DD287877A5 - PROCESS FOR COATING WEAR AND HEAT-DEMANDED METAL SURFACES - Google Patents

PROCESS FOR COATING WEAR AND HEAT-DEMANDED METAL SURFACES Download PDF

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DD287877A5
DD287877A5 DD33284589A DD33284589A DD287877A5 DD 287877 A5 DD287877 A5 DD 287877A5 DD 33284589 A DD33284589 A DD 33284589A DD 33284589 A DD33284589 A DD 33284589A DD 287877 A5 DD287877 A5 DD 287877A5
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coating
layers
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heat
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DD33284589A
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Gottfried Boerner
Heinz Schneider
Joachim Singer
Eckhard Roeth
Agnes Oswald
Dietmar Krause
Herbert Brettschneider
Original Assignee
Veb Haushaltgeraete Karl-Marx-Stadt,De
Veb Aluminiumfabrik,De
Veb Schleifkoerperunion,De
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  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Beschichtung von verschleisz- und hitzebeanspruchten Metalloberflaechen. Das Verfahren dient dem Aufbringen von Fuellschichten auf eine oder mehrere Spritzschichten auf metallischen Oberflaechen zur Verbesserung der Schichteigenschaften. Gemaesz der Erfindung wird auf schon vorhandene Spritzschichten eine als Fuellschicht dienende Schicht aus Aluminiumoxid und/oder Aluminiumtitanat aufgebracht, der Gesteinsmehl, insbesondere Basalt- oder Diabasmehl mit bestimmten Gehalten aus SiO2/Fe2O3 und MgO zur Erzielung einer optimalen Porendichte zugesetzt wird. Die Anwendung dieser neuen Verfahrensloesung fuehrt zur Erhoehung des Gebrauchswertes und der Temperaturwechselbestaendigkeit der Schicht. Die so erzeugten Fuellschichten werden mit Mitteln zur Erzielung von Antihafteigenschaften, Verbesserung der tribologischen Eigenschaften und des Korrosionsschutzes versiegelt.{Beschichtung metallischer Oberflaechen; Erzielung spezieller Fuellschichten; Plasmaspritzverfahren; Haushaltgeschirr aus Aluminium}The invention includes a method for coating verschleisz- and heat-stressed Metallloberflaechen. The method is used to apply fill layers to one or more sprayed layers on metallic surfaces to improve the layer properties. Gemaesz the invention is applied to already existing spray coatings serving as a filling layer of alumina and / or aluminum titanate, the rock flour, in particular basalt or Diabasmehl with certain levels of SiO2 / Fe2O3 and MgO is added to achieve an optimum pore density. The application of this new process solution leads to an increase in the use value and the thermal shock resistance of the layer. The fill layers produced in this way are sealed with agents for achieving non-stick properties, improving tribological properties and corrosion protection. {Coating of Metallic Surfaces; Obtaining special fill layers; Plasma spray process; Household utensils made of aluminum}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen spezieller thermischer Spritzschichton aus nichtmetallischen WerkstoffenThe invention relates to a method for applying special thermal Spritzschichton of non-metallic materials

auf metallische dem Verschleiß durch Reibung, Hitze und/oder Korrosion unterliegenden Substraten.metallic substrates subject to wear due to friction, heat and / or corrosion.

Es ist vorzugsweise dort anzuwenden, wo thermisch erzeugte Spritzschichten als Füllschicht für spezielle FunktionsmaterialienIt is preferable to apply where thermally produced sprayed layers as filling layer for special functional materials

z. B. auf der Basis von PTFE u id/oder organischen Silikonverbindungen verwendet werden.z. B. on the basis of PTFE u id / or organic silicone compounds are used.

Ein besonderes Anwendungsgebiet ist die Beschichtung von Haus- und Küchengeräten, die abschließend mit einerA special field of application is the coating of home and kitchen appliances, which concludes with a Antihaftschicht aus PTFE-haltigen Produkten versiegelt werden.Non-stick layer of PTFE-containing products are sealed. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Es sind bereits viele Verfahren und daraus abgeleitete Varianten zum Aufbringen von Tragschichten als Vorbehandlung für dieThere are already many methods and variants derived therefrom for applying base layers as a pretreatment for the Realisierung von Funktionsschichten auf der Basis von PTFE und/oder organischer Siliziumverbindungen bekannt.Realization of functional layers based on PTFE and / or organic silicon compounds known. Speziell für Haushalt- und Küchengeräte werden auf den Innenflächen von z. B. Pfannen und Töpfen u. dgl. mittels thermischerEspecially for household and kitchen appliances are on the inner surfaces of z. B. pans and pots u. Like. By means of thermal Spritzverfahren Hartstoffschichten als Tragschichten aufgebracht.Spray method Hard material layers applied as base layers. Anschließend erfolgt eine Antihaftbeschichtung mit PTFE-haltigen Produkten.This is followed by a non-stick coating with PTFE-containing products.

(Viehweg, Reihe,Scheuerlein, Kunststoffhandbuch Bd.XI; München 1971, insbesondere S.363; DE PS 3604762).(Viehweg, series, Scheuerlein, Kunststoffhandbuch Bd.XI, Munich 1971, in particular S.363, DE PS 3604762).

Um eine gleichmäßige und dauerhafte Ausbildung der PTFE-haltigen Antihaftbeschichtung zu erreichen, wird die bei derIn order to achieve a uniform and lasting formation of the PTFE-containing non-stick coating, the in the Anwendung des jeweiligen Spritzverfahrens sporadisch entstehende technologisch bedingte Porosität der HartstoffschichtApplication of the respective spraying process sporadically resulting technologically induced porosity of the hard material layer

genutzt, die jedoch auf Grund des relativ geringen Porendurchmessers und der Verteilung in der Schichtstruktur eine dünnflüssige Versiegelungslösung mit einer Teilchengröße von = 5μΓη bedingt.used, however, due to the relatively small pore diameter and the distribution in the layer structure, a thin liquid sealing solution with a particle size of = 5μΓη caused.

Ein definiertes relativ großes Porenvolumen ist mit den z. Zt. eingesetzten Spritzpulvern auf der Basis von AI2O3 und/oder AI2TiO6 A defined relatively large pore volume is connected to the z. Currently used spray powders based on Al 2 O 3 and / or Al 2 TiO 6

technologisch -'cht beherrschbar bzw. resultieren Spritzschichten mit geringer Temperaturwechse!'oeständigkeit.technologically -'ech controllable or result sprayed coatings with little change in temperature! 'Resistance.

Z1IeI der ErfindungZ 1 IeI the invention

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren zu schaffen, mit dem unter Vermeidung der den bekannten Lösungen anhaftenden Nachtelle eine Optimierung der als Füllschicht für Versiegelungslösungen bzw. Dispersionen zur gezielten Beeinflussung der Antihafteigenschaften bzw. zur Verminderung der Gleitreibung dienenden Spritzschichten erreicht wird und damit zur Erhöhung der Wirksamkeit des Schichtsystems und Qualitätsverbesserung des Erzeugnisses beiträgt.The aim of the invention is to provide a process by means of which, while avoiding the nightclubs adhering to the known solutions, an optimization of the sprayed layers serving as filling layer for sealing solutions or dispersions for selectively influencing the non-stick properties or for reducing the sliding friction is achieved and thus for increasing effectiveness of the coating system and quality improvement of the product.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur gezielten Beeinflussung der Porosität plasma- bzw. sonstigerThe invention is based on the object, a method for selectively influencing the porosity plasma or other

thermisch oder mit Hilfe anderer energieintensiver Verfahren gespritzter nichtmetallischer Schichten auf metallischenthermally or by means of other energy-intensive methods of sprayed non-metallic layers on metallic

Substraten, vorzugsweise für Aluminium und seine Legierungen zu entwickeln.Substrates, preferably for aluminum and its alloys to develop. Derartige spezielle Spritzschichten, sogenannte Füllschichten, dienen der Aufnahme von Versiegelungslösungen bzw.Such special spray coatings, so-called filler layers serve to receive sealing solutions or Versiegelungsdispersionen z. B. auf der Basis von PTFE und/oder organischen Siliziumverbindungen.Sealing dispersions z. B. based on PTFE and / or organic silicon compounds. Schichten mit beeinflußter Porosität werden 'iuf Haftgrundschichten oder Spritzschichten herkömmlicher Art aufgetragen.Porosity-affected layers are applied to primer or spray coatings of conventional type. Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem werkstofftechnisch wichtigen Weg derThe present object is achieved in that on the material technology important way of Gefügemodifizierung die Größe und Verteilung der Gasphase in der Spritzschicht (Poren und Blasen) durch eine EinbringungMicrostructure modification the size and distribution of the gas phase in the sprayed layer (pores and bubbles) by an introduction

von Fremdstoffen zu einem Spritzpulver aus AI2Oa gezielt beeinflußt wird.Of foreign substances to a spray powder of Al 2 Oa is specifically influenced.

Zur Veränderung der Porendichte und Erzielung von offenen, füllbaren Poren wird Basalt- oder Diabasmehl mit entsprechenderTo change the pore density and achieve open, fillable pores is basalt or Diabasmehl with appropriate Körnung zwischen 20-40μιτ> dem AI2O3-Spritzpulver zugesetzt.Granulation between 20-40μιτ> added to the Al 2 O 3 spray powder. Durch die Wirkung der netzwerkbildenden sauren Oxide (z. B. SiO2, TiO2 u.a.) wird die „lagenartige" Struktur der SpritzschichtThe effect of the network-forming acidic oxides (eg SiO 2 , TiO 2, etc.) results in the "layer-like" structure of the sprayed layer

verändert.changed.

Zur Erzielung einer Porendichte von 15-20% bei gleichzeitig feinerem Gefüge der Füllschicht kann z. B. ein Basaltmehl oderTo achieve a pore density of 15-20% at the same time finer microstructure of the filling layer can, for. B. a basalt flour or Diabasmehl mit einem SiO2/Fe2Oj-Ve hältnis von 1:3,2 bis 1:3,9 und einen MgO-Gehalt zwischen 5-20% verwendet werden.Diabase flour having a SiO 2 / Fe 2 Oj ratio of 1: 3.2 to 1: 3.9 and an MgO content of between 5-20%. Die Menge des Zusatzstoffes beträgt zwischen 7-22%.The amount of additive is between 7-22%. Spritzschichten mit solchen Eigenschaften haben in Verbindung mit Spritzschichten herkömmlichen Aufbaus eine erhöhteSpray coatings with such properties have increased in conjunction with sprayed coatings of conventional construction Temperaturwechselbeständigkeit.Thermal shock resistance. Bei der Anwendung von Spritzschichten auf AI2O3-Basis für die Qualitätsverbesserung von Geräten zur SpeisenbereitungWhen using AI 2 O 3 -based spray coatings to improve the quality of food preparation equipment

können diese beschriebenen Füllschichten mit PTFE-haltigen Antihaftmitteln versiegelt werden.These described filling layers can be sealed with PTFE-containing non-stick agents.

Die definierte Porendichte ergibt im Zusammenhang mit der PTFE-Versiegelung optimale Brateigenschaften der soThe defined pore density results in connection with the PTFE seal optimal roasting properties of the so

beschichteten Brat· und Kochgeräte.coated frying and cooking appliances.

Die Verriegelung solcher Füllschichten kann auch mit Mitteln zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit oder Medien zurThe interlocking of such filler layers may also be provided with agents for increasing corrosion resistance or media Verringerung der Gleitreibung erfolgen. Zur Erzielung maximaler mechanischer und thermischer Eigenschaften soll derReduction of sliding friction done. To achieve maximum mechanical and thermal properties of the Schichtdickenanteil mit erhöhtem Porenvolumen (Füllschicht) maximal 50% der Gesamtschichtdicke betragen.Layer thickness proportion with increased pore volume (filling layer) amount to a maximum of 50% of the total layer thickness. Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, dem Beschichten von Haushaltgeschirr, wie Bratgeräten, näherThe invention will be closer to an embodiment, the coating of household dishes, such as roasting, closer

beschrieben werden.to be discribed.

Vorgefertigte Bratgeräte aus dem Werkstoff Al 99,5, die nach folgender Technologie bearbeitet wurdenPrefabricated roasting utensils made of the material Al 99,5, which were processed according to the following technology

- Waschen- To wash

- Aufbringen einer Haftgrundschicht dur'.h Plasmaspritzen aus Al/Ni 69/31 mit einer Schichtdicke von 10pm- Applying a primer layer dur'.h plasma spraying of Al / Ni 69/31 with a layer thickness of 10pm

- Aufbringen einer Trägerschicht durch Plasmaspritzen aus AIjO3 mit einer Schichtdicke von 25μηη- Applying a carrier layer by plasma spraying of AljO 3 with a layer thickness of 25μηη

werden durch Plasmaspritzen mit einer Füllschicht aus AI2O3 + 15% Diabasmehl in einer Schichtdicke von 15 μσι versehen.are provided by plasma spraying with a filling layer of Al 2 O 3 + 15% diabase flour in a layer thickness of 15 μσι.

Die erzeugte Porendichte beträgt dabei ca. 20%.The generated pore density is about 20%. Die Füllschicht wird abschließend mit PTFE-Emulsion antihaftversiegelt.The filling layer is finally non-stick sealed with PTFE emulsion. Gegenüber dem bisherigen Temperaturintervall zur Prüfung der Temperaturwechselbeständigkeit von 130-1800C wird eineCompared to the previous temperature interval for testing the thermal shock resistance of 130-180 0 C is a

maximale Abschrecktemperatur von 270°C ohne jede Schädigung der Beschichtung erzielt. Die Anzahl der Gebrauchstests, speziell Milchkochtest und Zuckertest, wurde um 70% erhöht, ohne daß eine Qualitätsminderung der Schicht eintritt.maximum quenching temperature of 270 ° C without any damage to the coating. The number of use tests, especially milk cook test and sugar test, has been increased by 70% without any degradation of the quality of the coating.

Claims (3)

1. Verfahren zum Beschichten von verschleiß- und hitzebeanspruchten Metalloberflächen, wobei vor dem Aufbringen einer Funktionsschicht zunächst eine oder mehrere Schichten mittels thermischer Spritzverfahren aufgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spritzpulver für die der Aufnahme der Funktionsmaterialien dienenden obersten Füllschicht Gesteinsmehle mit einem SiO2/Fe2O3-Verhältnis von 1:3,2 bis 1:3,9 und einem MgO-Gehalt zwischen 5 und 20% beigemengt werden.1. A method for coating of wear and heat-stressed metal surfaces, wherein prior to applying a functional layer, first one or more layers are applied by thermal spraying, characterized in that the spray powder for receiving the functional materials serving top filling layer minerals with a SiO2 / Fe 2 O 3 ratio of 1: 3.2 to 1: 3.9 and a MgO content between 5 and 20% are added. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllschicht aus Aluminiumoxid oder Aluminiumtitanat gebildet wird und als Zusatzstoffe Diabas- oder/und Basaltmehle mit einer Körnung zwischen 20 und 40μΐη dem Spritzpulver beigemengt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the filling layer of aluminum oxide or aluminum titanate is formed and added as additives diabase and / or basalt meals with a grain size between 20 and 40μΐη the spray powder. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllschicht für die Funktionsmaterialien 25 bis 50% der Gesamtbeschichtungsdicke beträgt.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the filling layer for the functional materials is 25 to 50% of the total coating thickness.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0567822A1 (en) * 1992-05-01 1993-11-03 PTG PLASMA-OBERFLÄCHENTECHNIK GmbH Process and device for coating the metallic body of a household or kitchen utensil and atmospherically oxidizing a surface of the metallic body
WO2023006150A1 (en) 2021-07-26 2023-02-02 Gdg Gerätebau Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung Testing method and device for insulating layers in winding grooves

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Legal Events

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IF04 In force in the year 2004

Expiry date: 20090922