microns.

Das Metallpulver von hohem Schmelzpunkt muß in Mengen von 5 bis 95 Gewichtsprozent, vorzugsweise 15 bis 30% oder alternativ 70 bis 90%, vorliegen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung mit dem selbstfließenden Legierungspulver.The high melting point metal powder must be present in amounts of 5 to 95 percent by weight, preferably 15 to 30 percent, or alternatively 70 to 90 percent, based on the total weight of the mixture with the self-fluxing alloy powder.

Die Pulvermischung wird erfindungsgemäß vorzugsweise als solche aufgespritzt, sie läßt sich aber auch in Mischung oder Verbindung mit anderen Spritzmaterialien aufspritzen. Solche Materialien sind beispielsweise: Aluminium; hochschmelzende Carbide, wie Wolframcarbid, Tantalcarbid, Titancarbid usw., mit oder ohne ein Kobalt- oder Nickelhilfsmetall; hochschmelzende Oxyde, wie Aluminiumoxyd oder Zirkonoxyd, Molybdändisilicid usw. Die Pulvermischung der Erfindung kann beispielsweise in Mengen von 5 bis 95%, vorzugsweise 10 bis 90"/o, neben dem anderen Spritzmaterial aufgespritzt werden, alle Mengenangaben auf die Gesamtmischung bezogen.According to the invention, the powder mixture is preferably sprayed on as such, but it can also be sprayed on as a mixture or in combination with other spray materials. Such materials are for example: aluminum; refractory carbides such as tungsten carbide, tantalum carbide, titanium carbide, etc., with or without a cobalt or nickel auxiliary metal; high-melting oxides such as aluminum oxide or zirconium oxide, molybdenum disilicide, etc. The powder mixture of the invention can for example be sprayed on in amounts of 5 to 95%, preferably 10 to 90%, in addition to the other spray material, all amounts based on the total mixture.

Das erfindungsgemäße Pulvergemisch wird vorzugsweise mit Hilfe einer Pulverflammspritzpistole aufgespritzt, wobei jedoch solche Temperaturbedingungen einzuhalten sind, daß die durch einen hohen Schmelzpunkt charakterisierte Metallpulverkomponente schmilzt. Deshalb muß die Temperatur in der Heizzone oberhalb 22101 C und vorzugsweise oberhalb 38901 C liegen.The powder mixture according to the invention is preferably sprayed on with the aid of a powder flame spray gun, but temperature conditions must be maintained such that the metal powder component characterized by a high melting point melts. Therefore, the temperature in the heating zone must be above 22101 ° C and preferably above 38901 ° C.

Es hat sich besonders bewährt, das Pulvergemisch nach der Erfindung mit einer Plasma-Spritzpistole aufzubringen. Hierbei kommt besonders jener Pistolentyp in Frage, bei welchem durch ein plasmabildendes, einen elektrischen Bogen in einer Düse einschränkendes Gas eine Plasmaflamme erzeugt wird, wobei als Gas Stickstoff oder Argon, allein oder in Mischung mit Wasserstoff, zum Einsatz kommt. Plasma-Spritzpistolen dieser Art sind in der USA.-Patentschrift 2 960 594 beschrieben.It has proven particularly useful to apply the powder mixture according to the invention with a plasma spray gun. The type of gun that comes into consideration here is one in which a plasma flame is generated by a plasma-forming gas that restricts an electric arc in a nozzle, the gas used being nitrogen or argon, alone or in a mixture with hydrogen. Plasma spray guns of this type are described in USA. Patent 2,960,594.

Man kann für das Aufspritzen auch eine Drahtpistole benutzen, wobei die Pulvermischung durch ein Bindemittel in Form eines Spritzdrahtes oder eines Stabes zusammengehalten wird, beispielsweise durch synthetische Kunststoffe, wie in der USA.-Patentschrift 2 570 649 beschrieben. Soweit nachstehend von Pulvern die Rede ist, seien also hierunter nicht nur lose Pulver, sondern auch in gebundener Form vorliegende Pulver verstanden. Arbeitet man mit Drahtpistolen, so muß die Temperatur der Flamme ausreichen, um das hochsehmelzende Metall aufzuschmelzen, was beispielsweise durch eine Plasmaflamme möglich ist.One can for spraying also use a wire gun, wherein the powder mixture is held together by a binder in the form of a spray wire or a rod, for example by synthetic plastics, as in the USA. Patent 2,570,649 described. As far as powders are mentioned below, this is understood to mean not only loose powders, but also powders present in bound form. If you work with wire guns, the temperature of the flame must be sufficient to melt the high-melting metal, which is possible, for example, with a plasma flame.

Hinsichtlich aller übrigen Bedingungen erfolgt das Aufspritzen in der für das Flammspritzverfahren -üb- lichen Weise, insbesondere bei Verwendung von Plasma-Flammspritzpistolen.With regard to all other conditions, the spraying takes place in the manner customary for the flame spraying process, in particular when using plasma flame spray guns.

Die Überzüge können auf übliche Oberflächen aufgebracht werden, z. B. solchen aus Eisen oder Stahllegierungen, und für alle Einsatzgebiete, bei denen Verschleißfestigkeit und/oder Belastungsfestigkeit der Oberflächen verlangt wird. Beläge von einer Dicke zwischen 0,05 und 3,2 mm, vorzugsweise zwischen 0,13 und 0,76 mm, lassen sich herstellen, sie sind äußerst brauchbar als Beläge für Auflageflächen, beispielsweise von starker Belastung ausgesetzten Kurbelwellen. Die Überzüge nach der Erfindung lassen sich auch einsetzen zur Ausbildung blanker Lagerbüchsen, Pumpenplunger, mittel- bis hochtemperaturbeständiger Stahlwalzenlager oder Walzen, Motorenventilstößel, Glasgießformen, Motorkolbenböden, Glühwalzen usw.The coatings can be applied to conventional surfaces, e.g. B. those made of iron or steel alloys, and for all areas of application in which wear resistance and / or load resistance of the surfaces is required. Coverings with a thickness between 0.05 and 3.2 mm, preferably between 0.13 and 0.76 mm, can be produced; they are extremely useful as coverings for bearing surfaces, for example crankshafts exposed to heavy loads. The coatings according to the invention can also be used to form bare bearing bushes, pump plungers, medium to high temperature resistant steel roller bearings or rollers, engine valve tappets, glass casting molds, engine piston heads, glow rollers, etc.

Die zu beschichtende Grundfläche soll in üblicher Weise für das Flammspritzen vorbereitet werden, beispielsweise durch vorherige Behandlung mit Stahlgries, der mit Luft unter einem Überdruck von 7 kg/cm2 aufgeblasen wird, oder durch übliche Walzbehandlung der Grundfläche, beispielsweise durch Aufrauhen, Vorbeschichten usw. Außer Eisen und Stahl eignen sich auch andere Materialien, deren Oberfläche in bekannter Weise nach dem Flamnispritzverfahren mit einem Belag ausgestattet werden kann, für das Flammspritzverfahren der Erfindung, insbesondere Flächen aus Kupfer, Messing, Aluminium, Titan, Molybdän. Während die nach der Erfindung erzeugten Beläge in ihrer lediglich aufgespritzten Form die angeschmolzenen, nach dem Spritzschweißverfahren hergestellten Überzüge ersetzen können, sind sie doch mit den angeschmolzenen Belägen nicht identisch und diesen in gewisser Hinsicht sogar überlegen. Sie unterscheiden sich in ihrem Aufbau dadurch, daß die einzelnen Teilchen des hochschmelzenden Metalls gewöhnlich in metallographisch präparierten Bereichen einzeln identifiziert werden können. Obgleich die Beläge nach der Erfindung kein anschließendes Anschmelzen erfordern und im allgemeinen auch ohne Schmelzen angewandt werden, kann man sie für viele Fälle anschmelzen oder hitzebehandeln, um die gewünschten hochschmelzenden Legierungsüberzüge zu erhalten.The base area to be coated should be prepared in the usual way for flame spraying, for example by prior treatment with steel grit, which is blown with air under an excess pressure of 7 kg / cm2, or by conventional roller treatment of the base area, for example by roughening, precoating, etc. Except Iron and steel are also other materials, the surface of which can be provided with a coating in a known manner according to the flame spraying process, for the flame spraying process of the invention, in particular surfaces made of copper, brass, aluminum, titanium, molybdenum. While the coverings produced according to the invention in their merely sprayed-on form can replace the melted, spray-welded coatings, they are not identical to the melted coverings and are even superior to them in certain respects. They differ in their structure in that the individual particles of the refractory metal can usually be identified individually in metallographically prepared areas. Although the coverings according to the invention do not require subsequent melting and are generally also used without melting, in many cases they can be melted or heat-treated in order to obtain the desired high-melting alloy coatings.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Soweit nicht anderes angegeben, stellen alle Mengenangaben Gewichtsangaben dar.The following examples illustrate the invention. Not so far otherwise stated, all quantitative data are weight data.

Beispiel 1 Wolframpulver mit einer Teilchengröße zwischen 8 und 53 Mikron und ein Pulver einer selbstfließenden Verbindung mit einer Teilchengröße zwischen 15 und 62 Mikron wurden innig miteinander zu einem Pulver vermischt, das 75 % der selbstfließenden Verbindung und 25 % Wolfram enthielt.Example 1 Tungsten powder having a particle size between 8 and 53 microns and a powder of a self-fluxing compound having a particle size between 15 and 62 microns were intimately mixed together to form a powder containing 75 % of the self-fluxing compound and 25 % tungsten.

Die selbstfließende Verbindung war eine Nickel-Bor-Legierung nachstehender Analyse: B ............................ 3,5%, Si ............................ 4%, Fe ........................... 4%, Cr ........................... 1714, C ............................ 1,0%, Rest ......................... Nickel. Die Pulvermischung wurde auf eine Flußstahlplatte aufgespritzt, die vorher entfettet und durch Strahlbehandlung mit Stahlgries (Teilchengröße entsprechend SAE-Beschreibung G 18) unter einem Luftdruck von 7 kg/cm2 vorbehandelt worden war.The self-fluxing connection was a nickel-boron alloy with the following analysis: B ............................ 3.5%, Si ............................ 4%, Fe ........................... 4%, Cr ........................... 1714, C ............................ 1.0%, Remainder ......................... nickel. The powder mixture was sprayed onto a mild steel plate which had previously been degreased and pretreated by blasting with steel grit (particle size according to SAE description G 18) under an air pressure of 7 kg / cm2.

Das Aufspritzen erfolgte im Abstand von 10 bis 15 cm von derPlatteunterVerwendungeinerPlasma-Flaminspritzpistole vom Typ 2 M (Hersteller: Metco Inc. of Westbury, Long Island, New York). Das Gerät arbeitete bei 500 Ampere, 80 bis 85 Volt unter Erzeugung einer Plasmatemperatur von 55401 C. Das Pulver wurde in einer Menge von 2,72 bis 3,18 kg/Stunde aufgespritzt. Gearbeitet wurde mit Stickstoff unter einem Druck von 3,5 kg/cm2 und einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,83 m3/Stunde und mit Wasserstoff unter einem Druck von 3,5 kg/cm2 in einer Menge von 0,42 m3/Stunde. Das aufgespritzte Material bildete auf dem Trägerwerkstück einen dichten Überzug, der bis zu einer Schichtdicke von 0,75 mm aufgebracht wurde. Der Vorschliff des gespritzten Überzuges machte 0,18 mm aus gegenüber 0,76 bis 1,02 mm Vorschliff bei den üblichen aufgespritzten Belägen.Spraying was carried out at a distance of 10 to 15 cm from the plate using a type 2 M plasma flame spray gun (manufactured by Metco Inc. of Westbury, Long Island, New York). The device operated at 500 amperes, 80 to 85 volts, producing a plasma temperature of 55401 C. The powder was sprayed on in an amount of 2.72 to 3.18 kg / hour. The work was carried out with nitrogen under a pressure of 3.5 kg / cm2 and a flow rate of 2.83 m3 / hour and with hydrogen under a pressure of 3.5 kg / cm2 in an amount of 0.42 m3 / hour. The sprayed-on material formed a dense coating on the carrier workpiece, which was applied up to a layer thickness of 0.75 mm. The pre-sanding of the sprayed coating made 0.18 mm compared to 0.76 to 1.02 mm pre-sanding with the usual sprayed-on coverings.

Wird schottisches Klebband auf die geschliffene Oberfläche des Belages aufgebracht und dann abgerissen, so wurden nur sehr wenig Teilchen abgezogen, während bei den üblichen, lediglich aufgespritzten Spritzschweißüberzügen erhebliche Teilchenmengen am Klebband haftenblieben.Scottish tape is applied to the sanded surface of the flooring applied and then torn off, so very little particles were peeled off while in the case of the usual, spray-welded coatings that are merely sprayed on, considerable amounts of particles stuck to the tape.

Beispiel 2 Beispiel 1 wurde wiederholt unter Beschichtung der Auflageflächen der Kurbelwelle eines Explosionsmotors mit einem äußeren Durchmesser von 5,1 cm für die Hauptlagerflächen und 3,8 cm für die verbindenden Wellenlager. Die auf diese Weise ausgebildeten Aufla-eflächen stellen ausgezeichnete, verschleißfeste Oberflächen dar, die der extrem hohen Belastung moderner Maschinen gewachsen sind.Example 2 Example 1 was repeated with coating of the bearing surfaces of the crankshaft of an explosion engine with an outer diameter of 5.1 cm for the main bearing surfaces and 3.8 cm for the connecting shaft bearings. The contact surfaces formed in this way represent excellent, wear-resistant surfaces that can withstand the extremely high loads of modern machines.

Beispiel 3 Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch eine selbstfließende Verbindung nachfolgender Zusammensetzung verwendet: Fe ........................... 2,50/03 Cr ........................... 100/0, C ............................ 0,15010, Si ............................ 2,5%, B ............................ 2,5%, Rest ......................... Nickel. Das Wolframpulver lag mit einer Teilchengröße zwischen 8 und 44 Mikron vor. Zusammensetzung des Pulvergemisches: 7511/o der selbstfließenden Verbindung, 25 1/o Wolfram.Example 3 Example 1 was repeated, but using a self-fluxing compound with the following composition: Fe ........................... 2.50 / 03 Cr ........................... 100/0, C ............................ 0.15010, Si ............................ 2.5%, B ............................ 2.5%, Remainder ......................... nickel. The tungsten powder was between 8 and 44 microns in particle size. Composition of the powder mixture: 7511 / o of the self-fluxing compound, 25 1 / o of tungsten.

Der erzeugte Belag hatte nach dem Schleifen das Aussehen von Schmiedeeisen, während ein 0,13 mm dicker Belag erhalten wurde.After grinding, the coating produced had the appearance of wrought iron, while a 0.13 mm thick coating was obtained.

Beispiel 4 Beispiell wurde unter Verwendung von Pulvermischun-en nachstehender Teilchengröße und Zu-C sammensetzung wiederholt: a) 80 % Wolfram mit einer Teilchengröße zwischen 30 und 74 Mikron, 20% der selbstfließenden Legierung des Beispiels 3 mit einer Teilchengröße zwischen 8 und 53 Mikron.Example 4 Example was repeated using powder mixtures of the following particle size and composition: a) 80 % tungsten with a particle size between 30 and 74 microns, 20% of the self-fluxing alloy of Example 3 with a particle size between 8 and 53 microns.

b) 80 0/0 Molybdänpulver mit einer Teilchengröße zwischen 44 und 88 Mikron und 20% der selbstfließenden Legierung des Beispiels 1. b) 80 % molybdenum powder with a particle size between 44 and 88 microns and 20% of the self-fluxing alloy of Example 1.

c) 15% Wolframpulver mit einer Teilchengröße zwischen 8 und 53 Mikron, 15% Molybdänpulver mit einer Teilchengröße zwischen 8 und 53 Mikron, 70% des selbstfließenden Legierungspulvers des Beispiels 1. c) 15% tungsten powder with a particle size between 8 and 53 microns, 15% molybdenum powder with a particle size between 8 and 53 microns, 70% of the self-fluxing alloy powder of Example 1.

d) 25% eines Pulvers einer Wolfram-Rhenium-Legierung mit einer Teilchengröße zwischen 8 und 53 Mikron (Rheniumgehalt: 25 %) und 75% der selbstfließenden Legierung des Beispiels 1. In allen Fällen wurde ein dichter, extrem zugfester Belag erhalten. Beispielsweise besaß der mit der Mischung a) erhaltene überzug eine Zugfestigkeit, die doppett so hoch lag wie die Zugfestigkeit eines in üblicher Weise aufgespritzten Wolframbelages. Wurde dieser überzug bei 10401 C 2 Stunden in einer inerten Atmosphäre nacherhitzt, so legierte der erhaltene Belag und wies einen Schmelzpunkt oberhalb 2200' C auf. Beispiel 5 Es wurden verschiedene Mischungen der selbstfließenden Legierung des Beispielsl mit Molybdänpulver einer zwischen 15 und 105 Mikron liegenden Teilchengröße hergestellt. Nachstehende Mischungen wurden aufbereitet: 90% selbstfließende Legierung, 10 % Molybdän.d) 25% of a powder of a tungsten-rhenium alloy with a particle size between 8 and 53 microns (rhenium content: 25%) and 75% of the self-fluxing alloy of Example 1. In all cases, a dense, extremely high tensile strength coating was obtained. For example, the coating obtained with mixture a) had a tensile strength that was twice as high as the tensile strength of a tungsten coating sprayed on in the usual way. This coating was at 10401 C for 2 hours in an inert atmosphere after-heated, the coating obtained alloy and had a melting point above 2200 'C. Example 5 Various mixtures of the self-fluxing alloy of Example 1 with molybdenum powder having a particle size between 15 and 105 microns were prepared. The following mixtures were prepared: 90% self-fluxing alloy, 10 % molybdenum.

70 % selbstfließende Legierung, 30% Molybdän. 70 % self-fluxing alloy, 30% molybdenum.

50% selbstfließende Legierung, 50%Molybdän. Jede dieser Mischungen wurde mit Hilfe einer Sauerstoff-Acetylen-Pulverflammspritzpistole aufgespritzt. (Hersteller dieser Pistole: Metco Inc., Westbury, Long Island, New York; Bezeichnung: Therino Spray-Gun.) Der Belag wurde auf einen kalt gewalzten Stahl aufgespritzt, der unter einem Luftdruck von 7 kg/cm2 in einem Abstand von 15 bis 20 cm mit G-18-Stahlsand vorbehandelt worden war. Acetylen wurde unter einem Druck von 0,8 kg/CM2 und einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,84 m3, Sauerstoff unter einem überdruck von 1 kg und einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,84 m3 zugeführt, wobei 2,3 kg der Pulvermischung je Stunde vom Acetylen mitgerissen wurden. In allen Fällen wurden überzüge ausgebildet, die die charakteristischen Eigenschaften teilweise angeschmolzener Beläge besaßen. Die hergestellten überzüge eignen sich ausgezeichnet zur Reparatur verschließbarer Walzen und Lager.50% self-fluxing alloy, 50% molybdenum. Each of these mixtures was sprayed on using an oxygen-acetylene powder flame spray gun. (Manufacturer of this gun: Metco Inc., Westbury, Long Island, New York; designation: Therino Spray-Gun.) The coating was sprayed onto cold-rolled steel, which was blown under an air pressure of 7 kg / cm2 at a distance of 15 to 20 cm had been pretreated with G-18 steel sand. Acetylene was supplied under a pressure of 0.8 kg / cm2 and a flow rate of 0.84 m3, oxygen under an overpressure of 1 kg and a flow rate of 0.84 m3, with acetylene entrained 2.3 kg of the powder mixture per hour became. In all cases, coatings were formed which had the characteristic properties of partially melted coatings. The coatings produced are ideal for repairing lockable rollers and bearings.

In den Beispielen können auch an Stelle der beschriebenen Pulver selbstfließender Legierungen alle in den USA.-Patentschriften 2 875 043 und 2 936 229 aufgeführten oder auch andere übliche Pulver selbstfließender Legierungen angewandt werden. Die prozentualen Anteile des Pulvers mit dem höheren Schmelzpunkt beziehen sich auf die Summe aus hochschmelzendem Pulver und selbstfließendem Legierungspulver. Soweit beispielsweise von 5 Gewichtsprozent des höherschmelzenden Pulvers, bezogen auf das selbstfließende Legierungspulver, gesprochen wird, heißt dies, daß vom Gesamtgewicht des aus höherschmelzendem Pulver und selbstfließendem Legierungspulver 5% auf das höherschmelzende Pulver entfallen und 9511/o auf das Pulver der selbstfließenden Legierung.In the examples, self-fluxing alloys can all conventional powder or listed in the USA. Patents 2,875,043 and 2,936,229, other self-fluxing alloys are applied in place of the powder described. The percentages of the powder with the higher melting point relate to the sum of the high-melting powder and the self-flowing alloy powder. If, for example, 5 percent by weight of the higher-melting powder, based on the self-flowing alloy powder, is spoken of, this means that of the total weight of the higher-melting powder and self-flowing alloy powder, 5% is accounted for by the higher-melting powder and 9511 / o by the powder of the self-flowing alloy.

Claims

Patentanspräche: 1. thermal spray powder on the basis of a self-fluxing alloy of nickel and / or cobalt, which contains a self-flowing boron element, for the production of dense, adherent, wear-resistant metal coatings, d a d u rch g e k hen -zeichnet that the powder the self-fluxing alloy in a mixture with the powder of a high-melting metal with a melting point above 19301 C, in particular tungsten, rhenium, tantalum, molybdenum or niobium and / or alloys of these metals, the powder mixture being 5 to 95% (percent by weight) consists of the refractory metal.

2. Flame spray powder according to claim 1, characterized in that the high-melting metal powder is present in amounts of 15 to 3011 / o. 3. Flame spray powder according to claim 1, characterized in that the high-melting metal powder is present in amounts of 70 to 90%. 4. flame spray powder according to claim 1 to 3, characterized in that the powder particles have a size of 8 to 150 microns, in particular 15 to 62 microns. 5. A method for producing dense, adhesive and wear-resistant coatings by flame spraying using a powder mixture according to claim 1 to 4, characterized in that the powder mixture is heated in the heating zone under such flame spraying conditions, in particular using a plasma spray gun, that the high-melting metal powder component melts.