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Verfahren zur Herstellung von Metalloxydüberzügen mit hoher Widerstandsfähigkeit
gegenüber thennischen Schocks durch Aufspritzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von Überzügen mit hoher Widerstandsfestigkeit gegenüber starken
Temperaturschwankungen durch Aufspritzen eines geschmolzenen feuerfesten Metalloxyds
auf den zu überzichenden Gegenstand.
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Aus der USA.-Patentschrift 2 707 691 ist bekannt, daß ein Überzug
aus feuerfestem Oxyd aufgespritzt werden kann, indem die zu überziehende Oberfläche
zunächst aufgerauht und das Oxyd dann mittels der Flammspritztechnik aufgesprüht
wird. Die Haftfestigkeit derartiger aufgebrachter Oxydschichten ist jedoch zu gering,
als daß sie harten Temperaturwechseln, wie sie etwa in den Auspuffteilen eines Raketeninotors
auftreten, standhielten.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, glatte Oberflächen, die
mit Metalloxyd überzogen werden sollen, durch Aufbringen einer Metallzwischenschicht
vorher anzurauhen, um eine bessere Haftung der Oxydschicht zu erzielen. Nach den
Lehren der deutschen Patentschriften 927 126 und 918 305 werden die
Oxyddeckschichten auf die vorher aufgespritzte Metallzwischenschicht durch Aufstreichen
einer Oxydaufschlämmung aufgebracht. Dadurch wird eine Erhöhung der Zunderfestigkeit
erreicht. Es tritt jedoch 'keine allzu feste Verbindung zwischen metallischer Zwischenschicht
und Oxydschicht ein, die gegenüber therinischen Schocks widerstandsfähig genug wäre.
Bei starker Temperaturbeanspruchung blättert die Oxydschicht sehr rasch ab.
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überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Widerstandsfähigkeit
einer Oberfläche, die mit einem Spritzüberzug aus schwerschmelzbarem Oxyd versehen
ist, gegenüber thermischen Schocks stark erhöht werden kann, wenn auf die zu überzichenden
Gegenstände zunächst eine Zwischenschicht eines Metalls mit einem Schmelzpunkt über
200' C im geschmolzenen Zustand aufgespritzt wird.
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Die Zeichnung ist eine Mikrophotographie eines Ausschnitts aus einem
Zirkoniumoxydüberzug auf einem Nickelüberzug auf einem Stück rostfreiem Stahl.
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Für die Herstellung von Überzügen gemäß dieser Erfindung wird eine
Metallspritzpistole der allgemeinen Art verwendet. Metall in Form eines Stabes,
oder Drahtes wird durch die Pistole geschmolzen, durch einen Gasstrom fein verteilt
und versprüht und in Form von getrennten geschmolzenen Teilchen, die an Ort und
Stelle erstarren, auf eine Oberfläche gespritzt.
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Ferner wird eine weitere Spritzpistole zum Aufspritzen von schwerschmelzbarem
Oxyd gebraucht, die unter bestimmten Umständen die gleiche sein kann wie oben. Im
allgemeinen kann eine Spritzpistole, die zum Schmelzen, Feinverteilen und Versprühen
von schwerschmelzbarem Oxyd geeignet ist, auch zum Aufspritzen von Metallüberzügen
verwendet werden, wenn das Metall in Form eines Drahtes oder eines Stabes von geeignetem
Durchmesser für die Pistole zugeführt wird und wenn die Zuführung und die Flamme
der Pistole so eingestellt werden können, daß sie zum Versprühen von Metall geeignet
ist. In anderen Rällen muß man eine Spritzpistole zum Flammspritzen von schwerschmelzbarem
Oxyd verwenden. Auch kann eine Pulverspritzpistole zum Versprühen des Metalls verwendet
werden.
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Es kann jeder Gegenstand oder Stoff erfindungsgemäß mit einem Überzug
versehen werden, der in fester Phase vorliegt und einigermaßen hart ist. Er wird
als Grundkörper bezeichnet. Bei vielen Ausführungsformen dieser Erfindung ist der
Grundkörper ein Metallstück, entweder ein geformter Metallgegenstand oder ein Metallblech.
Bei anderen Ausführungsformen kann der Grundkörper ein Kunststoff sein, der durch
Pressen oder anderweitig in eine Form gebracht werden kann, z. B. ein Stück Phenolformaldehydharz,
Methaerylatpolymerisat, Polystyrol usw. Auch Hartkautschuk kann als Grundkörper
verwendet werden, sowie starre Gegenstände aus kautschukartigem Material, z. B.
Butadien-Styrol, Butadien-Acrylsäure,nitril und chlorhaltigem Butadien.
Beispiel
I Sechs 5 - 5 cm große und 0,15 cm dicke Stücke aus rostfreiem
Stahl wurden gemäß dieser Erfindung überzogen. Sie wurden mit dem Sandstrahlgebläse
mit Stahlsand behandelt, bis eine gleichmäßig aufgerauhte Oberfläche erhalten wurde,
und dann mit einem Spritzüberzug unter Verwendung einer Metallspritzpistole mit
0,32 cm starkem Draht als Ausgangsmaterial versehen. Im Anschluß daran wurde
Aluminiumoxyd mit einer Spritzpistole aufgesprüht. Der Luftdruck betrug
5,6 bis 6,3 kg/CM2. In jedem Falle wurde die Flamme durch brennendes
Acetylen mit Sauerstoff geliefert und ein Preßluftstrom zum Feinverteilen und Versprühen
verwendet.
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Der erste Überzug aus Nickel auf dem rostfreien Stahl war 0,0102 bis
0,0203 cm stark. Der darüberliegende Überzug aus Aluminiumoxyd war
0,025 bis 0.05 cm stark. Dieser Aluminiumoxydüberzug war praktisch
vollständig kristallin, sein Schmelzpunkt beträgt nach neueren Ermittlungen
2015 ± 15' C.
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Die überzüge und die Unterlagen stellten zusammenhängende Stücke dar.
Die Haftfestigkeit zwischen dem Metallüberzug und dem Überzug aus schwerschmelzbarem
Aluminiumoxyd kam praktisch der Stärke des Zusammenhalts des schwerschmelzbaren
Oxydüberzugs gleich. Die einzelnen Teilchen des Metaflüberzugs und die einzelnen
Teilchen des überzugs aus schwerschmelzbarem Oxyd waren untereinander verbunden,
so daß jeder Überzug eine feste einheitliche Struktur besaß, die unabhängig von
dem Grundkörper war. Der Metallüberzug wie auch der Aluminiumoxydüberzug bestanden
aus getrennten, geschmolzenen Teilchen, die an Ort und Stelle auf dem Grundkörper
erstarrten. Sowohl das Nickel als auch das Aluminiumoxyd waren praktisch rein.
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Das Haftvermögen zwischen Metall und schwerschmelzbarem Oxydüberzug
kann häufig auf mechanischer Verankerung beruhen. Unter diesen Bedingungen wird
das Maß der Oberflächenanrauhung des Metalls ein wichtiger Faktorfür ein gutes Haftvermögen.
Die mechanische Verankerung ist mit vorspringenden, häufig anzutreffenden Winkeln
verbunden.
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Unter bestimmten Umständen kann das Haftvermögen durch chemische Umsetzungen
noch erhöht werden. Beobachtungen wurden an einem Probestück mit einem Nickelüberzug
auf rostfreiem Stahl angestellt, das einen abschließenden Überzug aus Zirkoniumoxyd
erhalten hatte. Es wurde abwechselnd erwärmt und abgekühlt und vertrug diese Behandlung
sehr gut. Dunkle Oberflächenteile, die als Nickeloxyd angesehen wurden, wurden mit
ihrem Querschnitt mikroskopisch untersucht; und dieses Nickeloxyd kann durch einen
chemischen oder physikalischen Vorgang zu dem höheren Haftvermögen beigetragen haben.
Beispiel 11
Weitere Stücke aus rostfreiem Stahl von 5.5cm Größe und
0.15 cm Stärke dienten als Grundkörper. Einige davon wurden nur mit Aluminiumoxyd
überzogen. andere nur mit Zirkoniumoxyd. Einige wurden vor dem überziehen mit Aluminiumoxyd
mit Nickel überzogen, einige wurden vor dem überziehen mit Aluminiumoxyd mit einem
Überzug aus Nickel-Chrom-Legierung versehen und andere wiederum vor dem Überziehen
mit Zirkoniumoxyd mit einem Überzug aus Nickel-Chrom-Legierung. Die verwendete Nickel-Chrom-Legierung
bestand zu 60 bis 800/,) aus Nickel, 11 bis 20 % aus Chrom und im
übrigen aus Eisen. Die genaue Zusammensetzung der Legierung konnte nicht festgestellt
werden, jedoch sind die Unterschiede zwischen den verschiedenen Zusammensetzungen
praktisch unbedeutend. Es ist anzunehmen, daß der zum Versprühen des Metallüberzugs
verwendete Draht 600/0 Ni, 24(1,fo Fe und 16"!o Cr hatte.
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Es folgt eine Beschreibung der Proben, ihrer Vorbereitung zum überziehen,
des Vorgangs des Überziehens, der Stärke der überzüge und der Untersuchungsverfahren.
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Probestücke: 42 Probestücke von 5 - 5 - 0,15 cm wurden
aus einem Blech aus rostfreiem Stahl geschnitten. Vorbereitung: Alle Probestücke
wurden mit Stahlgrieß unter 2,8 bis 3,5 kg/'cm*-' Gebläsedruck behandelt.
Der Grieß wurde unter einem Winkel von etwa 90'
gegen die Platten geschleudert.
Der Gebläsedruck reichte aus, um eine gleichmäßig rauhe Oberfläche zu erzeugen.
Hierbei bogen sich die Probestücke ein wenig auf Grund des auf ihnen lastenden Drucks
durch. Herstellung des Überzugs: Das überziehen wurde mit der im Beispiel
1 beschriebenen Vorrichtung ausgeführt. Die Probestücke wurden in sieben
Gruppen von je sechs Probestücken aufgeteilt. Drei Gruppen wurden direkt
auf der mit dem Gebläse behandelten Oberfläche des rostfreien Stahls mit schwerschmelzbarem
Metalloxyd überzogen. Der überzug bestand bei zweien dieser Gruppen aus Aluminiumoxyd
(wodurch zwei gleiche Anteile entstanden, von denen einer als Kontrollversuch diente)
und bei dem anderen aus Zirkoniumoxyd. Die vierte und fünfte Gruppe erhielten einen
Metallspritzüberzug aus Nickel und die sechste und siebente Gruppe einen Metallspritzüberzug
aus Ni-Cr-Legierung. Dann wurden die vierte und sechste Gruppe mit Aluminiumoxyd
und die fünfte und siebente Gruppe mit Zirkoniumoxyd überzogen.
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Stärke des Überzugs: Die Oxydüberzüge waren
0,038 ± 0,013 cm,
die Metallzwischenscbichten
0,015 ± 0.005 cm stark. Untersuchungsverfahren:
Alle Probestücke wurden auf Widerstandsfähigkeit gegenüber wiederholten starken
Temperaturschwankungen untersucht. Die sechs Probestücke wurden nebeneinander
- die überzogene Seite nach unten
- auf ein flaches Sieb aus rostfreiem
Stahl mit etwa 0,6-cm-Maschen gelegt, das dann auf den Boden eines auf 10,40'
C erhitzten Laboratoriumsofen gelegt wurde und der Ofen geschlossen. Nach
60 Sekunden wurde das Sieb mit den rotglühenden Probestücken mit einer Temperatur
von etwa
1000' C aus dem Ofen genommen und über einen vertikalen Gebläseluftstrom
von Raumtemperatur (Geschwindigkeit etwa
90 m
je Minute) gebracht,
wodurch sie in
3 oder 4 Minuten auf Raumtemperatur abgekühlt wurden. Sie
wurden zur Bestimmung des Zustandes des Überzugs untersucht, und der Kreislauf wurde
wiederholt.
Erkennung von Fehlern: Ein Abheben oder Abblättern einer
kleinen Menge Überzug bedeutete Zerfall. Die Anzahl der Abschreckversuche bis zum
Zerfall wurde gemessen. Die Ergebnisse sind
, in der folgenden Tabelle angegeben.
| Ergebnisse der Untersuchung durch abwechselndes Erhitzen und
Abkühlen |
| Gruppe Höchstzahl Mindestzahl Mittel- |
| Nr. Cberzug der der wert Art des Zerfalls |
| Abschreckungen Abschreckungen |
| 1 Aluminiumoxyd 6 1 31/s Überzug an den Ecken
von dem Grund-. |
| metall abgehoben |
| 2 Aluminiumoxyd, 4 1 2 Überzug an den Ecken von dem
Grund- |
| Kontrollversuch metall abgehoben |
| 3 Zirkoniumoxyd 11 6 75/6 Kanten zerfallen durch
geringe Locke- |
| rung des Überzugs |
| 4 Nickel unter Alu- 10 3 8 Aluminiumoxyd hob sich etwas
von |
| miniumoxyd der Nickelzwischenschicht an den |
| Rändern ab |
| 5 Nickel unter Zirko- über 40 40 40+ Geringe
Krümmung an den Rändern, |
| niumoxyd kein Abheben |
| 6 Ni-A-Legierung über 40 9 34+ Ränder krümmen
sich unter geringem |
| unter Aluminium- Abheben des Aluminiumoxydüber- |
| oxyd zugs von dem Nickel-Chrom-über- |
| zug an den Ecken |
Zur Herstellung des Metallzwischenüberzugs gemäß dieser Erfindung kann auch das
überzugsmetall auf die Grundfläche durch einen elektrischen Lichtbogen mit einem
metallischen oder anderen elektrischen Leiter in bekannter Weise aufgespritzt werden.
Das überzugsmetall dient
- in der Form eines Stabes
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als die eine
Elektrode; die Unterlage als die andere -Elektrode. Der Stab aus dem Metall, das
als überzug verwendet werden soll, wird in einer Art Pistolengriff gehalten, an
dem ein Luftvibrator angebracht ist, der Halter und Stab vibrieren läßt, wobei sich
der Metallüberzug in getrennten, geschmolzenen Teilchen abscheidet, die an Ort und
Stelle erstarren. Dann wird der Oxydüberzug über dem Metall aufgebracht, wie bereits
beschrieben.
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Das Probestück für die Mikrophotographie war eines von denen, die
wie oben beschrieben mit Zirkoniumoxyd über Nickel auf rostfreiem Stahl hergestellt
wurden. Es war eines der Gruppe Nr. 5 der Tabelle 1.
Nach der Untersuchung
durch abwechselndes Erhitzen und Abkühlen wurde das Probestück mit einem Diamantschneider
zerteilt. Es wurde dann in Phenol-Formaldehydharz eingebettet und durch metallurgische
Verfahren unter Verwendung von feinem Diamantpulver poliert.
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Das helle, feste Flächenstück 1 ist der rostfreie Stähl, der
durch die Gebläsebehandlung angerauht ist. Die helle Schicht 2 ist der Nickelüberzug.
Die dunklen Stellen 3 in der Schicht 2 sind wahrscheinlich Nickeloxyd, das
durch Oxydation des Nickels entstanden ist. Die halbdunkle Schicht 4 ist der Zirkoniumoxydüberzug.
Die halbdunkle, schichtartige Struktur des Zirkoniumoxydüberzugs, der mit einer
Spritzpistole durch das Aufprallen und Verbinden der in der Hitze erweichten Teilchen
des schwerschmelzbaren Oxyds entsteht, indem sie sich beim Auftreffen auf die feste
Oberfläche deformieren und untereinander verbinden, gibt wahrscheinlich dem schwerschmelzbaren
Oxydüberzug eine solch ungleichmäßige Struktur, daß diese sein Haftvermögen gegenüber
dem Metall erhöht. Jedoch können bei anderen Arten von schwerschmelzbaren Oxydüberzügen
andere Arten der Bindung auftreten, z. B. bei denen, die weicher sind, und die Art
des Haftvorgangs ist nicht auf den oben beschriebenen Mechanismus beschränkt. Die
dunkle, praktisch schwarze Fläche 5
darüber ist das Trägerharz. Mindestens
einige der dunklen, unregelmäßigen Stellen in dem Zirkoniumoxydüberzug sind wahrscheinlich
sekundären Ursprungs und stellen Flächen dar, an denen Oberflächenteilchen bei dem
Poliervorgang, der zur Herstellung der Oberfläche für die mikroskopische Untersuchung
angewendet wurde, herausgerissen wurden.
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Die Mikrophotographie hat eine 100fache Vergrößerung, und die Skalenmarkierung
mit 0,013 cm ist gut zu erkennen. Die Länge der Strecke unter dem Schnitt
gibt 0,013 cm an. Die Poren 6 sind gut in der Fläche 4 aus Zirkoniumoxyd
zu sehen. Das Ineinandergreifen der Überzüge und der Unterlage ist gut in dieser
Mikrophotographie zu erkennen und zeigt eine große Festigkeit der Überzüge an.
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Beispiel 111
Vier Platten aus rostfreiem Stahl, die eine Größe
von etwa 15 - 6,25 - 0,15 cm hatten, wurden mit zerkleinertem Stahlschrot
im Sandstrahlgebläse behandelt und dann mit einem 0,013 cm starken Nickelspritzüberzug
und anschließend mit einem schwerschmelzbaren Oxydspritzüberzug von 0,064 cm Stärke
nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 707 691 versehen. Zwei Platten
wurden in dieser Weise mit Aluminiumoxyd und zwei mit stabilisiertem Zirkoniumoxyd
überzogen.
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Die Erhitzungsversuche wurden unter jeweils gleichen Bedingungen angestellt
und ergaben, daß die überzogenen Stahlplatten eine deutliche Verbesserung gegenüber
allen bisher untersuchten Platten zeigten.
Ferner wurde festgestellt,
daß die mit Aluminiumoxyd überzogenen Platten sich an den Enden lockerten, jedoch
erlolgte der Zerfall in dem Überzug selbst und nicht an der Grenzfläche. Das Zirkoniumoxyd
haftete sogar noch besser; bei einem Versuch zeigten sich keine Anzeichen eines
Zerfalls und bei einem weiteren Versuch nur ein geringer Zerfall (innerhalb der
überzugsschicht) an einer Ecke der Platte.
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Verschiedene Beispiele für diese Erfindung sind experimentell ausgeführt
worden, die viele praktische Anwendungsmöglichkeiten besitzen. Zu ihnen gehören
die folgenden: 1. Aluminiumoxyd über Aluminium auf Stahl; 2. Aluminiumoxyd
über Kupfer auf Stahl; 3. Aluniiniumoxyd über Eisen auf Stahl, insbesondere
rostfreiem Stahl; 4. Aluminiumoxyd über Molybdän auf Stahl; 5. Aluminiumoxyd
über Kobalt auf Stahl; 6. Aluminiumoxyd über Monelmetall auf Stahl;
7. Aluminiumoxyd über Inconellegierung auf Stahl. An Stelle des Aluminiumoxyds
konnten in allen obigen Beispielen Zirkon, Zirkoniumoxyd, Chromoxyd, Wollastonit,
Spinell usw. verwendet werden.
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Beispiel IV Bei weiteren Probestücken, die experimentell hergestellt
wurden, wurde ein Grundkörper aus gesintertem Wolframcarbid in einem Falle und aus
rostfreiem Stahl in einem anderen verwendet. Eine rauhe Nickelschicht wurde unter
Verwendung des oben beschriebenen Lichtbogen-Spritzverfahrens niedergeschlagen.
Danach wurde ein 0,025 bis 0,05 cm starker Aluminiumoxydüberzug über
dem Nickel aufgespritzt. Der Aluminiumoxydüberzug haftete außerordentlich gut. Beispiel
V Es können auch mehrfache überzüge aufgetragen werden. So wurden z.B. bei einer
Reihe von Versuchen Schwarzblechproben verwendet. Diese wurden durch Sandstrahlgebläse
unter 2,8 kg/cm2 Druck aufgerauht und mit einem etwa 0,015 cm starken
aufgespritzten Nickelüberzug unter Verwendung eines 0,32 cm starken Nickeldrahtes
versehen. Dann wurde unter Verwendung einer Pulverspritzpistole ein mäßig weicher
Aluminiumüberzug mit a-Aluminiumoxyd-Monohydrat als Ausgangsmaterial aufgespritzt.
Im Anschluß daran wurde ein überzug aus hartem Aluminiumoxyd unterVerwendung eines
0,3# cm starken Aluminiumoxydstabs, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgesprüht.
Der hergestellte Gegenstand hatte einen harten, gegen Erosion beständigen Oberflächenüberzug
aus Aluminiumoxyd mit einer schichtförnügen Mikrostruktur, die ihn befähigte, Erbitzungs-
und Abkühlungsspannungen zu ertragen, ohne abzublättern, eine nachgebende Aluminiumoxydzwischenschicht
und eine Nickelgrundschicht.
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Andere Kombinationen von mehrfachen Oberzügen und geschichteten iliberzügen
können je nach Anwendungsbedingungen verwendet werden. So kann z. B. die
Metallzwischenschicht mit einer Metallspritzpistole aufgespritzt und dann auf der
Oberfläche erhitzt werden, um die Teilchen sich vereinigen zu lassen und den überzug
weniger durchlässig oder praktisch undurchlässig zu machen. Das Behandeln der Oberfläche
mit der Flamme ist eine Möglichkeit, um dies zu erreichen. Wenn die erhitzte Oberfläche
nicht mehr genÜgend rauh ist, um als gute Verankerung für die Schicht aus schwerschmelzbarem
Oxyd zu dienen, kann sie durch Sandstrahlgebläse oder dergleichen weitere Metallspritzabscheidung
aufgerauht werden.
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Beispiel VI Zwei Schwarzblechproben wurden mit einem Strahlgebläse
unter 2,8kg/CM2 Druck mit Stahlgrieß zur Erzeugung einer angerauhten Oberfläche
behandelt und dann unter Verwendung der Spritzpistole mit Zinnpulver in einem Falle
und von Bleipulver in einem anderen mit einem Spritzüberzug versehen. Sie wurden
dann nach dem Verfahren von Beispiel 1 mit Aluminiumoxyd spritzüberzogen.
In beiden Fällen wurde ein gut haftender Aluminiumoxydüberzug erhalten. Es mußte
Sorge getragen werden, ein unerwünschtes Schmelzen der Zinnzwischenschicht während
des Aufspritzens des Aluminiumoxyds wegen des niedrigen Scbmelzpunktes des Zinns
von 232' C
zu vermeiden.
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Die Spritzpistole ist unter geeigneten Bedingungen befähigt, schwerschmelzbareOxyde
auf stabileMetalle einschließlich Legierungen mit Schmelzpunkten von mindestens
200' C aufzuspritzen. Jedoch sind schwerschmelzbare Metalle mit Schmelzpunkten
über 100(Y#-"C besonders für Hochtemperaturverwendungszwecke in Verbindung mit schwerschmelzbaren
Oxyden mit Schmelzpunkten über 1000' C geeignet. Oxyde und Metalle, die beständig
gegenüber chernisehen und mechanischen Einwirkungen sind, können für viele Zwecke
bei weniger hohen Temperaturen und selbst bei Raumtemperatur und darunter verwendbar
sein.
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Eine bevorzugte Stärke für die Metallzwischenschicht liegt im Bereich
von 0,010 bis 0,038 cm, jedoch sind auch dünnere und stärkere überzüge,
z. B. von 0,0025 bis 0,075 cm Stärke oder darüber, üblich. In gleicher
Weise liegt die gewöhnlich bevorzugte Stärke eines schwerschmelzbaren Oxydüberzugs
im Bereich von 0,013 bis 0,13 cm, jedoch können auch dünnere und stärkere
überzüge, z. B. zwischen 0,005 und 0,5 cm oder mehr je nach den Verwendungsbedingungen
erwünscht sein. Alle diese Bereiche sind durch nichts begrenzt; die üblichsten Stärken
werden in jedem Falle nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten unter den gewünschten
Verwendungsbedingungen, wie dem Ausmaß der Wärmeisolier-ung, der Korrosionsbeständigkeit,
der Abschreckbeständigkeit, der Erosionsbeständigkeit usw., des Produktes gewählt.
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Rauhe Oberflächen auf dem Metallüberzug sind als Grundlage für den
schwerschmelzbaren Oxydüberzug erwünscht. Vorspringende Winkel in der Öberfläch-e
und Spritzen und Vertiefungen sind vorteilhaft. Der genaue gewünschte Grad der Rauhigkeit
hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. den Verwendungsbedingungen, der Form
der überzogenen Oberfläche, dem Medium des Sandstrahlgebläses und den Gebläseverfahren
bei Anwendung von Gebläsen und dem Metallauftragungsverfahren bei Verwendung eines
Metallüberzugs als Anrauhungsmittel, um die Verankerung des äußeren überzugs aus
schwerschmelzbarem Oxyd am Ort zu unterstützen. Durchgebogene Oberflächenformen,
insbesondere Zylinderinnenflächen, die bei der Verwendung an der Innenseite erhitzt
werden, wie Verbrennungskammern und Raketendüsen, sind besonders geeignet, gute
Ergebnisse
zu liefern. Eine Sandstrahlbehandlung mit harten, zähen
anorganischen Sähleifmitteln, wie geschmolzenem Aluminiumoxyd oder Siliciumcarbid,
verhindert, daß sich Metallgrießteilchen in die Oberfläche einbetten, wie es bei
Verwendung von zerkleinertem Stahlschrot der Fall sein kann.
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In gleicher Weise sollte die Oberfläche des Grundkörpers ausreichend
sauber und rauh sein, damit der Metallzwischenüberzug gut haften kann. Das hier
beschriebene Verfahren zeigt jedoch allgemein, daß der Zustand der Oberflächenrauhigkeit
des Grundglieds von geringerer Bedeutung als Faktor für die Verankerung des MetaRüberzugs
ist, als der Oberflächenzustand des Metallüberzugs als Verankerungsfaktor für den
schwerschmelzbaren Oxydüberzug. Die Metallüberzugsschicht auf dem Grundkörper hat
die Aufgabe, die Aufnahmefläche für den schwerschmelzbaren Oxydüberzug durch'Aufrauhen
zu vergrößern, uni dessen Haftvermögen auf dem Grundglied zu begünstigen. Wenn die
Metallzwischenschicht nach Verfahren aufgetragen wird, bei denen keine ausreichend
rauhe Oberfläche erhalten wird, kann diese auf andere Weise, z. B. durch Sandstrahlgebläse,
aufgerauht werden.
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Erfindungsgemäß überzogene Gegenstände sind für viele Zwecke verwendbar.
Verbrennungskammern von Reaktionsmotoren und die Düsen von Raketentriebwerken sind
beständiger gegen Flammen und halten länger, wenn sie gemäß dieser Erfindung unter
Verwendung oxydationsbeständiger Metallzwischenschichten überzogen werden, als wenn
sie nur nach früheren Verfahren behandelt werden, die selbst bereits einen großen
Fortschritt bedeuteten.
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Jedes schwerschmelzbare Oxyd mit einem Schmelzpunkt von mehr als
10001 C, das einen überzug wie beschriebten bildet, kann gemäß dieser Erfindung
verwendet werden. Eine große Reihe verwendbarer komplexer Oxyde ist in Spalte
5, oben, in der USA.-Patentschrift 2 707 691 angeführt;
- in Spalte 4 dieser Patentschrift steht eine allgemeine Behandlung der Oxyde,
in der viele der günstigeren erwähnt werden. Alle Metalle und Legierungen, die an
der Luft stabil sind und einen Schmelzpunkt über 200' C
haben, können verwendet
werden, jedoch wird für viele praktische Ausführungsformen dieser Erfindung ein
oxydationsbeständiges Metall bzw. eine oxydationsbeständige Legierung bevorzugt,
die mindestens ebenso oxydationsbeständig ist wie rostfreier Stahl bei einer Temperatur
von 1000' C an der Luft.
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Die elementaren Metalle, die als solche oxydationsbeständig sind und
die Bestandteile vieler oxydationsbeständiger Legierungen bilden, . sind
- abgesehen von Edelmetallen wie Platin und Gold - Nickel, Kobalt
und Chrom.
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Typische erfindungsgemäß verwendbare hitzebeständige Legierungen sind
insbesondere solche, deren Hauptbestandteil Nickel, Kobalt oder Eisen ist.