DE10025161A1 - Werstoff und Verfahren zum Herstellen einer korrosions-und verschleißfesten Schicht durch thermisches Spitzen - Google Patents
Werstoff und Verfahren zum Herstellen einer korrosions-und verschleißfesten Schicht durch thermisches SpitzenInfo
- Publication number
- DE10025161A1 DE10025161A1 DE10025161A DE10025161A DE10025161A1 DE 10025161 A1 DE10025161 A1 DE 10025161A1 DE 10025161 A DE10025161 A DE 10025161A DE 10025161 A DE10025161 A DE 10025161A DE 10025161 A1 DE10025161 A1 DE 10025161A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- corrosion
- wear
- producing
- resistant layer
- spray
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
- C23C4/11—Oxides
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten Schicht auf einem Substrat durch Flammspritzen, insbesondere durch Plasmaspritzen in der Luft oder im Vakuum, Hochleistungs-Plasmaspritzen (HPPS) oder Shroud-Plasmaspritzen (SPS), eines Werkstoffes auf Eisenoxidbasis, der aus reinem Fe¶2¶O¶3¶ besteht, und bei dem das Aufbringen der Schicht aus dem Werkstoff durch ein Online-Kontroll- und Steuersystem überwacht wird.
Description
Die Erfindung betrifft einen Werkstoff und ein Verfahren zum Herstellen einer
korrosions- und verschleißfesten Schicht auf einem Substrat durch thermi
sches Spritzen.
Korrosions- und Verschleißschutzschichten werden üblicherweise aus Pulver
gemischen verschiedener Art auf zu schützende Oberflächen in der Fabrika
tion oder zum Unterhalt aufgebracht. Dazu werden in der Hauptsache thermi
sche Spritzverfahren oder Aufdampfverfahren wie CVD (chemical vapor depo
sition) oder PVD (plasma vapor deposition) eingesetzt. Mit den CVD- und PVD-
Verfahren können dünne Korrosions- und Verschleißschutzschichten auf
Oxid- oder Hartstoffbasis, besonders in der Massenproduktion, aufgebracht
werden. Zudem werden elektrochemische oder galvanische Verfahren einge
setzt.
Mittels des thermischen Spritzens werden in der Hauptsache Schichten einer
Schichtdicke von mehr als 0,1 mm geschaffen. Bei den durch thermisches
Spritzen hergestellten korrosions- und verschleißfesten Schichten handelt es
sich zumeist um metallische oder oxidische Schichten, in die zur Verbesse
rung Hartstoffe eingelagert werden.
Eines der größten Probleme bei den thermischen Spritzverfahren ist das Her
stellen von Schichten konstanter Eigenschaften und Qualität. Aus diesem
Grunde konnten die thermischen Spritzverfahren an Substraten oder Teilen
mit hohen Qualitätsansprüchen in der Serienproduktion nur begrenzt An
wendung finden.
Versuche mit Auswahl des Werkstoffes bezüglich seiner chemischen Zusam
mensetzung oder seiner Form - etwa zum einen des Drahtdurchmessers
eines Fülldrahtes oder zum anderen der Korngrößenverteilung und der Korn
form des Spritzpulvers - führten zu keiner ausreichenden Qualitätssteige
rung. Auch Änderungen an den Spritzanlagen verhalfen nicht zu einer besse
ren Qualität.
Es fanden Versuche statt, Verschleiß- und Korrosionsschutz durch thermisch
aufgespritzte Schichten aus Eisenoxid zu schaffen. Bei allen Versuchen dieser
Art zeigte sich, dass die Qualität der jeweiligen Schicht in Hinblick auf den
Schichtaufbau nur unter großem Aufwand einigermaßen gesichert zu werden
vermochte.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, das
Herstellen einer konstanten verschleiß- und korrosionsfesten Oberflächenbe
schichtung auf Oxidbasis auf dem Wege des thermischen Spritzens zu ver
bessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängigen Patentan
sprüche; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem
fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei
der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbar
ten Merkmale.
Erfindungsgemäß weist der Schichtwerkstoff zum Herstellen der korrosions-
und verschleißfesten Schicht reines Fe2O3 auf.
Besonders vorteilhaft hat sich nämlich als Schichtwerkstoff reines Eisenoxid
Fe2O3 mit und ohne metallische Werkstoffe und/oder metallischen Ver
bindungen bewährt. Die unter Online-Kontrolle hergestellten Schichten
zeigten gegenüber den bekannten Schichten eine wesentlich bessere Stabilität
mit hervorragenden Eigenschaften.
Zudem hat sich ein Werkstoff mit einem Zusatz aus Karbid/en oder Nitrid/en
oder Silizid/en oder Borid/en oder Oxiden als günstig erwiesen oder ein
Werkstoff, dessen Zusätze Mischungen aus Metallen, intermetallischen Ver
bindungen, Karbiden, Nitriden, Siliziden, Boriden und/oder Oxiden sind.
Die Zusätze von bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 40 Gew.-%, zum
Werkstoff können etwa Cr, CrNi oder ferritische Stähle sein.
Bei den Hartstoffen haben sich die Karbide, Nitride, Silizide, Boride und Oxide
als Zusätze bewährt. Bei den Karbiden eignen sich die Karbidbildner wie Wolf
ram, Chrom Molybdän, Niob, Tantal, Titan, Vanadium od. dgl.. Der Zusatz der
Karbide sollte auf höchstens 30 Gew.-% - vorzugsweise 20 Gew.-% - be
grenzt werden. Bei den Boriden und Nitriden als Zusätze in dieser Höhe
werden Verbesserungen der Eigenschaften festgestellt. Oxidische Zusätze von
Chromoxid (Cr2O3) in einer Größenordnung von 1 bis 40 Gew.-% - vorzugs
weise 5 bis 30 Gew.-% - zeigen ebenfalls gute Resultate.
Um eine hohe Qualität zu erreichen, müssen die pulverförmigen Spritzwerk
stoffe eine Korngröße von 0,05 bis 150 µm - vorzugsweise 0,1 bis 120 µm -
besitzen. Bei den Gemischen von verschiedenen pulverförmigen Werkstoffen
empfiehlt es sich, zur Vermeidung einer Entmischung und zur Verbesserung
des Fließverhaltens diese zu agglomerieren oder sprühzutrocknen.
Beim Einsatz drahtförmiger Spritzwerkstoffe mit hohem Eisenoxidanteil kann
im Rahmen der Erfindung aus einem metallischen Mantel und
Eisenoxidpulver ein Fülldraht hergestellt werden.
Zum Aufbringen der Verschleiß- und/oder Korrosionsschicht sind erfin
dungsgemäß alle thermischen Spritzverfahren wie das autogene Flammsprit
zen, das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF Spritzen), das Plas
maspritzen unter Luft (APS), das Shroud-Plasmaspritzen (SPS), das Vakkum
spritzen (LPPS), das Hochleistungs-Plasmaspritzen (HPPS), das autogene
Drahtspritzen oder Lichtbogen-Drahtspritzen einsetzbar.
Die Online-Kontrolle und Steuerung erfolgt mit einer Kombination von ver
schiedenen Verfahren, die es erlauben, die Temperatur des Partikels bzw. den
Aufschmelzgrad, die Partikelgröße, die Geschwindigkeit, das Auftreffen dessel
ben auf das Substrat sowie die Erwärmung der Schicht und des Substrats
wahrend des Spritzvorgangs zu messen. Die Messsignale werden dann dem
Computer einer Steueranlage für die Spritzanlage zugeleitet und die Flam
menparameter sowie die Leistung den Werten angepasst.
Vom Erfinder wurde also festgestellt, dass es möglich ist, eine den oben er
wähnten Anforderungen gerecht werdende Beschichtung zu schaffen, wenn
als Werkstoff ein Oxid auf Eisenbasis verwendet wird, dem man - in Abhän
gigkeit von dem zu lösenden Korrosions- oder Verschleißproblem - Metalle,
Hartstoffe oder intermetallische Verbindungen zusetzt. Der Werkstoff muss
nach einem bestimmten Herstellungsverfahren erzeugt werden; erfindungs
gemäß wird ein aus dem pulverförmigen Werkstoffgemisch durch Sprühtrock
nen hergestelltes Pulverkorn mit guten Fließeigenschaften vorgeschlagen so
wie ein aus dem pulverförmigen Werkstoffgemisch mittels eines Agglomera
tionsverfahrens hergestelltes entmischungssicheres Pulverkorn.
Die Spritzanlage wird mit einem Online-Kontroll- bzw. Steuersystem zur
Überwachung ausgerüstet, um Schichten mit einer hohen Qualität und
gleichbleibenden Eigenschaften durch Aufspritzen herstellen zu können.
Dazu hat sich eine Online-Kontrolle und Steuerung mittels einer auf den
Spritzstrahl gerichteten ITG-Kamera, einen LDA-Detektor mit LDA-Laser so
wie einen HSP-Kopf als günstig erwiesen oder eine Online-Kontrolle mittels
einer auf den Spritzstrahl gerichteten ITG-Kamera und einen HSP-Kopf eines
Messkörpers.
Gemessen werden soll durch die Online-Kontrolle und Steuerung günstiger
weise die Partikelgeschwindigkeit in der Spritzflamme, etwa durch ein Laser-
Doppler-Anemometer anhand eines von einem Lasergerät ausgeschickten
Strahles, der durch eine Sendeoptik in zwei Teilstrahlen zerlegt wird.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird durch die Online-Kontrolle
und Steuerung die Partikeltemperatur in der Spritzflamme mittels eines
Hochgeschwindigkeits-Pyrometers beobachtet. Dies erfolgt etwa mittels Infra
rot-Thermographie.
Auch hat es sich als günstig erwiesen, durch die Online-Kontrolle und Steue
rung die Gasmenge zu messen, etwa eine Plasmagasmenge.
Dank der Online-Kontrolle und Steuerung ist man auch in der Lage, eine ge
messene Strom-Spannungscharakteristik auszuwerten oder eine der Spritz
flamme zugeführte Pulvermenge zu messen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie an
hand der Zeichnung; diese zeigt jeweils schematisch in
Fig. 1 ein Online-Steuer- und Kontroll-System für
eine Plasmaanlage;
Fig. 2 eine Anlage zur Infrarot-Thermographie (ITTG)
und zur Hochgeschwindigkeits-Pyrometrie
(HSP = High Speed Pyrometry) beim thermi
schen Spritzen;
Fig. 3 ein Schema zur Infrarot-Thermographie (ITG);
Fig. 4, 5 jeweils eine Anlage zur Hochgeschwindigkeits-
Pyrometrie (HSP);
Fig. 6 eine Ausgestaltung eines Laser-Doppler-Ane
mometer (LDA);
Fig. 7 eine Skizze zur Partikelform-Messung im Fluge
(PSI = Particle Shape Imaging);
Fig. 8 eine Partikeltemperatur-Messung im Fluge
(PTM = Particle Temperature Measurement);
Fig. 9 eine Skizze zur Messung von Partikeltempera
tur und -geschwindigkeit.
Zum Aufbringen von Verschleiss- und/oder Korrosionsschichten sind alle
thermischen Spritzverfahren - wie das autogene Flammspritzen, das Hochge
schwindigkeits-Flammspritzen (HVOF), das Plasmaspritzen unter Luft (APS),
das sog. Shroud-Plasmaspritzen (SPS), Plasmaspritzen im Vakuum (LPPS),
High-Power-Plasmaspritzen (HPPS), autogenes oder Lichtbogen-Drahtspritzen
- einsetzbar. Die Online-Kontrolle und Steuerung erfolgt mittels einer
Kombination aus verschiedenen Verfahren, die es erlauben, die Temperatur
des Partikels bzw. den Aufschmelzgrad, die Partikelgröße, die Geschwindig
keit, den Aufprall dessselben auf dem Substrat sowie die Erwärmung der
Schicht und des Substrats während des Spritzvorgangs zu messen. Die Mess
signale werden dann dem Computer des Steuerungsteils der thermischen
Spritzanlage zugeleitet, um die Flammenparameter und die Leistung den
gemessenen Werten anpassen zu können.
Ein in Fig. 1 dargestelltes Online-Steuer- und Kontrollsystem für die Flamme
bzw. den Spritzstrahl 10 einer bei 12 angedeuteten Spritzpistole od. dgl.
Spritzvorrichtung 12 mit deren Brennerdüse 14 vorgeordneter Pulverzufüh
rung 16 - weist über den Spritzstrahl 10 eine ITG-Kamera 18 - also eine In
frarot-Thermographie-Kamera - sowie ein Laser-Doppler-Anemometer (LDA-
Detektor) 20 für einen unterhalb des Spritzstrahls 10 erkennbaren LDA-Laser
22 auf; neben diesem ist ein HSP-Kopf 24 - HSP = high speed pyrometry - zu
erkennen, der mit einem spulenähnlichen Messkörper 26 verbunden ist.
Zum Messen von Substrattemperatur Ts und Beschichtungstemperatur Tc
mittels der Infrarot-Thermographie liegt nach Fig. 3 ein - mit einer Be
schichtung 32 zu versehendes - Substrat 30 im Aufnahmebereich einer ITG-
Kamera 18. Von dieser geht ein Glasfaserkabel 36 aus, das zu einer bei 42
angedeuteten Video-PC-Karte - 500 KHz - führt. An diese ist ein Rechner 46
mit Monitor 48 angeschlossen, dem hier ein Temperaturaufnahmegerät 50
zugeordnet ist.
In Fig. 4 ist zum Messen der Kühlrate bzw. der Beschichtungstemperatur Tc
mittels Hochgeschwindigkiets-Pyrometrie (HSP) der Beschichtung 32 des
Substrates 30 der HSP-Kopf 24 zugeschaltet, der über einen AD-Konverter 52
an einen - Speicherelement 44 und Monitor 48 aufweisenden - Rechner 46
angeschlossen ist. Ein Hochgeschwindigkeitspyrometer mit HSP-Kopf 24, AD-
Konverter 52 sowie mit einem Rechner 46, der ein Benutzermenue 54, ein
Kontrollmenue 56 und Graphiksoftware 58 enthält, kann man Fig. 5 entneh
men.
Mit dem Verfahren der sog. Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) kann bei gerin
gem Zeit- und Arbeitsaufwand eine Optimierung der Spritzparameter erreicht
werden. Bei der bevorzugten Zweistrahltechnik wird der Strahl 60 eines bei
62 angedeuteten Argon-Ionenlasers (λ = 514,5 nm, P = 150 mW) durch eine
Sendeoptik 64 in zwei Teilstrahlen 60 a, 60 b gleicher Intensität zerlegt. Beide
Teilstrahlen 60 a, 60 b werden in ein ortsfestes Meßvolumen 66 fokussiert. Sie
schneiden sich dort unter einem definierten Winkel so, dass ein streifenförmig
intensitätsmoduliertes Interferenzmuster entsteht. Ein Partikel des Spritz
strahls 10, das dieses Streifenmuster durchfliegt, erzeugt ein zeitlich peri
odisch veränderliches Streulichtsignal 68 für eine Empfangsoptik mit Photo
detektor 70. Die Modulationsfrequenz des Streulichtsignals 68 ist proportio
nal zur Geschwindigkeitskomponente des Teilchens senkrecht zum Interfe
renzstreifensystem. Die Häufigkeit der LDA-Streulichtsignale ist ein Maß für
die lokale Dichte der Partikel im Plasmaspritzstrahl 10. Durch Abscannen des
Strahls ist eine ortsaufgelöste Messung relevanter Partikelparameter möglich.
Hieraus können Ergebnisse wie Geschwindigkeitsverteilung, Trajektorien und
Verweilzeiten der Partikel gewonnen werden.
Da eine individuelle Bestimmung von Größe und Form eines Spritzpartikels
mit LDA nicht durchführbar ist, wird gemäß Fig. 7 das Particle-Shape-
Imaging (PSI) eingesetzt, ein bildgebendes Verfahren zur ortsaufgelösten Be
stimmung von Größe und Form einzelner Pulverpartikel in Plasmaspritz
strahlen 10. Das Messprinzip beruht auf einer telemikroskopischen Abbildung
der Schatten der Partikel, die Messmethode weist als Vorteile eine hohe Licht
stärke im Vergleich zu Streulichtverfahren und gleichzeitig eine Reduktion auf
die gewünschte Bildinformation auf. Ähnlich wie bei der Laser-Doppler-Ane
mometrie wird der Strahl 60 eines Nd-YAG Dauerstrichlasers 60 a (λ = 532 nm,
P = 100 mW) an einem Strahlteiler 72 mit Spiegeln 74 in zwei gleichintensive
Teilstrahlen 60 a, 60 b aufgespalten, die mittels der Spiegel 74 in der Gegen
standsebene E des Fernmikroskopieobjektivs eines Fernmikroskops 76 ge
kreuzt werden. Dessen Verwendung erlaubt die Einhaltung eines Sicherheits
abstands von 600 mm zum Messobjekt. Bei einem Abbildungsmaßstab 1 : 10
wird noch eine optische Auflösung von 2,7 µm erreicht. Das Bildaufnahme
system besteht aus einer CCD-Kamera 78 mit einem vorgeschalteten Micro-
Channel-Plate (MCP)-Bildverstärker einer minimalen Belichtungszeit von 5 ns.
Die geometrische Abmessung des 512 × 512 Pixel CCD-Chips und der Tiefen
schärfebereich des Objektivs ergeben ein Messvolumen von 410 × 410 × 940 µm3.
Für den Fall, dass sich ein Partikel im Messvolumen exakt in der Gegen
standsebene E befindet, werden von beiden Strahlen 64, 64 a Teilschatten ge
neriert, die sich bei der Abbildung auf den CCD-Chip vollständig decken und
damit einen Vollschatten bilden. Proportional zum Abstand der Partikel von
der Gegenstandsebene E wandern die Teilschatten in der Bildebene ausein
ander und der Vollschattenbereich nimmt ab. Mit diesem Effekt kann die Lage
eines Teilchens relativ zur Gegenstandsebene E bestimmt werden. Fläche und
Kontur des Schattenbildes geben Aufschluss über Größe und Form des Teil
chens. Das ebenfalls abgebildete LDA-Interferenzstreifenmuster liefert dabei
den Größenmaßstab. Mit der minimalen Belichtungszeit der MCP-CCD-
Kamera von 5 ns ergibt sich ein Wert von 500 m/s als maximale Partikelge
schwindigkeit, bei der die Bewegungsunschärfe das optische Auflösungsver
mögen nicht übersteigt.
Beim Verfahren der sog. In-flight-Partikeldiagnose - wozu auf Fig. 8 verwie
sen sei - kann man unabhängig vom Spritzverfahren je Sekunde bis zu 200
einzelne Partikel in jedem Punkt eines Spritzstrahls simultan auf ihre Ober
flächentemperatur, Geschwindigkeit und Größe hin vermessen. Eine nicht
widergegebene Verfahreinheit ermöglicht zusätzlich das Abrastern einer
Ebene senkrecht zum Spritzstrahl 10, so dass die Verteilung der Partikel im
Spritzstrahl 10 genau ermittelt werden kann. Die Temperaturbestimmung
erfolgt mittels Zweiwellenlängenpyrometerie bei 995 ± 25 µm und 787 ± 25 µm.
Die Partikel werden dabei als graue Strahler behandelt, so dass die
Kenntnis des exakten Emissionsgrads für die Temperaturmessung nicht not
wendig ist. Das System umfasst das Abbilden einer Zweischlitzmaske 80 mit
25 µm × 50 µm - an einem Messkopf 82 - in einem Brennpunkt in etwa 90 mm
Abstand mit hoher Tiefenschärfe. So entsteht ein Messvolumen, das ent
sprechend der graphischen Darstellung über Fig. 10 durch zwei sichtbare und
einen dazwischenliegenden Schattenbereich charakterisiert wird. Das Mess
volumen beträgt etwa 170 × 250 × 2000 µm3. Die Eigenstrahlung einzelner
Partikel, die dieses Messvolumen durchfliegen, wird über zwei IR-Detektoren
mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen aufgenommen. Durch die zwei Teil
messvolumina entstehen zwei Temperaturspitzen in Folge. Der zeitliche Ab
stand der beiden Peaks ist ein Maß für die Geschwindigkeit des Partikels. Das
Prinzip entspricht dem der Lichtschranke.
Diese Vorgehensweise ermöglicht die Bestimmung von Partikeloberflächen
temperaturen zwischen 1.350°C und 4000°C. Die messbare Partikelgröße
hängt im wesentlichen von der Temperatur der Partikel ab. Sie ist nach unten
auf etwa 10 µm sowie nach oben auf etwa 300 µm begrenzt und wird durch
die vom Partikel abgestrahlte absolute Energie bestimmt, die proportional
zum Quadrat des Durchmessers ist. Der messbare Geschwindigkeitsbereich
beträgt 30 m/s-1500 m/s.
Die Darstellung der Fig. 9 schließt an jene in Fig. 1 an und verdeutlicht das
Messen der Partikeltemperatur und der Geschwindigkeit mittels eines HSP-
Kopfes 24.
Die Vorgehensweise wird durch ein Anwendungsbeispiel weitergehend erör
tert:
Eine Gussform zum Herstellen von Zinkguss soll mit einer Schicht versehen
werden, durch die ein Anbacken an der Form vermieden wird.
Auf der Form-Innenseite wurde eine mit einer Online-Kontrolle ausgerüsteten
Luft-Plasmaanlage (APS) mit einer Leistung von 50 KW verwendet.
Die Schicht sollte eine Schichtstärke von 0,1 bis 0,5 mm aufweisen, als
Spritzwerkstoff wurde ein Pulver mit der Zusammensetzung
85 Gew.-% Fe2O3,
15 Gew.-% Cr2O3verwendet.
85 Gew.-% Fe2O3,
15 Gew.-% Cr2O3verwendet.
Claims (27)
1. Verfahren zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht auf einem Substrat durch Flammspritzen, insbesondere
durch Plasmaspritzen in der Luft oder im Vakuum, Hochleistungs-
Plasmaspritzen (HPPS) oder Shroud-Plasmaspritzen (SPS), eines
Werkstoffes auf Eisenoxidbasis, der aus reinem Fe2O3 besteht, und bei
dem das Aufbringen der Schicht aus dem Werkstoff durch ein Online-
Kontroll- und Steuersystem überwacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein online-ge
steuertes Drahtflammspritzverfahren oder ein online-gesteuertes
Lichtbogendrahtspritzverfahren als Beschichtungsverfahren.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine
Online-Kontrolle und Steuerung mittels einer auf den Spritzstrahl (117)
gerichteten ITG-Kamera (18), einen LDA-Detektor (20) mit LDA-Laser
(22) sowie einen HSP-Kopf (24) (Fig. 1).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
eine Online-Kontrolle und Steuerung durch ein Erfassen der Partikel
geschwindigkeit in der Spritzflamme.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, gekennzeichnet
durch eine Online-Kontrolle und Steuerung mittels eines Erfassens
der Partikelgeschwindigkeit in der Spritzflamme durch ein Laser-
Doppler-Anemometer anhand eines von einem Lasergerät (62) ausge
schickten Strahles (60), der durch eine Sendeoptik (64) in zwei Teil
strahlen (60 a, 60 b) zerlegt wird (Fig. 6).
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine
Online-Kontrolle und Steuerung durch ein Erfassen der
Partikeltemperatur in der Spritzflamme mittels eines
Hochgeschwindigkeits-Pyrometers.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, gekennzeichnet
durch eine Online-Kontrolle und Steuerung, bei der die Partikeltem
peratur in der Spritzflamme mittels Infrarot-Thermographie gemessen
wird (Fig. 3).
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine
Online-Kontrolle und Steuerung, bei der die gemessene Gasmenge
analysiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 8, gekennzeichnet
durch eine Online-Kontrolle und Steuerung, bei der eine gemessene
Plasmagasmenge analysiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine
Online-Kontrolle und Steuerung, bei der eine gemessene Strom-
Spannungscharakteristik ausgewertet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine
Online-Kontrolle und Steuerung, bei der eine der Spritzflamme zu
geführte Pulvermenge gemessen wird.
12. Verfahren zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfeste
Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass als Beschichtungsverfahren ein Online-gesteuertes Plas
maspritzverfahren, das als Plasmagas Luft verwendet, angewendet
wird.
13. Verfahren zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass als Beschichtungsverfahren ein Online-gesteuertes, wasserstabi
lisiertes Plasmaspritzverfahren angewendet wird.
14. Werkstoff zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht auf einem Substrat mit dem Verfahren nach einem der An
sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass er aus reinem Eisen
oxid Fe2O3 besteht.
15. Werkstoff zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht auf einem Substrat mit dem Verfahren nach einem der An
sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Eisenoxid
Fe2O3 und wenigstens einem weiteren metallischen Werkstoff besteht.
16. Werkstoff zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht auf einem Substrat mit dem Verfahren nach einem der An
sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Eisenoxid
Fe2O3 und wenigstens einer metallischen Verbindung besteht.
17. Werkstoff zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht auf einem Substrat mit dem Verfahren nach einem der An
sprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen Zusatz aus Karbid/en
oder Nitrid/en oder Silizid/en oder Borid/en oder Oxiden.
18. Werkstoff zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht auf einem Substrat mit dem Verfahren nach einem der An
sprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch den Zusatz einer Mischung
aus Metallen, intermetallischen Verbindungen, Karbiden, Nitriden,
Siliziden, Boriden und/oder Oxiden.
19. Werkstoff zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht auf einem Substrat mit dem Verfahren nach einem der An
sprüche 1 bis 13 oder 15, gekennzeichnet durch Eisenoxid Fe2O3 und
einen Zusatz von bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 40 Gew.-%
Cr, CrNi, oder einen ferritischen Stahl.
20. Werkstoff zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht auf einem Substrat mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 13 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass er aus
Eisenoxid Fe2O3 und Karbiden von W, Cr, Mo, Ta, Ti, V besteht.
21. Werkstoff nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass er aus
Eisenoxid Fe2O3 mit einem Zusatz von bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise
bis zu 20 Gew.-%, Wolfram- und/oder Chromkarbiden besteht.
22. Werkstoff zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten
Schicht auf einem Substrat mit dem Verfahren nach einem der An
sprüche 1 bis 13 oder 17, gekennzeichnet durch eine Mischung aus
Eisenoxid Fe2O3 und Chromoxid.
23. Werkstoff nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen Anteil des
Chromoxids zwischen 1 und 40 Gew.-% vorzugsweise zwischen 5 und
30 Gew.-% liegt.
24. Werkstoff nach einem der Ansprüche 14 bis 23, gekennzeichnet durch
eine Korngrösse des pulverförmigen Spritzwerkstoffs von 0,05 bis
150 µm, vorzugsweise 0,1 bis 120 µm.
25. Werkstoff nach einem der Ansprüche 14 bis 23, gekennzeichnet durch
einen Fülldraht als drahtförmigen Spritzwerkstoff, dessen Füllung aus
Magnetit und dessen Mantel aus einer Legierung besteht.
26. Werkstoff nach einem der Ansprüche 14 bis 25, gekennzeichnet durch
ein aus dem pulverförmigen Werkstoffgemisch durch Sprühtrocknen
hergestelltes Pulverkorn mit guten Fließeigenschaften.
27. Werkstoff nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch ein aus
dem pulverförmigen Werkstoffgemisch mittels eines Agglomerations
verfahren hergestelltes entmischungssicheres Pulverkorn.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10025161A DE10025161A1 (de) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | Werstoff und Verfahren zum Herstellen einer korrosions-und verschleißfesten Schicht durch thermisches Spitzen |
EP01960226A EP1290238A1 (de) | 2000-05-23 | 2001-05-18 | Werkstoff und verfahren zum herstellen einer korrosions- und verschleissfesten schicht durch thermisches spritzen |
PCT/EP2001/005733 WO2001090435A1 (de) | 2000-05-23 | 2001-05-18 | Werkstoff und verfahren zum herstellen einer korrosions- und verschleissfesten schicht durch thermisches spritzen |
JP2001586628A JP2003534457A (ja) | 2000-05-23 | 2001-05-18 | 溶射により耐食性および耐摩耗性層を形成するための材料とその形成方法 |
US10/296,575 US20040013813A1 (en) | 2000-05-23 | 2001-05-18 | Materials and method for producing a corrosion and abrasion-resistant layer by thermal spraying |
AU2001281779A AU2001281779A1 (en) | 2000-05-23 | 2001-05-18 | Material and method for producing a corrosion and abrasion-resistant layer by thermal spraying |
NO20025612A NO20025612L (no) | 2000-05-23 | 2002-11-22 | Materiale og fremgangsmåte for fremstilling av et korrosjon- og abrasjonsbestandig lag ved termisk spröyting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10025161A DE10025161A1 (de) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | Werstoff und Verfahren zum Herstellen einer korrosions-und verschleißfesten Schicht durch thermisches Spitzen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10025161A1 true DE10025161A1 (de) | 2001-11-29 |
Family
ID=7643033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10025161A Withdrawn DE10025161A1 (de) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | Werstoff und Verfahren zum Herstellen einer korrosions-und verschleißfesten Schicht durch thermisches Spitzen |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20040013813A1 (de) |
EP (1) | EP1290238A1 (de) |
JP (1) | JP2003534457A (de) |
AU (1) | AU2001281779A1 (de) |
DE (1) | DE10025161A1 (de) |
NO (1) | NO20025612L (de) |
WO (1) | WO2001090435A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10203884A1 (de) * | 2002-01-31 | 2003-08-14 | Flumesys Gmbh Fluidmes Und Sys | Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Spritzen |
DE10308563B3 (de) * | 2003-02-27 | 2004-08-19 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Zylinderlaufbuchse mit Verschleißschutzbeschichtung, ihre Herstellung und ihre Verwendung |
DE10308562B3 (de) * | 2003-02-27 | 2004-08-26 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Zylinderlaufbuchse mit im HVOF-Verfahren auftragbarer Spritzschicht und ihre Verwendung |
DE102011120539A1 (de) * | 2011-12-08 | 2013-06-13 | Daimler Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Prüfung einer thermischen Beschichtungsanlage |
DE102006042549C5 (de) * | 2006-09-11 | 2017-08-17 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Nasse Zylinderlaufbuchse mit kavitationsresistenter Oberfläche |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10041433C2 (de) * | 2000-08-23 | 2002-06-13 | Flumesys Gmbh Fluidmes Und Sys | Vorrichtung zur Messung eines Masse-Stromes |
DE10244037A1 (de) * | 2002-09-21 | 2004-04-08 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zur Beschichtung eines Werkstücks |
DE102005010754B4 (de) * | 2005-03-09 | 2010-02-18 | Daimler Ag | Verfahren zur Überwachung und Steuerung von thermischen Spritzverfahren |
FR2883411B1 (fr) * | 2005-03-17 | 2007-06-15 | Eads Space Transp Sas Soc Par | Procede et dispositif pour generer un flux thermique charge de particules |
DE102006028204A1 (de) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zur Beschichtung eines Werkstücks |
CN101512227B (zh) * | 2006-09-19 | 2011-11-16 | Abb研究有限公司 | 用于在燃烧过程中监视火焰的火焰检测器 |
JP5496992B2 (ja) * | 2011-12-13 | 2014-05-21 | 中国電力株式会社 | プラズマ溶射装置及びその制御方法 |
JP7170974B2 (ja) * | 2019-11-18 | 2022-11-15 | 株式会社サタケ | 溶射装置 |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3617358A (en) * | 1967-09-29 | 1971-11-02 | Metco Inc | Flame spray powder and process |
US3680961A (en) * | 1970-06-01 | 1972-08-01 | British Aircraft Corp Ltd | Measurement of particle sizes |
JPS53123385A (en) * | 1977-04-04 | 1978-10-27 | Nat Res Inst Metals | Electrolytic ferrite coated electrode and manufacture |
JPS5913924B2 (ja) * | 1979-12-25 | 1984-04-02 | 日本鋼管株式会社 | 穿孔圧延機用芯金 |
JPS58181859A (ja) * | 1982-04-15 | 1983-10-24 | Toshiba Corp | 軽水炉接水部構造体の接水部表面処理方法 |
US4656331A (en) * | 1982-04-26 | 1987-04-07 | General Electric Company | Infrared sensor for the control of plasma-jet spray coating and electric are heating processes |
JPS59104291A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-16 | Kobe Steel Ltd | ガスシ−ルドア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ |
JPS59140363A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-11 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 携帯時計用外装部品 |
DE3435748A1 (de) * | 1984-09-28 | 1986-04-10 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und einrichtung zum beschichten von werkstuecken durch thermisches spritzen, insbesondere durch plasmaspritzen |
CA1285002C (en) * | 1985-11-29 | 1991-06-18 | Atsushi Ogura | Ferrite-ceramic composite and method of manufacturing the same |
EP0481321B1 (de) * | 1990-10-08 | 1996-05-22 | Yamauchi Corporation | Presswalze für Papiermaschinen |
US5198188A (en) * | 1991-01-16 | 1993-03-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Combustion synthesis method and products |
US5180921A (en) * | 1991-11-18 | 1993-01-19 | National Research Council Of Canada | Method and apparatus for monitoring the temperature and velocity of plasma sprayed particles |
JPH0673522A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-15 | Toyota Motor Corp | 断熱性溶射材料 |
DE4230676A1 (de) * | 1992-09-14 | 1994-03-17 | Tridelta Ag | Verfahren zur Herstellung von Ferritschichten sowie Verwendung solcher Ferritschichten |
DE19545005A1 (de) * | 1995-12-02 | 1997-06-05 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Überwachung der Beschichtung einer Platte aus einem Metall mit hoher Leitfähigkeit mit einem Material mit geringerer Leitfähigkeit und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
EP0837305A1 (de) * | 1996-10-21 | 1998-04-22 | Sulzer Metco AG | Einrichtung sowie Verfahren zur Überwachung des Beschichtungsprozesses einer thermischen Beschichtungsvorrichtung |
US5963311A (en) * | 1997-09-12 | 1999-10-05 | Stratonics, Inc. | Surface and particle imaging pyrometer and method of use |
JPH11201823A (ja) * | 1998-01-15 | 1999-07-30 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 飛行粒子計測装置 |
DE19820195A1 (de) * | 1998-05-06 | 1999-11-11 | Linde Ag | Qualitätssicherung beim thermischen Spritzen |
DE19837400C1 (de) * | 1998-08-18 | 1999-11-18 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Hochtemperaturbauteilen mittels Plasmaspritzens |
FR2782736B1 (fr) * | 1998-09-01 | 2000-10-06 | Fond Franco Belges | Recipient culinaire pour appareil de cuisson par induction et son procede de fabrication |
DE19857737A1 (de) * | 1998-11-25 | 2000-05-31 | Joma Chemicals As Limingen | Werkstoff und Verfahren zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten Schicht durch thermisches Spritzen |
EP1133580B1 (de) * | 1998-11-25 | 2003-05-02 | Joma Chemical AS | Verfahren zum herstellen einer korrosions- und verschleissfesten schicht durch thermisches spritzen |
-
2000
- 2000-05-23 DE DE10025161A patent/DE10025161A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-05-18 EP EP01960226A patent/EP1290238A1/de not_active Ceased
- 2001-05-18 JP JP2001586628A patent/JP2003534457A/ja active Pending
- 2001-05-18 WO PCT/EP2001/005733 patent/WO2001090435A1/de not_active Application Discontinuation
- 2001-05-18 AU AU2001281779A patent/AU2001281779A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-18 US US10/296,575 patent/US20040013813A1/en not_active Abandoned
-
2002
- 2002-11-22 NO NO20025612A patent/NO20025612L/no not_active Application Discontinuation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10203884A1 (de) * | 2002-01-31 | 2003-08-14 | Flumesys Gmbh Fluidmes Und Sys | Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Spritzen |
DE10308563B3 (de) * | 2003-02-27 | 2004-08-19 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Zylinderlaufbuchse mit Verschleißschutzbeschichtung, ihre Herstellung und ihre Verwendung |
DE10308562B3 (de) * | 2003-02-27 | 2004-08-26 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Zylinderlaufbuchse mit im HVOF-Verfahren auftragbarer Spritzschicht und ihre Verwendung |
DE102006042549C5 (de) * | 2006-09-11 | 2017-08-17 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Nasse Zylinderlaufbuchse mit kavitationsresistenter Oberfläche |
DE102011120539A1 (de) * | 2011-12-08 | 2013-06-13 | Daimler Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Prüfung einer thermischen Beschichtungsanlage |
WO2013083228A1 (de) | 2011-12-08 | 2013-06-13 | Daimler Ag | Vorrichtung und verfahren zur prüfung einer thermischen beschichtungsanlage |
DE102011120539B4 (de) * | 2011-12-08 | 2020-10-29 | Daimler Ag | Verfahren zur Prüfung einer thermischen Beschichtungsanlage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003534457A (ja) | 2003-11-18 |
EP1290238A1 (de) | 2003-03-12 |
US20040013813A1 (en) | 2004-01-22 |
AU2001281779A1 (en) | 2001-12-03 |
NO20025612D0 (no) | 2002-11-22 |
NO20025612L (no) | 2003-01-22 |
WO2001090435A1 (de) | 2001-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2355532C2 (de) | Verfahren zum Pulver-Auftragschweißen von Metallen und Legierungen | |
Smurov et al. | Comprehensive analysis of laser cladding by means of optical diagnostics and numerical simulation | |
DE10025161A1 (de) | Werstoff und Verfahren zum Herstellen einer korrosions-und verschleißfesten Schicht durch thermisches Spitzen | |
Gulyaev et al. | Arc-plasma wire spraying: an optical study of process phenomenology | |
DE19740205B4 (de) | Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung mittels Plasmaspritzens | |
Edris et al. | Microstructural characterization of high velocity oxy-fuel sprayed coatings of Inconel 625 | |
DE4321673C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels Lichtbogenspritzens sowie Anwendungen dieses Verfahrens | |
JP4646627B2 (ja) | レーザー金属成形による硬い層の微細構造の制御方法 | |
US7043330B2 (en) | System and method for closed-loop control of laser cladding by powder injection | |
Fantassi et al. | Influence of the velocity of plasma-sprayed particles on splat formation | |
Ya et al. | Spectroscopic monitoring of metallic bonding in laser metal deposition | |
DE4143189A1 (de) | Verfahren zur erhoehung des widerstandes von werkstuecken gegen die ausbreitung von ermuedungsbruchanrissen | |
Matthews | Shrouded plasma spray of Ni–20Cr coatings utilizing internal shroud film cooling | |
DE102012221218A1 (de) | Vorrichtung zur Qualitätssicherung von mittels Laserstrahlbearbeitung hergestellten Produkten | |
EP1115894B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von hochtemperaturbauteilen mittels plasmaspritzens | |
EP0915184A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer keramischen Schicht auf einem metallischen Grundwerkstoff | |
DE19857737A1 (de) | Werkstoff und Verfahren zum Herstellen einer korrosions- und verschleißfesten Schicht durch thermisches Spritzen | |
DE102005010754B4 (de) | Verfahren zur Überwachung und Steuerung von thermischen Spritzverfahren | |
DE60304914T2 (de) | Thermische Spritzeinrichtung | |
Yamaguchi et al. | Effects of the ambient oxygen concentration on WC-12Co cermet coatings fabricated by laser cladding | |
DE19535078B4 (de) | Überwachung und Regelung von thermischen Spritzverfahren | |
DE60307531T2 (de) | Thermische Spritzeinrichtung | |
EP1133580B1 (de) | Verfahren zum herstellen einer korrosions- und verschleissfesten schicht durch thermisches spritzen | |
Smurov et al. | Complex analysis of laser cladding based on comprehensive optical diagnostics and numerical simulation | |
DE60304916T2 (de) | Thermische Spritzeinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |