DE10129868A1

DE10129868A1 - Thermisches Spritzverfahren mit Mischpulver

Info

Publication number: DE10129868A1
Application number: DE10129868A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Takahashi; Seiya Kunioka; Kenji Miyai
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: US6544597B2; CN1329180A; JP4029375B2; US20020018858A1; DE10129868B4; CN1164789C; JP2002004027A

Abstract

Beschrieben wird ein thermisches Spritzverfahren mit Mischpulver, bei dem: ein Plasmastrom (6) umgelenkt wird, um thermisches Spritzen durchzuführen; ein gemischter thermischer Spritzfilm mit zwei Arten von Materialien, welche unterschiedliche Schmelzpunkte haben, durch thermisches Spritzen in einer Bohrung gebildet wird, wobei Pulverzufuhrauslässe (7a, 8a) für jedes Material vorhanden sind; und jeder Pulverzufuhrauslaß (7a, 8a) entsprechend eingestellt wird, um jedes Material von außen her zuzuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermisches Spritzverfahren mit Mischpulver, insbesondere ein thermi sches Spritzverfahren mit Mischpulver, bei welchem ein Plasmastrom umgelenkt oder abgelenkt wird, um das thermi sche Spritzen durchzuführen.

Techniken wie das thermische Spritzen werden bei Gleitteilen von Fahrzeugen als ein Verfahren zur Bereit stellung von Gleitflächen mit Abriebwiderstand weit ver wendet und die Materialien, die für das thermische Sprit zen verwendet werden, reichen über verschiedene Gebiete von Einzelmaterialien zu gemischten oder (kombinierten) Materialien - abhängig vom Anwendungsfall. Unter anderem wird eine thermische Plasma-Spritzpistole für eine Boh rung verwendet, wenn thermisches Plasmaspritzen an einer Bohrung durchgeführt wird, wie es der Fall ist bei der inneren Oberfläche einer Bohrung in einem Zylinderblock und der Aufbau für die thermische Plasma-Spritzpistole beinhaltet ein System, in welchem ein Plasmastrom, der zwischen einer Anode und einer Kathode erzeugt wird, in eine Erstreckungsrichtung der Pistole umgelenkt und ther misch verspritzt wird (Fig. 11) und ein System, bei dem ein Plasmastrom vertikal zu einer Erstreckungsrichtung der Pistole abhängig von der Anordnung von Anode und Ka thode (Fig. 12) erzeugt wird.

Bislang wurde ein internes Zufuhrverfahren (ein Ver fahren, bei dem Pulver in der Innenseite der thermischen Spritzelektrode gefördert wird), bei welchem gemäß Fig. 11 Pulver 108, welches von einer Pulverförderleitung 106 gefördert wird, durch einen Pulverzufuhrdurchlaß 107 (kleiner Durchlaß oder Pore) in einer Anode 102 aus einer Kupferlegierung läuft und einem Plasmastrom 104 von einem Zufuhrauslaß 107a zugeführt wird, als ein Verfahren zur Zufuhr eines Pulvermaterials zu einer thermischen Spritz pisole 101 verwendet, welche ein System zum Umlenken ei nes Plasmastroms hat.

Wenn das Pulvermaterial durch das System gemäß Fig. 11 gefördert wird, laufen durch den Plasmastrom 104 ge schmolzene Partikel durch die Anode in Form einer thermi schen Spritzflamme 105, so daß die geschmolzenen Partikel 109 sich an der Innenseite der Anode beim Durchlauf (insbesondere im Nahbereich des Einspritzeinlasses des Plasmastroms) anheften. Wenn das thermische Spritzen in diesem Zustand weitergeführt wird, dehnt sich die Anhaf tung der geschmolzenen Partikel 109 aus und es kommt zu einem Auffüllen des Zufuhrauslasses 107a, was das Problem des Verstopfens mit Pulver mit sich bringt. Weiterhin be wirkt ein thermisches Spritzen über eine lange Zeitdauer hinweg einen Abtrag und eine Verformung 107b des Pulver zufuhrdurchlasses 107 aufgrund eines Flusses des Pulvers. Dies bewirkt eine turbulente Strömung in dem Pulverzu fuhrdurchlaß 107, was die Einspritzgeschwindigkeit des Pulvers verringert, was wiederum das Problem mit sich bringt, daß sich die geschmolzenen Partikel 109 noch wahrscheinlicher an der Anode absetzen.

Infolgedessen wird bei diesem thermischen Spritzver fahren die Häufigkeit der Wartung der thermischen Spritz pistole aufgrund von Adhäsion und Verstopfung der ge schmolzenen Partikel groß und die Produktivität wird ver schlechtert. Wenn weiterhin der Abtrag in dem Pulverzu fuhrdurchlaß 107 sich beschleunigt, muß die Anode 102 ausgetauscht werden, selbst wenn die Anode 102 noch nicht ihre eigentliche Lebensdauer erreicht hat. Die Anode 102 hat eine spezielle Form und ist daher teuer, was zu einem Anstieg in den Herstellungskosten führt.

Andererseits wurde ein externes Zufuhrverfahren (ein Verfahren, bei welchem Pulver von der Außenseite der thermischen Spritzelektrode her zugeführt wird) bislang als ein Verfahren zur Zufuhr eines Pulvermaterials zu ei ner thermischen Spritzpistole 121 mit einem System, bei dem ein Plasmastrom vertikal zur Erstreckungsrichtung in der Pistole erzeugt wird, durchgeführt, wobei das Pulver 108 einem sich ergebenden Plasmastrom 124 von einem Pul verzufuhrauslaß 126a zugeführt wird, der ein Auslaß einer Pulverförderleitung 126 ist.

Im System gemäß Fig. 12 ist nicht nur die thermische Spritzdistanz im Vergleich zum System gemäß Fig. 11 kurz, sondern auch der Plasmaaustrag muß niedrig gehalten wer den, so daß auf einem bearbeiteten Gegenstand keine Wär meauswirkung ausgeübt wird. Infolgedessen hat das Plasma eine geringe Ausgangsleistung und ein sehr feines Pulver material muß verwendet werden, um das Pulvermaterial auf einer kurzen thermischen. Spritzdistanz ausreichend aufzu schmelzen und zu beschleunigen, so daß es Probleme gibt, daß das Pulver teuer wird und es schwierig wird, das Pul ver zu handhaben. Weiterhin, je feiner das Pulver ist, um so schlechter wird die Fließfähigkeit hiervon und von da her besteht das Problem, daß es schwierig wird, das Pul ver stabil zuzuführen.

Zusätzlich wurden bislang bei den zwei Arten von thermischen Spritzpistolen für Bohrungen gemäß obiger Be schreibung, von denen jede einen Pulverzufuhrauslaß hat und wobei insbesondere ein gemischter thermischer Spritz film aus zwei oder mehr Komponentenarten erzeugt wird, verwendet: (1) Ein Verfahren, bei dem mehrere zu verwen dende Pulver vorab gemischt werden und zugeführt werden oder (2) ein Verfahren, bei dem mehrere zu verwendende Pulver vorab legiert oder kombiniert (Kombination durch mechanische Legierung) und zugeführt werden. Bei dem Ver fahren (1) ist es schwierig, die Zufuhr der gemischten Pulver in stets festgelegten Verhältnissen zueinander durchzuführen. Weiterhin gibt es Probleme, daß bei ge mischten Pulvern dasjenige Pulver mit einem niedrigeren Schmelzpunkt aufgeschmolzen wird, bevor es aus dem Pul verzufuhrauslaß austritt und die Wahrscheinlichkeit be steht, daß es Verstopfungen bewirkt und daß, wenn der Plasmaaustritt verringert wird, um dies zu vermeiden, das Pulver mit einem höheren Schmelzpunkt nicht ausreichend aufgeschmolzen wird, was die Qualität des thermischen Spritzfilms verringert.

Weiterhin gibt es im Verfahren (2) bislang Probleme, daß nicht nur die Kosten für das Pulver ansteigen, son dern auch, daß das Legieren oder Kombinieren aufgrund der Art der Komponenten des Materials schwierig ist.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der beste henden Situation gemacht und Aufgabe hiervon ist es, ein thermisches Spritzverfahren mit Mischpulver zu schaffen, bei dem eine Anode mit hoher Haltbarkeit und geringem Preis verwendet werden kann und ein thermisches Spritz pulver leicht handhabbar ist, und wobei weiterhin ein thermischer Spritzfilm mit hoher Qualität erhaltbar ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein thermisches Spritzverfahren mit Mischpulver geschaffen, bei dem: ein Plasmastrom umgelenkt wird, um thermisches Spritzen durchzuführen; ein gemischter thermischer Spritzfilm mit zwei Arten von Materialien mit unterschiedlichen Schmelz punkten durch thermisches Spritzen einer Bohrung gebildet wird; Pulverzufuhrauslässe für jedes Material vorgesehen sind; und jeder Pulverzufuhrauslaß entsprechend gesteuert wird, um von außen her jedes Material zuzuführen.

Gemäß dem Verfahren laufen das zugeführte Pulver und die vom Plasmastrom aufgeschmolzenen Partikel nicht durch das Innere der Anode, wodurch die Probleme von Anhaftung von geschmolzenen Partikeln an der Anode, das Verstopfen des zugeführten Pulvers aufgrund hiervon und ein Abtrag des Pulverzufuhrdurchlasses in der Anode vermieden sind, was bislang bei herkömmlichen Techniken der Fall war. In folgedessen ist die Wartung der Anode geringer und die Lebensdauer der Anode verlängert. Weiterhin ist der Auf bau der Anode vereinfacht, so daß die Kosten für die An ode abnehmen. Somit kann ein thermisches Spritzverfahren geschaffen werden, welches ausgezeichnet für die Massen produktion geeignet ist und wobei die Wartung mit gerin gen Kosten durchführbar ist.

Weiterhin ist die Pulverförderleitung ein separates Bauteil, so daß die Förderbedingungen separat derart ge steuert werden, daß die Position des Zufuhrdurchlasses frei gewählt werden kann, so daß die Zufuhrbedingungen jeweils geeignet für die entsprechenden Materialien aus gewählt werden können. Ein Mischungsverhältnis in dem thermischen Spritzfilm kann stets konstant beibehalten werden und somit wird die Qualität des thermischen Spritzfilms stabilisiert und erhöht. Weiterhin, selbst wenn die Pulverförderleitung verstopft ist, muß nur die Förderleitung auf einfache Weise ausgetauscht werden.

Zur Durchführung des thermischen Spritzverfahrens mit Mischpulver gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vor teilhaft, extern ein Material mit höherem Schmelzpunkt von einer thermischen Spritzflammenhochtemperaturseite zuzuführen und extern ein Material mit einem niedrigeren Schmelzpunkt von einer thermischen Spritzflammennieder temperaturseite zuzuführen.

Der zwischen der Anode und der Kathode beim thermi schen Plasmaspritzen erzeugte Plasmastrom verbleibt in einem sehr hohen Temperaturbereich. Das Pulver wird durch den Plasmastrom aufgeschmolzen und die geschmolzenen Par tikel hiervon bilden eine thermische Spritzflamme. Beim thermischen Spritzen ist es, um wirksam das zugeführte Pulver aufzuschmelzen, um einen thermischen Spritzfilm mit weniger Fehlern, beispielsweise Lücken und einer gu ten Qualität zu bilden, wichtig, soviel Pulver wie mög lich dem Plasmastrom zuzuführen und dem Pulver ausrei chend Hitze zuzuführen. Dies macht es notwendig, es dem Pulverzufuhrauslaß zu ermöglichen, so nahe wie möglich an dem Plasmastrom zu sein, um das Pulver zuzuführen. Unter der Annahme, daß der Zufuhrauslaß von dem Plasmastrom entfernt liegt, verteilt sich das vom Zufuhrauslaß einge spritzte Pulver unmittelbar nach dem Einspritzen, so daß weniger Wahrscheinlichkeit besteht, daß das Pulver den Plasmastrom erreicht und es nicht ausreichend erhitzt und aufgeschmolzen wird. Als Ergebnis hiervon ergeben sich Fehler, beispielsweise Lücken, ungenügendes Aufschmelzen und ungenügendes Mischen in dem ausgebildeten Film oder es ergibt sich das Problem in einer Verringerung der Aus beute (Anhaftungseffizienz) des Pulvers, wobei die Menge von in den Film eingebrachtem Pulver im Vergleich zum zu geführten Pulver verringert ist.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben bestä tigen können, daß in einem thermischen Plasmaspritzver fahren für eine Bohrung, bei dem ein Plasmastrom umge lenkt wird, der Plasmastrom nach der Umlenkung und die thermische Spritzflamme in einem Zustand verbleiben, in dem der Plasmastrom aufgeteilt ist und daß ein Hochtempe raturteil und ein Niedertemperaturteil in der thermischen Spritzflamme vorhanden sind.

In diesem Fall wird der Pulverzufuhrauslaß, der auf Seiten des Hochtemperaturteils der thermischen Spritz flamme positioniert ist, wahrscheinlich auf eine hohe Temperatur angehoben und wenn ein Material mit einem niedrigen Schmelzpunkt dem Plasmastrom von Seiten des Hochtemperaturteils der thermischen Spritzflamme her zu geführt wird, wird das Pulver bei einer Temperatur des erhitzten Zufuhrauslasses aufgeschmolzen und verstopft den Nahbereich des Zufuhrauslasses, so daß eine Verstop fung bewirkt wird und eine Wartung notwendig ist. Wenn der Zufuhrauslaß von der thermischen Spritzflamme als Ge genmaßnahme entfernt gehalten wird, wird gemäß obiger Be schreibung ein Film mit einer guten Qualität nicht erhal ten.

Andererseits und wie in der erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform gezeigt, kann das Pulvermaterial ausreichend aufgeschmolzen werden, indem das Material mit hohem Schmelzpunkt von der Pulverförderleitung zur Seite des Hochtemperaturteils der thermischen Spritzflamme zu dem Plasmastrom gefördert wird. Weiterhin macht es das Zufüh ren des Materials mit niedrigem Schmelzpunkt von der Pul verförderleitung zur Seite des Niedertemperaturteils der thermischen Spritzflamme zum Plasmastrom möglich, den Pulverzufuhrauslaß nahe an den Plasmastrom heranzubrin gen, wobei ein Verstopfen in dem Pulverzufuhrauslaß ver hindert wird und sich somit ein thermischer Spritzfilm ohne Wartung und auch in Massenproduktion erzeugen läßt, bei dem ein Schmelzzustand und ein Mischungsverhältnis des Pulvers stabilisiert sind und eine gute Qualität er zeugbar ist.

In der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, 0° ≦ α₁ und 0° ≦ α₂ zu setzen, wobei α₁ ein Winkel ist, der von einer Einspritzrichtung des Pulvers von der Seite des thermischen Hochtemperaturspritzteils zum Plasmastrom und einer Plasmastrom-Einspritzfläche der Anode in einer thermischen Plasma-Spritzpistole eingeschlossen wird und α₂ ein Winkel ist, der durch eine Einspritzrichtung des Pulvers von der Seite des thermischen Niedertemperatur spritzteils des Plasmastroms und der Plasmastrom-Ein spritzfläche der Anode in der thermischen Plasma-Spritz pistole eingeschlossen wird.

Wenn diese Merkmale 0° ≦ α₁ und 0° ≦ α₂ gesetzt wer den, haften die Partikel nicht an der Plasma-Einspritz fläche des Einspritzauslasses in der Anode an und die An ode wird wartungsfrei. In diesem Fall wird das zugeführte Pulver bevorzugt nahe an den Plasmastrom-Einspritzauslaß herangebracht, um das Pulver ausreichend aufzuschmelzen und wenn α₁ und α₂ zunehmen, besteht weniger Wahrschein lichkeit, daß das Pulver in den Plasmastrom eingebracht wird, so daß das Pulver unzureichend aufgeschmolzen wird und die Ausbeute verschlechtert wird. Infolgedessen sind 0° ≦ α₁ ≦ 45° und 0° ≦ α₂ ≦ 45° stärker bevorzugt, um ei nen Film herzustellen, der stabil ist und gute Qualität hat.

In der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, daß ein weiterer Pulverzufuhrauslaß in einer Verlängerung der Einspritzrichtung des zugeführten Pulvers nicht vorhanden ist.

Mit diesem Merkmal ist ein weiterer Pulverzufuhraus laß nicht in einer Verlängerung der Einspritzrichtung des zugeführten Pulvers vorhanden, so daß die durch den Plas mastrom und die Flamme laufenden Partikel sich nicht an einem anderen Pulverzufuhrauslaß anheften können und es erfolgt keine Verstopfung. Infolgedessen kann das Pulver kontinuierlich wartungsfrei zugeführt werden.

In der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, daß das Material, welches einen höheren Schmelzpunkt hat, ein auf Fe basierendes Material ist und daß das Material mit einem niedrigeren Schmelzpunkt ein Material auf Al-Basis ist, wobei das Material auf Fe-Basis extern von der Seite des Hochtemperaturteils der thermischen Spritzflamme her zugeführt wird und extern dem Plasmastrom zugeführt wird und das Material auf Al-Basis extern von der Seite des Niedrigtemperaturteils der thermischen Spritzflamme her dem Plasmastrom zugeführt wird.

Wenn ein Mischpulver aus Material aus Fe-Basis und Material auf Al-Basis thermisch gespritzt wird, wurde dieses bislang vorab gemischt oder kombiniert und in die sem Fall haben sich die im Stand der Technik erläuterten Probleme ergeben.

Bei dem thermischen Spritzverfahren mit Mischpulver gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Material auf Fe-Basis dem Plasmahochtemperaturteil zugeführt und somit kann das Material auf Fe-Basis ausreichend aufgeschmolzen werden. Weiterhin wird das Material auf Al-Basis dem Plasmaniedertemperaturteil zugeführt und somit kann ver hindert werden, daß das Material auf Al-Basis in dem Pul verzufuhrauslaß mehr als notwendig geschmolzen wird, was Verstopfung mit sich bringen würde.

Infolgedessen können das Material auf Fe-Basis und das Material auf Al-Basis unter Zufuhrbedingungen geför dert werden, welche jeweils entsprechend geeignet sind und somit kann ein Mischfilm auf Fe-Basis und Al-Basis, in welchem die jeweiligen Materialien ausreichend aufge schmolzen und gemischt sind und der eine gute Qualität hat, hergestellt werden. Weiterhin erfolgt die Mischung nicht in Pulverform, so daß die spezielle industrielle Technik nicht notwendig ist und die Herstellung kann bei niedrigen Kosten erfolgen.

Genauer gesagt, das Material auf Fe-Basis umfaßt Weißeisen, Kohlenstoffstahl, eine Legierung auf Fe-Mo-Ba sis, eine Legierung auf Fe-Cr-Basis und eine Legierung auf Fe-Ni-Basis und das Material auf Al-Basis beinhaltet genauer gesagt eine Legierung auf Al-Si-Basis, eine Le gierung auf Al-Pb-Basis, eine Al-Bronze-Legierung, eine Legierung auf Al-Cu-Basis und reines Al.

Das thermische Spritzverfahren mit Mischpulver gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer thermischen Spritzpistole für eine Bohrung zur Durchführung des ther mischen Spritzverfahrens mit Mischpulver gemäß der vor liegenden Erfindung und ist eine Schnittdarstellung, wel che schematisch einen wesentlichen Teil hiervon zeigt;

Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung, welche vergrößert die thermische Spritzpistole für eine Bohrung gemäß Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 zeigt eine thermische Spritzpistole für eine Bohrung zum Vergleich mit der thermischen Spritzpistole für eine Bohrung zur Durchführung des thermischen Spritz verfahrens mit Mischpulver gemäß der vorliegenden Erfin dung und ist eine schematische Schnittdarstellung, welche das Vergleichsbeispiel zeigt, in welchem der Pulverzu fuhrauslaß in Richtung der Anodenseite angeordnet ist;

Fig. 4 ist eine Photographie, welche einen Quer schnitt durch den thermischen Spritzfilm zeigt, der durch die thermische Spritzpistole für eine Bohrung zur Durch führung des thermischen Spritzverfahrens mit Mischpulver gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde;

Fig. 5 ist eine Schnittdarstellungs-Photographie, welche ein Ergebnis zeigt, welches durch Durchführung des Vergleichsbeispiels unter gleichen Bedingungen wie in der vorliegenden Erfindung mittels einer herkömmlichen ther mischen Spritzpistole mit einem internen Zufuhrsystem er halten wurde, um dieses mit dem thermischen Spritzverfah ren mit Mischpulver gemäß der vorliegenden Erfindung zu vergleichen;

Fig. 6 ist eine Querschnittsdarstellung eines thermi schen Spritzfilms der Probe, der unter Verwendung der thermischen Spritzpistole für eine Bohrung zur Durchfüh rung des thermischen Spritzverfahrens mit Mischpulver ge mäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, wobei das Mischpulver nur von der Seite des Hochtemperaturteils der thermischen Spritzflamme aus dem zweileitigen externen Zufuhrsystem zugeführt wurde;

Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung eines thermi schen Spritzfilms der Probe, der unter Verwendung der thermischen Spritzpistole für eine Bohrung zur Durchfüh rung des thermischen Spritzverfahrens mit Mischpulver ge mäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, wobei das Mischpulver nur von der Seite des Niedertemperaturteils der thermischen Spritzflamme aus dem zweileitigen exter nen Zufuhrsystem zugeführt wurde;

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung des Winkels α₁, gebildet durch eine Einspritz richtung des Pulverzufuhrauslasses und der Plasmastrom einspritzfläche der Anode, mit der thermischen Spritz filmdicke zeigt;

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, welche ein Ergebnis zeigt, welches durch Bestimmen einer Kohlen stoffstahlrate in den Filmkomponenten durch eine Flächen rate erhalten wurde, welche von dem Kohlenstoffstahl in dem Querschnitt eines thermischen Spritzfilms erhalten wird;

Fig. 10 ist eine schematische Schnittdarstellung, welche ein Ergebnis zeigt, welches durch Durchführen des thermischen Spritzexperimentes in dem Zustand erhalten wurde, in welchem die Zufuhrauslässe der Pulverzufuhrlei tungen in der thermischen Spritzpistole eines zweileiti gen externen Zufuhrsystems einander gegenüberliegend an geordnet sind;

Fig. 11 ist ein Querschnitt durch einen wesentlichen Teil, in welchem eine herkömmliche thermische Spritzpi stole eines internen Zufuhrsystems gezeigt ist; und

Fig. 12 ist ein Querschnitt durch einen wesentlichen Teil, in welchem schematisch eine herkömmliche thermische Spritzpistole eines Systems gezeigt ist, in welchem ein Plasmastrom vertikal zu einer Erstreckungsrichtung der Pistole erzeugt wird.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittdarstellung, wel che einen wesentlichen Teil einer thermischen Spritzpi stole für eine Bohrung zur Durchführung einer Ausfüh rungsform des thermischen Spritzverfahrens mit Mischpul ver gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

In dieser thermischen Plasmaspritzpistole für eine Bohrung ist in einem Spitzen- oder Endteil eines thermi schen Spritzpistolenkörpers 1 eine Anode 2 angeordnet. Diese Anode 2 hat einen Plasmastromdurchlaß 3 in einem axialen Kernteil und eine Kathode 4 ist im inneren Teil des oben genannten Plasmastromdurchlasses 3 angeordnet. Ein Spitzendurchlaß 3a im Nahbereich eines Einspritzaus lasses 5 in dem Plasmastromdurchlaß 3 ist zu einem Basis durchlaß 3b abgebogen und ein axialer Kern des obigen Durchlasses 3a ist so ausgebildet, daß er zu einem axia len Kern des Basisdurchlasses 3b um annähernd 45° abge winkelt ist. Ein Plasmastrom 6 wird durch die Anode 2 und die Kathode 4 in dem Plasmastromdurchlaß 3 gebildet.

In dieser thermischen Plasmaspritzpistole für eine Bohrung sind zwei Pulverförderleitungen 7 und 8 in einer umfangsseitigen Oberfläche des thermischen Spritzpisto lenkörpers 1 angeordnet. Ein Zufuhrauslaß 7a der Pulver förderleitung 7 ist in Richtung eines Hochtemperaturteils 9a einer thermischen Spritzflamme 9, die durch den Plas mastrom 6 gebildet wird, gerichtet und ein Zufuhrauslaß 8a der Pulverförderleitung 8 ist in Richtung eines Nie dertemperaturteils 9b der thermischen Spritzflamme 9 ge richtet. In dieser thermischen Plasmaspritzpistole für eine Bohrung ist 0° ≦ α₁ ≦ 45° und 0° ≦ α₂ ≦ 45° gesetzt, wobei α₁ ein Winkel ist, der durch eine Einspritzrichtung des Pulvers vom Zufuhrauslaß 7a zum Hochtemperaturteil 9a der thermischen Spritzflamme 9 und einer Plasmastromein spritzfläche 2a der Anode 2 in dem thermischen Spritzpi stolenkörper 1 eingeschlossen ist und α₂ ein Winkel ist, der durch eine Einspritzrichtung des Pulvers von dem Zu fuhrauslaß 8a zum Niedertemperaturteil 9b der thermischen Spritzflamme 9 und der Plasmaeinspritzfläche 2a der Anode 2 in dem thermischen Spritzpistolenkörper 1 eingeschlos sen ist.

In der so aufgebauten thermischen Plasmaspritzpistole für Bohrungen werden zwei Arten von Pulver mit unter schiedlichen Schmelzpunkten, beispielsweise ein Pulverma terial 10 auf Fe-Basis mit einem hohen Schmelzpunkt und ein Pulvermaterial 11 auf Al-Basis mit einem niedrigen Schmelzpunkt separat gesteuert und dem Plasmastrom 6 von den Pulverzufuhrauslässen 7a und 8a der Pulverförderlei tungen 7 und 8 an einer Position zugeführt, wo der Plas mastrom 6 aus dem Einspritzauslaß 5 austritt. Sodann wird das dem Plasmastrom 6 zugeführte Pulver aufgeschmolzen und die thermische Spritzflamme 9 wird durch die ge schmolzenen Partikel gebildet.

Bei dieser Ausführungsform laufen das zugeführte Pul ver und die vom Plasmastrom 6 aufgeschmolzenen Partikel nicht durch die Anode 2 und somit sind Probleme, bei spielsweise Anhaftung der geschmolzenen Partikel an der Anode 2, Verstopfung des zugeführten Pulvers hierdurch und ein Abrieb der Pulverförderleitung in der Anode be seitigt, welche bislang beobachtet wurden. Andererseits ist es, um wirksam das zugeführte Pulver aufzuschmelzen, um einen guten thermischen Spritzfilm mit wenigen Defek ten, beispielsweise Lücken zu bilden, wichtig, soviel Pulver wie möglich dem Plasmastrom 6 zuzuführen und aus reichend Hitze dem Pulver zuzuführen. Dies macht es not wendig, bei der Zuführung des Pulvers die Pulverzufuhr auslässe 7a und 8a solange wie möglich an den Plasmastrom heranzubringen. Wenn die Pulverzufuhrauslässe 7a und 8a entfernt vom Plasmastrom 6 sind, verteilen sich die von den Pulverzufuhrauslässen 7a und 8a eingespritzten Pulver unmittelbar danach, so daß sie weniger wahrscheinlich dem Plasmastrom 6 erreichen und die Pulver werden nicht aus reichend erhitzt und aufgeschmolzen. Als Ergebnis hiervon ergeben sich Fehler, beispielsweise Lücken, ungenügendes Aufschmelzen und ungenügendes Mischen in dem Film, der ausgebildet wird, oder es ergibt sich das Problem in der Verringerung der Ausbeute (Anhaftungsleistung) des Pul vers, wobei die Menge von in den Film eingebrachtem Pul ver im Vergleich zum zugeführten Pulver geringer ist.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben bestä tigen können, daß bei einem thermischen Plasma-Spritzver fahren für eine Bohrung, bei dem ein Plasmastrom umge lenkt wird, der Plasmastrom 6 nach der Umlenkung und die thermische Spritzflamme 9 in einem Zustand verbleiben, in welchem der Plasmastrom 6 gemäß der vergrößerten Darstel lung von Fig. 2 eine Aufspaltung zeigt insofern, als in der thermischen Spritzflamme 9 der Hochtemperaturteil 9a und der Niedertemperaturteil 9b vorhanden sind. In diesem Fall besteht die Wahrscheinlichkeit, daß der Pulverzu fuhrauslaß 7a, der auf Seiten des Hochtemperaturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9a liegt, auf eine hohe Tem peratur erhitzt wird und wenn ein Material mit niedrigem Schmelzpunkt von der Seite des Niedertemperaturteils 9b der thermischen Spritzflamme 9 zugeführt wird, wird das Pulver bei einer Temperatur des erhitzten Zufuhrauslasses 7a aufgeschmolzen und bedeckt den Nahbereich des Zufuhr auslasses 7a, so daß eine Verstopfung bewirkt wird und eine Wartung nötig ist. Wenn der Zufuhrauslaß 7a als Ge genmaßnahme von der thermischen Spritzflamme 9 entfernt gehalten wird, wird gemäß obiger Beschreibung ein Film mit einer guten Qualität nicht erhalten.

Andererseits kann gemäß dieser Ausführungsform (siehe Fig. 2) das Pulvermaterial durch Zufuhr des Materials mit einem hohen Schmelzpunkt von der Pulverförderleitung 7 zur Seite des Hochtemperaturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 aufgeschmolzen werden. Weiterhin macht es die Zufuhr des Materials mit niedrigem Schmelzpunkt von der Pulverförderleitung 8 zur Seite des Niedertemperatur teils der thermischen Spritzflamme 9 möglich, den Pulver zufuhrauslaß 8a nahe an den Plasmastrom 6 heranzubringen, wobei ein Verstopfen des Pulverzufuhrauslasses 8a verhin dert wird und somit ein thermischer Spritzfilm wartungs frei und auch in Massenherstellung erzeugt werden kann, in welchem ein Abschmelzzustand und ein Mischungsverhält nis des Pulvers stabilisiert sind und der eine gute Qua lität hat.

Beim thermischen Plasmaspritzen korrigieren sich beim Zuführen des Pulvers zu dem Plasmastrom 6 die durch den Plasmastrom 6 aufgeschmolzenen Partikel für gewöhnlich in einen Flugpfad entlang einer Einspritzrichtung des Plas mastromes 6 zur Ausbildung der thermischen Spritzflamme 9; es ist jedoch ein Teil der Partikel vorhanden, welche durch den Plasmastrom 6 und die thermische Spritzflamme 9 in der Einspritzrichtung ohne Korrektur der Flugbahn hin durchtreten. Wenn in diesem Fall die Plasmaeinspritzflä che 2a oder der Einspritzauslaß 5 der Anode 2 in einer Verlängerung der Einspritzrichtung des Pulvers vorhanden ist, haften die aufgeschmolzenen Partikel an der Ein spritzfläche 2a oder dem Einspritzauslaß 5 an und können eine weitere Verstopfung verursachen. Dies macht demzu folge eine Wartung der Anode 2 notwendig und wird ein Grund zur Verkürzung der Lebensdauer der Anode.

In dieser Ausführungsform ist 0° ≦ α₁ und 0° ≦ α₂ ge setzt, so daß sich die Partikel nicht an der Plasmaein spritzfläche 2a oder dem Einspritzauslaß 5 der Anode 2 ansetzen können und die Anode ist wartungsfrei. In diesem Fall wird das zugeführte Pulver bevorzugt nahe an den Plasmaeinspritzauslaß 5 herangebracht, um das Pulver aus reichend aufzuschmelzen und wenn α₁ und α₂ größer werden, besteht weniger Wahrscheinlichkeit, daß das Pulver in den Plasmastrom eingebracht wird, so daß das Pulver unzurei chend aufgeschmolzen wird und die Ausbeute verschlechtert wird. Infolgedessen sind 0° ≦ α₁ ≦ 45° und 0° ≦ α₂ ≦ 45° bevorzugter, um einen Film herzustellen, der stabil ist und eine gute Qualität hat.

In dieser Ausführungsform ist ein weiterer Pulverzu fuhrauslaß nicht in einer Verlängerung der Einspritzrich tung des zugeführten Pulvers vorhanden, so daß die durch den Plasmastrom 6 und die thermische Spritzflamme 9 lau fenden Partikel sich nicht an den Pulverzufuhrauslässen 7a und 8a anheften und keine Verstopfung erfolgt. Infol gedessen kann das Pulver kontinuierlich wartungsfrei zu geführt werden.

Wenn ein Mischpulver aus einem Material auf Fe-Basis und einem Material auf Al-Basis thermisch gespritzt wird, wurden sie bislang vorab gemischt oder kombiniert und in diesem Fall ergaben sich die im Stand der Technik ge schilderten Probleme. Insbesondere besteht die Wahr scheinlichkeit, daß durch eine aluminuthermische Reaktion das Material auf Fe-Basis mit dem Material auf Al-Basis reagiert und das Risiko einer Explosion besteht, so daß große Achtsamkeit bei der Handhabung notwendig ist.

In dieser Ausführungsform wird das Material auf Fe- Basis von der Seite des Hochtemperaturteils 9a der ther mischen Spritzflamme 9 her zugeführt, wodurch das Materi al auf Fe-Basis ausreichend aufgeschmolzen werden kann. Das Material auf Al-Basis wird von der Seite des Nieder temperaturteils 9b der thermischen Spritzflamme 9 her dem Plasmastrom 6 zugeführt, so daß das Material auf Al-Basis daran gehindert wird, in dem Pulverzufuhrauslaß 8a mehr als notwendig - was eine Verstopfung erzeugen würde - aufgeschmolzen wird. Infolgedessen können das Material auf Fe-Basis und das Material auf Al-Basis unter Förder bedingungen zugeführt werden, welche entsprechend an sie angepaßt sind und somit kann ein Mischfilm auf Fe-Basis und Al-Basis, in welchem die jeweiligen Materialien aus reichend aufgeschmolzen und gemischt sind und der eine gute Qualität hat, hergestellt werden. Weiterhin werden sie nicht in Pulverform gemischt, so daß eine spezielle industrielle Technik nicht notwendig ist und die Herstel lung zu geringen Kosten erfolgen kann.

Genauer gesagt, die Materialien auf Fe-Basis beinhal ten Weißeisen, Kohlenstoffstahl, eine Legierung aus Fe- Mo-Basis, eine Legierung aus Fe-Cr-Basis und eine Legie rung aus Fe-Ni-Basis und das Material auf Al-Basis bein haltet genauer gesagt eine Legierung auf Al-Si-Basis, ei ne Legierung auf Al-Pb-Basis, eine Al-Bronze-Legierung, eine Legierung auf Al-Cu-Basis und reines Al.

Beispiele

In den nachfolgenden Beispielen und Vergleichsbei spielen wurden fortlaufende thermische Spritzexperimente durchgeführt und die Qualität wurde durch Herstellung von Proben untersucht.

In einem thermischen Spritzverfahren für eine Boh rung, bei welchem ein Plasmastrom umgelenkt wird, wurden die fortlaufenden thermischen Spritzexperimente unter den in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen Bedingungen durchgeführt. Das fortlaufende thermische Spritzexperi ment ist ein Experiment, in welchem Massenproduktion an genommen wird, wobei ein Plasmastrom und zugeführtes Pul ver fortlaufend eingespritzt werden, um die Haltbarkeit der thermischen Spritzpistole und mögliche Störungen zu untersuchen. In diesem Fall wurde die kontinuierliche Einspritzzeit auf 180 Minuten gesetzt.

Tabelle 1

Bedingungen des kontinuierlichen thermischen Spritzexperimentes

Weiterhin wurde ein gemischter thermischer Spritzfilm auf der Innenoberfläche eines zylindrischen Testteils ausgebildet, um eine Probe zur Untersuchung der Filmqua lität herzustellen. Als thermische Spritzmaterialien wur den ein Kohlenstoffstahlpulver mit einem Partikeldurch messer von 10 bis 105 µm als Material auf Fe-Basis und ein Legierungspulver auf Al-Si-Bsis mit einem Partikel durchmesser von 10 bis 105 µm als Material auf Al-Basis verwendet. Die thermischen Spritzbedingungen sind in Ta belle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Thermische Spritzbedingungen zur Herstellung von Proben

Beispiel 1

Die thermische Spritzpistole für eine Bohrung mit ei nem zweileitigen externen Zufuhrsystem (Fig. 1) der vor liegenden Erfindung wurde verwendet, um ein Kohlenstoff stahlpulver von Seiten des Hochtemperaturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 her und ein Legierungspulver auf Al-Si-Basis von Seiten des Niedertemperaturteils 9b der thermischen Spritzflamme 9 her unter Bedingungen ge mäß Tabelle 3 zuzuführen (Zufuhr mit einem Verhältnis von 80 Gewichtsprozent des Kohlenstoffstahlpulvers (ungefähr 60 Volumenprozent) und 20 Gewichtsprozent des Legierungs pulvers auf Al-Si-Basis (ungefähr 40 Volumenprozent)) und ein kontinuierliches thermisches Spritzexperiment wurde durchgeführt. In diesem Fall wurden ein Abstand d₁ zwi schen dem Pulverzufuhrauslaß 7a auf Seiten des Hochtempe raturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 und des Plasmastromeinspritzauslasses 5 und ein Abstand d₂ zwi schen dem Pulverzufuhrauslaß 8a auf Seiten des Niedertem peraturteils 9b der thermischen Spritzflamme 9 und des Plasmaeinspritzauslasses 5 auf d₁ = 2 mm bzw. d₂ = 2 mm gesetzt. Probe 1 wurde unter gleichen Bedingungen herge stellt.

Tabelle 3

Pulverzufuhrbedingungen 1

Eine Photographie eines Filmquerschnittes von Probe 1 ist in Fig. 4 gezeigt. In dieser Photographie des Film querschnitts ist ein schwarzer Teil des thermischen Spritzfilms 31 aus Kohlenstoffstahl 32 gebildet und ein weißer Teil hiervon ist aus einem Legierungsteil 33 auf Al-Si-Basis gebildet. Die Photographie des Filmquer schnittes wurde durch Polieren der Probe und dann durch Anätzen hiervon mittels Nital erstellt.

In dem kontinuierlichen thermischen Spritzexperiment gemäß obiger Beschreibung wurde eine Anhaftung und ein Verstopfen durch aufgeschmolzene Partikel an der Anode auch nach 180 Minuten kontinuierlichem thermischem Sprit zen nicht beobachtet. Weiterhin kann aus der Photographie des Filmquerschnitts von Probe 1 gemäß Fig. 4 ermittelt werden, daß ein Schmelzzustand und ein Mischzustand der entsprechenden Materialien gut sind und ein feiner ther mischer Spritzfilm ausgebildet wird.

Vergleichsbeispiel 1

Eine herkömmliche thermische Spritzpistole für eine Bohrung mit einem internen Zufuhrsystem (Fig. 11) wurde verwendet, um ein kontinuierliches thermisches Spritzex periment durchzuführen. Die oben beschriebenen Pulver wurden als zuzuführende Pulver verwendet und verwendet wurde Pulver, welches durch Vorabmischung so hergestellt wurde, daß 80 Gewichtsprozent des Kohlenstoffstahlpulvers (ungefähr 60 Volumenprozent) und 20 Gewichtsprozent des Legierungspulvers auf Al-Si-Basis (ungefähr 40 Volumen prozent) erhalten wurden. Die Pulverzufuhrbedingungen sind in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4

Pulverzufuhrbedingungen 2

Bei diesem kontinuierlichen thermischen Spritzexperi ment erfolgte ein Verstopfen in einem Zufuhrdurchlaß auf grund von Anhaftung der geschmolzenen Partikel in der An ode ungefähr 20 Minuten nach Beginn des kontinuierlichen thermischen Spritzexperimentes und von daher wurde das kontinuierliche thermische Spritzexperiment abgebrochen. Danach wurde das kontinuierliche thermische Spritzexperi ment weitergeführt, wobei eine Wartung an der Anode durchgeführt wurde. Nach 180 Minuten erfolgte eine Ver stopfung in Abständen von ungefähr 10 Minuten. Eine Pho tographie eines Querschnitts der Anode 41 nach einem Ein satz über 180 Minuten hinweg ist in Fig. 5 gezeigt.

Bei diesem kontinuierlichen thermischen Spritzexperi ment kann gemäß Fig. 5 ermittelt werden, daß ein Pulver zufuhrdurchlaß 42 bei 42b durch Abrieb verformt ist. Dies machte es für das Pulver schwer, glatt von einem Zufuhr auslaß 42a abgegeben zu werden, so daß die aufgeschmolze nen Partikel sich an der Anode anhafteten und diese durch das Pulver verstopft wurde. Wenn somit der Pulverzufuhr durchlaß abgetragen und in seinem Zustand verschlechtert wird, verbleibt er in einem Zustand, in welchem eine nachfolgende Verstopfung wahrscheinlich ist, so daß die Anode auszutauschen ist.

Vergleichsbeispiel 2

Die thermische Spritzpistole für eine Bohrung mit ei nem externen Zufuhrsystem (Fig. 1 der vorliegenden Erfin dung) wurde verwendet, um ein kontinuierliches thermi sches Spritzexperiment durchzuführen. Im Vergleichsbei spiel 2 wurde das gleiche Mischpulver wie im Vergleichs beispiel 1 verwendet und eine Leitung von dem zweileiti gen externen Zufuhrsystem der vorliegenden Erfindung wurde verwendet.

Im Vergleichsbeispiel 2-1 wurde das Mischpulver nur von der Seite des Hochtemperaturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 unter den Bedingungen gemäß Tabelle 4 her zugeführt, um ein kontinuierliches thermisches Spritzen durchzuführen. Zunächst wurde d₁ auf 2 mm gesetzt. 8 Mi nuten nach Beginn des kontinuierlichen thermischen Spritzexperimentes erfolgte eine Verstopfung an dem Zu fuhrauslaß 7a der Pulverförderleitung 7.

Dies deshalb, als das Pulver in dem erhitzten Zufuhr auslaß 7a aufgeschmolzen wurde und ein Ergebnis, welches durch Analysieren der aufgeschmolzenen Substanz erhalten wurde, zeigte, daß praktisch alles hiervon die Al-Si-Le gierung mit niedrigem Schmelzpunkt war.

Sodann wurde d₁ erhöht und ein kontinuierlicher ther mischer Spritztest mit d₁ = 5 mm durchgeführt, um Probe 2 herzustellen. Eine Photographie des Filmquerschnitts von Probe 2 ist in Fig. 6 gezeigt. Eine Verstopfung wurde selbst nach 180 Minuten nicht bewirkt, aber die Filmdicke des thermischen Spritzfilmes betrug ungefähr die Hälfte im Vergleich zum Fall mit d₁ = 2 mm. Dies deshalb, als das Pulver, welches in den Plasmastrom eingebracht und aufgeschmolzen wurde, weniger war und die Ausbeute (Anhaftungseffizienz) des Pulvers verschlechtert war. Weiterhin wurden im Film viele Fehler, beispielsweise Lücken und unaufgeschmolzene Partikel 35 beobachtet.

Im Vergleichsbeispiel 2-2 wurde das Mischpulver nur von der Seite des Niedertemperaturteils 9b der thermi schen Spritzflamme 9 her unter den Bedingungen gemäß Ta belle 4 zugeführt und ein kontinuierlicher thermischer Spritztest wurde durchgeführt, um Probe 3 herzustellen. In diesem Fall wurde d₂ auf 2 mm gesetzt. Eine Photogra phie des Filmquerschnittes von Probe 3 ist in Fig. 7 ge zeigt.

Bei diesem thermischen Spritzexperiment erfolgte selbst nach 180 Minuten keine Verstopfung, aber das Mi schungsverhältnis des Kohlenstoffstahls war im Vergleich zu Probe 1 gering.

Dies deshalb, als das Mischpulver von der Niedertem peraturseite her zugeführt wurde, so daß das Kohlen stoffstahlpulver mit hohem Schmelzpunkt nicht ausreichend aufgeschmolzen wurde und weniger Partikel in den Film eingebracht wurden. Selbst wenn sie eingebracht wurden, wurde eine Menge von umfangsseitig ungeschmolzenen Parti keln beobachtet. Andererseits war der Schmelzzustand der Al-Si-Legierung gut.

Vergleichsbeispiel 3

Die thermische Spritzpistole für eine Bohrung mit dem zweileitigen externen Zufuhrsystem (Fig. 1) der vorlie genden Erfindung wurde verwendet, um ein Pulver einer Al- Si-Legierung von der Seite des Hochtemperaturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 her und ein Kohlenstoffstahl pulver von der Seite des Niedertemperaturteils 9b der thermischen Spritzflamme 9 her unter den Bedingungen ge mäß Tabelle 3 zuzuführen, um ein kontinuierliches thermi sches Spritzexperiment durchzuführen. In diesem Falle wurde d₁ auf 2 mm und d₂ auf 2 mm gesetzt.

7 Minuten nach Beginn des kontinuierlichen thermi schen Spritzexperimentes wurde das Pulver der Al-Si-Le gierung im Inneren des Zufuhrauslasses 7a auf der Seite des Hochtemperaturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 geschmolzen, wie im Falle des Vergleichsbeispiels 2-1, was eine Verstopfung mit sich brachte. Weiterhin wurde die Ausbeute des Kohlenstoffstahls verschlechtert. Man kann beabsichtigen, d₁ als Gegenmaßnahme gegen das Ver stopfen zu erhöhen, dann wird jedoch die Ausbeute der Al- Si-Legierung verschlechtert, so daß diese Vorgehensweise nicht effektiv ist.

Man erkennt aus Beispiel 1 und den Vergleichsbeispie len 1 bis 3, daß, wenn thermisches Mischspritzen mittels der thermischen Spritzpistole für eine Bohrung durchge führt wird, in der der Plasmastrom umgelenkt wird, es hinsichtlich einer Filmqualität und der Herstellung hier von effektiv ist, die jeweiligen Pulver extern mit opti malen Zufuhrbedingungen zuzuführen. In diesem Fall kann man ableiten, daß es bevorzugt ist, das Pulver mit hohem Schmelzpunkt von der Seite des Hochtemperaturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 her und das Pulver mit niedri gem Schmelzpunkt von der Seite des Niedertemperaturteils 9b der thermischen Spritzflamme 9 her zuzuführen.

Beispiel 2

Die thermische Spritzpistole für eine Bohrung mit dem zweileitigen externen Zufuhrsystem (Fig. 1) der vorlie genden Erfindung wurde verwendet, um ein Kohlenstoff stahlpulver von der Seite des Hochtemperaturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 her und ein Pulver auf Al-Si- Legierungsbasis von der Seite des Niedertemperaturteils 9b der thermischen Spritzflamme 9 her unter den Bedingun gen gemäß Tabelle 3 zuzuführen, um ein kontinuierliches thermisches Spritzexperiment durchzuführen. In diesem Falle wurden d₁ auf 2 mm und d₂ auf 2 mm gesetzt.

Im Beispiel 2-1 wurde α₁ = -10° und α₂ = 0° gesetzt, wobei α₁ = -10° den Fall beschreibt, bei dem mit einer Pulvereinspritzrichtung 14 von der Seite des Hochtempera turteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 her in Fig. 3 eine Einspritzrichtung des Pulverzufuhrauslasses 7a zur Anodenseite entgegengesetzt einer Stromfortpflanzungs richtung 16 in Richtung der Plasmastromeinspritzfläche 2b gedreht ist.

40 Minuten nach Beginn des kontinuierlichen thermi schen Spritzexperimentes wurde eine Wand 17 aus geschmol zenen Kohlenstoffstahlpartikeln, welche sich an der Anode anhefteten, vorderhalb des Zufuhrauslasses 7a auf der Seite des Hochtemperaturteils 9a der thermischen Spritz flamme 9 gebildet und der Zufuhrauslaß 7a wurde ver stopft. Dieses Phänomen wurde auf der Seite des Nieder temperaturteils 9a der thermischen Spritzflamme 9 nicht beobachtet und es wurde herausgefunden, daß 0° ≦ α₁ und 0° ≦ α₂ einzustellen sind, um zu verhindern, daß sich die geschmolzenen Partikel an der Anode 2 anheften.

Im Beispiel 2-2 wurde α₂ auf 0° festgelegt und α₁ wurde von 0° bis 75° geändert, um die Proben 4 bis 9 her zustellen. In den Proben 4 bis 9 sind die Meßergebnisse der Filmdicken der Filme in Fig. 8 gezeigt und die Ergeb nisse, welche durch Bestimmung einer Kohlenstoffstahlrate in den Filmkomponenten durch eine Flächenrate, eingenom men durch den Kohlenstoffstahl (schwarzer Teil) erhalten wurden, sind in Fig. 9 gezeigt.

Wenn α₁ erhöht wird, nehmen die Filmdicken und die Kohlenstoffraten in den Filmen erheblich ab. Dies des halb, als der zu schmelzende Kohlenstoffstahl, der in den Plasmastrom einzubringen ist, verringert wurde und die Rate des Kohlenstoffstahls im Film wurde verringert, was wiederum eine Auswirkung auf die Gesamtfilmdicke hatte. Infolgedessen sind unter Berücksichtigung der Stabilität der Filmqualität und der Ausbeute des Pulvers 0° ≦ α₁ ≦ 45° und 0° ≦ α₂ ≦ 45° bevorzugt.

Vergleichsbeispiel 4

Die thermische Spritzpistole für eine Bohrung mit dem zweileitigen externen Zufuhrsystem (Fig. 1) der vorlie genden Erfindung wurde verwendet, um Kohlenstoffstahlpul ver von der Seite des Hochtemperaturteils 9a der thermi schen Spritzflamme 9 her und ein Legierungspulver auf Al- Si-Basis von der Seite des Niedertemperaturteils 9b der thermischen Spritzflamme 9 her unter den Bedingungen ge mäß Tabelle 3 zuzuführen, um ein kontinuierliches thermi sches Spritzexperiment durchzuführen. In diesem Falle wurde d₁ auf 2 mm, d₂ auf 2 mm, α₁ auf 0° und α₂ auf 0° gesetzt.

90 Minuten nach Beginn des thermischen Spritzens wa ren beide Pulverzufuhrauslässe 7a und 8a verstopft. Dies wurde dadurch verursacht, daß das zugeführte Pulver durch den Plasmastrom 6 lief und sich im Nahbereich des anderen Pulverzufuhrauslasses 8a und 7a anheftete, der auf der gleichen Linie lag.

Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese Ausführungs formen beschränkt. Sämtliche Modifikationen, Änderungen und Hinzufügungen liegen im Umfang dessen, was ein Fach mann auf diesem Gebiet vornehmen kann oder wird und lie gen im Rahmen des Umfanges der vorliegenden Erfindung.

Auf den Offenbarungsgehalt der japanischen Patentan meldung 2000-185541, angemeldet am 21. Juni 2000 ein schließlich Beschreibung, Ansprüchen und Zeichnung, sowie der Zusammenfassung wird hier noch vollinhaltlich Bezug genommen.

Claims

1. Ein thermisches Spritzverfahren mit Mischpulver, bei dem:
ein Plasmastrom (6) umgelenkt wird, um thermisches Spritzen durchzuführen;
ein gemischter thermischer Spritzfilm mit zwei Arten von Materialien, welche unterschiedliche Schmelzpunkte haben, durch thermisches Spritzen in einer Bohrung gebil det wird, wobei Pulverzufuhrauslässe (7a, 8a) für jedes Material vorhanden sind; und
jeder Pulverzufuhrauslaß (7a, 8a) entsprechend ein gestellt wird, um jedes Material von außen her zuzufüh ren.

2. Das thermische Spritzverfahren mit Mischpulver nach Anspruch 1, wobei ein Material mit einem höheren Schmelzpunkt von einer Seite eines Hochtemperaturteils des thermischen Spritzens her zugeführt wird; und ein Material mit einem niedrigeren Schmelzpunkt ex tern von einer Seite eines Niedertemperaturteils des thermischen Spritzens her zugeführt wird.

3. Das thermische Spritzverfahren mit Mischpulver nach Anspruch 2, bei dem:
0° ≦ α1 und 0° ≦ α₂ gesetzt werden, wobei
α₁ ein Winkel ist, der zwischen einer Einspritzrich tung des Pulvers, welches von der Seite des Hochtempera turteils des thermischen Spritzens her in den Plasmastrom (6) und einer Plasmastromeinspritzfläche (2a) einer Anode (2) in einem thermischen Spritzpistolenkörper (1) gebil det wird und α₂ ² ein Winkel ist, der zwischen einer Ein spritzrichtung des Pulvers, welches von der Seite des Niedertemperaturteils des thermischen Spritzens her in den Plasmastrom (6) und einer Plasmastromeinspritzfläche (2a) einer Anode (2) in einem thermischen Spritzpistolen körper (1) gebildet wird.

4. Das thermische Spritzverfahren mit Mischpulver nach Anspruch 3, wobei ein anderer Pulverzufuhrauslaß in einer Verlängerung der Einspritzrichtung des zugeführten Pulvers nicht vorhanden ist.

5. Das thermische Spritzverfahren mit Mischpulver nach Anspruch 2, bei dem:
das Material mit höherem Schmelzpunkt ein Material auf Fe-Basis ist;
das Material mit dem niedrigeren Schmelzpunkt ein Material auf Al-Basis ist;
das Material auf Fe-Basis extern von der Seite des Hochtemperaturteils der thermischen Spritzflamme her zu geführt wird; und
das Material auf Al-Basis extern von der Seite des Niedertemperaturteils der thermischen Spritzflamme her zugeführt wird.