CH647818A5 - Pulverfoermiger beschichtungswerkstoff zum thermischen beschichten von werkstuecken. - Google Patents
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Description
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff zu schaffen, der es ermöglicht, Schichten von sehr hoher Abrieb- und Schlagfestigkeit herzustellen und insbesondere
Schichten, die auch bei grösserer Dicke gleichbleibende Eigenschaften in ihrer ganzen Dicke aufweisen.
Dies wird bei einem Beschichtungswerkstoff gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Merkmale erreicht.
Die weiteren Ansprüche 2-7 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch die Verwendung einer mit Ni, Co oder Fe ummantelten Wolframschmelzkarbid-Legierung in den angegebenen Verhältnissen und infolge der gewählten Korngrösse ein Absinken der Hartstoffteilchen beim Auftragen vermieden wird und die Bildung von MöC-Verbindungen praktisch vollständig verhindert wird. Eine gegebenenfalls vorhandene Fiederstruktur der Wolframschmelzkarbide führt ferner zu einer Erhöhung der Zähigkeit der Schicht und damit zu einer weiteren Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Schlag- und Stossbelastungen.
Die Ummantelung der Hartstoffkörner erfolgt vorzugsweise nach einem der an sich bekannten chemischen, elektrochemischen, CVD-, PVD-, oder Agglomerationsverfahren mit nachträglichem Sintern.
Die nachstehenden Beispiele geben einzelne Ausführungs-und Anwendungsfälle der Erfindung an, die sich jedoch im Rahmen der beanspruchten Grenzen in vielfältiger Weise entsprechend den Besonderheiten der Beanspruchung abwandeln lassen.
Beispiel 1
In einem Induktionsofen wurde eine Wolframschmelzkarbid-Legierung mit der Zusammensetzung 4,0% C, 0,3% Fe, Rest W erschmolzen, anschliessend in einer Hammermühle gebrochen und auf eine Korngrösse von weniger als 75 p,m abgesiebt. Nach dem Sieben wurden die Hartstoffkörner mit 10% Nickel unter Verwendung eines elektrochemischen Verfahrens überzogen.
Das so erhaltene Hartstoffpulver wurde anschliessend im Verhältnis 60% zu 40% mit einer Legierung der Zusammensetzung 0,2% C, 3,0% Si, 1,5% B, 4,5% Cr, 1,0% Fe, Rest Ni gemischt. Dieses Pulvergemisch wurde mit einem Flammspritzbrenner auf ein Maschinenteil aufgespritzt und anschliessend eingeschmolzen. Bei der darauffolgenden Bearbeitung durch Schleifen und Polieren, sowie beim Einsatz in der Maschine konnte kein Ausbrechen der harten Bestandteile aus der Schicht festgestellt werden. Die mikroskopische Untersuchung zeigte in der Übergangszone zwischen der gebildeten metallischen Matrix und den Wolframschmelzkarbid-Legierungsteilchen keinerlei spröde intermetallische Phase. Die Standzeit des Maschinenteils wurde gegenüber diesem einem mit einer üblichen Beschichtung versehenen Teil um das Dreifache erhöht.
Beispiel 2
Eine im Induktionsofen erschmolzene Wolframschmelzkarbid-Legierung mit der Zusammensetzung 5,5% C, 2,8% Fe, 1,0% V, Rest W wurde in einer Kugelmühle gebrochen und anschliessend mit 20% Kobaltpulver, Korngrösse 1 bis 10 um, und einem Stearat durch Agglomerieren ummantelt. Danach wurde das Stearat im Ofen abgedampft und das Hartstoffpulver bei einer Temperatur von 1300-1400°C unter reduzierender Atmosphäre gesintert. Anschliessend wurde das so hergestellte Pulver auf eine Korngrösse von weniger als 45 Jim gesiebt und mit einer Legierung der Zusammensetzung 1,0% C, 25,0% Cr, 15,0% Ni, 5,0% Mo, Rest Co im Verhältnis 30% Hartstoffpulver zu 70% Metalllegierung gemischt.
Mit diesem Pulvergemisch wurde ein Verschleissteil nach
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10
IS
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25
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SO
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Claims (7)
1. Pulverförmiger Beschichtungswerkstoff zum thermischen Beschichten von Werkstücken, der ein mechanisches Gemisch von Metallpulver und Hartstoffpulver enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver aus einer selbstfliessenden Legierung auf Ni-, Fe- oder Co- Basis besteht, der Hartstoff aus einer Wolframschmelzkarbid-Legierung mit - in Gewichtsprozent - 3-7% C, 0-3% Fe, maximal 2% anderen Legierungselementen, Rest W besteht, und die Hartstoffkörner eine Ummantelung aus einem Metall mit höherem Schmelzpunkt als demjenigen der genannten selbstfliessenden Legierung aufweisen, wobei die Korngrösse der ummantelten Hartstoffkörner kleiner als 75 jxm ist und der Hartstoffpulveranteil in dem Gemisch mit dem Metallpulver zwischen 10 und 95 Gewichtsprozent liegt.
2. Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstfliessende Legierung aus - in Gewichtsprozent-0,2-18% Cr, 1,5-4,5% B, 1,0-4,5% Si, 0,1-1,5% C, 0,2-20,0% Fe, Rest Ni besteht.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstfliessende Legierung aus - in Gewichtsprozent - 10-35% Cr, 0,2-30,0% Ni, 0,05-1,5% C, 0-1,5% W, 0-10,0% Mo, Rest Co besteht.
4. Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unmantelungder Hartstoffkörner aus - in Gewichtsprozent des Hartstoffpulvers - 2,0-20,0% Ni, Fe oder Co besteht.
5. Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasss die Wolframschmelzkarbid-Legierung aus - in Gewichtsprozent - 3,5-5,5% C, maximal 0,2% Fe, maximal 0,1% anderen Elementen, Rest W besteht.
6. Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse der ummantelten Hartstoffkörner kleiner als 62 (im ist.
7. Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartstoffpulveranteil in dem Gemisch mit dem Metallpulver zwischen 40 und 80% liegt.
Es ist bekannt, starkem Verschleiss unterworfene Maschinenteile durch thermische Beschichtungsverfahren mit einer Schicht zu versehen, in der zur Erhöhung der Abrieb- und Schlagfestigkeit Hartstoffe eingelagert sind. Beispielsweise wird kobaltgebundenes Wolframkarbid WC bzw. W2C zusammen mit einer Metallegierung in Pulverform aufgespritzt und die Schicht gleichzeitig oder anschliessend eingeschmolzen. Dabei neigen jedoch die Karbide zur Oxydation und zur Bildung von intermetallischen Phasen der Form MêC in der Übergangszone zwischen den Karbidteilen und der Matrixlegierung, in der sie eingelagert sind. Diese intermetallischen Phasen sind sehr spröde und führen bei Stoss- oder Schlagbelastung zum Ausbrechen der Karbidteilchen. Ferner stellt sich heraus, dass beim Auftragen solcher Schichten, unabhängig vom spezifischen Gewicht der Wolframkarbide und der Kornverteilung, eine starke Tendenz zum Absinken der Karbidteilchen besteht, so dass bei dickeren Schichten von beispielsweise 1,0 mm Dicke aufwärts, die Karbidteilchen in der Bindezone zwischen dem Grundmaterial des Werkstücks und der Auftragung angereichert sind. Dadurch erhält die Schicht ungleichmässige physikalische Eigenschaften und weist inbesondere eine karbidärmere Oberfläche auf, die nicht ausreichend schlag- und abriebbeständig ist.
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