Verfahren zum Flammspritzen
Im Schweizer Patent Nr. 439 909 ist ein Verfahren zum Flammspritzen beschrieben, bei welchem in der Hitze schmelzbares Material in einer Heizzone mindestens bis zum Weichwerden erhitzt und unter den vorliegenden Bedingungen in feinverteilter Form aus der Heizzone herausgeschleudert wird, wobei das Material der Heizzone in Form solcher Körper zugeführt wird, die mindestens zwei bei den in der Heizzone entwickelten Temperaturen exotherm unter Ausbildung einer intermetallischen Verbindung miteinander reagierende Bestandteile aufweisen. Dabei können die zugeführten Körper in Form einzelner umkleideter Pulverteilchen vorliegen, bei denen ein Bestandteil den Kern u. mindestens eine den Kern umhüllende Schicht den anderen Bestandteil darstellt.
Vorzugsweise besteht die Kernmasse aus Aluminium und die Hülle aus Nickel, wobei zweckmässig 10 bis 45% Aluminium, bezogen auf die Gesamtmenge an Nickel und Aluminium, vorliegen.
Nach einer Ausführungsform dieses Verfahrens wird das hitzeschmelzbare Material in Form von Drähten oder Stäben zugeführt. Auch in diesen Fällen soll der Draht eine Seele aus Aluminium und eine Hülle aus Nickel aufweisen.
Das beim Verfahren eingesetzte Flammspritzpulver muss aus umhüllten Körnern bestehen, die synergistisch miteinander reagierende Komponenten aufweisen, wobei eine Komponente den Kern und eine stofflich abweichende Komponente die Hülle bildet, die bei den in der Heizzone entwickelten Temperaturen unter Ausbildung einer intermetallischen Verbindung exotherm mit der Kernmasse reagiert. Derartige Flammspritzmassen können in Mischung mit anderen üblichen Flammspritzmassen verwendet werden. Bei Anwendung von Flammspritzdrähten müssen die gleichen Forderungen erfüllt sein, sie müssen also auch aus zwei stofflich voneinander verschiedenen Komponenten bestehen, die befähigt sind, bei den in der Heizzone entwickelten Temperaturen exotherm unter Ausbildung einer intermetallischen Verbindung miteinander zu reagieren.
Dabei können die Komponenten in Form von Draht aufbauenden Drahtsträngen vorliegen.
Das geschilderte Flammspritzverfahren liefert nun bei einer bestimmten Auswahl der in Frage kommenden Komponenten besonders gute Ergebnisse. Es wurde gefunden, dass das Verfahren zum Flammspritzen nach Schweizer Patent Nr. 439 909 dann in allen Fällen vorzügliche Überzüge ergibt, wenn die miteinander reagierenden Bestandteile mindestens 3000 Grammkalorien je Grammatom, bezogen auf das durchschnittliche Atomgewicht der in die Reaktion eingesetzten Metalle nach der Massgabe ihres Gewichtsverhältnisses, vorzugsweise mindestens 7500 Grammkalorien, abgeben. Metallpaare, deren Komponenten dieser Forderung entsprechen und die unter Ausbildung einer intermetallischen Verbindung exotherm miteinander reagieren, sind in Tafel I aufgeführt.
Die aufgespritzte Masse kann zusätzlich noch mindestens ein weiteres Flammspritzmaterial enthalten. Nach einer Ausführungsform des neuen Flammspritzverfahrens liegen die Einzelteilchen in Form von Pulverkörnern vor, deren Kern den einen Bestandteil und deren Hülle den anderen Bestandteil enthält, wobei die Hülle aus feinverteilten Einzelteilchen besteht, die durch ein Bindemittel mit dem Kern vereinigt sind.
Soll das hitzeschmelzbare Material in Form von die Bestandteile enthaltenden Drähten oder Stäbe zugeführt werden, so ist darauf zu achten, dass man solche Komponenten auswählt, die beim Zusammenschmelzen keine Hohlräume oder Blasen bilden. Es hat sich bewährt, einen Draht einzusetzen, dessen Hülle aus dem einen Bestandteil, insbesondere aus Aluminium besteht, die ein Pulver aus mindestens einem weiteren Bestandteil, insbesondere Nickel, umhüllt, wobei die Hüllensubstanz niedriger schmelzen muss als die Pulversubstanz. Die Drähte können natürlich auch aus Einzelsträngen von zwei verschiedenen Bestandteilen bestehen.
Von grosser Wichtigkeit für das Verfahren der Erfindung sind Materialien, die zusätzlich ein Metallhydrid enthalten, mann kann aber auch Materialien aufspritzen, dessen einer metallischer Bestandteil mindestens teilweise in Form seines Metallhydrids vorliegt. Nach einer weiteren Ausführungsform enthält das aufzuspritzende Metall zusätzlich Bor und/oder Silicium.
TAFEL I Ag Ce B Hf Ce In Mg Sb Ta Be Al As B Nb Ce Mg Mg Sn V Be Al Au B Ss Ce Pb Na Pb Ti Be Al B B Th Ce Si Na Sb Cr Si Al Ba B Ti Ce Sn Na Se Cr Ti Al Ca B V Ce Tl Na Sn Cr Zr Al Ce B W Ce Zn Na Te Mg Te Al Co B Zr Ga Na Na Tl Ni Te Al Cr Ba Bi Ga Pr Nb Si Si Th Al La Ba Pb Ga Sb Ni Th Si W Al Li Ba Sb Ga Te Pb Pr Co Si Al Mo Be Co Ga U Pb Pu Mo Si Al Nb Be Cr Ge Mg Pb Se Ni Si Al Ni Be Ni Ge Nb Pb Tl Si Ta Al Pr Be Np Ge Zr Pd C Al Ti Be Pu Li In Pr Sn Al Zr Be U In To Pr Tl Al Sb Be Zr In Ru Sb Zr Al Se Bi Ca K Sb Se Sn Al Ta Bi Ce K Se Se Th Al Te Bi K K Sn Se Tl Al U Bi Li K Tl Cu Te Al V Bi Mg La Pb Si Ti Al W Bi Na La Sb Si U As Cd Bi Se La Sn Si V As Ga Bi Te La Tl Si Zr As In Bi Th La Zn Sn Te As Mg Ca Pb Li Pb Sn U As Zn Ca Sn Li Sb Sn Zr B Y Ca Tl Li Sn Te Zn B Ca Cd Li Li Th Mo Be B Cr Cd Na Li Zn Nb Be
Fig.
1 zeigt im Querschnitt ein Einzelteilchen des neuen Flammspritzpulvers der Erfindung.
Fig. 2 gibt einen diagrammartigen Schnitt einer Ausführungsform eines neuen Flammspritzdrahtes im Sinne der Erfindung wieder.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines neuen Flammspritzdrahtes.
Soweit nachstehend von Körpern gesprochen wird, sind darunter strukturell aus einem Stück bestehende Einheiten zu verstehen, während reine Mischungen der Komponenten, die auf physikalischem Wege ohne Zerstörung der Teilchen voneinander getrennt werden können, nicht gemeint sind. Für den Fall der Anwendung von Pulvern ist bei den erfindungsgemässen Massen oder Körpern nicht etwa an eine einfache Mischung von Einzelkörnern der verschiedenen Komponenten gedacht, sondern es ist zwingende Voraussetzung, dass jedes Einzelkorn die verschiedenen Komponenten enthält, die exotherm unter Ausbildung intermetallischer Verbindungen miteinander reagieren. Bei Drähten müssen die einzelnen Komponenten in einem einzigen Draht vereinigt gemeinsam vorliegen. In den Körpern nach der Erfindung müssen die Bestandteile also miteinander in innigem Kontakt stehen.
Beim Aufspritzen erfindungsgemässer Drähte sollen die Körper in Form eines Drahtes vorliegen, der eine Hülle des einen Materials und eine Seele des anderen Materials aufweist. Es können auch unterschiedlich zusammengesetzte Hüllen mehrerer Bestandteile und ein Kern aus einem dritten Material vorhanden sein, weiterhin kann der Draht durch Zusammenfiechten oder Zusammenfalten verschiedener, aus den Einzelkomponenten bestehenden Drahtstränge entstanden sein; nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Draht aus einer Hülle der einen Komponenten und einer Seele bestehen, die die andere Komponente in Pulver- oder kompakter Form enthält. Nach einer weiteren Ausführungsform besteht der Draht aus einer Hülle der einen Komponente und einem Kern, der eine kompakte Pulvermischung derselben Komponente und einer oder mehrerer anderer Komponenten enthält.
Schliesslich kann der Draht aus einer Hülle aus einer plastischen Masse und einer Seele bestehen, die eine kompakte Pulvermischung der anderen Komponente aufweist usw. Die für die Erfindung mit guten Ergebnissen aufzuspritzenden Drähte dürfen an der Spitze beim Erhitzen keine Hohlraumoder Blasenbildung zeigen, sie sollen vorzugsweise befähigt sein, ein spitz zulaufendes oder leicht abgeschrägtes Ende auszubilden, wenn sie zusammengeschmolzen und aufgespritzt werden. Haben die Drähte also eine äussere Schicht oder Hülle aus der einen Komponente und eine Seele aus der anderen Komponente, so darf die Seele nicht einen niedrigeren Schmelzpunkt haben als die Aussenhülle, da im anderen Fall die Seele zunächst aufschmilzt und an der Drahtspitze Hohlräume und Blasen ausgebildet werden.
Ist der Draht beispielsweise aus Nikkel und Aluminium als exotherm reagierenden Bestandteilen aufgebaut und stellt eine umhüllte Drahtseele dar, so muss letztere aus Nickel und die Umhüllung aus Aluminium bestehen, da anderenfalls während des Aufspritzens die Seele zunächst ausschmilzt und Blasen- und Hohlraumbildung verursacht, die sich mit einem befriedigenden Aufspritzverfahren nicht in Übereinstimmung bringen lässt. Nachstehend sind jene Drähte, die hinsichtlich ihrer charakteristischen Schmelzpunkte so eingestellt sind, dass sie ein Aufschmelzen an der Spitze ohne Blasenbildung sicherstellen, als enichtblasenbilden- de Drähten bezeichnet.
Als Komponenten kommen alle Metallpaare in Frage, die bei exothermer Sektion unter Ausbildung einer intermetallischen Verbindung aufgeschmolzen werden könnten. Die Komponenten sollen pro Grammatom etwa 3000 Grammkalorien freigeben, vorzugsweise mindestens 7500 Grammkalorien unter Ausbildung der intermetallischen Verbindung. Der Ausdruck eGrammkalorie je Grammatom bezeichnet die Zahl an Grammkalorien, welche das durchschnittliche Atomgewicht in Gramm der gebildeten intermetallischen Verbindung bei der Bildung erzeugt.
Obgleich die Komponenten vorzugsweise in den für die Bildung der intermetallischen Verbindung erforderlichen stöchiometrischen Verhältnissen vorliegen sollen, ist es auch möglich, einen Überschuss der einen über die andere anzuwenden, vorausgesetzt, dass die. relativen Mengen ausreichen, um die angegebenen Wärmemengen zu erzeugen, die zur Bildung der intermetallischen Verbindung erforderlich sind. Es gibt eine sehr grosse Anzahl von Metallkomponenten, die in exothermer Reaktion unter Ausbildung einer intermetallischen Verbindung zusammengeschmolzen werden können.
Alle diese Komponenten lassen sich für die Erfindung einsetzen, wobei lediglich zwingende Voraussetzung ist, dass sie sich zu den für das Aufspritzen geeigneten Körpern verarbeiten lassen und dass die durch Aufspritzen dieser Körper entstandenen intermetallischen Verbindungen die erforderlichen Wärmemengen bei ihrer Bildung in Freiheit setzen. Ausserdem ist Voraussetzung, dass die Komponenten an sich für aufgespritzte Überzüge in Frage kommen.
Als allgemeine Regel kann gelten, dass Komponenten, die intermetallische Verbindungen mit einem höheren Schmelzpunkt bilden, genügend Wärme entwickeln, um erfindungsgemäss einsetzbar zu sein. Unter bestimmten Verhältnissen erzeugen jedoch auch Komponenten, die intermetallische Verbindungen mit nicht so hohem Schmelzpunkt haben, gleichfalls ausreichend Wärme bei der exothermen Reaktion und sind dementsprechend anwendbar. Bevorzugte Komponenten sind Aluminium mit mindestens einem der Metalle, Kobalt, Chrom, Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Titan, ganz besonders bevorzugt Nickel; gute Ergebnisse wurden auch erhalten mit Silicium, mit mindestens einem der Metalle Titan, Niob, Chrom, Wolfram, Kobalt, Molybdän, Nickel oder Tantal.
Obgleich Eisen an sich kein brauchbare Ergebnisse liefernder Bestandteil ist, lässt es sich zusätzlich zu einer anderen Komponente anwenden, die selbst befriedigende Ergebnisse liefert, beispielsweise in Form einer Legierung mit einer anderen Verbindung. Die andere Komponente muss dann jedoch in Mengen vorliegen, die ausreichen, um die intermetallische Komponente mit der dritten Komponente zu bilden, wobei ausreichende Wärmemengen entstehen, um das Spritzverfahren zu unterstützen. Dementsprechend kann beispielsweise Eisen, das gerade genug legiertes Nickel enthält, um korrosionsbeständig geworden zu sein, nicht genug Nickel enthalten, um in wirksamer Weise mit Aluminium exotherm zu reagieren. Im allgemeinen muss eine für diesen Zweck geeignete Nickel/Eisen-Legierung mindestens 12% Nikkel enthalten.
Im Pulverkorn entsprechend Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 Nickel und 2 Aluminium.
In Fig. 2 kennzeichnet 3 Nickelstränge und 4 Aluminiumstränge, die zu einem Draht vereinigt sind; hier liegen z. B. 18 Stränge Nickel mit einem Durchmesser von 0,48 mm und 19 Stränge Aluminium mit einem Durchmesser von 0,48 mm vor. Fig. 3 veranschaulicht eine Aluminiumhülle 5, die mit Nickel- und Aluminiumkörner gefüllt ist. Ist eine der Komponenten als Metallhydrid verfügbar, so sollte sie besser in dieser Form wie als Metall als solcher angewandt werden. Beim Flammspritzen erzeugt nämlich das vom Hydrid entwickelte Wasserstoffgas eine reduzierende Atmosphäre, die ihrerseits die Oxydation der intermetallischen Verbindungen während und unmittelbar nach ihrer Bildung unterdrückt.
So kann beispielsweise anstelle von Titan besser Titanhydrid als eine der Komponenten angewandt werden.
Man kann auch zwecks Verminderung der Oxydation ein Metallhydrid, wie Titanhydrid den anderen Komponenten in geringen Mengen beimischen. Beispielsweise können 1 bis 10% und vorzugsweise 1 bis 5%, bezogen auf die Gesamtmasse, an Hydrid und den anderen Komponenten angewandt werden.
Die Pulverkörner und der Draht können zusätzlich andere übliche, beim Flammspritzverfahren verwendete Komponenten enthalten, aber auch lediglich in Mischung oder in Verbindung mit diesem aufgespritzt werden.
Dementsprechend können beispielsweise die beschichteten Pulver zusätzlich andere Hüllen anderer Flammspritzkomponenten aufweisen, sie können aber auch einen Kern eines anderen Flammspritzmaterials mit unterschiedlichen Hüllen der Komponenten enthalten, die exotherm unter Bildung einer intermetallischen Verbindung reagieren. In gleicher Weise können die Aggregate oder Drähte weitere Flammspritzkomponenten enthalten, bei Verwendung von Pulvern können diese zusätzlich vermischt sein mit irgend welchen erstrebenswerten anderen Flammspritzpulvern.
Eine bevorzugte und sehr einfache Methode zur Ausbildung der umhüllten Pulver der Erfindung besteht darin, die eine Komponente in Form eines Anstrichs als Hülle auf die andere Komponente aufzubringen. Zu diesem Zweck kann man eine der Komponenten, die die Hülle bilden soll, in feinverteilter Form in einem Bindemittel oder Lack dispergieren, um eine echte Anstrichmasse zu bilden, in welcher diese Komponente einem Pigmentfarbstoff entspricht. Diese Anstrichmasse wird dann dazu verwendet, Kernteilchen der anderen Komponente zu beschichten, wonach das Bindemittel oder der Lack erstarren oder trocknen gelassen wird. Das Bindemittel besteht vorzugsweise aus einem Harz, das keine Verdampfung des Lösungsmittels bedingt, um einen getrockneten oder erstarrten Film auszubilden, wobei der Film sich zersetzt oder zusammenbricht in der Hitze des Spritzverfahrens.
Das Bindemittel kann beispielsweise ein phenolischer Lack oder irgendein anderer bekannter oder üblicher Lack sein, der vorzugsweise ein Harz als Lackfeststoff enthält. Die znächst mit dem Bindemittel oder Lack zu vermischende Komponente sollte vorzugsweise in möglichst feinverteilter Form vorliegen, beispielsweise in Teilchengrössen von 44 Mikron. Die andere, den Kern bildende Komponente sollte etwa der Teilchengrösse, die letzten Endes für das Spritzpulver verlangt wird, entsprechen oder nur leicht unterhalb dieser Grösse liegen.
Die Beschichtung der Kernkomponente mit der An strichmasse kann in bekannter oder gewünschter Weise erfolgen, es ist lediglich erforderlich, die beiden Materialien zusammenzumischen und den Binder zum Trocknen oder Erstarren zu bringen, wobei ein fast freifliessendes Pulver entsteht, das aus der den Kern bildenden Komponente besteht, umhüllt mit der anderen Komponente, die im Binder verteilt vorliegt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird eine der Komponenten zu einem Rohr oder zu einer Hülle ausgeformt und mit einem Pulver der anderen Komponente oder einem Pulver, das eine Mischung der beiden Komponenten oder zusätzliche Komponenten enthält, gefüllt. Die Enden des Röhrchens werden dann verschlossen und der Draht durch Einschnüren, Auswalzen oder Ziehen auf den gewünschten Querschnitt gebracht. Vorzugsweise wird dabei das Pulver oder die Pulvermischung zunächst zu zylindrischen Briketten verpresst, bevor sie in die Umhüllung gelegt wird. Das Verschliessen der Rohrenden nach der Füllung mit dem Pulver oder der Pulvermischung kann beispielsweise durch Einsatz eines Stopfens, der z. B. aus dem Metall der Hülle besteht durch Verschweissen, Umbiegen, Anwürgen usw. erfolgen.
Obgleich die Pulver vorzugsweise als solche mit einer Pulver-Flammspritzpistole aufgespritzt werden, ist es auch möglich, sie in Form eines Drahtes oder Stabes zu kombinieren unter Verwendung eines Kunststoffes oder eines ähnlichen Bindemittels, das sich in der Erhitzungszone der Pistole zersetzt. In gewissen Fällen kann man die Pulver auch verdichten und/oder in Form eines Stabes oder eines Drahtes zusammen versintern. Die Drähte müssen die üblichen für Flammspritzdrähte festgelegten Abmessungen und Genauigkeitstoleranz aufweisen.
Ihre Abmessungen können beispielsweise zwischen 6,4 mm und Spritzdraht-Nr. 20 variieren, sie liegen vorzugsweise bei folgenden Werten:
4,8 mm + 0,0013 mm - 0,064 mm,
3,2 mm + 0,013 mm - 0,064 mm,
Draht-Nr. 11 + 0,012 mm - 0,025 mm und
Draht-Nr. 15 + 0,025 mm.
Die Drähte müssen an ihrer Oberfläche glatt und sauber sein und keine Striche, Flecken oder andere Fehler aufweisen. Sie werden in üblicher Weise unter Verwendung von Drahtflammspritzpistolen aufgespritzt.
Beispiel I a) Ein Aluminiumpulver mit einer Teilchengrösse zwischen 44 und 105 Mikron wurde in bekannter Weise mit Kobalt überzogen, indem eine ammoniakalische Kobalt und Ammoniumsulfat enthaltende Lösung bei Anwesenheit von Anthrachinon als Katalysator mit Wasserstoff reduziert wurde. Reduziert wurde bei Temperaturen zwischen 148 und 1760 in einem unter mechanischer Rührung betriebenen Autoklaven. Eingesetzt wurden Lösungen, die im Liter 40 bis 50 g Kobalt, 10 bis 400 g Ammonsulfat (MH4)5SO4 sowie 20 bis 30g NHs enthielten. Als Katalysator wurden 0,2gel Anthrachinon zugegeben, der Autoklav wurde mit einem Wasserstoffdruck von etwa 21 kg/cm2 betrieben.
Nach Erschöpfung der Kobaltlösung und Beschichtung des Aluminiums mit einem ersten Kobaltüberzug wurde die Lösung dem Autoklaven entnommen und frische Lösung eingefüllt, die aber keinen weiteren Anthrachinonkatalysator mehr zu enthalten braucht, da der zu Beginn gebildete Kobalt überzug selbst als Kataysator wirkt. Der Kreislauf wurde kontinuierlich wiederholt, bis sich eine Pulvermischung ausgebildet hatte, die etwa 16 bis 18% Aluminium und 82 bis 84% Kobalt enthielt. Teilchengrösse: 53 bis 149 Mikron.
Das auf diese Weise erhaltene Pulver wurde nach dem Flammspritz-Verfahren auf eine an ihrer Oberfläche mit Schirmgeltuch gereinigte Flussstahlplatte aufgespritzt.
Das Aufspritzen erfolgte unter Benutzung einer Pulverspritzpistole entsprechend der USA-Patentschrift Nummer 2961 335 (Warenbezeichnung: Thermospray-Pulverspritzpistole) unter Einhaltung eines Abstandes 23 cm.
Aufgespritzt wurden 2,72 bis 4,08 kg Pulver/Std. unter Verwendung von Acetylengas als Brennstoff bei einem Druck von 0,7 kg/cm5. Durchströmungsgeschwindigkeit: 481 bis 7101/Std. Sauerstoff wurde unter einem Druck von 0,84 kg/cm2 und einer Durchströmungsgeschwindigkeit von 820 bis 9901/Std. als Oxydationsgas verwendet.
Die Kobalthülle und der Aluminiumkern vereinigten sich in der Flammenhitze unter starker Wärmeabgabe und Bildung einer intermetallischen Kobalt/Aluminium Verbindung, die sich auf der Unterlage in Form eines dichten, hochwertigen Überzuges ablagerte, der selbstbindende Eigenschaften aufwies. Auf die beschriebene Weise konnte eine Schicht von 0,05 bis 0,10 mm Dicke aufgebaut werden. Der Belag kann als Grundlage für das Aufspritzen weiterer Schichten aus verschiedenen Metallen usw. benutzt werden, er stellt eine ausgezeichnete verbindende Zwischenschicht dar.
Man kann den Belag auch zu einer dickeren Schicht aufbauen, beispielsweise zu einem Überzug von 0,25 bis 0,5 mm Dicke, der als eine als Sauerstoffsperre dienende Unterlage dienen kann. Es lassen sich, wie beschrieben, sogar Schichten mit einer Dicke von 0,5 bis 1,0 mm und mehr als verschleissfeste und oxydationsbeständige Oberflächen aufbringen. Dank seiner selbstbindenden Eigenschaften haftet der aufgespritzte Überzug ohne die übliche Oberflächenvorbereitung oder Aufrauhung auf der Unterlage. Entsprechend den natürlichen Eigenschaften einer aufgespritzten Masse ermöglicht der Belag das Aufspritzen weiterer Flammspritzmassen unter guter Bindung.
Sogar bei hohen Temperaturen und in oxydierender Umgebung besitzt der mit Hilfe des Pulvers aufgespritzte Belag noch eine ausgezeichnete Oxydationsbeständigkeit, so dass eine Oxydation des Grundlagenmaterials, das beispielsweise aus Molybdän usw. besteht, verhindert wird. Die aufgespritzten Überzüge können als Verkleidungen von Metallschmelztiegeln oder Vorrichtungen zur Behandlung geschmolzener Metalle dienen, sie werden durch viele geschmolzene Metalle, einschliesslich der selbstfliessenden Legierungen, nicht durchfeuchtet oder durchdrungen. Auch bewähren sich die gebildeten Überzuge als bei hoher Temperatur verschleissfeste Beläge.
Bei Wiederholung der Arbeitsweise dieses Beispiels unter Verwendung eines Molybdänstabes von 4,8 mm Durchmesser, wobei ein 0,25 bis 0,30mm dicker Überzug aufgespritzt wurde, lässt sich der beschichtete Stab wiederholt unter Verwendung eines Schweissbrenners aus der Luft auf etwa 11000 erhitzen, wobei nach Abkühlung auf Raumtemperatur keine Oxydation feststellbar ist.
Ähnliche Ergebnisse können auch erhalten werden, wenn das Pulver 10 bis 45 Gew.-% Aluminium und 55 bis 90 Gew.-% Kobalt enthält.
b) Die Arbeitsweise a) wurde wiederholt, dabei jedoch Titanhydrid (TiM5)-Pulver anstelle des Aluminiums in Mengen von 25 bis 85 Gew.- % angewandt, vorzugsweise in Mengen von 60 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse. Der beim Spritzen ausgebildete Überzug ist hart und dicht; bringt man ihn auf eine glatte, gepresste und gesinterte Al2OÖ-Unteralge auf, so wird eine ausgezeichnete Bindung erreicht. Das Aufspritzen kann mit einer Sauerstoff-Wasserstoff- oder einer Sauerstoff Acetylen-Flamme erfolgen.
Beispiel 2
Ein aus Siliciumpulver bestehender Kern wurde mit Nickel unter Ausbildung eines nickelumhüllten Flammspritzpulvers beschichtet. (Teilchengrösse des Pulvers: 44 bis 150 Mikron; Nickelgehalt, bezogen auf die Gesamtmenge an Silicium und Nickel: 75 bis 85%.) Das Pulver wurde mit der in Beispiel 1 erwähnten Flammspritzpistole nach den Angaben dieses Beispiels auf eine durch leichte Sandstrahlbehandlung vorbereitete Stahl Unterlage aufgespritzt. Während des Aufspritzens vereinigten sich Silicium und Nickel unter exothermer Reaktion, wodurch die thermische Wirksamkeit des Spritzverfahrens stark verbessert wurde und wonach ein ausgezeichneter Belag vorlag.
Beispiel 3
Titanpulver mit einem Teilchengrössen-Bereich zwischen 44 und 105 Mikron wurde in bekannter Weise mit Silicium umhüllt und ein aus umhüllten Einzelteilchen bestehendes Pulver ausgebildet, das etwa 35 bis 65% Titan und 35 bis 65% Silicium enthielt und eine Teilchengrösse zwischen 53 und 150 Mikron aufwies.
Das auf diese Weise hergestellte Pulver wurde auf eine durch leichte Sandstrahlbehandlung vorbereitete Grundlage flammgespritzt. Das Aufspritzen erfolgte in Abstand von 12,7 cm von der Platte unter Verwendung einer Pulver-Plasmaflammspritzpistole (Hersteller: Metco Inc. of Westbury, Long Island, New York; Handelsname: Type 2 MB-Plasmaflammspritzpistole). Aufgespritzt wurden 2,72 bis 4,08 kg Pulver/Std. unter Verwendung von Argon als Plasmagas mit einem Druck von 7,0kg/cm2 und einer Durchströmungsgeschwindigkeit von 31001/Std. Argon wurde unter einem Druck von 7 kg/cm2 und einer Durchströmungsgeschwindigkeit von 425 1/Std. als Pulver-Trägergas verwendet. Gearbeitet wurde mit einer Standard-Elektrode und einer Argondüse Type D . Verwendet wurde Bogenstrom von 400 bis 500 Ampere und 57 bis 62 Volt.
Die Bestandteile des aus Titan und Silicium aufgebauten Pulvers vereinigten sich in der Flammenhitze unter Ausbildung einer intermetallischen Titan-Silicium-Verbindung, die sich auf der Grundlage in Form eines dichten, hochwertigen Überzugs ablagerte. Dieser Belag zeigte ausgezeichnete Oxydationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und schützte die Grundlage gegen Oxydation.
Beispiel 4
Feinverteiltes Aluminiumpulver mit einer Teilchengrösse bis 44 Mikron wurde mit einem phenolischen Lack vermischt, der etwa 50% Feststoffgehalt aufwies.
Die Vermischung erfolgte derart, dass eine Mischung mit einer etwa der Konsistenz von schwerem Sirup entsprechenden Konsistenz ausgebildet wurde, die 60% metallisches Aluminium enthielt.
100 g dieser Mischung aus Lack und Aluminiumpulver wurden zu 240 g Nickelpulver gegeben, das mit einer Teilchengrösse zwischen 44 und 74 Mikron vorlag. Die beiden Substanzen wurden kräftig durchmischt und das Durchmischen fortgesetzt, bis der Lack unter Zurücklassung eines halbwegs freifliessenden Pulvers eingetrocknet war, in welchem alle Nickelkernteilchen mit einem trockenen Film umhüllt vorlagen. Der Film bestand aus Aluminiumteilchen, die miteinander und mit dem Kernmaterial durch das phenolische Bindemittel verbunden waren. Das Pulver wurde dann auf 1200 angewärmt, um eine vollständige Trocknung sicherzustellen. Es lagen einige Agglomerate vor, die ausgesiebt und dann durch Handvermahlung auf eine Teilchengrösse von 150 Mikron zerkleinert wurden.
Das endgültig vorliegende pul ver bestand zu etwa 15% aus Aluminium und zu 85% aus Nickel, bedingt durch den Verlust an etwas Aluminium während der Vermahlung. Das Pulver wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgespritzt und lieferte einen gleichen Überzug, der jedoch mehr als die doppelte Zugfestigkeit aufwies als der entsprechend Beispiel 1 erzeugte Belag.
Beispiel 5 a) Eine Mischung von 6% Aluminium- und 94% Nickelpulver wurden kräftig durchmischt und in Form zylindrischer Brikettchen zusammengepresst, die dann in eine Aluminiumröhre von 0,95 cm äusserem Durchmesser eingefüllt wurden, wonach die Rohrenden zugeschweisst wurden. Der Durchmesser wurde zunächst auf 0,63 cm eingeschnürt, dann auf 0,47 cm und schliesslich auf einen Enddurchmesser von 0,32 cm gebracht, der dem fertigen Draht entsprach. Der Draht wurde nunmehr entspannt und aufgerollt. Anschliessend wurde er unter Verwendung der üblichen Draht-Flammspritzpistole (Hersteller: Metco Inc., Vertriebsname: Metco Typ 4-E-Pistole) aufgespritzt. Das Aufspritzen erfolgte unter Verwendung von Acetylen bei einem Druck von etwa 1,05 kg/cm2 und einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,05 cbm pro Stunde.
Sauerstoff wurde als Oxydationsgas bei einem Druck von 2,67 kg/cm2 und einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,10 cbm/Std. zugeführt. Luft wurde als Blasegas unter einem Druck von 3,87 kg/ cm2 zugeführt bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,85 cbm/Min. Der Draht wurde mit einer Geschwindigkeit von 2,5 cm/Sek. aufgespritzt. Das Material wurde auf der Oberfläche eines vorgeschliffenen und maschinell nachgeschliffenen, kalt gewalzten Stahl mit einer Zugfestigkeit von 270kg/cm2 abgelagert. Der aufgespritzte Überzug ist hart und dicht. Er ist verschleiss- und oxydationsbeständig und kann auch als Unterlage für das Aufspritzen weiterer Beläge dienen.
b) Die Arbeitsweise a) wurde wiederholt, dabei jedoch anstelle des Nickelpulvers Chrom angewandt, und zwar in Mengen von 24 bis 95%, bezogen auf die Gesamtmenge von Aluminium und Chrom. Das Aufspritzen lieferte einen Belag von hoher Qualität, der selbstbindende Eigenschaften aufwies und bei hohen Temperaturen oxydationsbeständig war.
c) Die Arbeitsweise a) wurde wiederholt unter Verwendung von Columbiumpulver anstelle von Nickelpulver, und zwar in Mengen von 40 bis 50, vorzugsweise 50 bis 55%, bezogen auf den Gesamtgehalt an Columbium und Aluminium. Der aufgespritzte Überzug stellte einen Belag von hoher Qualität dar, der bei hohen Temperaturen oxydationsbeständig ist und dazu benutzt werden kann, Grundlagen aus Tantal und Molybdän gegen Oxydation zu schützen.
d) Die Arbeitsweise a) wurde wiederholt, wobei Tantalpulver anstelle des Nickelpulvers angewandt wurde, und zwar in Mengen von 40 bis 90%, vorzugsweise 65 bis 75%, Tantal, bezogen auf die Gesamtmenge von Tantal und Aluminium. Erhalten wurde ein dichter, hochqualifizierter Belag mit selbstbindenden Eigenschaften, der gegenüber Oxydation bei hohen Temperaturen beständig war.
e) Die Arbeitsweise a) wurde wiederholt, wobei anstelle des Nickelpulvers nunmehr Borpulver in Mengen von 40 bis 90%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bor und Aluminium, angewandt wurde. Der aufgespritzte Belag hatte selbstbindende Eigenschaften und war bei hohen Temperaturen oxydationsbeständig.
f) Die Arbeitsweise c) wurde wiederholt, dabei jedoch ein Pulver aufgespritzt, das zusätzlich 0,5 bis 5% Bor und/oder 0,5 bis 5% Silicium enthielt, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten. Der ausgebildete Belag glich dem Überzug nach c), ausgenommen, dass beim Erhitzen auf hohe Temperaturen an der Luft an der Oberfläche der ausgebildeten intermetallischen Verbindung ein sehr dünner, dichter, festhaftender schützender Oxydfilm entstanden war. Dieser ist infolge Wärme schock splitterfest und erscheint von selbstausgleichen- der Natur zu sein.
g) Die Arbeitsweise a) wurde wiederholt, dabei jedoch Wolframcarbid, das 12% Bindemittel enthielt und in einer Teilchengrösse unterhalb 105 Mikron vorlag, angewandt, und zwar in Mengen von 5 bis 70%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten. Der erhaltene Belag ist dicht, extrem verschleissfest und von selbstbindender Art. Die Arbeitsweise kann noch wiederholt werden, wobei anstelle von Wolframcarbid der beschriebe nen Art kristallines Wolframcarbid, Aluminiumoxyd, Diamant- oder andere verschleissfeste Substanzen eingesetzt werden.
h) Die Arbeitsweise entsprechend a) wurde wiederholt, dabei jedoch 1 bis 10% und vorzugsweise 1 bis 5%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten, Titanhydrid mit einer Teilchengrösse unterhalb 150 Mikron, vorzugsweise unterhalb 44 Mikron, dem Kernmaterial zugesetzt. Die Ergebnisse entsprachen der Arbeitsweise a), ausgenommen, dass der ausgebildete Überzug eine verbesserte physikalische Festigkeit aufweist und erheblich weniger auf Oxydation zurückgehende Einflüsse enthält. Anstelle des Titanhydrids können andere Metallhydride angewandt werden.
i) Die Arbeitsweise a) wurde wiederholt, dabei jedoch das Nickelpulver durch ein Nickel-Chrom-Pulver ersetzt, das aus einer Chromlegierung bestand, die 80% Nickel und 20% Chrom enthielt. Der Schweissdraht lieferte einen dichten, selbstbindenden Belag von äusserster Oxydationsbeständigkeit.
k) Die Arbeitsweise a) wurde wiederholt, dabei jedoch das Nickelpulver durch eine Pulvermischung ersetzt, die aus 80% Nickel und 20% Chrom bestand. Nach dem Aufspritzen war ein dichter, selbstbindender Belag mit hoher Oxydationsbeständigkeit entstanden.
Beispiel 6
Die in der vorstehenden Tafel 1 aufgeführten Paare von Komponenten lassen sich für die Erfindung in Form von Pulvern und/oder Drähten oder Stäben anwenden.
Jedes der aufgeführten Komponentenpaare reagiert beim Flammsspritzen exotherm unter Ausbildung einer intermetallischen Verbindung und eines sehr guten Überzuges. Die Komponentenpaare lassen sich entsprechend Beispiel 4 in umhüllte Pulver verwandeln und, wie be schrieben, aufspritzen oder entsprechend Beispiel 5 zu Drahtzusammensetzungen verarbeiten und aufspritzen.