AT401390B - Verfahren zum herstellen einer verschleissarmen schutzschicht auf einem bauteil - Google Patents

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Description

AT 401 390 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer verschleißarmen Schutzschicht auf einem hoher Verschleißbelastung ausgesetzten Bauteil.
Zum Beschichten von Teilen oder Werkstücken ist eine Vielzahl von Verfahren im Einsatz, wie etwa das thermische Spritz-, CVD-, PVD- und das galvanische Verfahren. 5 So offenbart die FR-PS 1 020 107 ein Verfahren, um einen Niederschlag von Oberflächenschichten aus Metallkarbid auf metallischen Oberflächen zu erzeugen. Dabei werden die Metallkarbide in einer vorher vorbereiteten Mischung verwendet, welche die Karbide in pulverisierter Form enthält sowie durch ein thermoplastisches Harz und einen mineralischen Binder angereichert ist; diese Mischung wird im Augenblick der Verwendung auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der das Harz sich verflüchtigt und verdampft, io und zwar in neutraler oder schwach reduktiver Atmosphäre; anschließend erfolgt ein Aufheizen auf den Schmelzpunkt der Karbide, bei welcher der anorganische Binder ebenfalls verdampft.
Die Mischung wird beispielsweise in Leisten- oder Stäbchenform vorbereitet, die für einen elektrischen Lichtbogen die Elektrode bildet, wobei die Temperatur des Lichtbogens das Schmelzen der Karbide hervorruft. In einer weiteren Anwendung wird die dann scheibenförmige Mischung in einem elektrolytischen iS Bad in Rotation versetzt und mit einem Pol einer Stromquelle verbunden; das zu beschichtende Werkzeug oder Gerät wird mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden und gegen den Schleifkörper gepreßt. Auch kann die Mischung als Paste eingesetzt werden, die mit einem Lösungsmittel des Harzes verdünnt wurde und auf das zu härtende Stück aufgestrichen wird; das Aufheizen auf die Schmelztemperatur der Karbide kann beispielsweise mit Hilfe eines elektrischen Lichtbogens oder einfach mittels Stromdurchfluß 20 erfolgen.
In der DE-OS 34 41 266 wird ein Zusatzwerkstoff mit 82 % Chrommetallpulver, 11 % Graphitpulver, 7 % Chromborpulver, 2 % entwässerten Borsäure- oder Boraxpulver als Flußmittel und vorzugsweise als Bindemittel, 1,4 % Carboxyl Methylzellulosepulver und 0,4 % Dextrinpulver zum Panzern von Brikettpressenformzeugen beschrieben. Nach dessen Aufträgen mittels eines Kohlelichtbogens entsteht eine hochver-25 schleißfeste Schutzschicht mit Chromkarbiden der Phase Cr7-CR3 mit einem Anteil von 90 % bis 60 % Chromkarbid.
Die üblichen Verfahren sind wegen eines großen apparativen Aufwandes mit sehr hohen Kosten verbunden, weshalb solche Beschichtungen nur in dafür ausgestatteten Werkstätten durchgeführt werden können. 30 Zum Erzeugen von einfachen und preiswerten Massenteilen ist es daher notwendig, für das Aufbringen von korrosions- und verschleißbeständigen Schichten ein Verfahren zu finden, welches es erlaubt, die Kosten für eine Schutzbeschichtung so niedrig wie möglich zu halten.
Zur Lösung dieser vom Erfinder gesehenen Aufgabe führt die Lehre nach Patentanspruch 1, die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. 35 Erfindungsgemäß werden zumindest ein pulverförmiger metallischer Werkstoff und ein nichtmetallisches oxidlösendes pulverförmiges Flußmittel gemischt, mit dieser Werkstoffmischung wird ein harzartiges nichtkorrodierendes stabiles Bindemittel, vorzugsweise auf der Basis von Methacrylat, vermengt, wonach dieses bindemittelhaltige Werkstoffgemisch auf den Bauteil aufgestrichen oder aufgelegt und schließlich unter Verflüchtigung bzw. Zerstörung des harzartigen Bindemittels die Schutzschicht auf den Bauteil 40 aufgeschmolzen wird.
Durch den Einsatz einer pasten- oder bandförmigen Werkstoffmasse, die aus Metallpulver -- ohne oder mit Hartstoffen - einem Flußmittel und einem harzartigen Bindemittel besteht, ist es möglich, den aufgebrachten Werkstoff ohne Beachtung der Umgebungsatmosphäre etwa unter Luft und mit einer autogenen Flamme oder in einem Muffelofen ohne Schutzgas einzuschmelzen. 45 So hat es sich als günstig erwiesen, jenes das Bindemittel enthaltende Werkstoffgemisch bei einer Temperatur unter 141 "C, insbesondere zwischen 80 und 140’C, zu einem Band zu formen und auszuhärten sowie sodann auf den Bauteil aufzubringen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird das ein harzartiges wasserlösliches Bindemittel enthaltende Werkstoffgemisch in eine streichbare Paste überführt, die nach dem Aufträgen auf den zu beschichtende 50 Bauteil auf diesem ausgehärtet wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden dem Werkstoffgemisch Hartstoffe zugemischt, die bevorzugt zuvor mit Nickel oder mit Kobald überzogen worden sind.
Im Rahmen der Erfindung liegt eine Legierung auf Ni-B-Si-Basis als metallischer pulverförmiger Werkstoff, vorzugsweise eine Legierung auf Ni-Cr-B-Si-Basis; insbesondere soll ein Gemsich aus Legierun-55 gen auf Ni-B-Si- und einer Ni-Cr-B-Si-Basis zur Bereitung des Werkstoffgemisches eingesetzt werden.
Als Bindemittel für das Werkstoffgemisch können erfindungsgemäß Mischpolymersalze der Methacryla-te, vorzugsweise wasserlösliche Methacrylsäureester, insbesondere benziniösliche Methacrylsäureester eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, ein Polyurethanharz als Bindemittel für das Werkstoffgemisch 2
AT 401 390 B zu verwenden, wobei in beiden Fällen eine Menge von unter 16 Vol.-%, vorzugsweise 2 bis 8 Vol.-%, insbesondere 3 bis 6 Vol.-%, bevorzugt wird.
Vorteilhafterweise soll zur Bereitung des Werkstoffgemisches ein Rußmittel auf der Basis von Bor-Sauerstoff-Verbindungen,vorzugsweise auf der Basis von Bor-Fluor-Sauerstoff-Verbindungen, herangezogen werden, dessen Anteil im Werkstoffgemisch dann zwischen 0,5 und 20 Vol.-%, vorzugsweise zwischen 1 und 10 Vol.-%, insbesondere zwischen 1,5 und 5 Vol.-%, liegen kann.
ErfindungsgemäB können der pulverförmigen Werkstoffmischung Hartstoffe in bevorzugtem Anteil in der Werkstoffmischung zwischen 20 bis 90 Vol.-%, vorzugsweise unter 80 Vol.-%, insbesondere unter 60 Vol.-%, zugesetzt werden. Als Hartstoffzusätze dienen Karbide, vorzugsweise Wolframkarbide, insbesondere Wolframschmelzkarbide und/oder Hartstoffzusätze in Form von Boriden, Siliciden und/oder Nitriden. Als günstig hat es sich erwiesen, mit Kobalt überzogene Hartstoffe zu verwenden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie nachfolgenden Beispielen zu entnehmen. BEISPIEL 1
Auf ein Stahlblech wurde zum Herstellen einer sich selbstschärfenden Messerschneide eine pastenförmige Werkstoffmasse mit einem Pinsel aufgestrichen, die aus einem Gemisch von einem Ni-Cr-B-Si-Legierungspulver mit 25 Gew.-% Chrom, 0.2 bis 2.0 Vol.-% Flussmittel und 4 bis 6 Vol.-% eines wasserlöslichen Methacrylats bestand. Nach dem Trocknen und Aushärten wurde diese Schicht mit der Flamme eingeschmolzen.
Die so hergestellte Beschichtung zeigte nach dem Einschmelzen eine saubere und glatte Oberfläche, die sich durch eine gute Korrosionsbeständigkeit auszeichnete. BEISPIEL 2
Einer pastenförmigen Werkstoffmasse aus einem Werkstoffgemisch, das ein Ni-Cr-B-Si-Legierungspul-ver und ein Wolframkarbidpulver mit einem Mischungsverhältnis 50/50 umfasste, wurden zur Darstellung der pastenförmigen Werkstoffmasse 0.1 bis 1.5 Vol.-% Flussmittel und 5 bis 7 Vol.-% Methacrylat beigegeben.
Das Herstellen der Beschichtung auf einem Verschleissteil erfolgte wie beim Beispiel 1. Die fertige Schicht hatte eine hohe Verschleissbeständigkeit. BEISPIEL 3
Es wurde eine Beschichtung wie bei Beispiel 1 hergestellt unter Verwendung einer pastenförmigen Werkstoffmasse eines Gemisches aus einem Ni-B-Sl-Legierungspulver und Chromboriden im Mischungsverhältnis 70/30. Diesem Gemisch wurden 2.5 bis 4.5 Vol.-% Flussmittel und 3 bis 10 Vol.-% eines wasserlöslichen Methacrylats beigesetzt.
Die damit hergestellte Beschichtung hatte eine gute Korrosions- und Verschleissbeständigkeit. BEISPIEL 4
Auf ein intensiver Hochtemperatur-Verschleissbelastung ausgesetztes Werkzeug sollte eine Beschichtung aufgebracht werden. Auf die beanspruchte Fläche wurde eine bandförmige Werkstoffmasse aus einem Gemisch von 20 Gew.-% eines Ni-Cr-B-Sl-Legierungspulvers und 80 Gew.-% Chrom-Karbidpulver aufgebracht, die mit 2.2 bis 5.1 Vol-% benzinlöslichen Methacrylats und 1 bis 3 Vol.-% Flussmittel gemischt wurden. Die so entstandene dicke Paste wurde nun zu einem Band ausgewalzt, getrocknet und ausgehärtet. Das Band wurde nun auf die zu beschichtende Stelle des Werkzeuges aufgelegt und in einem Muffelofen ohne Schutzgas eingeschmolzen.
Die so hergestellte Beschichtung -- einer Schichtdicke von 2 mm - zeigte eine gute Hochtemperatur-Verschleissbeständigkeit. BEISPIEL 5
Auf die Oberfläche eines Bauteiles, das teilweise mit einer Beschichtung aus einem korrosionsfesten Werkstoff versehen werden sollte, wurde eine bandförmige Werkstoffmasse aufgebracht, die aus einer Mischung aus einem Ni-Cr-B-Si-Legierungspulver mit einem Chromgehalt von 16 Gew.-%, 4 bis 5 Vol.-% 3

Claims (14)

  1. AT 401 390 B Flussmittel und 4 bis 6 Vol.-% benzinlöslichem Methacrylat bestand. Zum Einschmelzen der auf das Bauteil aufgelegten bandförmigen Werkstoffmasse wurde eine Induktionslötanlage verwendet. Die aufgebrachte Schicht entsprach den gestellten Ansprüchen in Hinsicht auf die Korrosionsbeständigkeit. BEISPIEL 6 Das Beschichten erfolgte wie bei den Beispielen 4 und 5 mit dem Unterschied, dass die Mischung für die bandförmige Werkstoffmasse aus einem Gemisch von 50 Gew.-% eines Ni-Cr-B-Si-Legierungspulvers sowie mit 50 Gew.-% eines Hartstoffgemisches mit 25 Gew.-% Wolframkarbid und 75 Gew.-% Chromkarbid bestand, dem 4 bis 6 Vol.-% Flussmittel und 3 bis 5.5 Vol.-% benzinlösliches Methacrylat zugesetzt wurde. Die so hergestellte Paste wurde nun ausgewalzt und ausgehärtet. Die Anwendung entsprach jener des Beispieles 4. Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen einer verschleißarmen Schutzschicht auf einem hoher Verschleißbelastung ausgesetzten Bauteil, dadurch gekennzeichnet daß zumindest ein pulverförmiger metallischer Werkstoff und ein nichtmetallisches oxidlösendes pulverförmiges Flußmittel gemischt werden, mit dieser Werkstoffmischung ein harzartiges nichtkorrodie-rendes stabiles Bindemittel, vorzugsweise auf der Basis von Methacrylat, vermengt wird, wonach dieses bindemittelhaltige Werkstoffgemisch auf den Bauteil aufgestrichen oder aufgelegt wird und schließlich unter Verflüchtigung bzw. Zerstörung des harzartigen Bindemittels die Schutzschicht auf den Bauteil aufgeschmolzen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das das Bindemittel enthaltende Werkstoffgemisch bei einer Temperatur unter 141 ’C, insbesondere zwischen 80 und 140*C, zu einem Band geformt und ausgehärtet sowie sodann auf den Bauteil aufgebracht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ein harzartiges wasserlösliches Bindemittel enthaltende Werkstoffgemisch in eine streichbare Paste überführt wird, die nach dem Aufträgen auf den zu beschichtende Bauteil auf diesem ausgehärtet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkstoffgemisch Hartstoffe zugemischt werden, die bevorzugt zuvor mit Nickel oder mit Kobalt überzogen worden sind.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als metallischer pulverförmiger Werkstoff eine Legierung auf Ni-B-Si-Basis, vorzugsweise eine Legierung auf Ni-Cr-B-Si-Basis, insbesondere ein Gemisch aus Legierungen auf Ni-B-Si- und einer Ni-Cr-B-Si-Basis zur Bereitung des Werkstoffgemisches eingesetzt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel für das Werkstoffgemisch Mischpolymersalze der Methacrylate, vorzugsweise wasserlösliche Methacrylsäuree-ster, insbesondere benzinlösliche Methacrylsäureester eingesetzt werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyurethanharz als Bindemittel für das Werkstoffgemisch eingesetzt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel zur Bereitung des Werkstoffgemisches in einer Menge von unter 16 Vol.-%, vorzugsweise 2 bis 8 Vol.-%, insbesondere 3 bis 6 Vol.-%, eingesetzt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitung des Werkstoffgemisches ein Flußmittel auf der Basis von Bor-Sauerstoff-Verbindungen, vorzugsweise auf der Basis von Bor-Fluor-Sauerstoff-Verbindungen, eingesetzt wird. 4 AT 401 390 B
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Flußmittels im Werkstoffgemisch zwischen 0,5 und 20 Vol.-%, vorzugsweise zwischen 1 und 10 Vol.-%, insbesondere zwischen 1.5 und 5 Vol.-%, liegt.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmigen Werkstoffmischung Hartstoffe zugesetzt werden.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Hartstoffe in der Werkstoff -mischung zwischen 20 bis 90 Vol.-%, vorzugsweise unter 80 Voi.-%, insbesondere unter 60 Voi.-%, io liegt.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 1,11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartstoffzusätze Karbide, vorzugsweise Wolframkarbide, insbesondere Wolframschmelzkarbide und/oder Hartstoffzusätze in Form von Boriden, Siliciden und/oder Nitriden vorgesehen werden. 15
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß Hartstoffe eingesetzt werden, die mit Kobalt überzogen sind. 20 25 30 35 40 45 50 5 55
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