DE1213706B - Verwendung einer Eisen-Chrom-Bor-Legierung zur Herstellung aufgespritzter und/oder aufgeschweisster Schichten nach dem Plasmaverfahren - Google Patents
Verwendung einer Eisen-Chrom-Bor-Legierung zur Herstellung aufgespritzter und/oder aufgeschweisster Schichten nach dem PlasmaverfahrenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
B 23 k
Deutsche Kl.: 49 h-36/01
Nummer: 1213 706
Aktenzeichen: D 42573 VI a/49 h
Anmeldetag: 26. September 1963
Auslegetag: 31. März 1966
Die Technik des Aufspritzens von zünder- und verschleißbeständigen Schichten auf Gegenständen
aus Stahl, Nickellegierungen, Buntmetallegierungen u. dgl. hat in letzter Zeit immer mehr an Bedeutung
gewonnen. Zur Herstellung dieser Schichten haben sich verschiedene Verfahren durchgesetzt, unter
denen das seit längerer Zeit bekannte Aufspritzen von metallischen Pulvern mit der Azetylen-Sauerstoff-
oder Wasserstoff-Sauerstoff-Pistole sowie das neuere Plasmaspritzverfahren an erster Stelle zu
nennen sind. Bei diesen bekannten Verfahren wird so gearbeitet, daß das aufzuspritzende Pulver mittels
eines Trägergases durch eine Verbrennungsflamme geblasen, dort aufgeschmolzen und im flüssigen
Zustand, also in Form von Tropfen, auf die zu panzernde Oberfläche gespritzt wird. Da die
Wärmeabfuhr nach dem Auftreffen der Tröpfchen auf die Oberfläche des zu panzernden Gegenstandes
meist beträchtlich ist, erstarren die Tröpfchen, noch bevor es zur Bildung einer festhaftenden Schicht,
d. h. also einer intensiven Schweißverbindung kommt.
Bei Anwendung der schon seit längerer Zeit bekannten Flammenspritztechnik hat man sich daher
meist so geholfen, daß die aufgespritzten Schichten anschließend mit einer Gasflamme oder auch mittels
eines Elektrolichtbogens aufgeschmolzen und so mit der Oberfläche des zu panzernden Gegenstandes verschweißt
werden. Beim Plasmaspritz- und -schweißverfahren tritt an die Stelle der Gasflamme ein Entladungsplasma,
das ist ein mit Gas gefüllter Raum, in dem eine elektrische Entladung aufrechterhalten
wird, welche einerseits durch fortwährende Stoßionisation die Leitfähigkeit des Gases bewirkt und
andererseits im Gasraum eine sehr hohe Temperatur erzeugt.
Im Hinblick auf diese extrem hohe Temperatur im Plasmaraum müssen auch an die Zusammensetzung
der mittels des Plasmaverfahrens zu verspritzenden Pulver besondere Anforderungen gestellt
werden. So hat sich beispielsweise herausgestellt, daß es beim Plasmaspritzen leicht zu Karbidzersetzungen
unter Kohlenstoffabscheidung kommt und daß auch andere Veränderungen in der Legierungszusammensetzung eintreten, die noch nicht näher
erforscht sind.
Bei Versuchen konnte nun festgestellt werden, daß sich Pulver aus rostfreien Stählen mit sehr niedrigem
Kohlenstoffgehalt, die einen Borzusatz von 0,8 bis 0,5%, insbesondere von 1,2 bis 4,2%, aufweisen,
für das Plasmaspritz- und -schweißverfahren besonders gut eignen. Die Pulver haben im einzelnen
folgende Zusammensetzung:
Verwendung einer Eisen-Chrom-Bor-Legierung zur Herstellung aufgespritzter
und/oder auf geschweißter Schichten nach
dem Plasmaverfahren
und/oder auf geschweißter Schichten nach
dem Plasmaverfahren
Anmelder:
Deutsche Edelstahlwerke Aktiengesellschaft,
Krefeld, Oberschlesienstr. 16
Krefeld, Oberschlesienstr. 16
Als Erfinder benannt:
Fritz Frehn, Krefeld
Fritz Frehn, Krefeld
2
20,0 bis 35,0% Chrom,
0,8 bis 5,0% Bor,
weniger als 0,1% Kohlenstoff,
bis 25,0% Nickel,
weniger als 0,1% Kohlenstoff,
bis 25,0% Nickel,
bis 3,0% Molybdän,
bis 2,0% Silizium,
bis 1,5% Mangan,
insgesamt bis 2,0% eines oder mehrerer der
bis 2,0% Silizium,
bis 1,5% Mangan,
insgesamt bis 2,0% eines oder mehrerer der
Elemente Niob, Tantal, Titan, Wolfram,
Rest Eisen.
Rest Eisen.
Wie ersichtlich, ist der Chromgehalt dieser Legierungen gegenüber den normalen 18-8-Cr-Ni-Legierungen
stark erhöht. Innerhalb der angegebenen Grenzen ist der niedrigste Chromgehalt dem niedrigsten
Borgehalt und der höchste Chromgehalt dem höchsten Borgehalt zuzuordnen, damit entsprechend
den sich bildenden Boriden stets etwa 18% Chrom in der Grundmasse erhalten bleiben.
Dies ist erforderlich, damit die Korrosionsbeständigkeit der aufgespritzten Schichten gewährleistet
bleibt.
Erfindungsgemäß zu verwendende Legierungspulver, die sich bei den Versuchen besonders bewährt
609 540/211
haben, liegen in ihrer Zusammensetzung innerhalb der im folgenden wiedergegebenen Analysengrenzen:
20,0 bis 35,0% Chrom,
1,2 bis 4,2% Bor,
1,2 bis 4,2% Bor,
bis 0,05% Kohlenstoff,
bis 25,0% Nickel,
bis 3,0% Molybdän,
bis 1,0% Silizium,
bis 1,5% Mangan,
bis 25,0% Nickel,
bis 3,0% Molybdän,
bis 1,0% Silizium,
bis 1,5% Mangan,
insgesamt bis 2,0% eines oder mehrerer der Elemente Niob, Tantal, Titan oder
Wolfram,
Rest Eisen.
Rest Eisen.
Es hat sich gezeigt, daß der Borgehalt der erfindungsgemäß zu verwendenden Pulver sich in verschiedener
Hinsicht günstig bemerkbar macht. So ist es z.B. möglich, durch Variation des Borgehaltes
innerhalb der angegebenen Grenzen zu Oberflächen mit bestimmter Härte zu gelangen. Gleichzeitig werden
die Oberflächen infolge der durch den Borgehalt erhöhten Oberflächenspannung besonders glatt, was
andererseits wieder dazu beiträgt, daß die aufgespritzte Schichtdicke niedrig gehalten werden kann.
Die hohe Oberflächenspannung ist allerdings nicht der einzige Grund dafür, daß die Schichtdicke gegenüber
Schichten, die nach dem Flammenspritzverfahren erzeugt werden, stark verringert werden kann.
Versuche haben gezeigt, daß infolge der hohen Plasmatemperatur die Desoxydationswirkung des
Bors besonders gründlich ist, so daß Schichten erzeugt werden können, die weitgehend frei von Oxydeinschlüssen
sind, aber auch keine Oberflächenoxydation zeigen. Durch das Zusammenwirken dieser
und anderer Faktoren wird erreicht, daß die Dicke der aufgespritzten Schicht nur ein Drittel der
sonst erforderlichen Schichtdicke beträgt. Hierdurch werden natürlich erhebliche Materialmengen eingespart.
Weiter kommt hinzu, daß schon beim Verdüsen der oben genannten borhaltigen Legierungen Pulver
mit weitgehend kugeliger Gestalt entstehen. Diese Kugelgestalt ist für die Zwecke des Plasmaspritzens
besonders geeignet, da hierdurch das Pulver gut fließt und in den Zuführungsteilen der Spritzvorrichtung
nicht zur Brückenbildung neigt.
Als günstig hat es sich erwiesen, wenn die erfindungsgemäß
zur Verwendung vorgeschlagenen Legierungspulver eine Korngröße von 0,035 bis 0,15 mm, vorzugsweise von 0,053 bis 0,14 mm,
aufweisen.
Zum Stande der Technik muß noch gesagt werden, daß borhaltige Metallpulver für Spritzzwecke an
sich bekannt sind. So ist bereits vorgeschlagen worden, borhaltige Pulver auf Nickelbasis für das
Flammspritzen einzusetzen, wobei Wasserstoff-Sauerstoff- oder Azetylen-Sauerstoff-Flammen verwendet
wurden. Die vorbekannten Pulver lassen sich aber nicht für das Plasmaspritzverfahren einsetzen,
da sie einerseits im Kohlenstoffgehalt zu hoch liegen oder andererseits im Borgehalt zu niedrig.
Es sind auch bereits Chrom-Bor-Siüzium-Kohlenstoff-Kobalt-Eisen-Legierungen
zum Aufspritzen mittels des Plasmaverfahrens bekannt, wobei das Bor einmal zur Bildung von Chromborid, zum anderen
aber auch zur Erzielung einer dünnflüssigen Spritzlegierung zugesetzt wird. Nach den der Erfindung
zugrunde liegenden Erkenntnissen sind aber derartige Legierungen infolge ihres hohen Kohlenstoffgehalts
von über 3% aus den weiter obengenannten Gründen als Werkstoffe für nach dem
Plasmaverfahren hergestellten Uberzugsschichten nicht geeignet.
Weiter ist es bekannt, beim Flammenspritzen zwischen dem Grundwerkstoff und der aufgespritzten
ίο Oberflächenschicht eine Zwischenschicht vorzusehen,
welche die Aufgabe hat, die Hauptschicht mit dem Grundwerkstoff zu verbinden. Für die Herstellung
dieser Zwischenschicht sind bereits Stahllegierungen mit Borgehalten über 2% verwendet worden, aber
auch hier wurde stets eine Legierung mit verhältnismäßig hohem Kohlenstoffgehalt — in der Größenordnung
von 0,25% — verwendet, und es wurde nicht nach dem Plasmaspritzverfahren gearbeitet.
Im folgenden sind einige erfindungsgemäß zu ver-
Im folgenden sind einige erfindungsgemäß zu ver-
ao wendende Pulverzusammensetzungen angegeben, bei denen der Kohlenstoffgehalt sämtlich niedrig gehalten,
der Borgehalt aber abgestuft ist. Beim Verspritzen dieser Legierungen ergaben sich glatte, völlig
einschlußfreie Oberflächenschichten mit unterschiedlicher Härte. Die gemessene Härtewerte sind neben
der Analyse jeweils angegeben (Rest jeweils Eisen):
1. 26,0% Chrom,
9,0% Nickel,
1,0% Mangan,
0,8% Silizium,
1,0% Mangan,
0,8% Silizium,
0,5% Niob,
0,02% Kohlenstoff,
2,2 "/ο Bor,
0,02% Kohlenstoff,
2,2 "/ο Bor,
Gemessene Rockwell-Härte: 42 bis 48 R0.
2. 30,0% Chrom,
8,0% Nickel,
2,0% Molybdän,
1,0% Mangan,
1,0% Silizium,
0,5% Niob,
0,02% Kohlenstoff,
0,02% Kohlenstoff,
2,3% Bor,
Gemessene Rockwell-Härte: 48 bis 55 Rn.
°
°
3. 34,0% Chrom,
7,0% Nickel,
2,0% Molybdän,
1,0% Mangan,
1,0 % Silizium,
0,5% Niob,
0,02% Kohlenstoff,
4,2% Bor,
Gemessene Rockwell-Härte: 60 bis 68 R0.
55
55
Die unter 1 aufgeführte Legierung läßt sich nach der Plasmaschweißung ohne Schwierigkeiten spanabhebend
bearbeiten, die Legierung 2 nur mit Hartmetall-Drehwerkzeugen, während die Zusammensetzung
3 nur durch Schleifen zu bearbeiten ist.
Claims (3)
1. Verwendung einer Eisen-Chrom-Bor-Legierung, bestehend aus 20,0 bis 35,0% Chrom, 0,8
bis 5,0% Bor, weniger als 0,1% Kohlenstoff, bis
.25,0% Nickel, bis 3,0% Molybdän, bis 2,0% Silizium, bis 1,5% Mangan, insgesamt bis 2,0%
eines oder mehrerer der Elemente Niob, Tantal, Titan, Wolfram, Rest Eisen, wobei der niedrigste
Chromgehalt dem niedrigsten Borgehalt und der höchste Chromgehalt dem höchsten Borgehalt
zugeordnet ist, als Werkstoff für die Herstellung aufgespritzter und/oder aufgeschweißter Schichten,
die nach dem Plasmaverfahren erzeugt werden.
2. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, bestehend
aus 20,0 bis 35,0% Chrom, 1,2 bis 4,2% Bor, bis 0,05% Kohlenstoff, bis 25,0% Nickel,
bis 3,0% Molybdän, bis 1,0% Silizium, bis 1,5% Mangan, insgesamt bis 2,0% eines oder mehrerer
der Elemente Niob, Tantal, Titan, Wolfram, Rest
IO Eisen, wobei der niedrigste Chromgehalt dem
niedrigsten Borgehalt und der höchste Chromgehalt dem höchsten Borgehalt zugeordnet ist,
für den im Anspruch 1 genannten Zweck.
3. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 oder 2 angegebenen Zusammensetzung,
wobei die Legierung als Pulver mit kugeliger Gestalt und einem Komdurchmesser von 0,035 bis
0,15 mm, vorzugsweise von 0,053 bis 0,14 mm, vorliegt, für den im Anspruch 1 genannten
Zweck.
In Betracht gezogene Druckschriften: »Welding Journal«, 41 (1962). Nr. 6, S. 548
is bis 555.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DED42573A DE1213706B (de) | 1963-09-26 | 1963-09-26 | Verwendung einer Eisen-Chrom-Bor-Legierung zur Herstellung aufgespritzter und/oder aufgeschweisster Schichten nach dem Plasmaverfahren |
GB39270/64A GB1039809A (en) | 1963-09-26 | 1964-09-25 | Improvements in and relating to the plasma spraying and welding of metals |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DED42573A DE1213706B (de) | 1963-09-26 | 1963-09-26 | Verwendung einer Eisen-Chrom-Bor-Legierung zur Herstellung aufgespritzter und/oder aufgeschweisster Schichten nach dem Plasmaverfahren |
FR982262A FR1404049A (fr) | 1964-07-20 | 1964-07-20 | Procédé d'application ou de soudage d'un alliage au chalumeau à plasma |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1213706B true DE1213706B (de) | 1966-03-31 |
Family
ID=25971738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DED42573A Pending DE1213706B (de) | 1963-09-26 | 1963-09-26 | Verwendung einer Eisen-Chrom-Bor-Legierung zur Herstellung aufgespritzter und/oder aufgeschweisster Schichten nach dem Plasmaverfahren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1213706B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2522690A1 (de) * | 1975-05-22 | 1976-12-09 | Goetzewerke | Plasmaauftragsschweisspulver fuer die herstellung verschleissfester schichten |
-
1963
- 1963-09-26 DE DED42573A patent/DE1213706B/de active Pending
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
None * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2522690A1 (de) * | 1975-05-22 | 1976-12-09 | Goetzewerke | Plasmaauftragsschweisspulver fuer die herstellung verschleissfester schichten |
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