CH302162A - Verfahren zum Spritzen von Metallen. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Spritzen von Metallen.    Vorliegende Erfindung     betrifft    ein Ver  fahren zum Spritzen von Metallen und gleich  zeitigem Verschweissen der aufgespritzten Me  tallteilchen unter sich und mit der Unterlage  unter zusätzlicher Verwendung elektrischer  Energie.  



  Die bekannten     Metallspritzverfahren    ha  ben den Nachteil, dass sich die mit ihnen er  zeugten Schichten aus einzelnen Panikelchen  der verschiedensten Grössenordnung zusam  mensetzen, welche unter sich und mit ihrer  Unterlage oft nur durch Oberflächenberüh  rung zusammenhängen. Ein derartiges Ge  füge besitzt nur eine ungenügende Festigkeit  und Dichte, ist schwammartig und     unhomo-          gen    und lässt sich verhältnismässig leicht von  seiner Unterlage wieder ablösen.  



  Ausserdem ist die Leistung der bekannten       Metallspritzverfahren,    die ihre Energie aus  schliesslich aus der     exothermen    Reaktion ver  brennender Gase beziehen, ungenügend und  ergibt besonders bei höher schmelzenden Me  tallen eine weder quantitativ noch qualitativ  befriedigende Ausbeute.  



  Die genannten Nachteile können beim  erfindungsgemässen Verfahren dadurch be  hoben werden, dass im Raume     zwischen    der       Spitze    des zu versprühenden Metalldrahtes  und der Oberfläche des zu bespritzenden  Werkstückes eine elektrische Entladung er  zeugt wird, derart, dass durch die Entladung  die Drahtspitze die zu bespritzende Ober  fläche und die Strombahn zwischen ihnen  zusätzlich erwärmt, das Abschmelzen und das    Zerstäuben des Metalldrahtes verstärkt und  beschleunigt und die auf das Werkstück ge  schleuderten Metallteilchen unter sich und  mit der zu bespritzenden Oberfläche ver  schweisst werden.  



  Dem Metallspritzen mit brennenden Ga  sen, die zum Schmelzen, Zerstäuben und Auf  spritzen eines     Metalles    auf eine Oberfläche  dienen, wird beim erfindungsgemässen Ver  fahren eine elektrische Entladung zur Er  höhung der Schmelzenergie und zum nach  träglichen Verschweissen der auf die Ober  fläche aufgespritzten Metallteilchen unter sich  und mit der zu bespritzenden Oberfläche  überlagert. Beide Wärmequellen erfüllen ge  meinsam ihre erfindungsgemässe Aufgabe.  



  Man kann zu     diesem    Zweck     sowohl     Gleichstrom, beispielsweise den Strom eines       Gleichstromdynamos,    oder auch Wechsel  strom, z. B. den Strom eines     Transformators,     benutzen.  



  Die     exotherme    Reaktion des chemischen  Verbrennungsvorganges bewirkt ein Schmel  zen bzw. ein Glühen der     Metalldrahtspitze     und eine Freisetzung von Elektronen. Infolge  des Vorhandenseins dieser freien Elektronen  werden die Verbrennungsgase stromleitend,  so dass durch Steigerung der Spannung des  im Raume zwischen Drahtspitze und zu be  spritzender Oberfläche erzeugten elektrischen  Feldes bis zum Funkenpotential die selb  ständige Entladung eingeleitet werden kann.

    Es ist jedoch     nicht    empfehlenswert, die  Spannung dieses Stromkreises so weit zu stei-      gern; vielmehr hat es sich als zweckmässig       erwiesen,    diesem Hauptstromkreis von hoher  Stromstärke und verhältnismässig niedriger  Spannung einen zweiten     Stromkreis    zu über  lagern, dessen Aufgabe es ist, die selbstän  dige Leitung und Entladung des Haupt  stromkreises einzuleiten und dauernd zu  unterhalten und zusätzliche Energien zur  Ionisation und zur Erhöhung der positiven  Wärmetönung abzugeben.  



  Für diesen zweiten Stromkreis eignet sich  beispielsweise ein hochfrequenter Wechsel  strom. Sowohl der Hauptstromkreis wie auch  dieser zweite     Stromkreis    können einerseits an  die Drahtspitze und anderseits an die zu be  spritzende Oberfläche angeschlossen werden.  Der zweite Stromkreis kann aber auch     ein-          oder    beidseitig mit andern Elektroden im  Raume zwischen Drahtspitze und zu be  spritzender Oberfläche verbunden werden.  Die gewünschte Leistung oder Qualität der  zu erzeugenden     Spritzschichten        kann.    auch  nur mit dem zweiten Stromkreis geregelt  werden.  



  Der überlagerte Stromkreis wird vorteil  haft einerseits an die Drahtspitze, ander  seits an eine Gegenelektrode angeschlossen,  die im Raum zwischen der Drahtspitze und  der zu bespritzenden Oberfläche angeordnet  ist. Die Gegenelektrode ist zweckmässiger  weise ringförmig und liegt konzentrisch zur  Achse des     Spritzstrahls.    Sie kann auch aus  Spitzen bestehen, wobei sich mindestens eine  Spitze im Raum des     Spritzstrahls    befindet.  



  Darüber hinaus hat es sich in besonderen  Fällen als zweckmässig erwiesen, in den     Brenn-          gasen    oder im Spritzstrahl Zündfunken von  Zündkerzen oder ähnliche Lichtbogen anzu  ordnen, die ihrerseits zusätzliche Energien  liefern.  



  Neben den Elektronen, die, wie erwähnt,  bei der Verbrennungsreaktion frei werden,  bewirkt die elektrische Entladung der er  wähnten     Stromkreise    die Entstehung zusätz  licher freier Elektronen durch Stossionisation.  Durch das Bombardement dieser Elektronen  und Ionen erfahren die Drahtspitze, die zu  bespritzende Oberfläche und die dazwischen-    liegende Strombahn über die Erwärmung  durch den chemischen Verbrennungsvorgang  hinaus eine sehr starke, zusätzliche Erhitzung.

    Die     Summierung    dieser     Wärmemengen    er  möglicht erst das     Abschmelzen    jeder Qualität  Metalldraht, also auch von hohem Schmelz  punkt, mit grosser Leistung, dessen feinste       Zerstäubung    und die     Verschweissung    der auf  gespritzten Metallteilchen unter sich und mit  der zu überziehenden Oberfläche.  



  Zweckmässig werden Drahtvorschub und  Stromstärke der elektrischen Entladung  automatisch gegenseitig dadurch aufeinander  abgestimmt, dass der Antriebsmotor des       Drahtvorschubgetriebes    durch die Strom  stärke der elektrischen Entladung mittels  eines besonderen elektrischen Steuermecha  nismus gesteuert wird.  



  Die     Ionisierung    der Gase kann zusätzlich  dadurch gesteigert werden, dass den     Brenn-          gasen    ionisierende Stoffe beigemischt werden  oder ummantelter     Metalldraht    oder Seelen  draht verwendet wird, dessen Ummantelung  bzw. innere Seele ionisierende Stoffe enthält.  Als ionisierende     Stoffe    können beispielsweise  Verbindungen der Alkali- und Erdalkali  inetalle dienen. Es können auch an der Spritz  pistole besondere Elemente angeordnet sein,  die beim Betrieb zum Glühen und zur Elek  tronenemission gebracht werden, beispiels  weise die Spitze und der Mantel der Strahl  düse für die Brenngase.

   Solche Elemente kön  nen auch mit Stoffen zur     glühelektrischen     Emission, beispielsweise mit     Bariumoxyd,     überzogen werden.  



  Die Gase des Pistolenstrahles können auch  zwecks zusätzlicher Ionisation mit ionisieren  den Strahlen, beispielsweise mit ultravioletten  Strahlen, bestrahlt werden.  



  Um das Verschweissen der aufgespritzten  Metallpartikel unter sich und mit der zu be  spritzenden Oberfläche weiter zu erleichtern  und den aufgespritzten Schichten besondere  Eigenschaften     zii    verleihen, hat es sich als  zweckmässig erwiesen, dem     Metallspritzstrahl     legierungsbildende Stoffe     beizumischen,    in  dem beispielsweise der     Spritzdraht        mit    einer  Ummantelung oder mit einer Ader versehen      wird, die solche Stoffe, beispielsweise     Metall-          carbonyle,    wie     Eisencarbonyl,    enthalten.  



  Ferner hat es sich gezeigt, dass die     Ver-          schweissung    der Partikel unter sich und mit  der zu bespritzenden Oberfläche durch Zusatz  sauerstoffentziehender Stoffe verbessert wird.  Solche     Stoffe,    beispielsweise     Ferrotitan-Alu-          minium,    werden zweckmässig einer Umman  telung oder innern Ader des Drahtes     zu-          Lyesetzt.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Spritzen von Metallen unter Verwendung einer mittels Gasverbren nung arbeitenden Metallspritzpistole, da durch gekennzeichnet, dass im Raume zwi schen der Spitze des zu zerstäubenden Metall drahtes und der Oberfläche des zu bespritzen den Werkstückes eine elektrische Entladung erzeugt wird, derart, dass durch die Entla dung die Drahtspitze, die zu bespritzende Oberfläche und die Strombahn zwischen ihnen zusätzlich erwärmt, das Abschmelzen und das Zerstäuben des Metalldrahtes ver stärkt und beschleunigt und die auf das Werkstück geschleuderten Metallteilchen unter sich und mit der zu bespritzenden Oberfläche verschweisst werden. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der eine Pol einer Stromquelle mit der Spitze des zu zerstäu benden Metalldrahtes und der andere Pol mit der Oberfläche des zu bespritzenden Werk stückes verbunden wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gleichstrom benutzt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wechselstrom benutzt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, class dem Stromkreis ein zweiter Stromkreis zur Einleitung und Unterhaltung der Ent ladung überlagert wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass als zweiter überlagerter Strom ein hochfrequenter Wechselstrom benutzt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass der zweite überlagerte Stromkreis ebenfalls an Drahtspitze und zu bespritzende Oberfläche angeschlossen wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass der zweite überlagerte Stromkreis einerseits an die Drahtspitze .und anderseits an eine Gegenelektrode angeschlos-, sen ist, die im Raume zwischen Drahtspitze und zu bespritzender Oberfläche angeordnet ist. B.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 4, 5 und 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die im Raume zwischen Drahtspitze und zu bespritzender Oberfläche angebrachte Gegenelektrode ringförmig aus gebildet und konzentrisch zur Achse des Spritzstrahles der Spritzpistole angeordnet ist. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 4, 5 und 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die im Raume zwischen Drahtspitze und zu bespritzender Oberfläche angebrachte Gegenelektrode aus mindestens einer Metallspitze besteht. 10. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass im Spritzstrahl zusätzlich Funkenstrecken, von Zündkerzen zur Entladung gebracht werden. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass im Spritzstrahl zusätzlich Lichtbogen zwischen mindestens zwei Elektroden erzeugt werden. 12. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zum Spritzen ein. ummantelter Metalldraht verwendet wird, dessen Ummantelung ionisierende Stoffe ent hält. 13. Verfahren, nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zum Spritzen ein Seelendraht verwendet wird, der eine Seele aufweist, die ionisierende Stoffe enthält. 14. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass den Brenngasen ionisierende Stoffe beigemischt werden. 15.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass besondere Ele mente an der Spritzpistole derart angeordnet sind, dass diese beim Betrieb aufglühen und die Ionisierung der Entladungsstrecke ver stärken. 16. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Strahldüse für die Brenngase derart angeordnet ist, dass er beim Betrieb aufglüht und die Ionisierung der Entladungsstrecke verstärkt. 17. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Spritzpistole angeordneten, besonderen Elemente, die beim Betrieb auf glühen, mit elektronenemittierenden Stoffen überzogen sind. 18.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen @15 und 17, dadurch gekenn zeichnet, dass als elektronenemittierender Stoff Bariumoxyd verwendet wird. 19. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Gase des Pistolenstrahles mit ionisierenden Strahlen zwecks zusätzlicher Ionisation bestrahlt wer den. 20. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase des Pistolenstrahles mit ultra violetten Strahlen zwecks zusätzlicher Ioni sation bestrahlt werden. 21.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zum Spritzen ein ummantelter Metalldraht verwendet wird, dessen Ummantelung legierungsbildende Stoffe enthält. 22. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung des zum Spritzen die nenden Metalldrahtes Metallcarbonyle ent hält. 23. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zum Spritzen ein ummantelter Metalldraht verwendet wird, dessen Ummantelung sauerstoffentziehende Stoffe enthält. 24. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung des zum Spritzen die nenden Metalldrahtes Ferrotitan-Aluminium enthält. 25.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Antriebs motor des Drahtvorschubgetriebes mittels eines besonderen elektrischen Steuermecha nismus durch die Stromstärke der elektri schen Entladung automatisch gesteuert wird.