DD216963A1

DD216963A1 - METHOD OF IMPROVING THE RELIABILITY AND REDUCING SOURCE PREPARATION OF THERMAL INJECTION LAYERS

Info

Publication number: DD216963A1
Application number: DD25365583A
Authority: DD
Inventors: Kurt Hoehne; Eberhard Kretzschmar
Original assignee: Verkehrswesen Hochschule
Priority date: 1983-08-03
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1985-01-02
Also published as: DD216963C2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Zuverlaessigkeit von thermischen Spritzschichten sowie zur betraechtlichen Reduzierung des Aufwandes fuer die Haftgrundvorbereitung, indem vor dem Spritzprozess ein aushaertbarer Plastklebstoff auf den Haftgrund aufgetragen wird, welcher durch die Spritzprozesswaerme sehr schnell aushaertet und eine mechanisch und thermisch belastbare Klebeverbindung zwischen Bauteil und Spritzschicht bildet. Neben den oben genannten Vorteilen wird eine wesentliche Vereinfachung der Haftgrundvorbereitung erzielt. Es ergeben sich betraechtliche Einsparungen an Arbeitskraeften, -mitteln und -zeit sowie teuren Zwischenschichtwerkstoffen.The invention relates to a method for improving the reliability of thermal spray coatings and for considerable reduction of the effort for the primer preparation by a aushaertbarer plastic adhesive is applied to the primer before the injection process, which aushaertet very quickly by the injection process heat and a mechanically and thermally resilient Adhesive bond between the component and sprayed layer forms. In addition to the above-mentioned advantages, a substantial simplification of the primer preparation is achieved. Significant savings in labor, resources and time as well as expensive interlayer materials result.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur Zuverlässigkeitsverbesserung und Reduzierung der Haftgrundvorbereitung bei thermischen SpritzschichteriMethod for improving the reliability and reducing primer preparation in thermal spray coaters

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zwisohenschiohten zwecks wesentlicher Verbesserung der Zuverlässigkeit von thermischen Spritzsohiohten, die duroh Flammen-, Lichtbogen-, Plasma- und andere thermische Spritzverfahren zumeist in der metallverarbeiteten Industrie, dabei vorwiegend in der Instandhaltungsteohnik, erzeugt werden» Die Anwendung der Erfindung erstreckt sich vorzugsweise auf Versohleißsohutzsohiohten für die Regenerierung und Neufertigung von Bauteilen, auf leitende Sohiohten für elektroteohnische Zwecke und alle anderen bereits bekannten Anwendungsgebiete· Die mittels Zwlsohensohloht aufgebrachten thermischen Spritzsohiohten kb'nnen außer für technische Zwecke auoh für dekorative und künstlerische Besohiohtungen verwendet werden« In die Anwendung der Erfindung sind außer metallischen Grundwerkstoffen auoh beliebige andere wie Holz, Plast, Keramik usw. einbezogen·The invention relates to a method for the production of Zwischoschiohten for the purpose of substantial improvement in the reliability of thermal Spritzsohiohten, the flame, arc, plasma and other thermal spraying mostly in the metal-working industry, thereby mainly in the Instandständestohnik generated »The application of The invention preferably extends to soffit materials for the regeneration and remanufacture of components, to conductive soot for electo-sonic purposes, and to all other applications already known. The thermal spatters applied by Zwlosohensohloht may be used for decorative and artistic purposes, as well as for technical purposes the application of the invention are included in addition to metallic base materials in any other such as wood, plastic, ceramics, etc.

. -, .^{: :} ':' ': >.- ' ν!¹-- ' ' ' · . '..,' - '. ^; . ' .· .' ² Charakteristikder bekannten technischen Lösungen Sa iat bekannt, daß eine Haftgrundvorbehandlung vor dem Aufbringen von thermlaohen Spritζsohiohten erfolgen muß· Sie muß gewährleisten, daß duroh Adhäsion und mechanische Verklammerung die Spritzsohiohten mit dem Haftgxund (Bauteil) verbunden werden, aο daß sie sowohl die mechanische Beanspruchung der meist nachfolgenden Bearbeitung als auoh die Betriebsbelastungen ertragen können, ohne sich abzulösen· Deshalb 1st diese von entscheidenden Einfluß auf die Qualität und Zuverlässigkeit einer thermisohen Spritzsohicht· Der Haftgrundvorbehandlung wird demzufolge ein hoher technologischer Aufwand gewidmet, der hinsiohtlioh der notwendigen Masohinenkapazltät und Arbeitszeit meist den Herstellungsaufwand der S-pritzsohioht beträchtlich übersteigt·, -,. ^:: ':' ':>.-' ν! ¹ - '''·.'..,' - '. ^; , '.' ² characteristic of the known technical solutions Sa iat known that a primer pre-treatment must be carried out prior to the application of thermlaohen Spritζsohiohten · It must ensure that duroh adhesion and mechanical clamping the Spritzsohiohten be connected to the Haftgxund (component), aο having both the mechanical stress of Therefore, this is of decisive influence on the quality and reliability of a thermisohen Spritzsohicht · The priming primer is therefore devoted to a high technological effort, in addition to the necessary Masohinenkapazltät and working time usually the production cost of S-pritzsohioht considerably exceeds ·

Hauptsächlich werden folgende Verfahren angewandt: Strahlen, Drehen, Fräsen, Stoßen, Rändeln, elektrisches Aufrauhen, Spritzen von metallischen Zwisohensohiohten, Herstellen von Sohwalbenaohwanznuten u. a· Die so vorbereiteten Flächen dürfen anschließend nioht verschmutzen oder längere Zelt lagern! Handsohweiß und Flugstaub stellen die Qualität der Spritzung bereits in Frage·Mainly the following methods are used: blasting, turning, milling, bumping, knurling, electric roughening, spraying of metallic Zwisohensohiohten, producing Sohwalbenaohwanznuten u. a · The surfaces prepared in this way must not become dirty or store longer tent! Handsoh white and flue dust already question the quality of spraying ·

Es werden also durch die notwendige Haftgrundvorbereitung beträchtliche Kapazitäten an Arbeitskräften und -mitteln gebunden bzw· werden für metallische Zwisohensohiohten teure Metalle (Mo, Ni-Al-Verbundpulver) verbraucht· Die Arbeitskräfte sind an eine hohe technologische Disziplin gebunden, um die Sauberkeit und die Lagerfrieten der vorbereiteten Teile au gewährleisten» Die Aufrauhung der zu spritzenden Flächen zum Zweoke der mechanischen Verklammerung der Spritzteilohen 1st duroh die Kerbwirkung mit einer Verringerung der Dauerfestigkeit verbunden· Bei dynamlsoh belasteten Bauteilen ist das gleichbedeutend mit einer verringerten Betriebsbelastung bzw. einer verminderten Lebensdauer·Significant capacities for manpower and resources are thus tied up by the necessary priming preparation or expensive metals (Mo, Ni-Al composite powder) are consumed for metallic Zwisohensohiohten · The workers are bound to a high technological discipline, the cleanliness and Lagerfrieten The roughening of the surfaces to be sprayed for the purpose of mechanical clamping of the molded parts is associated with a reduction in the fatigue strength of the molded components.

Als Haftgrundvorbereitung ein Strahlen bei Flächen einzusetzen ist üb lioh, wenn dünne Sohiohten = 0,3 mm Dioke aufgespritzt werden sollen· Bei Drehteilen sind Schichten bis 0,7 mm Dicke*duroh Strahlen zu verankern· Das Strahlen 1stAs a priming preparation, blasting with surfaces is recommended if thin layers = 0.3 mm thick are to be sprayed on. · For turned parts, layers up to 0.7 mm thick * are to be anchored by blasting · The blasting is 1st

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aber ein umweltbelastendes, investlntensives und arbeitsaufwendiges Verfahren, was bei Instandsetzungsbetrieben nach Mögliohkeit vermieden wird·but a polluting, investlntensives and laborious process, which is avoided in repair shops after possibility ·

Es ist ferner bekannt, daß man Metalle duroh Kleben verbinden kann« In der bisher bekannten Praxis bezieht sloh das auf Werkstoffe im fe'sten und kompakten Zustand «Die erwttnsohte Festigkeit der Verbindung stellt sioh bei Verwendung von thermoplastischen Klebern naoh deren Erkaltung bzw« bei duro~ plastischen Klebern naoh deren meist längere Zeit bei RT oder gesteuerte Erwärmung beanspruchenden. Aushärtung ein· Eigene Versuche bestätigen, daß thermoplastische Klebstoffe, deren Viskosität bekanntlich mit steigender Temperatur abnimmt, als Zwlsohensichten ungeeignet sind· Duroh den Druok des heißen Spritzstrahles wird die auf den Haftgrund aufgetragene Klebe-* schicht verdrängt und somit funktionell nioht mehr wirksam« Für festlgkeitamäßig nioht beanspruchte, dekorative Spritz— sohiohten wird in der Auslegesohrift DE 2 142 474 B2 eine Lösung beschrieben· Thermoplastische Kleber besitzen ferner den Naohtell, daß sie nur bei sehr niedrigen Betriebetempera·' türen einsetzbar sind·It is also known that metals can be bonded by gluing "In the practice known hitherto, this refers to materials in the stiffest and most compact state." The substantive strength of the compound is found when thermoplastic adhesives are used, or when they are cooled ~ plastic adhesives naoh whose mostly long time at RT or controlled heating straining. Curing on · Our own tests confirm that thermoplastic adhesives, whose viscosity is known to decrease with increasing temperature, are unsuitable as dual densities. Duroh the Druok of the hot spray jet displaces the adhesive layer applied to the primer, thus rendering it functionally uneffective No. 2,142,474 B2, a solution is described in the Auslegesohrift DE 2 142 474 B2 · Thermoplastic adhesives also have the advantage that they can only be used at very low operating tempera tures.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den hohen Aufwand der bisher not-. wendigen Haftgrundvorbereitung für das thermische Spritzen wesentlich zu senken, daduroh Arbeltskräfte und Masohinenk_a— pazität freizusetzen und damit die Arbeitsproduktivität zu erhöhen, ferner teure Werkstoffe wie Mo und Ni-Al-Verbundwerkstoffe zu substituieren und gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Sprltzsohiohten zu erhöhen sowie die Dauerfestigkeit der gespritzten Bauteile zu erhalten«The aim of the invention is the high cost of previously emergency. to reduce manoeuvrable primer preparation for thermal spraying essential daduroh Arbeltskräfte and Masohinenk _a - release capacity, and thus to increase the productivity of substituting further expensive materials such as Mo and Ni-Al composites, while increasing the reliability of the Sprltzsohiohten and the fatigue strength of the to obtain sprayed components «

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung 1st es, die Haftgrundvorbereitung für das thermische Spritzen weltgehend zu vereinfachen und auf Formkorrekturen verschlissener Bauteile und deren Reinigung zu beschränken· Die vorbereiteten Teile sollen lagerfähig gemacht werden, indem der Zwang zum Auftragen der Spritz-It is the object of the invention to simplify the primer preparation for thermal spraying and to limit it to form corrections of worn components and their cleaning. The prepared parts are to be made storable by the compulsion to apply the spraying

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schicht Innerhalb einer Stunde nach der Haftgrundvorbereitung entfällt· Trotzdem sollen die Sprltzsohiohten eine gesicherte Mindesthaftfestigkeit auf dem Grundwerkstoff aufweisen und auch im Betrieb eine erhöhte Zuverlässigkeit besitzen.« Erfindungsgemäß wird «diese Aufgabe daduroh gelöst) daß auf die mit Metall zu spritzende Fläohe vor dem Spritzprozeß auf geeignete Weise eine dünne Schloht eines aushärtbaren Plastklebstoffes aufgetragen wird, dessen Viskosität unter der · Temperatureinwirkung des Spritzstrahles sehr schnell ansteigt: und in kurzer Zelt erstarrt· Damit wird sowohl das Verdrängen der Plastklebesohloht durch den Sprit&strahldruok als auch das Integrieren derselben in die sich bildende Spritzsohicht Vermieden und es entsteht eine warmausgehärtete Metallklebeverbindung zwischen dem festen kompakten Haftgrund und der Im Entstehen begriffenen Spritzsohioht· Dieses Verfahren ermöglicht erstmalig eine mechanisch und thermisch belastbare Festigkeltsklebeverbindung zwischen dem Haftgrund und der Spritzsohioht* Damit eröffnet die Erfindung vor allem kleineren und mittleren Betriebeni die vorteilhafte Anwendung des thermischen Spritzens ohne die Gefahr fehlerhafter Spritz·* schichten durch mangelnde Haftgrundvorbereitung. Die bisher oft unvermeidbare Kerbwirkungbestimmter Methoden der Haft- . grundvorbereltung kann weitgehend vermieden werden· Auf bestimmten Grundwerkstoffen wird eine gesicherte Haftung überhaupt erst möglich·Layer Within one hour after the primer preparation is eliminated · Nevertheless, the resin solders should have a guaranteed minimum adhesion to the base material and also have increased reliability during operation. "According to the invention, this problem is solved by applying the surface to be sprayed with metal before the spraying process suitably is applied a thin Schloht a curable resin adhesive whose viscosity rises very rapidly under the · temperature exposure of the spray jet: and in short tent solidifies · Thus, the displacement of the Plastklebesohloht by the fuel & strahldruok and the integrating them avoided in the forming Spritzsohicht both The result is a hot-hardened metal adhesive bond between the solid compact primer and the emerging Spritzsohioht · This method allows for the first time a mechanically and thermally resilient Festigkletsklebeve Bonding between the primer and the spray coating * Thus, the invention opens up the advantageous application of thermal spraying, especially for small and medium-sized companies, without the risk of faulty spray coatings due to a lack of primer preparation. The often unavoidable notch effect of certain methods of detention. Ground cover can largely be avoided · Secure adhesion is only possible on certain base materials

AusfUhrungsbelsplelAusfUhrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend duroh zwei Beispiele erläutert werdenThe invention will be explained below by way of two examples

1· Beispiel 1 · example

Eine Welle aus Stahl aoll durch Aufspritzen einer Stahlsprltzsohicht regeneriert werden· Nach der Formkorrektur (Drehen, Schleifen usw·) und evtl. zeitlich nicht begrenzter Zwlsohenlagerung wird die zu spritzende Fläche ledlglioh ent— fettet und eine glelohmäßige Sohioht Plastklebstoff »Epasol EP 2" (Harz-Härter-Gemisch) aufgetragen. Die erste Stahlschioht von ca· 0,2 mm Dicke wird beim Draht-Flammensprltzen (Spritzleistung 2,5 kg Stahl/Stunde) mit Stahl-A steel shaft is to be regenerated by spraying a steel oxide layer. After the shape correction (turning, grinding, etc.) and possibly temporary suspension, the surface to be sprayed is simply degreased and a plastic Sohioht plastic adhesive "Epasol EP 2" (Harz The first steel layer of about 0.2 mm thickness is produced by wire flame spraying (injection rate 2.5 kg steel / hour) with steel

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draht 50 Mu CX ΦΙ 4 mit einem Spritzabstand von 200 mm mit üblichen Vorsohubgeschwlndigkelten ausgeführt· Dadurch wird ein Veroraken (thermische Dissoziation) des verwendeten) Epoxidharzes beim Spritz/- und Aushärteprozeß verhindert· Die nachfolgend aufzutragenden Stahlsohiehten werden mit dem ι Spritzabstand von 100 bis 150 mm hergestellt, der zu den gewünschten Sohlohtelgensohaften führt· Vor der Weiterbearbeitung müssen die gespritzten Teile wie üblich völlig abgekühlt ββin· Die Haftfestigkeit der nach dieser Technologie hergestellten Spritzsohlohten beträgt ^₁J έ 60 N/mm , was bei bisher angewandten Haftgrundvorbereitungen mit Nl-Al-Verbundpulvern auch nur erreioht wird·wire 50 Mu CX ΦΙ 4 with a spray distance of 200 mm with usual Vorsohubgeschwlndigkelten running · This prevents Veroraken (thermal dissociation) of the epoxy resin used in the spray / - and curing process · The subsequently applied Stahlsohiehten be with the ι injection distance of 100 to 150 The adhesion of the sprayed coats produced by this technology is _{1 1} J έ 60 N / mm, which is the case with previously prepared primer preparations with Nl-Al.RTM., which results in the desired solubility Compound powders is even achieved

2, Beispiel2, example

Ein Formkörper aus Keramik soll zur dekorativen Zwecken mit Aluminium gespritzt werden· Der trockene Formkörper wird auf geeignete Weise mit einer dünnen |ohioht des Plastkleb— stoffes "Epasol EP 2^tt oder ⁿEP 11" versehen und anschließend gespritzt* Die Al-Sohloht wird mit einer Draht-Flammspritzpistole (Spritzleistung 9 kg Al/Stunde) mit einem Spritzabstand von & 150 mm hergestellt· Auf diese Welse wird ein Veroraken (therm· Dissoziation)' des verwendeten Epoxidharzes beim Spritz- und Aushärteprozeß verhindert· An Stelle von Al kann jedes andere als Draht oder Pulver spritzbare Metall verwendet werden, _auoh in beliebiger Reihenfolge verschiedene Metalle aufeinander· Eine Ubliohe Nachbehandlung der gespritzten Seile durch Bürsten, Polieren usw_# ist sehr gut möglich·A molded body made of ceramic is to be sprayed with aluminum for decorative purposes. The dry molded body is suitably provided with a thin layer of the plastic adhesive "Epasol EP 2 ^tt or ⁿ EP 11" and then sprayed. The Al-sohloht is included a wire flame spray gun (9 kg Al / hour) with a spray distance of & 150 mm made · This catfish is prevented from causing "thermo dissociation" of the epoxy resin used during the injection and curing process be used as a wire or powder metal sprayable, _a uoh different metals sequentially in any order Ubliohe · A post-treatment of the sprayed ropes by brushing, polishing etc. _# is very possible ·

Claims

Invention claim. , .. ·. '- ·'. '\

1 * A process for improving the reliability and reducing the adhesion priming in thermal spray coatings to form a bond between the solid compact primer and the slosch forming Spritzschioht, characterized in that on the surfaces to be sprayed before the injection process in suitable Welse a curable, a high curing speed and thus plastic adhesive having such an inhensic viscosity increase is applied ·

Method according to item 1, characterized in that a heat-curing plastic adhesive with hardened impermeabatures = 2Op ⁰ C in the high curing ratio is used.

3 * method according to item 1, characterized in that a provided for cold curing plastic adhesive with a Vercrakungstemperatur $ 200 ⁰ C is usable.