CH684196A5 - Verschleissfeste Schicht auf einem Bauteil sowie Verfahren zu deren Herstellung. - Google Patents
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Description
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CH 684 196 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine verschleissfeste Schicht auf einem - einer hohen Verschleisslei-stung ausgesetzten - Bauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Schicht.
Zum Beschichten von Teilen oder Werkstücken sind viele Verfahren im Einsatz wie etwa das thermische Spritz-, CVD-, PVD- und galvanische Verfahren.
Bekannt sind auch Verfahren, bei denen der zu beschichtende Werkstoff als Paste aufgestrichen oder bei denen er als Band aufgelegt wird. Allerdings können diese dann nur im Vakuum oder unter einem reduzierenden Schutzgas eingeschmolzen werden.
Alle diese Verfahren sind wegen eines grossen apparativen Aufwandes mit sehr hohen Kosten verbunden, weshalb solche Beschichtungen nur in den dafür ausgestatteten Werkstätten durchgeführt werden können.
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 führen die Lehren nach den Patentansprüchen 1 und/oder 2; durch den Einsatz einer pa-sten- oder bandförmigen Werkstoffmasse, die aus Metallpulver - ohne oder mit Hartstoffe/n - 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.
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 pa-stenförmige 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-Legierungs-pulver 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.-% Me-thacrylat beigegeben.
Das Herstellen der Beschichtung auf einem Ver-schleissteil 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-Verschleissbe-lastung 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-Legierungspuivers und 80 Gew.-% Chrom-Karbidpulver aufgebracht, die mit 2.2 bis 5.1 Vol-% benzinlöslichen Methacrylats und 1 bis
3 Vo!.-% 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 Hochtempera-tur-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.-% 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-Legierungs-pulvers sowie mit 50 Gew.-% eines Hartstoffgemisches mit 25 Gew.-% Wolframkarbid und 75 Gew.-% Chromkarbid bestand, dem 4 bis 6 Vol.-% Fluss5
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mittel und 3 bis 5.5 Vol.-% benzinlösliches Me-thacrylat zugesetzt wurde.
Die so hergestellte Paste wurde nun ausgewalzt und ausgehärtet. Die Anwendung entsprach jener des Beispieles 4.
Claims (15)
1. Verschleissfeste Schicht auf einem einer hohen Verschleissbelastung ausgesetzten Bauteil, gekennzeichnet durch ein Werkstoffgemisch aus zumindest einem pulverförmigen metallischen Werkstoff, einem nichtmetallischen oxidlösenden pulverförmigen Flussmittel, einen harzartigen nichtkorro-dierenden stabilen Bindemittel, welches auf das Bauteil aufgebracht und eingeschmolzen ist.
2. Verfahren zum Herstellen einer verschleissar-men Schutzschicht auf einem hoher Verschleissbelastung ausgesetzten Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein pulverförmiger metallischer Werkstoff und ein nichtmetallisches oxidlösendes pulverförmiges Flussmittel gemischt werden und dem Werkstoffgemisch ein harzartiges nichtkorro-dierendes stabiles Bindemittel zugegeben wird, wonach dieses bindemittelhaltige Werkstoffgemisch auf das Bauteil aufgestrichen oder aufgelegt sowie eingeschmolzen wird.
3. Schicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ni-B-Si Basis-Legierung, insbesondere eine Legierung auf Ni-Cr-B-Si-Basis, als metallischer pulverförmiger Werkstoff, wobei bevorzugt ein Gemisch aus einer Ni-B-Si- und einer Ni-Cr-B-Si-Basis Legierung als metallischer pulverförmiger Werkstoff in der Werkstoffmischung vorhanden ist.
4. Schicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mischpolymersalze der Methacrylate als Bindemittel für die Werkstoffmischung, insbesondere durch wasserlösliche Methacrylsäureester, bevorzugt benzinlösliche Methacrylsäureester.
5. Schicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Polyurethanharz als Bindemittel für die Werkstoffmischung.
6. Schicht nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Menge des Bindemittels in der Werkstoffmischung unter 16 Vol.-%, insbesondere zwischen 2 bis 8 Vol.-%, bevorzugt zwischen 3 bis 6 Vol.-%.
7. Schicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Flussmittel auf der Basis von Bor-Sauerstoff-Verbindungen, insbesondere auf der Basis von Bor-Fluor-Sauerstoff-Verbindungen.
8. Schicht nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Flussmittels in der Werkstoffmischung zwischen 0,5 und 20 Vol.-%, insbesondere zwischen 1 und 10 Vol.-%, bevorzugt zwischen 1,5 und 5 Vol.-%, liegt.
9. Schicht nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 8, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Hartstoffen im pulverförmigen Werkstoffgemisch, wobei der Anteil der Hartstoffe in der Werkstoffmasse bevorzugt zwischen 20 bis 90 Vol.-%, insbesondere zwischen 20 und 80 Vol.-% bzw. zwischen 20 und 60 Vol.-% liegt.
10. Schicht nach Anspruch 1 oder 9, gekennzeichnet durch Karbide als Hartstoffzusätze, insbesondere durch Hartstoffe in Form von Wolframkarbiden, bevorzugt Wolframschmelzkarbiden.
11. Schicht nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Hartstoffe Boride, Silicide und/oder Nitride eingesetzt sind.
12. Schicht nach Anspruch 1 oder 10, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Kobalt.
13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstoffmischung bei einer Temperatur unter 141 °C, insbesondere zwischen 80 und 140°C, zu einem Band geformt und ausgehärtet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstoffmischung mit dem Flussmittel und dem harzartigen wasserlöslichen Bindemittel in eine streichbare Paste überführt wird, die nach dem Auftragen auf das zu beschichtende Teil ausgehärtet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffmischung Hartstoffe zugemischt werden, wobei diese bevorzugt zuvor mit Nickel oder mit Kobalt überzogen werden.
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