DE10029917A1

DE10029917A1 - Component has an outer coating for corrosion resistance or preventing electrical breakdown, applied as a thin porous layer and impregnated with plastic

Info

Publication number: DE10029917A1
Application number: DE10029917A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Kuehn; Dietmar Vosberg; Andreas Geis; Hartmut Hey; Katharina Seitz
Original assignee: Axiva GmbH
Current assignee: GOTEK GMBH, 60388 FRANKFURT, DE
Priority date: 2000-06-17
Filing date: 2000-06-17
Publication date: 2001-12-20

Abstract

The component comprises a base member (1) coated partially or completely with one or more porous layers (9) of metallic or non-metallic material. The coating layer is at least 0.1 mm thick and the pores are subsequently impregnated by plastic in a vacuum. Independent claims are also included for: (a) a roll with a cylindrical body(1) of metal or fiber-reinforced plastic with a coating of electrically non-conductive fiber reinforced plastic; (b) a process for producing a component in which a porous metallic or non-metallic material (3) is applied to the outer surface (2) of the base member and the pores impregnated with plastic; (c) a process for manufacturing rolls in which a porous electrically insulating ceramic layer is applied to the cylindrical body before impregnation by plastic; (d) a process for manufacturing components with a body coated in porous corrosion resistant material (3) impregnated with plastic; (e) a coating method for protecting the surfaces of components; (f) a porous corrosion protection layer on a substrate; and (g) use of the claimed layer as corrosion protection.

Description

Die Erfindung betrifft generell Formkörper, die eine porenhaltige, äußere Schicht aufweisen. Die Erfindung betrifft insbesondere Formkörper mit thermisch gespritzten Beschichtungen, insbesondere mit metallischen, keramischen oder anderen nichtmetallischen Schichten, die den darunter befindlichen Grundkörper durch Imprägnierung mit einem Kunststoff vor Korrosion schützen oder den darunter befindlichen elektrisch leitenden Grundkörper elektrisch isolieren sollen.The invention relates generally to moldings which have a pore-containing outer layer exhibit. The invention particularly relates to molded articles with thermally sprayed Coatings, especially with metallic, ceramic or other non-metallic layers that pass through the underlying body Protect impregnation with a plastic from corrosion or the one underneath to electrically isolate the electrically conductive base body located.

Thermisch gespritzte Funktionsschichten bieten beachtliche Möglichkeiten zur Funktionsverbesserung von Oberflächen, beispielsweise als Korrosionsschutz oder als Schutz vor elektrischem Durchschlag. Häufig weisen diese Schichten, abhängig von der jeweiligen Herstellungsmethode, mehr oder weniger, größere oder kleinere Poren (DIN 50903) auf, die für den jeweiligen Einsatzzweck von Nachteil sein können. Z. B. können durch die feinen Poren einer thermischen Spritzschicht aggressive Substanzen zum zu schützenden Substratmaterial durchdringen und dort Korrosionsschäden verursachen. Im Fall, daß die Schicht als Schutz gegen elektrische Durchschläge eingesetzt werden soll, führen Poren zu einer punktuell sehr hohen elektrischen Belastung des Schichtmaterials und eventuell zu einer Veränderung der Oberfläche. Die veränderte Oberfläche kann langfristig zu Durchschlägen führen. Die Porenstruktur hängt insbesondere vom Beschichtungsmaterial, vom Spritzverfahren und den Verfahrensparametern ab.Thermally sprayed functional layers offer considerable possibilities for Functional improvement of surfaces, for example as corrosion protection or as protection against electrical breakdown. Often these layers have dependencies of the respective production method, more or less, larger or smaller Pores (DIN 50903), which may be disadvantageous for the respective application can. For example, through the fine pores of a thermal spray coating penetrate aggressive substances to the substrate material to be protected and there Cause corrosion damage. In the event that the layer as protection against electrical breakdowns are used, pores lead to a selective very high electrical load on the layer material and possibly to a Change of surface. The changed surface can in the long run Lead breakthroughs. The pore structure depends in particular on Coating material, on the spraying process and the process parameters.

Beim sogenannten passiven Korrosionsschutz wird versucht, einen Schutz dadurch zu erreichen, daß Werkstoff und korrosives Medium durch Überzüge, Schutzschichten und dergleichen voneinander getrennt werden. Im passiven Korrosionsschutz von Metallen zieht man eine Vielzahl metallspezifischer Verfahren heran, um die Oberflächenschutzschichten aufzubringen, z. B. Eloxieren, Phosphatieren, Verzinnen, thermische Spritzverfahren, Galvanotechnik, Chemical vapor deposition (CDV), Physical vapor deposition (PVD). Ein Teil dieser Methoden hat den systemimmanenten Nachteil, daß die damit aufgebrachten Schichten nicht hundertprozentig dicht sind, sondern kleine Poren oder Risse aufweisen. Durch diese können Elektrolytlösungen, Schmelzen oder Gase eindringen und Schäden hervorrufen. Eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit kann durch Erhöhung der Schichtdicke erzielt werden. In manchen Fällen ist dies möglich und sinnvoll, in anderen Fällen ist die Höhe begrenzt oder unwirtschaftlich. Eine andere übliche Maßnahme, einen bestimmten Korrosionsschutz zu erreichen, ist die Aufbringung einer besser korrosionsbeständigen (z. B. galvanisierten) Zwischenschicht. Diese Maßnahme ist teuer, die Schutzschicht (z. B. Nickel) ist entsprechend ihrer begrenzten Dicke nur zeitlich begrenzt wirksam. Eine zusätzliche, oberflächliche Lackierung mit einem handelsüblichen Lack kann durch die Beanspruchung im Betrieb schnell abgenutzt werden, so daß damit kein dauerhafter Schutz zu erzielen ist.In so-called passive corrosion protection, an attempt is made to protect it to achieve that material and corrosive medium through coatings, Protective layers and the like are separated from one another. In the passive A multitude of metal-specific processes are used to protect metals from corrosion to apply the surface protective layers, e.g. B. anodizing, Phosphating, tinning, thermal spraying, electroplating, chemical vapor deposition (CDV), physical vapor deposition (PVD). Part of these methods has the disadvantage inherent in the system that the layers applied with it are not are one hundred percent dense, but have small pores or cracks. By these can penetrate electrolyte solutions, melts or gases and damage cause. Corrosion resistance can be improved by increasing it the layer thickness can be achieved. In some cases, this is possible and useful in In other cases, the amount is limited or uneconomical. Another common one The measure to achieve a certain corrosion protection is the application a better corrosion-resistant (e.g. galvanized) intermediate layer. This Measure is expensive, the protective layer (e.g. nickel) is appropriate for it limited thickness only effective for a limited time. An additional, superficial Painting with a commercially available paint can be caused by the stress in the Operation wear quickly, so that no permanent protection can be achieved is.

Für den zweiten Fall, Schutz vor elektrischem Durchschlag, seien als Beispiel Walzen aus sogenannten "Korona-Anlagen" genannt. Mit einer sogenannten Korona-Behandlung in Luftatmosphäre werden Oberflächen von Bahnen (Papier, Folie etc.) und anderen Werkstücken mit den Kurzschlußfunken einer elektrischen Entladung in den obersten Atomlagen verändert (Veröffentlichung der SOFTAL electronic GmbH, König-Georg-Stieg 1, D 21107 Hamburg: "Koronabehandlung in der Praxis"). Diese Veränderung (z. B. Oxidation) führt aufgrund der Zunahme der Oberflächenenergie (Hydrophilierung) zu einer verbesserten Benetzbarkeit durch Flüssigkeiten und zu einer Verbesserung der Haftung von Beschichtungen (Klebern, Farben, Lacken etc.). Eine Korona-Anlage besteht im wesentlichen aus einem Hochfrequenzgenerator sowie einem Elektrodensystem, welches in einem definierten Abstand, zu einer geerdeten Trägerwalze angebracht ist. Die Generatorleistung wird über das Elektrodensystem auf die Oberfläche der zu behandelnden Materialbahn entladen, welche die Korona-Station zwischen Elektrode und Trägerwalze passiert. Bei den Elektrodensystemen unterscheidet man grundsätzlich 2 Varianten, deren Einsatz von der elektrischen Leitfähigkeit der Materialbahn abhängt. Für nichtleitende Materialbahnen (z. B. Kunststoff, Papier) werden Metallelektroden eingesetzt. Die leitfähige Trägerwalze ist bei dieser Variante mit einer dielektrischen Beschichtung (z. B. Silikon, Glasfasergewebe oder Keramik) ummantelt, welches zur Erlangung einer gleichmäßigen, homogenen Funkenentladung unerläßlich ist.For the second case, protection against electrical breakdown, are an example Rollers from so-called "corona systems" called. With a so-called Corona treatment in an air atmosphere becomes surfaces of webs (paper, Foil etc.) and other workpieces with the short-circuit sparks of an electrical Discharge in the uppermost atomic layers changed (publication of SOFTAL electronic GmbH, König-Georg-Stieg 1, D 21107 Hamburg: "Corona treatment in practice "). This change (e.g. oxidation) results due to the increase in Surface energy (hydrophilization) for improved wettability through Liquids and to improve the adhesion of coatings (adhesives, Paints, varnishes etc.). A corona system essentially consists of one High-frequency generator and an electrode system, which in one defined distance, is attached to an earthed carrier roller. The Generator power is applied to the surface of the electrode system unloading material web that the corona station between Electrode and carrier roller passes. Differences in the electrode systems There are basically two variants, the use of which depends on the electrical conductivity of the Material web depends. For non-conductive material webs (e.g. plastic, paper) metal electrodes are used. The conductive carrier roller is with this Variant with a dielectric coating (e.g. silicone, glass fiber fabric or Ceramic), which is used to achieve a uniform, homogeneous Spark discharge is essential.

Das Dielektrikum auf den Trägerwalzen unterliegt einem Verschleiß durch mechanische und thermische Beschädigungen. Die Häufigkeit der Neubeschichtung wird jedoch durch die Wahl des dielektrischen Werkstoffs entscheidend beeinflußt. Hierfür stehen im wesentlichen drei Werkstoffe, nämlich Aluminiumoxid, Glasfaserverbundwerkstoff und Silikongummi, zur Auswahl. Andere Dielektrika haben sich in der Praxis als ungeeignet erwiesen.The dielectric on the carrier rollers is subject to wear mechanical and thermal damage. The frequency of re-coating is, however, decisively influenced by the choice of the dielectric material. There are essentially three materials for this, namely aluminum oxide, Glass fiber composite and silicone rubber, to choose from. Other dielectrics have proven unsuitable in practice.

Aluminiumoxid ist nach dem heutigen Stand der am häufigsten angewendete keramische Werkstoff auf Grund der hohen Oberflächenhärte und des ebenfalls hohen Dielektrizitätsfaktors. Das Aluminiumoxid wird bevorzugt durch Thermisches Spritzen in Schichtdicken bis 2 mm aufgetragen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß die Aluminiumoxidbeschichtung, bedingt durch die Restporosität, Kanäle bis zum Grundkörper aufweist. Mit dünnflüssigen, lösungsmittelhaltigen Harzaufbereitungen kann diese Restporosität oberflächlich nach bekannten Methoden aus der Lackiertechnik geschlossen und somit eine dielektrische Eigenschaft erreicht werden. Im Betrieb jedoch kann dieser nur an der Oberfläche dichtende Harzaufbereitungsfilm infolge von Teilentladungen und Wärmeeinwirkung in den tiefer liegenden, nicht verschlossenen Poren wieder punktuell geöffnet werden. Dies führt zwangsläufig zum punktuellen Verlust der dielektrischen Eigenschaften, zu Schäden an der Materialbahn und damit zu einem Ausfall der Koronawalze.Alumina is currently the most commonly used ceramic material due to the high surface hardness and also high dielectric factor. The alumina is preferred by thermal Syringes applied in layers up to 2 mm thick. However, this solution has the Disadvantage that the aluminum oxide coating, due to the residual porosity, Has channels up to the base body. With thin, solvent-based Resin preparations can superficially determine this residual porosity according to known ones Methods from paint technology closed and thus a dielectric Property can be achieved. In operation, however, this can only be done on the surface sealing resin treatment film due to partial discharges and heat selectively reopened in the deeper, not closed pores become. This inevitably leads to selective loss of the dielectric Properties, damage to the material web and thus failure of the Corona roller.

Daher werden heute aus Kosten- und Herstellungsgründen, vor allem bei Trägerwalzen mit großer Ballenbreite, Silikongummi und GFK zur Beschichtung verwendet. Diese Beschichtungen können erhebliche Nachteile in der Produktion haben:
Therefore, for cost and manufacturing reasons, especially for carrier rolls with a large bale width, silicone rubber and GRP are used for coating. These coatings can have significant disadvantages in production:

- Both are not cut-resistant, the dielectric strength is with incisions analogous to the aluminum oxide coating no longer guaranteed and the burr-like edges of the cut damage the product (e.g. film, Paper etc.) or lead to so-called back side effects on the non-conductive material webs.
- Silicone has a strong tendency to stick, which u. a. in film production uneven running of the film from the roller results.
- Silicone shows a strong electrostatic charge on the product webs (including for foils) that u. May also lead to back effects.
- Both have a short service life. This makes them more common Machine downtimes necessary.
- From the high density and the high coating thickness (usually at least 10 mm) of the silicone results in a high inertia and Geometry change of the roller, which is also larger as a result dimensioned drives and bearings means.
- The high dielectric constant, especially in comparison to the GRP roller allows a short electrode gap. This leads directly to lower energy consumption.

Der Erfindung lag daher vor dem genannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, Formkörper mit verbesserten Schutzschichten bereitzustellen.The object of the invention was therefore before the stated prior art based on providing moldings with improved protective layers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Formkörper der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch erhältlich ist, daß man die mindestens eine porenhaltige Schicht im Vakuum mit einem Kunststoff infiltriert.According to the invention, this object is achieved by means of a shaped body at the beginning mentioned type, which is obtainable by having the at least one porous layer infiltrated in a vacuum with a plastic.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Formkörper, aufweisend einen Grundkörper, auf dem mindestens eine porenhaltige Schicht aus einem metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff aufgebracht ist und die den Grundkörper ganz oder teilweise bedeckt, erhältlich dadurch, daß man die mindestens eine porenhaltige Schicht im Vakuum mit einem Kunststoff infiltriert.The invention therefore relates to a molded body, comprising a base body, on the at least one pore-containing layer made of a metallic or non-metallic material is applied and the whole or the base body partially covered, obtainable by making the at least one porous Layer infiltrated in a vacuum with a plastic.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung dieser Formkörper, bei denen auf die äußere Oberfläche eines Grundkörpers eine porenhaltige Schicht aus einem metallischen oder nichtmetallischem Werkstoff aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß man die äußere Schicht des beschichteten Formkörpers im Vakuum mit einem Kunststoff infiltriert. The invention also relates to a method for producing this Shaped bodies, in which on the outer surface of a base body pore-containing layer made of a metallic or non-metallic material is applied, characterized in that the outer layer of the coated molded body infiltrated in a vacuum with a plastic.

Es können auch einzelne oder mehrere der in den Unteransprüchen oder Nebenansprüchen offenbarten Merkmale in beliebiger Kombination mit den Merkmalen des Hauptanspruchs erfinderische Lösungen der Aufgabe darstellen.It can also be one or more of the subclaims or Auxiliary claims disclosed features in any combination with the Represent features of the main claim inventive solutions to the task.

Gegenstand der Erfindung sind daher ebenfalls walzenförmige Formkörper erhältlich nach diesem oder den in den Unteransprüchen offenbarten Verfahren.The invention therefore also provides cylindrical shaped bodies according to this or the method disclosed in the subclaims.

Die porenhaltigen Schichten auf den Grundkörpern, die insbesondere durch thermisches Spritzen (Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen, Flammspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF)) hergestellt sind, können aus Metall, Metallegierungen, Keramik, karbidischen Werkstoffen, Cermets, Composites bestehen. Sie können aber auch galvanisch oder durch CVD oder PVD (Chemical, Physical Vapour Deposition) abgeschieden sein, z. B. Chrom-, Nickel-, Zinn- oder TiN-Schichten. Als Beispiel für thermisch gespritzte metallische Schichten sind solche aus rost- oder säurebeständigen Stählen (DIN EN 10028-1) oder den besonders korrosionsbeständigen sogenannten Sonderwerkstoffen (Nickel- Basislegierungen, Zirkonium, Titan, Tantal) zu nennen. Solche Schichten sind auch auf Walzen zum Korrosionsschutz in der Kunststoff- und Papier-Industrie aufgespritzt.The pore-containing layers on the base body, in particular by thermal spraying (plasma spraying, arc spraying, flame spraying, High speed flame spraying (HVOF)) can be made of metal, Metal alloys, ceramics, carbide materials, cermets, composites consist. You can also galvanically or by CVD or PVD (Chemical, Physical Vapor Deposition), e.g. B. chrome, nickel, tin or TiN layers. Examples of thermally sprayed metallic layers are those made of rust- or acid-resistant steels (DIN EN 10028-1) or the particularly corrosion-resistant so-called special materials (nickel Base alloys, zirconium, titanium, tantalum). Such layers are too on rollers for corrosion protection in the plastics and paper industry sprayed on.

Die Dicken solcher Schichten liegen im Bereich von 0,01 bis 2 mm. Bevorzugte Bereiche sind: 0,1 bis 1 mm, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,4 mm, ganz besonders bevorzugt 0,2 bis 0,25 mm. Daneben sollen auch sämtliche möglichen Bereiche innerhalb 0,01 bis 2 mm als offenbart gelten.The thicknesses of such layers are in the range from 0.01 to 2 mm. Preferred Ranges are: 0.1 to 1 mm, particularly preferably 0.1 to 0.4 mm, very particularly preferably 0.2 to 0.25 mm. In addition, all possible areas should also within 0.01 to 2 mm are considered to be disclosed.

Das Porenvolumen derartiger Schichten kann einen Anteil von 0,1 bis 20% des Schichtvolumens ausmachen. Bevorzugte Bereiche für die Anwendung der Erfindung sind 0,1 bis 15%, besonders bevorzugt 5-15%, ganz besonders bevorzugt 5 bis 10%. Als Poren sind hierbei sämtliche Hohlräume innerhalb der Schicht anzusehen, die von der umgebenden Atmosphäre her zugänglich sind, also auch Risse, unabhängig davon, ob sie bis zum Grundkörper durchgehen oder nicht.The pore volume of such layers can be from 0.1 to 20% of the Make up shift volume. Preferred areas for the application of Invention are 0.1 to 15%, particularly preferably 5-15%, very particularly preferably 5 to 10%. All voids are within the So look at the layer that is accessible from the surrounding atmosphere also cracks, regardless of whether they go through to the body or not.

Schichtdicken und Porenvolumen können mit gängigen metallographischen Methoden, beispielsweise im metallographischen Querschliff am aufgeschnittenen Formkörper, bestimmt werden. Als Schichtdicke ist die mittlere Schichtdicke anzusehen.Layer thicknesses and pore volumes can be measured using common metallographic Methods, for example in the metallographic cross section on the cut Shaped body, can be determined. The average layer thickness is the layer thickness to watch.

Als Formkörper kommen in Frage: Walzen, Rollen, Wellen, Lagersitze, Getriebewellen, Schonhülsen, Kolbenstangen, Galetten, Spulen, Kegel, Wannen, Bleche und sonstige gängige Formteile.The following may be used as shaped bodies: rollers, rollers, shafts, bearing seats, Gear shafts, protective sleeves, piston rods, godets, coils, cones, troughs, Sheets and other common molded parts.

Zum Zwecke des Korrosionsschutzes muß die thermisch gespritzte Schicht mit einem für die jeweilige Anwendung geeigneten und gegen das angreifende Korrosionsmedium beständigen Kunststoff so infiltriert werden, daß ausreichende Dichtheit gegen eindringende Elektrolytflüssigkeiten erreicht wird.For the purpose of corrosion protection, the thermally sprayed layer must also be used one suitable for the respective application and against the attacking Corrosion medium resistant plastic can be infiltrated so that sufficient Tightness against penetrating electrolyte liquids is achieved.

Vorteilhafterweise ist bzw. wird die Schicht im Mittel zu mindestens 20% der mittleren Schichtdicke infiltriert. Bevorzugt ist bzw. wird sie zu mindestens 25%, besonders bevorzugt zu mindestens 35% und ganz besonders bevorzugt zu mindestens 50% infiltriert.Advantageously, the layer is or will be at least 20% on average medium layer thickness infiltrates. It is preferred or is at least 25%, particularly preferably at least 35% and very particularly preferably to infiltrated at least 50%.

Kunststoffe im Sinne der Erfindung sind solche Materialien, deren wesentliche Bestandteile aus makromolekularen organischen Verbindungen bestehen, die synthetisiert oder durch Abwandeln von Naturprodukten entstehen. Ebenso gemeint sind die Monomere der jeweiligen Polymere, die durch eine in-situ-Polymerisation in ein Polymer umgewandelt werden können.Plastics in the sense of the invention are such materials, the essential ones Components consist of macromolecular organic compounds that synthesized or created by modifying natural products. Also meant are the monomers of the respective polymers, which are produced by an in situ polymerization a polymer can be converted.

Mögliche Kunststoffe:
Possible plastics:

Monomers of ethylene, propylene, butene, butadiene, styrene, tetrafluoroethylene,
- Polymers: PVC, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, Polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyester, polyamide, polycarbonate, Phenol formaldehyde, polyurethane, epoxides of ethylene oxide, silicone, and silane,
- Natural products: shellac, rubber solution,
- epoxy resins.

Besonders günstig für den Infiltrationsvorgang ist es, wenn zumindest ein Teil der Poren mit einer polymerisierbaren Flüssigkeit gefüllt wird, die unter den entsprechenden Bedingungen, ein Polymer bildet.It is particularly favorable for the infiltration process if at least part of the Pore is filled with a polymerizable liquid that is under the appropriate conditions, a polymer forms.

Eine andere Möglichkeit ist das Aufbringen eines mit oder ohne Erwärmung niedrig viskosen Polymers.Another option is to apply one with or without heating viscous polymer.

Weitere Möglichkeiten sind das Aufbringen eines flüssigen Monomers, das in der Schicht durch Einsatz eines Katalysators mit erhöhter Temperatur oder Einsatz von UV-Licht polymersisiert, oder das Aufbringen eines gelösten Polymers oder einer Polymerdispersion.Further possibilities are the application of a liquid monomer, which in the Layer by using a catalyst with an elevated temperature or by using Polymerized UV light, or the application of a dissolved polymer or Polymer dispersion.

Besonders bevorzugt ist die Infiltration mit polymerisierbaren Kunstharzen.Infiltration with polymerizable synthetic resins is particularly preferred.

Polymerisierbare Kunstharze im Sinne der Erfindung sind solche synthetischen Kunststoffe (vgl. Hans Domininghaus: Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, VDI- Verlag GmbH, Düsseldorf 1986), die näherungsweise unter Volumenkonstanz polymerisieren. Es eignen sich elektrisch isolierende Kunstharze, vorzugsweise Epoxid- und/oder Polyesterharze, insbesondere sogenannte Elektroisolierharze, wie sie im Elektromaschinenbau verwendet werden. Solche Harze sind beispielsweise unter den Handelsnamen Dobeckan® von der Fa. BASF Lacke + Farben AG, D-20539 Hamburg-Rothenburgsort oder Araldit-Imprägnierharzsystem® von Ciba Spezialitätenchemie erhältlich. Da die entsprechenden Grundharze vielfach fest oder sehr hochviskos sind, werden sie häufig in einem Reaktivverdünner gelöst und/oder erwärmt. Als Reaktivverdünner kann beispielsweise Vinyltoluol verwendet werden, welches aufgrund seiner reaktiven Doppelbindung mit in den entstehenden Formstoff einreagiert. Die Polymerisation wird durch Wärmeeinwirkung begonnen und läuft als schnelle Kettenreaktion ab, bis ein dreidimensional vernetzter Formstoff entstanden ist. Vorteilhaft an diesem System ist, daß in den Poren der Schicht keine Gasentwicklung stattfindet, die durch Schwinden zu Hohlräumen oder Blasen in der Imprägnierschicht oder durch Volumenzunahme zu Rissen in der Keramikschicht führen könnte. Selbstverständlich kann bei entsprechenden Kunststoffen die Polymerisation auch durch Einwirkung von Licht (UV) initiiert werden. Polymerizable synthetic resins in the sense of the invention are those synthetic Plastics (see Hans Domininghaus: The plastics and their properties, VDI- Verlag GmbH, Düsseldorf 1986), which is approximately under constant volume polymerize. Electrically insulating synthetic resins are suitable, preferably Epoxy and / or polyester resins, in particular so-called electrical insulation resins, such as they are used in electrical engineering. Such resins are, for example under the trade names Dobeckan® from BASF Lacke + Farben AG, D-20539 Hamburg-Rothenburgsort or Araldit impregnation resin system® from Ciba Specialty chemicals available. Because the corresponding base resins are often solid or are very highly viscous, they are often dissolved in a reactive thinner and / or heated. Vinyltoluene, for example, can be used as the reactive diluent be, which due to its reactive double bond in the resulting Molding material reacted. The polymerization is started by exposure to heat and runs as a rapid chain reaction until a three-dimensionally cross-linked molding material arose. The advantage of this system is that there are none in the pores of the layer Gas evolution takes place due to shrinkage to cavities or bubbles in the Impregnation layer or by volume increase to cracks in the ceramic layer could lead. Of course, with appropriate plastics Polymerization can also be initiated by exposure to light (UV).

Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls die Verwendung von Kunststoffen, bevorzugt von polymerisierbaren Kunstharzen wie vorstehend beschrieben, zur Infiltration der Beschichtung von Formkörpern, insbesondere Walzen, die eine porenhaltige Schicht, insbesondere eine thermische Spritzschicht, z. B. eine Plasmaspritzschicht aufweisen.The invention therefore also relates to the use of plastics, preferably of polymerizable synthetic resins as described above, for Infiltration of the coating of moldings, in particular rollers, the one pore-containing layer, in particular a thermal spray layer, for. Legs Have plasma spray layer.

Erfindungsgemäß findet die Infiltration unter Vakuum statt, vorzugsweise bei Drücken aus dem Bereich von 1-200 mbar abs, bevorzugt 1-20 mbar, besonders bevorzugt 1-5 mbar. Der unterste Druck, bei dem die Infiltration stattfindet kann je nach verwendetem Kunststoff bzw. Kunststoffsystem durch den Dampfdruck einer oder mehrerer beteiligter Komponenten bestimmt sein. Gleichzeitiges Aufheizen, vorzugsweise auf Temperaturen aus dem Bereich von 120 bis 160°C, beschleunigt die Polymerisation. Als Reaktivverdünner sind Vinyltoluol und Styrol aufgrund ihres relativ niedrigen Dampfdruckes von ca. 1 mbar bei 7°C vorteilhaft. Zur Vakuuminfiltration kann der Formkörper in einer beheizbaren Vakuumkammer drehbar gelagert werden. Die Vakuumkammer wird dann so weit mit Kunstharz gefüllt, daß der Formkörper ganz oder teilweise in das Harz eintaucht. Der Formkörper kann aber auch alternativ in der Vakuumkammer mit dem Kunstharz besprüht, oder über eine Düsen-Rakel-Einheit beschichtet werden. Es ist vorteilhaft, die Vakuumkammer vor dem Beschichten mit Harz auf erheblich kleinere Drücke als 1 mbar zu evakuieren, um möglichst viel Gas aus den Poren der Schicht zu entfernen. Eine technisch sinnvolle Untergrenze ist 0,001 mbar abs, ein Bereich, der mit Drehschieberpumpen leicht erreichbar ist. Die Dichtheit wird vorteilhafterweise erhöht durch anschließendes Aufbringen eines Überdruckes, vorzugsweise aus dem Bereich von 1 bis 10 bar, zur wirksamen Befüllung kleiner Poren. Die Fixierung des Kunstharzes im Spalt erfolgt durch Aushärtung z. B. unter Temperatur- oder UV- Einwirkung. Das Kunstharz sollte während dieses Schrittes zur inneren Vernetzung, Verklammerung mit dem Material der Spritzschicht und vollständigen Abdichtung der Poren unter praktischen Gesichtspunkten volumenneutral oder leicht volumenvergrößernd reagieren.According to the invention, the infiltration takes place under vacuum, preferably at Pressures in the range of 1-200 mbar abs, preferably 1-20 mbar, especially preferably 1-5 mbar. The lowest pressure at which infiltration takes place can ever according to the plastic or plastic system used by the vapor pressure of a or more components involved. Simultaneous heating, preferably accelerated to temperatures in the range from 120 to 160 ° C. the polymerization. As reactive thinners are vinyl toluene and styrene due to their relatively low vapor pressure of about 1 mbar at 7 ° C advantageous. For The shaped body can be vacuum infiltrated in a heatable vacuum chamber be rotatably supported. The vacuum chamber is then so far with synthetic resin filled that the molded body is fully or partially immersed in the resin. The Shaped body can alternatively in the vacuum chamber with the synthetic resin sprayed, or coated via a nozzle-doctor unit. It is beneficial the vacuum chamber before coating with resin to significantly lower pressures than Evacuate 1 mbar to get as much gas as possible from the pores of the layer remove. A technically reasonable lower limit is 0.001 mbar abs, an area that easily accessible with rotary vane pumps. The tightness is advantageous increased by subsequent application of overpressure, preferably from the Range from 1 to 10 bar, for the effective filling of small pores. The fixation of the Resin in the gap is made by curing z. B. under temperature or UV Impact. The resin should be used during this internal networking step, Clamping with the material of the spray layer and complete sealing of the Pores are volume-neutral or light from a practical point of view react to increase volume.

Bei Walzen ist der Walzengrundkörper vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff oder Metall, üblicherweise Stahl, Edelstahl, Aluminium, glas- oder kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff oder aus einer Kombination aus diesen Werkstoffen. Die Walze kann glatt sein, gedreht und/oder geschliffen. Ihre äußere Oberfläche kann zylindrisch oder tonnenförmig gestaltet sein. Die Schichtdicke der mindestens einen keramikhaltigen Schicht (im folgenden Schicht genannt) ist für Zwecke der elektrischen Isolierung bevorzugt größer gleich 0,5 mm, sie liegt besonders bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 1,5 mm. Bevorzugt besteht die Schicht im wesentlichen, das heißt zu mehr als 50, bevorzugt zu mehr als 80, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Gew.-%, aus elektrisch isolierenden keramischen Werkstoffen. Ebenfalls besonders bevorzugt ist die Schicht mit einem Elektroisoliermedium mit ebenfalls sehr guten Dielektrizitätseigenschaften infiltriert und dadurch dielektrisch verschlossen. Elektrisch isolierende keramische Werkstoffe, die auch aus mehreren Komponenten bestehen können, sind im Sinne der Erfindung schmelzbare Isolierkeramiken wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Spinelle des Aluminiumoxides und bevorzugt Mullit.In the case of rolls, the roll body is preferably made of fiber-reinforced Plastic or metal, usually steel, stainless steel, aluminum, glass or carbon fiber reinforced plastic or a combination of these Materials. The roller can be smooth, turned and / or ground. Your outer The surface can be cylindrical or barrel-shaped. The layer thickness of the at least one ceramic-containing layer (hereinafter called layer) is for For purposes of electrical insulation, preferably greater than or equal to 0.5 mm, it lies particularly preferably in the range from 0.8 to 1.5 mm. The layer preferably consists essentially, that is to say more than 50, preferably more than 80, particularly preferably more than 90% by weight, of electrically insulating ceramic Materials. The layer with a is also particularly preferred Electrical insulation medium infiltrated with also very good dielectric properties and thereby sealed dielectric. Electrically insulating ceramic Materials that can also consist of several components are in the sense of the invention fusible insulating ceramics such as aluminum oxide, zirconium oxide, spinels of aluminum oxide and preferably mullite.

Mullit im Sinne der Erfindung ist eine Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Verbindung, die aus Schmelzen gewonnen wird, hauptsächlich enthaltend Al₂O₃ mit 50 oder mehr als 50 Gew.-% (Angaben stets in Gew.-%, falls nicht anders angegeben) und SiO₂ mit 20 oder mehr als 20 Gew.-%. Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten mehr als 25% SiO₂ und weniger als 75% Al₂O₃. Das Aufbringen der Schicht kann mittels Plasmaspritzen mit handelsüblichen Ein- oder Mehrelektrodenbrennern durchgeführt werden. Auf die Oberfläche der rotierenden zylindrischen Grundwalze, die vorzugsweise durch Sandstrahlen aufgerauht ist, wird der elektrisch isolierende keramische Werkstoff ein- oder mehrlagig aufgespritzt.Mullite in the sense of the invention is an aluminum oxide-silicon oxide compound which is obtained from melts, mainly containing Al ₂ O ₃ with 50 or more than 50% by weight (data always in% by weight, unless stated otherwise) and SiO ₂ with 20 or more than 20 wt .-%. Preferred compositions contain more than 25% SiO ₂ and less than 75% Al ₂ O ₃ . The layer can be applied by means of plasma spraying with commercially available single or multi-electrode torches. The electrically insulating ceramic material is sprayed on in one or more layers on the surface of the rotating cylindrical base roller, which is preferably roughened by sandblasting.

Entsprechendes gilt sinngemäß auch für alle anderen Formkörper.The same applies mutatis mutandis to all other moldings.

Vorzugsweise wird die aufgetragene Schicht während des Plasmaspritzens in unmittelbarer Nähe des Beschichtungspunktes mit flüssigem oder feinkristallinem CO₂ gekühlt. Diese Behandlung hat neben dem Kühleffekt noch einen hervorragenden Reinigungseffekt. Anschließend wird mit Vorteil eine Infiltrierung (Imprägnierung) der Schicht mit einem polymerisierbaren Kunstharz, bevorzugt Elektroisolier- bzw. Imprägnierharz, besonders bevorzugt Polyesterimid- oder Epoxidharz im Vakuum-Druck-Verfahren so erfolgen, daß möglichst keine luftgefüllten Räume innerhalb der Schicht verbleiben, um Teilentladungsvorgänge oder Eindringen von Elektrolytflüssigkeit und damit Zerstörungen zu vermeiden. Anschließend erfolgt ein Härte- oder Polymerisationsschritt unter erhöhter Temperatur, bei dem eine volumenneutrale oder -vergrößernde innere Vernetzung und mechanische Verklammerung in der Schicht erfolgt. Dabei darf die Funktionalität nicht verloren gehen. Daran kann sich eine mechanische Bearbeitung anschließen, derart, daß man von der Oberfläche so lange Harz bzw. Harz und keramischen Werkstoff vorzugsweise ohne wässerige Schleifzusätze, besonders vorteilhaft mit Schleifvliesen oder -bändern abschleift, bis die Spitzen des keramischen Werkstoffs ganz oder teilweise entfernt sind und eine Oberfläche entsteht, die einen Flächenanteil des keramischen Werkstoffs von mindestens 30% der geometrischen Oberfläche aufweist. Bevorzugte Flächenanteile an keramischem Werkstoff betragen 30-70%.The applied layer is preferably cooled with liquid or finely crystalline CO ₂ during the plasma spraying in the immediate vicinity of the coating point. In addition to the cooling effect, this treatment also has an excellent cleaning effect. Subsequently, an infiltration (impregnation) of the layer with a polymerizable synthetic resin, preferably electrical insulating or impregnating resin, particularly preferably polyesterimide or epoxy resin, is carried out in a vacuum printing process in such a way that as far as possible no air-filled spaces remain within the layer, in order to avoid partial discharge processes or to prevent the penetration of electrolyte liquid and thus destruction. This is followed by a hardening or polymerization step at elevated temperature, in which an internal crosslinking which is neutral in terms of volume or increases and mechanical clinging takes place in the layer. The functionality must not be lost. This can be followed by mechanical processing such that resin or resin and ceramic material are sanded off the surface for as long as possible, preferably without aqueous abrasive additives, particularly advantageously with non-woven abrasive webs or belts, until the tips of the ceramic material have been completely or partially removed and a surface is created which has an area fraction of the ceramic material of at least 30% of the geometric surface. Preferred areas of ceramic material are 30-70%.

Bei korrosionsgeschützten Formkörpern ist der Grundkörper vorzugsweise aus Metall, üblicherweise Stahl, Edelstahl, Aluminium oder aus einer Kombination. Der Grundkörper kann glatt sein, gedreht und/oder geschliffen. Seine äußere Oberfläche kann beliebig (zylindrisch, kegelstumpf-, spulen-, tonnen- oder wannenförmig), bevorzugt rotationssymmetrisch gestaltet sein. Die Schichtdicke der mindestens einen keramik- oder metallhaltigen Schicht (im folgenden Schicht genannt) ist größer als 0,01 bevorzugt größer gleich 0,1 mm, sie liegt besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 0,4 mm. Bevorzugt besteht die Schicht im wesentlichen, das heißt zu mehr als 50, bevorzugt zu mehr als 80, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Gew.-%, aus einem anorganischem Material.In the case of molded articles protected against corrosion, the base body is preferably made of Metal, usually steel, stainless steel, aluminum or a combination. The The base body can be smooth, turned and / or ground. Its outer surface can be any (cylindrical, truncated cone, coil, barrel or trough-shaped), preferably be rotationally symmetrical. The layer thickness of the minimum a ceramic or metal-containing layer (hereinafter called layer) is larger than 0.01, preferably greater than or equal to 0.1 mm, it is particularly preferably in the range from 0.2 to 0.4 mm. The layer preferably consists essentially, that is to say more than 50, preferably more than 80, particularly preferably more than 90% by weight, made of an inorganic material.

Ebenfalls besonders bevorzugt ist die Schicht mit einem Kunstharz infiltriert und dadurch dicht verschlossen. Korrosionsbeständige Werkstoffe, die auch aus mehreren Komponenten bestehen können, sind im Sinne der Erfindung neben den bereits genannten Werkstoffen alle korrosionsbeständigen Metalle und Metallegierungen, Chromoxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Spinelle des Aluminiumoxides und Aluminiumtitanat.The layer is also particularly preferably infiltrated with a synthetic resin and thereby tightly closed. Corrosion-resistant materials that are also made of several components can exist in the sense of the invention in addition to already mentioned materials all corrosion resistant metals and Metal alloys, chromium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, spinels of Aluminum oxides and aluminum titanate.

Aluminiumtitanat im Sinne der Erfindung ist eine Aluminiumoxid-Titanoxid- Verbindung, die aus Schmelzen gewonnen wird, hauptsächlich enthaltend Al₂O₃ mit 60 oder mehr als 60 Gew.-% (Angaben stets in Gew.-%, falls nicht anders angegeben) und TiO₂ mit 3 bis 40 Gew.-%. Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten 3, 13 oder 40% TiO₂. Das Aufbringen der Schicht kann mittels Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen, Flammspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen mit handelsüblichen Geräten durchgeführt werden. Auf die Oberfläche des rotierenden Formkörpers, der vorzugsweise durch Sandstrahlen aufgerauht ist, wird der korrosionsbeständige Werkstoff ein- oder mehrlagig aufgespritzt.Aluminum titanate in the sense of the invention is an aluminum oxide-titanium oxide compound which is obtained from melts, mainly containing Al ₂ O ₃ with 60 or more than 60% by weight (data always in% by weight, unless otherwise stated) and TiO ₂ with 3 to 40 wt .-%. Preferred compositions contain 3, 13 or 40% TiO ₂ . The layer can be applied by means of plasma spraying, arc spraying, flame spraying, high-speed flame spraying using commercially available devices. The corrosion-resistant material is sprayed on in one or more layers on the surface of the rotating molded body, which is preferably roughened by sandblasting.

Eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Imprägnierung weist folgende, aufeinander folgende Schritte auf:
A special embodiment of the impregnation according to the invention has the following, successive steps:

a) In situ protection of the finished, preferably thermally sprayed layer by welding in foil to prevent water entry and Foreign particle contamination.
b) heating the molded body and simultaneously placing it under vacuum, 1-200 mbar abs, preferably 1-20 mbar abs, particularly preferably 1-5 mbar abs, to a stable (dry) condition has been reached.
c) Dipping in or coating (trickling) with electrical insulation or impregnating resin, preferably particularly vacuum-compatible polyester imide or Epoxy resin preparations and their mixtures. A suitably low one Viscosity can be adjusted by solvent or choice of temperature become.
d) After complete immersion or coating, an application can be made the surface with gas (air, nitrogen) at a pressure of 2 to preferred 20 bar abs, particularly preferably 4 to 7 bar abs. The excess The amount of resin is preferred when the molded body rotates Drainage removed.
e) curing or polymerization with a corresponding resin-specific increase Temperature.

Durch diese Verfahrensweise wird eine gute, d. h. schwind- und blasenfreie (volumenneutrale) Infiltrierung der Schicht erreicht.Through this procedure, a good, i.e. H. free of shrinkage and bubbles (Volume neutral) infiltration of the layer reached.

An die Infiltration (Imprägnierung) kann sich ein Schritt der physikalischen oder chemischen Bearbeitung anschließen, indem an der Oberfläche befindliches Kunstharz so weit entfernt wird, wie es der Einsatz der Funktionsoberfläche erfordert.Infiltration (impregnation) can be a step of physical or Connect chemical processing by using surface Resin is removed as far as the use of the functional surface required.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 bis 5 beispielhaft erläutert. Weiter wird ein Beispiel zur Funktionsweise offenbart. Eine Beschränkung in irgendeiner Weise ist dadurch nicht beabsichtigt.In the following, the invention is explained by way of example with reference to FIGS. 1 to 5. An example of how it works is also disclosed. It is not intended to limit it in any way.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 ein schematisches Verfahrensfließbild des erfindungsgemäßen Vakuuminfiltrierungsverfahrens; Fig. 1 is a schematic process flow diagram of Vakuuminfiltrierungsverfahrens invention;

Fig. 2 ein Verfahren zur Aufbringung einer Plasmaspritzschicht sowie eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer perspektivisch dargestellten Walze; FIG. 2 shows a method for applying a plasma sprayed coating, and a particular embodiment of the method of the invention using a roller, shown in perspective;

Fig. 3 einen dreidimensionalen Ausschnitt aus einer erhaltenen, beschichteten Walzenoberfläche (Detail "X" aus Fig. 2); Fig. 3 is a three-dimensional section of an obtained coated roll surface (detail "X" from Fig. 2);

Fig. 4 einen metallographischen Querschliff durch eine erfindungsgemäß infiltrierte Schicht; Figure 4 is a metallographic cross-section through an inventive infiltrated layer.

Fig. 5 einen metallographischen Querschliff durch eine Schicht, die bei Umgebungsbedingungen lackiert wurde. Fig. 5 shows a metallographic cross section through a layer that has been painted under ambient conditions.

Die Fig. 1 zeigt als einen erfindungsgemäßen Formkörper eine Walze 14 mit einem hohlzylindrischen Grundkörper 1 (vgl. auch Fig. 2 und 3), der um seine Längsachse rotiert (Pfeil 7). Die Oberfläche 2 des Grundkörpers 1 ist sandgestrahlt und weist eine Rauhigkeit 6 (Detail "X") entsprechend Rz gemäß DIN 4768 von 20-50 µm auf. In der Fig. 1 ist das Vakuuminfiltrierungsverfahren schematisch dargestellt: In einer Vakuumkammer 15 ist die Walze 14 mit dem hohlzylindrischen Grundkörper 1 auf Lagern 16 drehbar angeordnet. Die Kammer 15 hat einen Eingang 17 und einen Ausgang 18 zur Zuführung bzw. Ableitung des zur Infiltrierung verwendeten Kunststoffes, insbesondere des polymerisierbaren Kunstharzes 19, das aus einem Vorratsbehälter 20 mittels Pumpen 21 der Kammer 15 zugeleitet werden kann. Die Evakuierung erfolgt mittels einer Vakuumpumpe 22, die auch über einen ersten Druckanzeiger 23 ansteuerbar sein kann. Über einen Kompressor 24, der über einen zweiten Druckanzeiger 25 ansteuerbar sein kann, kann die Kammer 15 unter oder ohne Befüllung ("nachher) mit Harz mittels Gas (z. B. Luft, Stickstoff) unter Druck gesetzt werden. Fig. 1 shows, as an inventive shaped body has a roller 14 with a hollow cylindrical base body 1 (see. Also Fig. 2 and 3) which rotates about its longitudinal axis (arrow 7). The surface 2 of the base body 1 is sandblasted and has a roughness 6 (detail "X") corresponding to Rz according to DIN 4768 of 20-50 µm. In Fig. 1, the Vakuuminfiltrierungsverfahren is schematically shown: In a vacuum chamber 15, the roller 14 is arranged rotatably with the hollow-cylindrical basic body 1 on bearings 16. The chamber 15 has an inlet 17 and an outlet 18 for supplying and discharging the plastic used for infiltration, in particular the polymerizable synthetic resin 19 , which can be fed from a storage container 20 to the chamber 15 by means of pumps 21 . The evacuation takes place by means of a vacuum pump 22 , which can also be controlled via a first pressure indicator 23 . Via a compressor 24 , which can be controlled via a second pressure indicator 25 , the chamber 15 can be pressurized with or without filling ("afterwards) with resin by means of gas (eg air, nitrogen).

Das erfindungsgemäße Verfahren kann folgendermaßen durchgeführt werden:
The method according to the invention can be carried out as follows:

a) The plasma-sprayed roller 14 is installed in the chamber 15 .
b) The synthetic resin 19 is let into the evacuated chamber 15 until the roller 14 is completely or partially covered.
c) The roller 14 is set in rotation, so that its surface 2 is completely wetted with the synthetic resin 19 (this can be omitted if it is completely covered).
d) The synthetic resin 19 is drained off, whereby a rotation of the synthetic resin on the surface is obtained which is uniform under practical conditions.
e) The chamber is pressurized to force the resin into the pores of the plasma spray layer 9 (not drawn to scale). (This step is not absolutely necessary, since the resin also penetrates the pores via capillary forces).
f) Subsequently or simultaneously with e), the polymerization takes place, for the start or acceleration of which heat can also be supplied by means of a heater 26 .
g) The roller is then removed and ground, as below is performed.

Die Walze kann auch senkrecht in einer Kammer angeordnet sein. In so einem Fall muß die Kammer entsprechend hoch geflutet sein oder das Harz muß seitlich aufgespritzt werden, wie nachfolgend noch beispielhaft beschrieben. The roller can also be arranged vertically in a chamber. In such a case the chamber must be flooded accordingly or the resin must be on the side be sprayed on, as described below by way of example.

In der Fig. 2 ist der Beschichtungsvorgang zur Aufbringung der Plasmaspritzschicht schematisch dargestellt: Mittels eines Plasmabrenners 5, der mit einer Vorschubeinrichtung 8 parallel zur Längsachse des rotierenden Grundkörpers 1 bewegt wird, wird keramisches Pulver 3 aus einem Pulverdosierer 10 auf die sandgestrahlte Oberfläche 2 in einem Arbeitsgang aufgespritzt. Dabei wird die entstandene Schicht 9 über eine Kühleinrichtung 11 mittels aus der Flüssigphase entnommenem und so bei der Entspannung entstehendem, feinkristallinem CO₂ gekühlt. Anschließend wird die Umgebung der Schicht 9 im Beispiel auf 3 mbar abs evakuiert und beispielsweise mittels Düsen 12 mit einem polymerisierbaren Kunstharz, vorzugsweise einem hochviskosen Grundharz, das im Versuch aus ungesättigtem Polyesterimid und einem Reaktivverdünner Vinyltoluol bestand, infiltriert. Die Infiltration unter Vakuum wie vorstehend beschrieben hat den Vorteil, daß in den Poren der Plasmaspritzschicht keine störenden Gasblasen eingeschlossen werden. Anschließend kann eine Beaufschlagung mit einem Gasdruck von 6 bar abs stattfinden. Nach dem Beschleifen der so entstandenen Oberfläche erhält man die in Fig. 3 gezeigte Schicht 4, die mindestens 0,1 mm dick ist. Günstige Dickenmaße für Zwecke der elektrischen Isolierung bewegen sich im Bereich von 0,5 bis 2 mm. Beim Beschleifen der Infiltrationsschicht wird die Schicht 9 teilweise freigelegt, so daß die fertige Schicht 4 einen Oberflächenanteil an keramischem Werkstoff 13 von wenigstens 30% der geometrischen Oberfläche hat.In FIG. 2, the coating process is schematically illustrated for applying the plasma-sprayed layer: by means of a plasma torch 5 which is moved by a feed device 8 parallel to the longitudinal axis of the rotating body 1, ceramic powder 3 is obtained from a powder feeder 10 to the grit blasted surface 2 in a Sprayed operation. The resulting layer 9 is cooled via a cooling device 11 by means of finely crystalline CO ₂ removed from the liquid phase and thus formed during the expansion. The area around layer 9 in the example is then evacuated to 3 mbar abs and infiltrated, for example, by means of nozzles 12 with a polymerizable synthetic resin, preferably a highly viscous base resin, which in the experiment consisted of unsaturated polyester imide and a reactive thinner vinyl toluene. Infiltration under vacuum as described above has the advantage that no disruptive gas bubbles are trapped in the pores of the plasma spray layer. Subsequently, a gas pressure of 6 bar abs can be applied. After grinding the resulting surface, the layer 4 shown in FIG. 3 is obtained, which is at least 0.1 mm thick. Favorable thicknesses for the purposes of electrical insulation range from 0.5 to 2 mm. When grinding the infiltration layer, the layer 9 is partially exposed, so that the finished layer 4 has a surface proportion of ceramic material 13 of at least 30% of the geometric surface.

Das Beschleifen erfolgt besonders vorteilhaft mit gut schneidenden Schneidkörpern aus SiC auf Schleifbändern, wobei die Schneidgeschwindigkeit so gewählt wird, daß kein Verschmieren oder Verbrennen des Kunstharzes stattfindet.Grinding is particularly advantageous with well-cutting cutting bodies made of SiC on grinding belts, the cutting speed being chosen so that there is no smearing or burning of the synthetic resin.

Eine so hergestellte, vakuum/druckimprägnierte Walze mit einer Mullitschicht von 1,2 mm wurde rotierend einer typischen Koronaentladung (z. B. 5 kV) ausgesetzt, wobei der Walzenkörper keiner Zwangskühlung unterworfen wurde.A vacuum / pressure impregnated roller with a mullite layer of 1.2 mm was rotatingly exposed to a typical corona discharge (e.g. 5 kV), the roller body was not subjected to forced cooling.

Bei der Erhitzung auf 120°C zeigte sich kein Durchschlag. Die Walze wurde anschließend mit Luft sehr schnell abgekühlt. Diese Vorgänge wurden 10-mal wiederholt, ohne daß sich ein Durchschlag zeigte. There was no breakthrough when heated to 120 ° C. The roller was then cooled very quickly with air. This has been done 10 times repeated without showing a breakthrough.

Counterexample

Eine ebenfalls mit reinem Aluminiumoxid beschichtete Walze, bei der die Schichtdicke auch 1,2 mm betrug, wurde mit einem handelsüblichen, lösemittelhaltigen Polyurethanversiegler eingesprüht. Nach 10 Minuten erfolgte bereits ein Durchschlag.A roller also coated with pure aluminum oxide, in which the Layer thickness was also 1.2 mm, was with a commercially available sprayed with solvent-based polyurethane sealer. After 10 minutes it was done already a breakthrough.

example Salt spray test on coatings infiltrated according to the invention

Als Probe wurde ein beschichteter Hohlzylinder aus Stahl mit einem Durchmesser von 250 mm und einer Länge 400 mm verwendet. Die Schicht wurde mittels Plasmaspritzen erzeugt und besteht aus ca. 200 µm Chromoxid. Die Schicht wurde wie oben beschrieben vakuum-/druckimprägniert. Die Probe wurde anschließend 30 Tage entsprechend DIN 50021 bei 35°C in einem Salzsprühnebel getestet. Dabei zeigte die Probe keine Korrosion an den beschichteten Stellen. Im Gegensatz dazu zeigte eine Probe ohne die Vakuum-/Druckimprägnierung trotz einer vorhandenen korrosionshemmenden Zwischenschicht aus Nickel-Chrom 80/20% (Gew.) nach ein paar Tagen erste Korrosionserscheinungen.A coated steel hollow cylinder with a diameter was used as a sample of 250 mm and a length of 400 mm. The layer was by means of Plasma spraying produces and consists of approx. 200 µm chromium oxide. The layer was vacuum / pressure impregnated as described above. The sample then turned 30 Days tested according to DIN 50021 at 35 ° C in a salt spray. there the sample showed no corrosion at the coated areas. In contrast to showed a sample without the vacuum / pressure impregnation despite an existing one corrosion-resistant intermediate layer made of nickel-chromium 80/20% (wt.) after first few signs of corrosion.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Imprägnierung sind anhand des metallographischen Querschliffs in Fig. 4 im Vergleich zu einem Querschliff von einer unter Umgebungsbedingungen lackierten, gleichartigen Schicht in Fig. 5 deutlich zu sehen. Darin ist jeweils die unterste graue Fläche der Grundkörper, auf dem eine Plasmaspritzschicht der Dicke 1,14 bzw. 1,68 mm aus Mullit (schwarz) aufbaut. Der infiltrierte Teil der an sich schwarz erscheinenden Mullitschicht hebt sich als graue bzw. hellgraue Fläche ab. Die Helligkeit des Grautones beschreibt die Qualität der Imprägnierung, die mit steigender Helligkeit zunimmt. Die Fig. 4 und 5 sind Schwarzweiß-Ausdrucke der beiliegenden Fig. 4a und 5a. Aus dem Vergleich der Bilder in den Fig. 4 und 5 wird die Überlegenheit der Vakuumbeschichtung bezüglich Eindringtiefe und Porenfüllgrad deutlich.The advantages of the impregnation according to the invention can be clearly seen on the basis of the metallographic cross section in FIG. 4 compared to a cross section of a similar layer painted under ambient conditions in FIG. 5. It contains the lowest gray area of the base body, on which a plasma spray layer with a thickness of 1.14 or 1.68 mm is made of mullite (black). The infiltrated part of the mullite layer, which appears black, stands out as a gray or light gray surface. The brightness of the gray tone describes the quality of the impregnation, which increases with increasing brightness. FIGS. 4 and 5 are black and white prints of the accompanying Fig. 4a and 5a. The superiority of the vacuum coating in terms of depth of penetration and degree of pore filling becomes clear from the comparison of the images in FIGS. 4 and 5.

Claims

1. Shaped body, comprising a base body ( 1 ), on which at least one pore-containing layer ( 9 ) made of a metallic or non-metallic material is applied and which completely or partially covers the base body ( 1 ), obtainable in that the at least one pore-containing layer ( 9 ) infiltrated in a vacuum with a plastic.

2. Shaped body according to claim 1, wherein the plastic is polymerizable.

3. Shaped body according to claim 2, wherein the polymerizable plastic is polymerizable synthetic resin.

4. Shaped body according to claim 3, wherein the layer ( 9 ) is infiltrated with an electrical insulating resin and is largely sealed in a volume-neutral manner ( 4 ).

5. Shaped body according to one of claims 1 to 4, wherein the layer ( 9 ) is completely or partially ( 4 , 13 ) covered by the plastic.

6. Shaped body according to one or more of claims 1 to 5, wherein the outer surface of the infiltrated layer ( 4 ) has a proportion ( 13 ) of the metallic or non-metallic material of at least 30% of the geometric surface.

7. Shaped body according to one or more of claims 1 to 6, wherein the pore-containing layer ( 9 ) is a layer produced by means of thermal spraying or an electroplated layer or a PVD or CVD layer.

8. Shaped body one or more of claims 1 to 7, wherein the pore-containing layer ( 9 ) consists essentially of a corrosion-resistant material.

9. Shaped body according to claim 8, wherein the pore-containing layer ( 9 ) consists of a material selected from the group consisting of rust or acid-resistant steel, special materials, chromium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, spinels of aluminum oxide and aluminum titanate, mullite.

10. Shaped body according to one or more of claims 1 to 9, wherein the pore-containing layer ( 9 ) has one or more layers and is at least 0.01 mm thick.

11. Shaped body according to claim 10, wherein the pore-containing layer ( 9 ) has a thickness in the range from 0.4 to 2 mm.

12. Shaped body according to one or more of claims 1 to 11, wherein the pore-containing layer ( 9 ) has a proportion of pores of 0-20 vol .-%.

13. Shaped body according to claim 12, wherein the proportion of pores between 5 and 15 vol .-% is.

14. Shaped body according to claim 10 or 11, wherein the pore-containing layer ( 9 ) is infiltrated to a depth of at least 20% of the layer thickness.

15. Shaped body according to claim 14, wherein the pore-containing layer ( 9 ) is infiltrated to a depth of at least 50% of the layer thickness.

16. Shaped body according to one or more of claims 1 to 15, wherein the Shaped body a roller, roller, shaft, stirrer, bearing seat, protective sleeve, Piston rod, godet or a tub.

17. Roller according to claim 16, wherein the cylindrical base body ( 1 ) made of metal or fiber-reinforced plastic or a metal and a support made of electrically non-conductive plastic-fiber composite.

18. A process for the production of moldings according to one or more of claims 1 to 17 in which a pore-containing layer ( 9 ) made of a metallic or non-metallic material ( 3 ) is applied to the outer surface ( 2 ) of a base body ( 1 ), characterized that one infiltrates the outer layer of the coated shaped body ( 1 ) in vacuo with a plastic ( 4 ).

19. A method for producing rollers according to one or more of claims 16 to 17, in which on the outer surface ( 2 ) of a cylindrical base body ( 1 ) a layer ( 9 ) made of electrically insulating ceramic material ( 3 ) by means of thermal spraying in one Applying a layer thickness of at least 0.1 mm, characterized in that the outer layer ( 9 ) of the coated roller ( 1 ) is infiltrated in a vacuum with a plastic ( 4 ).

20. A process for the production of moldings according to one or more of claims 1 to 17, in which on the outer surface ( 2 ) of a base body ( 1 ) a layer ( 9 ) made of a corrosion-resistant material ( 3 ) by means of thermal spraying in a layer thickness of applying at least 0.01 mm, characterized in that the outer layer ( 9 ) of the coated base body ( 1 ) is infiltrated with a plastic ( 4 ) in a vacuum.

21. The method according to one or more of claims 18 to 20, in which a polymerizable plastic or a polymerizable resin used.

22. The method according to one or more of claims 18 to 21, wherein the layer ( 9 ) is infiltrated ( 4 ) with an electrical insulating resin system, from a practical point of view volume-neutral and on average at least 20% over the layer thickness.

23. The method according to one or more of claims 18 to 22, wherein one the plastic under vacuum at a pressure in the range of 1-200 mbar abs. infiltrates.

24. The method according to one or more of claims 18 to 23, wherein the Pressure at which the infiltration takes place, roughly the sum of the vapor pressures the components of the plastic system used for infiltration corresponds.

25. The method according to one or more of claims 18 to 24, wherein one after vacuum infiltration, an additional pressurization of 2 to Performs 10 bar abs using inert gas.

26. The method according to one or more of claims 18 to 25, wherein one a polymerization and / or curing of the polymerizable plastic or synthetic resin under heating or UV radiation.

27. Coating process for the protection of substrates or base bodies, the a porous outer layer made of a metallic or have non-metallic material against corrosion, characterized, that the outer pore-containing layer in vacuum with a plastic infiltrates.

28. Layer on a substrate available to protect the substrate from corrosion in that a pore-containing layer on the substrate, which consists of a metallic or non-metallic material, in a vacuum with a Plastic infiltrates.

29. Use of plastics for infiltration of porous layers Shaped bodies or substrates under vacuum.

30. Use according to claim 29, wherein the plastic is polymerizable.