DE102012212682A1

DE102012212682A1 - Method for cold gas spraying with a carrier gas

Info

Publication number: DE102012212682A1
Application number: DE102012212682.1A
Authority: DE
Inventors: Oliver Stier
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-01-23
Also published as: WO2014012797A1; EP2859133A1; EP2859133B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltgasspritzen. Bei diesem werden Partikel mit einem Kaltgasstrahl (17) auf ein Substrat (18) beschleunigt und bleiben an diesem haften. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Trägergas für den Kaltgasstrahl (17) Formiergas 95/5 mit einem Stickstoffanteil von 95 mol-% und einem Wasserstoffanteil von 5 mol-% verwendet wird. Mit diesem lässt sich vorteilhaft eine hohe Gasgeschwindigkeit im Kaltgasstrahl (17) erreichen, höher jedenfalls, als mit Luft oder Stickstoff, den üblichen Gasen für das Trägergas. Andererseits kann der Einsatz von Helium aus Kostengründen vorteilhaft eingespart werden. Das Mischungsverhältnis von Formiergas erlaubt außerdem vorteilhaft, dass dieses ohne gesonderte Sicherheitsvorkehrungen verwendet werden kann, die bei der Wahl von Wasserstoff als Trägergas ohne Zumischung anderer Gase erforderlich wären. Vorteilhaft lassen sich mit dem Formiergas erfindungsgemäß Gasgeschwindigkeiten im Kaltgasstrahl (17) erreichen, die über 1500 m/s liegen und damit die erreichbaren Geschwindigkeiten bei der Verwendung von Luft oder Stickstoff übertreffen.The invention relates to a method for cold gas spraying. Particles are accelerated with a cold gas jet (17) onto a substrate (18) and adhere to it. It is provided according to the invention that forming gas 95/5 with a nitrogen content of 95 mol% and a hydrogen content of 5 mol% is used as the carrier gas for the cold gas jet (17). With this, a high gas velocity in the cold gas jet (17) can advantageously be achieved, in any case higher than with air or nitrogen, the usual gases for the carrier gas. On the other hand, the use of helium can advantageously be saved for cost reasons. The mixing ratio of forming gas also advantageously allows it to be used without the separate safety precautions that would be required if hydrogen were selected as carrier gas without the addition of other gases. According to the invention, gas speeds in the cold gas jet (17) which are above 1500 m / s and which thus exceed the achievable speeds when using air or nitrogen can advantageously be achieved with the forming gas.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltgasspritzen, bei dem Partikel mit einem Trägergas in einer auf ein zu beschichtendes Substrat gerichteten konvergent-divergenten Düse beschleunigt werden und an einem Substrat haften bleiben. The invention relates to a method for cold gas spraying in which particles are accelerated with a carrier gas in a convergent-divergent nozzle directed onto a substrate to be coated and remain adhered to a substrate.

Das Kaltgasspritzen ist ein an sich bekanntes Verfahren, bei dem für die Beschichtung vorgesehene Partikel mittels einer konvergent-divergenten Düse vorzugsweise auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden, damit diese aufgrund ihrer eingeprägten kinetischen Energie auf der zu beschichtenden Oberfläche haften bleiben. Hierbei wird die kinetische Energie der Teilchen genutzt, welche zu einer plastischen Verformung derselben führt, wobei die Beschichtungspartikel beim Auftreffen lediglich an ihrer Oberfläche aufgeschmolzen werden. Deshalb wird dieses Verfahren im Vergleich zu anderen thermischen Spritzverfahren als Kaltgasspritzen bezeichnet, weil es bei vergleichsweise tiefen Temperaturen durchgeführt wird, bei denen die Beschichtungspartikel im Wesentlichen fest bleiben. Vorzugsweise wird zum Kaltgasspritzen, welches auch als kinetisches Spritzen bezeichnet wird, eine Kaltgasspritzanlage verwendet, die eine Gasheizeinrichtung zum Erhitzen eines Gases aufweist. An die Gasheizeinrichtung wird eine Stagnationskammer angeschlossen, die ausgangsseitig mit der konvergent-divergenten Düse, vorzugsweise einer Lavaldüse verbunden wird. Konvergent-divergente Düsen weisen einen zusammenlaufenden Teilabschnitt sowie einen sich aufweitenden Teilabschnitt auf, die durch einen Düsenhals verbunden sind. Die konvergent-divergente Düse erzeugt ausgangsseitig einen Pulverstrahl in Form eines Gasstroms mit darin befindlichen Partikeln mit hoher Geschwindigkeit, vorzugsweise Überschallgeschwindigkeit. Cold gas spraying is a process known per se, in which particles intended for coating are preferably accelerated to supersonic speed by means of a convergent-divergent nozzle, so that they adhere to the surface to be coated on account of their impressed kinetic energy. In this case, the kinetic energy of the particles is used, which leads to a plastic deformation of the same, wherein the coating particles are melted on impact only on their surface. Therefore, this method is referred to as cold gas spraying in comparison with other thermal spraying methods, because it is carried out at comparatively low temperatures at which the coating particles remain substantially fixed. Preferably, for cold gas spraying, which is also referred to as kinetic spraying, a cold gas spraying system is used which has a gas heater for heating a gas. To the gas heater a stagnation chamber is connected, which is connected on the output side with the convergent-divergent nozzle, preferably a Laval nozzle. Convergent-divergent nozzles have a converging section and a flared section connected by a nozzle throat. The convergent-divergent nozzle produces on the output side a powder jet in the form of a gas stream with particles therein at high speed, preferably supersonic speed.

Der Kaltgasstrahl wird beim Kaltgasspritzen mit einem Trägergas erzeugt, welches in der vor der konvergent-divergenten Düse liegenden Stagnationskammer unter hohem Druck (dem Stagnationsdruck) steht. Das Trägergas wird durch die Düse entspannt und stark beschleunigt und bildet so den Kaltgasstrahl. In diesem befinden sich auch die zur Beschichtung vorgesehenen Partikel. Als Trägergas werden unterschiedliche Gase verwendet. The cold gas jet is generated in the cold gas spraying with a carrier gas, which is in the front of the convergent-divergent nozzle stagnation chamber under high pressure (the stagnation pressure). The carrier gas is expanded and accelerated by the nozzle and thus forms the cold gas jet. This also contains the particles intended for coating. As the carrier gas, different gases are used.

Gemäß der EP 484 533 B1 wird ausgeführt, dass aufgrund der dynamischen Eigenschaften grundsätzlich Luft als Trägergas geeignet ist, der zusätzlich Helium beigemischt werden kann. Weitere Quellen, wie die EP 1 152 067 B1 führen andere Gase wie Stickstoff, Argon, Wasserstoff, Sauerstoff, Wasserdampf oder Gemische aus diesen Substanzen an. Außerdem werden die besonderen Eigenschaften von Helium hervorgehoben. Die besondere Bedeutung von Inertgasen wird auch gemäß der US 6,759,085 B2 hervorgehoben, wobei Argon und Helium aufgeführt werden und als zumischbare Gase Stickstoff und Wasserstoff erwähnt werden. Gemäß der US 2004/0037954 A1 werden wie auch gemäß der US 2010/0143700 A1 Stickstoff, Helium sowie Mischungen aus diesen beiden Gasen als besonders vorteilhaft aufgeführt, da diese Mischungen aufgrund der gasdynamischen Eigenschaften sich für das Kaltgasspritzen sogar noch günstiger verhalten, als Helium alleine. Helium oder Heliummischungen sind in jedem Falle gemäß dem Stand der Technik notwendig, wenn Gasgeschwindigkeiten von mehr als 1500 m/s erreicht werden sollen. Gemäß der US 2004/0037954 A1 ist außerdem erwähnt, dass auch Wasserstoff als Gas verwendet werden kann, welches noch günstigere gasdynamische Eigenschaften hat. Allerdings ist zu bemerken, dass Wasserstoffgas eine explosive Substanz ist und daher mit besonderer Vorsicht gehandhabt werden muss. Gemäß der US 2009/0282832 A1 wird angegeben, dass als Trägergas grundsätzlich Wasserstoff, Stickstoff oder Mischungen dieser Gase verwendet werden können. Genauere Angaben zum möglichen Mischungsverhältnis werden gemäß dieser Druckschrift allerdings nicht gemacht. In der US 2010/0015467 A1 wird Wasserstoff neben anderen Gasen wie Argon, Neon, Helium und Stickstoff aufgeführt und es wird bemerkt, dass diese Gase auch miteinander gemischt werden können. Außerdem wird gemäß der US 2011/0303535 A1 auf die Möglichkeit hingewiesen, mit Wasserstoff die höchsten Gasgeschwindigkeiten erzielen zu können. Dies gelte mit Einschränkungen auch für Mischungen von Wasserstoff mit anderen Gasen. According to the EP 484 533 B1 it is stated that due to the dynamic properties of air is basically suitable as a carrier gas, which can be added in addition helium. Other sources, like the EP 1 152 067 B1 introduce other gases such as nitrogen, argon, hydrogen, oxygen, water vapor or mixtures of these substances. In addition, the special properties of helium are highlighted. The special meaning of inert gases is also according to the US 6,759,085 B2 highlighted, wherein argon and helium are listed and are mentioned as the miscible gases nitrogen and hydrogen. According to the US 2004/0037954 A1 as well as according to the US 2010/0143700 A1 Nitrogen, helium and mixtures of these two gases listed as particularly advantageous because these mixtures behave due to the gas-dynamic properties for the cold gas spraying even more favorable than helium alone. Helium or helium mixtures are necessary in any case according to the prior art, if gas velocities of more than 1500 m / s to be achieved. According to the US 2004/0037954 A1 is also mentioned that hydrogen can also be used as gas, which has even more favorable gas-dynamic properties. However, it should be noted that hydrogen gas is an explosive substance and must therefore be handled with particular care. According to the US 2009/0282832 A1 it is stated that in principle hydrogen, nitrogen or mixtures of these gases can be used as the carrier gas. More detailed information on the possible mixing ratio, however, are not made according to this document. In the US 2010/0015467 A1 Hydrogen is listed alongside other gases such as argon, neon, helium and nitrogen and it is noted that these gases can also be mixed together. In addition, according to the US 2011/0303535 A1 pointed out the possibility of being able to achieve the highest gas velocities with hydrogen. This also applies with restrictions for mixtures of hydrogen with other gases.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im Schrifttum eine Fülle von unterschiedlichen möglichen Trägergasen offenbart wird, wobei Stickstoff, Luft, Helium und Wasserstoff häufig genannt werden. Allerdings ist Wasserstoff wegen der Explosionsgefahr nur unter hohen Sicherheitsvorkehrungen zu verwenden, weswegen dessen Anwendung unwirtschaftlich ist. Mit gewöhnlichen Kaltspritzanlagen wird daher eher Helium verarbeitet, mit dem ebenfalls sehr hohe Gasgeschwindigkeiten realisiert werden können. Allerdings ist Helium in der Beschaffung sehr teuer und liegt von den Beschaffungskosten um zwei Größenordnungen und mehr über dem Standardgas für das Kaltspritzverfahren Stickstoff. Wegen des weltweit steigenden Rohstoffbedarfs ist sogar mit einer steigenden Preisentwicklung zu rechnen, was die Anwendung von Helium für das Kaltgasspritzen zukünftig noch unattraktiver macht, wenn wirtschaftliche Argumente eine Rolle spielen. Dennoch nennt O. Stier et al. in seinem Beitrag „Cost Analysis of Cold-sprayed MCrAlY Coatings for Industrial Power Generation Gas Turbine Blades“ auf der North American Cold Spray Conference vom 25.–27.10.2011 als hauptsächlich angewendete Trägergase Stickstoff, Luft, Helium oder Mischungen jeweils von Stickstoff mit Helium oder Luft mit Helium. In summary, a wealth of different possible carrier gases is disclosed in the literature, with nitrogen, air, helium, and hydrogen being commonly named. However, because of the risk of explosion, hydrogen can only be used with high safety precautions, which is why its use is uneconomical. With ordinary cold spray systems, therefore, helium is more likely to be processed, with which also very high gas velocities can be realized. However, helium is very expensive to procure and is about two orders of magnitude higher in procurement cost than the standard cold spray nitrogen gas. Due to the increasing global demand for raw materials, even a rising price trend is to be expected, which makes the use of helium for cold gas spraying even more unattractive in the future, if economic arguments play a role. Still called O. Stier et al. in his article "Cost Analysis of Cold-Sprayed MCrAlY Coatings for Industrial Power Generation Gas Turbine Blades" at the North American Cold Spray Conference on 25.-27.10.2011 as mainly applied Carrier gases nitrogen, air, helium or mixtures of each of nitrogen with helium or air with helium.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Trägergas für das Kaltgasspritzen zur Verfügung zu stellen, welches wirtschaftlich in der Anwendung ist und dennoch technisch Gasgeschwindigkeiten von mehr als 1500 m/s ermöglicht. The object of the invention is to provide a carrier gas for the cold gas spraying available, which is economical to use and yet technically allows gas velocities of more than 1500 m / s.

Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als Trägergas Formiergas 95/5 mit einem Stickstoffanteil von 95 mol-% und einem Wasserstoffanteil von 5 mol-% verwendet wird. Dies ist ein kommerzielles Produkt, welches u. a. durch die Firma Linde AG angeboten wird. Der vergleichsweise geringe Anteil von 5 mol-% Wasserstoff hat den Vorteil, dass die Zündgrenze für Wasserstoff-Stickstoff-Gemische von ca. 5,7 mol-% unterschritten wird und sich daher das Formiergas sicher verarbeiten lässt. Das Gasgemisch trennt sich auch nicht, so dass bei der Verarbeitung keine Aufkonzentration an Wasserstoff erfolgen kann. Zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen über die des gewöhnlichen Kaltgasspritzens hinaus sind vorteilhaft daher nicht erforderlich. Andererseits lassen sich mit Formiergas Gasgeschwindigkeiten von mehr als 1500 m/s erreichen. Dabei soll der Anteil an Wasserstoff möglichst hoch sein, wobei dieser unter Berücksichtigung von Toleranzen 5,7 mol-% nicht überschreiten darf, um die Verarbeitungssicherheit zu gewährleisten. Wird Formiergas in der Stagnationskammer der Kaltspritzanlage beispielsweise auf 1000°C Stagnationstemperatur erwärmt und von einem Stagnationsdruck in der Stagnationskammer von 50 bar auf Atmosphärendruck entspannt, lassen sich beispielsweise Strömungsgeschwindigkeiten von ca. 1730 m/s erreichen. Dies stellt eine eindeutige Überschreitung der für beispielsweise Sticksstoff geltenden Grenze von 1500 m/s dar, wobei Formiergas vorteilhaft im Verhältnis zu Stickstoff nur unwesentlich teurer ist und somit die hohen Kosten in Verbindung mit der Verwendung von Helium als Trägergas vorteilhaft vermieden werden können. This object is achieved according to the invention with the method given above, that is used as a carrier gas forming gas 95/5 with a nitrogen content of 95 mol% and a hydrogen content of 5 mol%. This is a commercial product, which u. a. offered by the company Linde AG. The comparatively small proportion of 5 mol% hydrogen has the advantage that the ignition limit for hydrogen-nitrogen mixtures of about 5.7 mol% is exceeded and therefore the forming gas can be safely processed. The gas mixture also does not separate, so that during processing no concentration of hydrogen can take place. Additional safety measures beyond those of ordinary cold gas spraying are therefore advantageously not necessary. On the other hand can be achieved with forming gas gas velocities of more than 1500 m / s. In this case, the proportion of hydrogen should be as high as possible, and this must not exceed 5.7 mol%, taking into account tolerances, to ensure the processing safety. If forming gas in the stagnation chamber of the cold spray system is heated, for example, to 1000 ° C. stagnation temperature and released from a stagnation pressure in the stagnation chamber of 50 bar to atmospheric pressure, flow velocities of approximately 1730 m / s can be achieved, for example. This represents a clear excess of the applicable for example nitrogen nitrogen limit of 1500 m / s, forming gas is advantageous in relation to nitrogen only marginally more expensive and thus the high costs associated with the use of helium as a carrier gas can be advantageously avoided.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Formiergas 95/5 einer zum Kaltgasspritzen verwendeten Anlage als Gemisch zugeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Mischungsverhältnis mit vergleichsweise hoher Genauigkeit durch Gaslieferanten eingestellt werden kann und bereits als Gemisch in einem dafür vorgesehenen Speicher in der Nähe der Anlage gespeichert werden kann. According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the forming gas 95/5 is fed to a system used for cold gas spraying as a mixture. This has the advantage that the mixing ratio can be adjusted with comparatively high accuracy by gas suppliers and can already be stored as a mixture in a dedicated memory in the vicinity of the plant.

Es ist alternativ allerdings auch denkbar, dass einer zum Kaltgasspritzen verwendeten Anlage Wasserstoff und Stickstoff zugeführt werden und diese Gase in der Anlage zum Formiergas 95/5 gemischt werden. Hier werden Wasserstoffgas und Stickstoffgas in getrennten Speichern gespeichert und in einer geeigneten Mischvorrichtung im gewünschten Verhältnis gemischt. Die ungemischten Gase sind vorteilhaft kostengünstig in der Anschaffung. Die Sicherheitsvorkehrungen für die Handhabung mit Wasserstoffgas fallen vorteilhaft bei der Mischung vor der Anlage nur bis zur Mischvorrichtung an, so dass die Anlage selbst bereits mit dem Formiergas 95/5 betrieben werden kann und die Sicherheitsvorkehrungen daher auf das allgemeine für das Kaltgasspritzen nötige Maß beschränkt sind. Vorteilhaft ist es, wenn die zulässige Toleranz bei der Einstellung des Mischungsverhältnisses für den Wasserstoffanteil bei +/–0,5 mol-% liegt. Hierdurch wird gewährleistet, dass immer noch ein Sicherheitsabstand von 0,2 mol-% zur Zündgrenze von Wasserstoff-Stickstoffgemischen eingehalten wird. Alternatively, however, it is also conceivable that a system used for cold gas spraying is supplied with hydrogen and nitrogen and these gases are mixed in the system for forming gas 95/5. Here, hydrogen gas and nitrogen gas are stored in separate stores and mixed in the desired ratio in a suitable mixing apparatus. The unmixed gases are advantageously inexpensive to purchase. The safety precautions for handling hydrogen gas are advantageous in the mixture before the plant only to the mixing device, so that the system itself can already be operated with the forming gas 95/5 and the safety precautions are therefore limited to the general necessary for cold gas spraying measure , It is advantageous if the permissible tolerance in setting the mixing ratio for the hydrogen content is +/- 0.5 mol%. This ensures that a safety margin of 0.2 mol% to the ignition limit of hydrogen-nitrogen mixtures is still maintained.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Formiergas 95/5 auch als Pulverfördergas zum Einspeisen der Partikel in den Trägergasstrom verwendet wird. Üblicherweise werden die zu verarbeitenden Partikel nämlich dadurch der Kaltspritzanlage zugeführt, dass diese in einem Gas gefördert werden. In diesem können sie fein dispers verteilt werden, so dass Verklumpungen entgegengewirkt wird. Außerdem kann das Pulverfördergas mit einem Druck vorliegen, mit dem der Gegendruck des Trägergases an der Einspeisungsstelle überwunden werden kann. Wenn das Pulverfördergas ebenfalls aus Formiergas besteht, so wird das Trägergas des Trägergasstroms durch Einspeisung der Partikel zusammen mit dem Pulverfördergas in seiner gewünschten Konzentration nicht verändert. Dies hat den Vorteil, dass der Kaltgasstrahl beim Verlassen der konvergent-divergenten Düse immer noch die oben bereits erläuterte optimale Zusammensetzung aufweist. According to another embodiment of the invention it is provided that the forming gas 95/5 is also used as a powder conveying gas for feeding the particles into the carrier gas stream. Usually, the particles to be processed are in fact supplied to the cold spray system in that they are conveyed in a gas. In this they can be finely dispersed, so that clumping is counteracted. In addition, the powder conveying gas can be present at a pressure with which the back pressure of the carrier gas at the feed point can be overcome. If the powder conveying gas also consists of forming gas, the carrier gas of the carrier gas stream is not changed by feeding the particles together with the powder conveying gas in its desired concentration. This has the advantage that the cold gas jet when leaving the convergent-divergent nozzle still has the optimum composition already explained above.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren bei einer Stagnationstemperatur von 800–1200 °C, bevorzugt 1000 °C, und einem Stagnationsdruck von 30–60 bar, bevorzugt 50 bar betrieben wird. Hierdurch lassen sich die bereits angesprochenen Gasgeschwindigkeiten von über 1500 m/s erreichen. Furthermore, it is advantageous if the process is operated at a stagnation temperature of 800-1200 ° C., preferably 1000 ° C., and a stagnation pressure of 30-60 bar, preferably 50 bar. As a result, the already mentioned gas velocities of over 1500 m / s can be achieved.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen Further details of the invention are described below with reference to the drawing. Identical or corresponding drawing elements are each provided with the same reference numerals in the individual figures and will only be explained several times to the extent that differences arise between the individual figures. Show it

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, dargestellt, anhand eines schematischen Anlagenaufbaus für das Kaltgasspritzen unter Verwendung von vorgemischtem Formiergas und 1 an embodiment of the inventive method, shown with reference to a schematic system structure for the cold gas spraying using premixed forming gas and

2 ein alternatives Ausführungsbeispiel für das Mischen von Formiergas aus seinen Einzelkomponenten. 2 an alternative embodiment for the mixing of forming gas from its individual components.

Für das erfindungsgemäße Verfahren kommt gemäß 1 eine Anlage 11 zum Einsatz, die zum Kaltgasspritzen geeignet ist. Kernstück dieser Anlage 11 ist eine konvergent-divergente Düse 12, wobei in 1 ein konvergenter Teil 13 und ein divergenter Teil 14 zu erkennen ist, die durch einen Düsenhals 15, der engsten Stelle in der Düse 12, miteinander verbunden sind. Vor dem konvergenten Teil 13 liegt eine Stagnationskammer 16, in der das Trägergas unter hohem Druck befindlich ist und verhältnismäßig langsam strömt. For the inventive method is according 1 a plant 11 used, which is suitable for cold gas spraying. Centerpiece of this plant 11 is a convergent-divergent nozzle 12 , where in 1 a convergent part 13 and a divergent part 14 it can be seen through a nozzle neck 15 , the narrowest point in the nozzle 12 , are interconnected. Before the convergent part 13 there is a stagnation chamber 16 in which the carrier gas is under high pressure and flows relatively slowly.

Das Trägergas verlässt die Düse 12 in Form eines Kaltgasstrahls 17 in Richtung eines Substrates 18, wobei die nicht näher dargestellten Partikel im Kaltgasstrahl 17 auf dem Substrat 18 haften bleiben und eine Schicht 19 bilden. Das Substrat 18 wird zwecks Schichtbildung in Richtung des angedeuteten Pfeils 20 bewegt. The carrier gas leaves the nozzle 12 in the form of a cold gas jet 17 in the direction of a substrate 18 , Wherein the particles not shown in the cold gas jet 17 on the substrate 18 stick and a layer 19 form. The substrate 18 is for the purpose of stratification in the direction of the indicated arrow 20 emotional.

Das Trägergas stammt aus einem Druckbehälter 21 für das Formiergas 95/5. Durch eine erste Leitung 22 gelangt das Trägergas durch einen ersten Verdichter 23 in die Stagnationskammer 16, wobei dies auf dem Weg mit einer Heizung 24 vorgewärmt wird. Über eine zweite Leitung 25 und einen zweiten Verdichter 26 wird ein Pulverreservoir 27 mit dem in diesem Fall als Pulverfördergas verwendeten Formiergas beschickt, wobei dieses in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 in den konvergenten Teil 13 der Düse eingespeist werden kann. The carrier gas comes from a pressure vessel 21 for the forming gas 95/5. Through a first line 22 the carrier gas passes through a first compressor 23 in the stagnation chamber 16 , this being on the way with a heater 24 is preheated. About a second line 25 and a second compressor 26 becomes a powder reservoir 27 charged with the forming gas used in this case as a powder feed gas, which in the embodiment according to 1 in the convergent part 13 the nozzle can be fed.

Gemäß 2 werden zwei Druckbehälter 21a und 21b verwendet. In einem befindet sich Stickstoff, im anderen befindet sich Wasserstoff. Über eine geeignete Mischvorrichtung 28 werden diese beiden Gase über Drosselventile 29 gemischt und verlassen die Mischvorrichtung 28 als fertiges Formiergas. Der Ausgang 30 der Mischvorrichtung kann wahlweise an die erste Leitung 22 und/oder die zweite Leitung 25 der Kaltspritzanlage 11 gemäß 1 angeschlossen werden. According to 2 become two pressure vessels 21a and 21b used. There is nitrogen in one, hydrogen in the other. About a suitable mixing device 28 These two gases are via throttle valves 29 mixed and leave the mixer 28 as a finished forming gas. The exit 30 the mixing device can optionally be connected to the first line 22 and / or the second line 25 the cold spray system 11 according to 1 be connected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 484533 B1 [0004]
EP 1152067 B1 [0004]
US 6759085 B2 [0004]
US 2004/0037954 A1 [0004, 0004]
US 2010/0143700 A1 [0004]
US 2009/0282832 A1 [0004]
US 2010/0015467 A1 [0004]
US 2011/0303535 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

O. Stier et al. in his article "Cost Analysis of Cold-Sprayed MCrAlY Coatings for Industrial Power Generation Gas Turbine Blades" at the North American Cold Spray Conference, 25.-27.10.2011 [0005]

Claims

Method for cold gas spraying, in which particles are mixed with a carrier gas in a convergent-divergent nozzle () which is directed onto a substrate to be coated ( 11 ) and on a substrate ( 12 ), characterized in that forming gas 95/5 with a nitrogen content of 95 mol% and a hydrogen content of 5 mol% is used as the carrier gas.

A method according to claim 1, characterized in that the forming gas 95/5 of a plant used for cold gas spraying ( 13 ) is supplied as a mixture.

A method according to claim 1, characterized in that a system used for cold gas spraying ( 13 ) Are supplied with hydrogen and nitrogen and these gases are mixed in the system for forming gas 95/5.

A method according to claim 3, characterized in that the allowable tolerance in the adjustment of the mixing ratio for the hydrogen content is plus / minus 0.5 mol%.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the forming gas 95/5 is also used as a powder feed gas for feeding the particles into the carrier gas stream.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method at a stagnation temperature of 800 to 1200 ° C, preferably 1000 ° C, and a stagnation pressure of 30 to 60 bar, preferably 50 bar, operated.