DE1194751B

DE1194751B - Flame spray stick

Info

Publication number: DE1194751B
Application number: DEN21428A
Authority: DE
Inventors: William Maxwell Wheildon Jun; Elmer Gardner Hurd
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1961-04-06
Filing date: 1962-04-06
Publication date: 1965-06-10
Also published as: US3171774A; FR1321080A; GB954948A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

C04bC04b

Deutsche Kl.: 80 b - 8/15 German class: 80 b - 8/15

Nummer: 1194751Number: 1194751

Aktenzeichen: N 21428 VI b/80 bFile number: N 21428 VI b / 80 b

Amneldetag: 6. April 1962Registration date: April 6, 1962

Auslegetag: 10. Juni 1965Opening day: June 10, 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stab zum Herstellen von Überzügen auf Gegenständen mit Hilfe des Flammenspritzverfahrens, insbesondere zum Aufbringen feuerfesten Materials. Die bekannten Stäbe dieser Art mit massivem Querschnitt und relativ großer Dichte sind zum schnellen Auftragen eines Überzuges nicht geeignet, da bei allzu schneller Vorschubsgeschwindigkeit der Spritzpistole infolge der zu raschen Erhitzung leicht Brüche, Risse oder dergleichen Beschädigungen im Stab auftreten können.The invention relates to a rod for producing coatings on objects with The help of the flame spraying process, especially for applying refractory material. The known Rods of this type with a solid cross-section and relatively high density are for quick application a coating is unsuitable because the spray gun advances too quickly as a result If it is heated too quickly, breaks, cracks or similar damage can easily occur in the rod can.

Um diese Nachteile der bekannten Stäbe dieser Art zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, daß der Stab an seinem Umfang mit Nuten versehen ist. Vorzugsweise sind diese Nuten als Längsnuten ausgebildet und am Umfang des Stabes verteilt angeordnet. Die Nuten können dabei im wesentlichen einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel liegt der Außendurchmesser des Stabes beispielsweise in der Größenordnung von mindestens etwa 4,8 mm und die Tiefe der Nuten in der Größenordnung von etwa 0,8 mm. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei einem derartigen Stab acht Längsnuten am Umfang verteilt angeordnet sind.In order to avoid these disadvantages of the known rods of this type, the invention proposes that the rod is grooved on its circumference. These grooves are preferably designed as longitudinal grooves and arranged distributed on the circumference of the rod. The grooves can essentially have a trapezoidal cross-section. In a practical embodiment, the Outside diameter of the rod, for example, on the order of at least about 4.8 mm and the depth of the grooves on the order of about 0.8 mm. It has been shown to be beneficial when eight longitudinal grooves are distributed around the circumference in such a rod.

Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Flammspritzstab, der sehr einfach und wirtschaftlich herstellbar ist kann die Geschwindigkeit der Erzeugung eines Überzuges beträchtlich gesteigert werden, denn durch die Nuten kann der Stab einer sehr schnellen Erhitzung ausgesetzt werden, ohne daß das Material bricht, Risse auftreten oder Teile abplatzen. Damit kann der Überzug sehr gleichmäßig auf der Oberfläche aufgetragen werden, und zwar kann der erfindungsgemäße Stab mit einer üblichen Flammen-Spritzpistole für keramische Stäbe verarbeitet werden, ohne daß ein Zurückschlagen stattfindet.With the flame spray rod designed according to the invention, which can be produced very easily and economically is the speed of the production of a coating can be increased considerably, because through the grooves, the rod can be subjected to very rapid heating without affecting the material breaks, cracks appear or parts flake off. This allows the coating to be very even on the surface can be applied, namely the rod according to the invention with a conventional flame spray gun for ceramic rods can be processed without kickback taking place.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings of several exemplary embodiments.

F i g. 1 ist eine perspektivische Darstellung, die einen erfindungsgemäßen Stab in etwa dreifacher Vergrößerung zeigt und die Längsnuten erkennen läßt;F i g. 1 is a perspective view showing a rod of the present invention in approximately triplicate Shows enlargement and shows the longitudinal grooves;

F i g. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1.F i g. 2 is a cross section taken along line 2-2 in FIG. 1.

Ein Verfahren zum Flammenspritzen von feuerfestem Material ist in dem USA.-Patent 2707691 beschrieben; hierbei wird ein Stab von massivem Querschnitt und relativ großer Dichte, der aus verhältnismäßig feinkörnigem feuerfestem Material besteht, in einer Spritzpistole einer hohen Temperatur FlammspritzstabOne method of flame spraying refractory material is in U.S. Patent 2707691 described; this is a rod of massive cross-section and relatively high density, which is made of relatively Fine-grained refractory material, in a spray gun of a high temperature Flame spray stick

Anmelder:Applicant:

Norton Company, Worcester, Mass. (V. St. A.)Norton Company, Worcester, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls undDr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse and

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Bad luck man,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2Patent Attorneys, Munich 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

William Maxwell Wheildon jun.,William Maxwell Wheildon Jr.,

Framingham Center, Mass.;Framingham Center, Mass .;

Elmer Gardner Hurd, Holden, Mass. (V. St. A.)Elmer Gardner Hurd, Holden, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 6. April 1961 (101099)V. St. v. America April 6, 1961 (101099)

ausgesetzt, um das Material zu schmelzen und zu zerstäuben; jedoch ergibt sich bei diesem Verfahren eine Einschränkung bezüglich der Vorschubgeschwindigkeit und damit auch der Geschwindigkeit der Erzeugung eines Überzuges infolge der thermischen Stoßbeanspruchung des Stabes, die auf die Erhitzung des Stabes mittels einer Flamme von hoher Temperatur zurückzuführen ist; wenn keine geeigneten Maßnahmen getroffen werden, kann der Stab brechen, es können Stücke abplatzen, oder es ergeben sich andere Störungen.exposed to melt and atomize the material; however, this method results a restriction with regard to the feed rate and thus also the speed the generation of a coating as a result of the thermal shock loading of the rod, which on the Heating of the rod by means of a flame of high temperature is due; if not suitable Measures are taken, the rod can break, pieces can flake off, or it can other disturbances arise.

Gemäß den USA.-Patenten 2 876121 und 2882174 kann man die Wirkung der thermischen Stoßbeanspruchung dadurch mildem, daß man die Porosität des Stabes vergrößert, indem man die Korngröße des feuerfesten Materials regelt, aus dem der Stab hergestellt wird. Auf diese Weise erhält man einen Stab mit einem skelettähnlichen Gefüge, der im Vergleich zu den bis dahin bekannten Stäben eine erheblich größere Porosität besitzt.According to U.S. Patents 2,876,121 and 2,882,174 one can see the effect of the thermal Mild impact stress by increasing the porosity of the rod by removing the Regulates the grain size of the refractory material from which the rod is made. That way it gets a rod with a skeleton-like structure compared to the rods known until then has a significantly greater porosity.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann man die Geschwindigkeit des Zuführens und des Aufbringens des gewünschten Überzugs aus feuerfesten Materialien gemäß den drei genannten USA.-Patenten erheblich steigern, ohne daß ein Abplatzen von Stücken oder andere Beschädigungen des Stabes auftreten, so daß sich keine Einbuße bezüglich der Gleichmäßigkeit der Oberfläche des Überzuges er-According to the present invention, one can control the speed of feeding and applying the desired coating of refractory materials according to the three aforementioned United States patents increase significantly without chipping off pieces or other damage to the rod occur, so that there is no loss of uniformity of the surface of the coating.

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gibt, wenn man die Berührungsfläche des Stabes mit der zum Schmelzen und zum Zerstäuben dienenden Flamme vergrößert. Dies geschieht durch eine geeignete Änderung der geometrischen Form des Stabquerschnitts, d. h. dadurch, daß die Außenfläche des Stabes mit Nuten oder Rillen versehen wird.when the contact surface of the rod is used with the one used for melting and atomization Flame magnified. This is done by appropriately changing the geometric shape of the Bar cross-section, d. H. in that the outer surface of the rod is provided with grooves or grooves will.

Gemäß F i g. 1 und 2 versieht man einen Stab der genannten Art vorzugsweise mit mehreren Nuten 10, die in Umfangsabständen Verteilt sind und sich xo entlang der Längsachse des Stabes erstrecken. Die Nuten 10 können in gleichmäßigen Abständen über den Umfang des Stabes verteilt sein; gemäß F i g. 2 ist der Querschnitt der Nuten im wesentlichen trapezförmig. Die Stäbe werden vorzugsweise im Wege des Strangpressens hergestellt, und aus praktischen Gründen sollen die Nuten über die ganze Länge des Stabes im Querschnitt eine gleichmäßige Tiefe erhalten, um die Gefahr des Zurückschiagens während des Betriebs der Spritzpistole auf ein Mindestmaß herabzusetzen.According to FIG. 1 and 2, a rod of the type mentioned is preferably provided with several grooves 10, which are distributed in circumferential intervals and xo extend along the longitudinal axis of the rod. The grooves 10 can be spaced evenly across be distributed around the circumference of the rod; according to FIG. 2 is essentially the cross-section of the grooves trapezoidal. The rods are preferably made by extrusion, and from practical ones For reasons, the grooves should have a uniform cross-section over the entire length of the rod Get depth to avoid the risk of kicking back while operating the spray gun on Reduce the minimum.

Wenn man Stäbe aus Zirkoniumoxyd mit einem Durchmesser in der Größenordnung von etwa 4,8 bis etwa 6,5 mm verwendet, bei denen die Tiefe der Nuten in der Größenordnung von etwa 0,8 mm liegt, lassen sich einwandfreie Ergebnisse erzielen, ohne daß größere Materialstücke abplatzen oder Brüche auftreten.Using zirconia rods on the order of 4.8 in diameter up to about 6.5 mm used, in which the depth of the grooves is of the order of about 0.8 mm, perfect results can be achieved without larger pieces of material flaking off or breaks appear.

Um einen Vergleich zu ermöglichen, sei erwähnt, daß man bei Verwendung eines massiven Stabes aus Zirkoniumoxyd gemäß dem USA.-Patent 2876121 bzw. 2 882174 mit einem Durchmesser von etwa 4,8 mm mit einer maximalen Vorschubgeschwindigkeit beim Spritzen von etwa 125 mm/Min, arbeiten kann, ohne daß größere Materialteile abplatzen; hierbei wird ein einwandfreier Überzug erzielt; verwendet man dagegen einen Stab aus Zirkoniumoxyd mit acht Nuten bei gleicher Zusammensetzung und gleichem Außendurchmesser, wobei jedoch das Volumen des Stabes je Längeneinheit um etwa 21 % kleiner ist als bei einem massiven Stab, kann man beim Spritzen mit einer maximalen Vorschubgeschwindigkeit von etwa 280 bis etwa 350 mm arbeiten. Hierbei ergibt sich bezüglich des erzeugten Überzugs bzw. der Spritzgeschwindigkeit für den mit Nuten versehenen Stab eine doppelt so große Geschwindigkeit wie bei den bis jetzt gebräuchlichen massiven zylindrischen Stäben.In order to enable a comparison, it should be mentioned that when using a solid rod Zirconium oxide according to U.S. Patents 2876121 and 2,882,174 with a diameter of about 4.8 mm with a maximum feed rate when spraying of about 125 mm / min can flake off without larger pieces of material; a perfect coating is achieved here; used on the other hand, a rod made of zirconium oxide with eight grooves with the same composition and same outside diameter, but the volume of the rod per unit length by about 21% is smaller than with a solid rod, you can spray with a maximum feed speed work from about 280 to about 350 mm. This results in relation to the generated Coating or the injection speed for the grooved rod is twice as large Speed as with the massive cylindrical rods in use up to now.

Zwar zeigen die Zeichnungen Nuten von abgestumpfter Querschnittsform, doch sei bemerkt, daß man die Nutenform abändern kann, um sie der Konstruktion der Spritzpistole und deren Düse anzupassen, und daß man die Nuten in größerer oder kleinerer Zahl vorsehen kann.Although the drawings show grooves of truncated cross-sectional shape, it should be noted that that you can modify the shape of the groove to match the design of the spray gun and its nozzle, and that the grooves can be provided in larger or smaller numbers.

Die erwähnten Stäbe aus Zirkoniumoxyd und Tonerde werden vorzugsweise gemäß den USA.-Patenten 2876121 und 2 882174 hergestellt; hiermit sollen jedoch nicht diejenigen Stäbe ausgeschlossen werden, die gemäß dem USA.-Patent 2 707 691 hergestellt sind; ferner besteht nicht die Absicht, irgendwelche oder sämtliche dort angegebenen Zusammensetzungen oder irgendwelche anderen bekannten Verfahren zum Herstellen solcher Stäbe auszuschließen; der Grund hierfür besteht in der Tatsache, daß die genutete Form der Stäbe gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Rücksicht auf die Eigenschaften oder die Herkunft der Teilchen, aus denen sich die Stäbe zusammensetzen, zu einer Verbesserung der Spritzgeschwindigkeit und damit auch der Geschwindigkeit der Herstellung der Überzüge führt.The aforementioned zirconium oxide and alumina rods are preferably manufactured in accordance with U.S. patents 2876121 and 2 882174; herewith however, it is not intended to exclude those rods made in accordance with U.S. Patent 2,707,691 are made; furthermore, there is no intention to use any or all of the compositions specified therein or exclude any other known methods of making such rods; the reason for this is the The fact that the grooved shape of the rods according to the present invention regardless of the Properties or the origin of the particles that make up the rods to one Improvement of the injection speed and thus also the speed of the production of the coatings leads.

Daher umschließt die vorliegende Erfindung auch die Herstellung von mit Nuten versehenen Stäben von relativ großer Dichte durch Strangpressen und Brennen eines Gemisches von relativ feinen Körnern irgendwelcher der Oxyde, die in dem USA.-Patent 2707 691 aufgezählt sind, und gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich eine erhebliche Verbesserung bezüglich der Vorschubgeschwindigkeit auf Grund der genuteten Form der Stäbe erwarten. Vorzugsweise werden die Stäbe jedoch aus einem grobkörnigeren Material hergestellt, so daß sie ein skelettähnliches Gefüge erhalten, wie es in den USA.-Patenten 2 876121 und 2 882174 beschrieben ist.Therefore, the present invention also encompasses the manufacture of grooved bars of relatively high density by extrusion and firing of a mixture of relatively fine grains any of the oxides enumerated in U.S. Patent 2707,691 and according to US Pat present invention can be a significant improvement in the feed rate due to the grooved shape of the bars. Preferably, however, the rods are made from made of a coarser-grained material so that they get a skeletal structure, as in U.S. Patents 2,876,121 and 2,882,174.

Somit ist daran gedacht, mit Nuten versehene Stäbe aus Zirkoniumoxyd dadurch herzustellen, daß man grobkörnige Zirkoniumoxydteilchen mit einem zeitweilig wirksamen Bindemittel mischt, daß man das Gemisch durch Strangpressen zu einem genuteten Stab von geeigneten Abmessungen verarbeitet und daß man den Stab brennt, um die Teilchen zu sintern und das Bindemittel auszutreiben. Die Zirkoniumoxydteilchen werden vorzugsweise aus derjenigen Gruppe gewählt, welche in erster Linie kubische und tetragonale Kristalle enthält. Die aus solchen Teilchen hergestellten Stäbe haben eine Porosität von 8 bis 40% an offenen und miteinander verbundenen Poren, und der Bruchmodul beträgt über etwa 140 kg/cm². Wenn man den Brennvorgang in der richtigen Weise regelt und die Korngröße der Teilchen so abstuft, daß mindestens 30 Gewichtsprozent der Teilchen gröber sind als 0,1 mm und daß im wesentlichen alle Teilchen feiner sind als 0,5 mm, läßt sich eine Porosität erzielen, bei der über 50% der Poren einen Durchmesser von mehr als 0,02 mm haben. Diese Stäbe bestehen zu etwa 96°/» aus reinem Zirkoniumoxyd, sie sind für plötzliche thermische Beanspruchungen erheblich weniger empfindlich, so daß weniger leicht größere Stücke abplatzen als bei Stäben mit größerer Dichte, und daher lassen sich die Vorteile der erfindungsgemäßen genuteten Form voll ausnutzen, um die Zuführungsgeschwindigkeit und damit auch die Geschwindigkeit des Herstellens von Überzügen zu erhöhen. Entsprechend kann man die Stäbe gemäß dem USA.-Patent 2882174 aus gesintertem Aluminiumoxyd herstellen. Man wählt den Brennvorgang und die Teilchengröße so, daß der fertige Stab eine Porosität von etwa 8 bis 40% an offenen, miteinander verbundenen Poren erhält, daß der Bruchmodul etwa 140 kg/cm² beträgt, daß der Stab zu mindestens 95 Gewichtsprozent aus Aluminiumoxyd besteht und daß mehr als 50% der Poren einen Durchmesser von mehr als 0,02 mm aufweisen. Wenn optimale Ergebnisse erzielt werden sollen, müssen mindestens 30 Gewichtsprozent der Teilchen gröber sein als 0,1 mm, und im wesentlichen alle Teilchen sollen feiner sein als 0,5 mm. Man kann geschmolzenes Aluminiumoxyd oder kalziniertes Aluminiumoxyd oder ein Gemisch aus diesen Stoffen verwenden.Thus, it is contemplated to make grooved zirconia rods by mixing coarse zirconia particles with a temporary binder, extruding the mixture into a grooved rod of suitable dimensions, and firing the rod to burn the particles sinter and drive off the binder. The zirconia particles are preferably selected from the group consisting primarily of cubic and tetragonal crystals. The rods made from such particles have a porosity of 8 to 40% in open and interconnected pores, and the modulus of rupture is in excess of about 140 kg / cm ² . If the firing process is properly regulated and the grain size of the particles is graded so that at least 30 percent by weight of the particles are coarser than 0.1 mm and that essentially all the particles are finer than 0.5 mm, a porosity can be achieved in which over 50% of the pores have a diameter of more than 0.02 mm. These rods consist of about 96% pure zirconium oxide, they are considerably less sensitive to sudden thermal loads, so that larger pieces are less likely to flake off than rods with a greater density, and therefore the advantages of the grooved shape according to the invention can be fully exploited, in order to increase the feed speed and thus also the speed of the production of coatings. Correspondingly, the rods according to US Pat. No. 2,882,174 can be made from sintered aluminum oxide. The firing process and the particle size are chosen so that the finished rod has a porosity of about 8 to 40% of open, interconnected pores, that the modulus of rupture is about 140 kg / cm ² , that the rod consists of at least 95 percent by weight of aluminum oxide and that more than 50% of the pores are greater than 0.02 mm in diameter. For best results, at least 30 percent by weight of the particles must be coarser than 0.1 mm and substantially all of the particles should be finer than 0.5 mm. Molten alumina or calcined alumina or a mixture of these materials can be used.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren werden die feuerfesten Teilchen für die Herstellung der Stäbe dadurch gewonnen, daß man im Ofen gegossene Masseln aus geschmolzenem Erz auf die gewünschteAccording to a preferred method, the refractory particles are used for the manufacture of the rods obtained by turning pigs cast from molten ore to the desired in the furnace

Korngröße zerkleinert. Die auf diese Weise gewonnenen Teilchen sind kristallinisch und im wesentlichen wasserfrei.Crushed grain size. The particles so obtained are crystalline and substantial anhydrous.

Der Herkunft der feuerfesten Teilchen ist so lange ohne Bedeutung, wie man sie mit genügender Reinheit gewinnen kann und solange die Korngröße im wesentlichen den Angaben in den USA.-Patenten 2 876121 und 2 882174 entspricht. Die Teilchen können kristallinisch, schuppenähnlich oder amorph sein, oder man kann Gemische aus diesen Arten von Teilchen verwenden.The origin of the refractory particles is insignificant as long as they are of sufficient purity can win and as long as the grain size essentially corresponds to the information in the USA patents 2 876121 and 2 882174. The particles can be crystalline, flake-like, or amorphous or mixtures of these types of particles can be used.

Es sei bemerkt, daß man bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.It should be noted that in the embodiments described above, the most varied Changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention.

Claims

Patent claims:

oxide particles, characterized in that it is provided with grooves on its periphery.

2. Rod according to claim 1, characterized in that it is arranged with distributed on the circumference Is provided longitudinal grooves.

3. Rod according to claim 1 or 2, characterized in that the grooves have a substantially have trapezoidal cross-sectional shape.

4. Rod according to claim 1 to 3, characterized in that its outer diameter in the On the order of at least about 4.8 mm and the depth of the grooves on the order of magnitude of about 0.8 mm.

5. Rod according to claim 4, characterized in that eight longitudinal grooves on its circumference are arranged distributed.

1. Flame spray rod made from interconnected publications:

NEN refractory material particles, in particular U.S. Patent Nos. 2707 691, 2876121,

sintered aluminum oxide or zirconium 20 2882174.

1 sheet of drawings