DE1293515B

DE1293515B - Process for improving the adhesive strength of metal layers applied to a base metal, in particular by metal spraying

Info

Publication number: DE1293515B
Application number: DE1963P0032080
Authority: DE
Original assignee: PEVAR MAXWELL
Current assignee: PEVAR MAXWELL
Priority date: 1963-06-26
Filing date: 1963-06-26
Publication date: 1969-04-24

Description

Früher stieß man auf große Schwierigkeiten, um eine aufgespritzte Metallschicht mit einer verhältnismäßig glatten Metalloberfläche zu verbinden. Diese Schwierigkeit erhöht sich noch, wenn das Grundmetall selbst aus einer verhältnismäßig dünnen Schicht besteht, die nicht auf hohe Temperaturen erhitzt werden darf, weil sie beispielsweise von Kunstharz getragen ist.It used to be very difficult to get a spray To connect metal layer with a relatively smooth metal surface. These Difficulty increases even more when the base metal is itself out of a proportion thin layer that must not be heated to high temperatures because it is supported by synthetic resin, for example.

Es wurden insbesondere zwei Versuche zur Lösung dieses Problems unternommen, jedoch waren die Ergebnisse nur teilweise erfolgreich.In particular, two attempts have been made to solve this problem, however, the results were only partially successful.

Entsprechend dem einen Verfahren, dem sogenannten Schmelzschweißverfahren, lagert eine Nickelelektrode kleine Nickelstückchen auf der Oberfläche des Grundmetalls ab und schmilzt diese daran an. Während das Nickel am Grundmetall angeschmolzen wird, werden die nachfolgend aufgespritzten Schichten nur mechanisch mit dem Grundmetall und den vorstehenden Nickelteilchen verbunden. Die Festigkeit dieses Verbunds reicht in den meisten Fällen nicht aus, zumindest nicht für viele Zwecke. Ein weiterer Nachteil der Nickelablagerung besteht darin, daß sie für die Erzielung eines ausreichenden Verbunds ziemlich viel Hitze erfordert. Dies ist oft nicht zulässig, z. B. wenn das Grundmetall verhältnismäßig dünn ist und von einem Werkstoff, beispielsweise Kunstharz, getragen wird, welches keiner großen Wärme standhält. Es gibt auch andere Fälle, in denen Nickel nicht verwendbar ist, nämlich, wenn es sich beispielsweise nicht mit dem Grundmetall verträgt, d. h. mit diesem nicht verschmilzt bzw. nicht verbindet. Gegen die Verwendung von Nickel könnten auch aus anderen Gründen Einwände erhoben werden, z. B. weil dieses in Notzeiten nicht verfügbar sein könnte, wie dies in der Vergangenheit der Fall war. Ein weiterer Nachteil des Nickelverfahrens ist dessen Kostspieligkeit. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß eine verhältnismäßig große Menge notwendig ist, obwohl der Preis pro Kilogramm Nickel ungefähr der gleiche ist wie der für den erfindungsgemäß verwendeten Werkstoff.According to one process, the so-called fusion welding process, a nickel electrode deposits small pieces of nickel on the surface of the base metal and melts it onto it. While the nickel melted to the base metal the subsequently sprayed-on layers are only mechanically connected to the base metal and the above nickel particles. The strength of this bond is sufficient in most cases it doesn't work, at least not for many purposes. Another The disadvantage of the nickel deposition is that it is sufficient for achieving a Composite requires quite a bit of heat. This is often not allowed, e.g. B. if the base metal is relatively thin and of one material, for example Synthetic resin, which cannot withstand great heat. There are others Cases in which nickel cannot be used, namely when it is, for example not compatible with the base metal, d. H. does not merge with this or does not connects. The use of nickel could also be objected to for other reasons are collected, e.g. B. because this might not be available in times of need, such as this has been the case in the past. Another disadvantage of the nickel process is its costliness. This is due to the fact that a proportionate large amount is necessary, although the price per kilogram of nickel is about the same is like that for the material used according to the invention.

Das andere sehr bekannte Verfahren ist das sogenannte Spritzschweißverfahren. HierwirdeineMolybdänschicht auf die Grundmetalloberfläche aufgespritzt und schafft eine recht gute Verbindung zwischen der Grundmetallschicht und dem darauffolgenden aufgespritzten Metall der letztlich gewünschten Art. Jedoch reicht der Verbund zwischen dem Molybdän und dem Grundmetall in den meisten Fällen nicht aus, und besondere zusätzliche Arbeitsgänge sind nötig, wie z. B. Einbringen einer Art Netz aus unterschnittenen Nuten in die Grundmetalloberfläche, welche dann ein mechanisches Ineinandergreifen von Grundmetall und aufgespritztem Molybdän gewährleisten. Dies erhöht natürlich die Kosten und ist in vielen Fällen sehr unerwünscht, denn es bedeutet beschwerliche maschinelle Bearbeitung und eine besondere Einrichtung. Ein weiterer Nachteil der Molybdänverwendung besteht darin, daß dieses Metall bei hohen Temperaturen eine sehr geringe Oxydationsbeständigkeit aufweist, so daß gegenwärtig im Flugzeugbau Molybdän ohne Schutzschicht selten verwendet wird. In diesem Zusammenhang sei nochmals darauf hingewiesen, daß das aufgespritzte Metall sehr porös ist und die Molybdänzwischen- bzw. Berührungsfläche keineswegs vor dem Zutritt des in der Atmosphäre enthaltenen Sauerstoffes abschließt. Auch ist die Molybdänschicht verhältnismäßig kostspielig, da ja das Metall an sich teuer ist und eine verhältnismäßig große Menge nötig ist, um die unterschnittenen Nuten auszufüllen und auf diese Weise eine geschlossene Schicht zu bilden.The other well-known process is the so-called spray welding process. Here a molybdenum layer is sprayed onto the base metal surface and creates a pretty good connection between the base metal layer and the next one sprayed-on metal of the ultimately desired type. However, the bond between the molybdenum and the base metal in most cases not and special additional operations are necessary, such as B. Introducing a kind of network of undercut Grooves in the base metal surface, which then mechanically interlock of base metal and sprayed-on molybdenum. This of course increases the cost and in many cases is very undesirable because it means burdensome machining and a special facility. Another disadvantage of the Molybdenum use is that this metal at high temperatures a has very low resistance to oxidation, so that it is currently used in aircraft construction Molybdenum is rarely used without a protective layer. In this context, let me repeat pointed out that the sprayed-on metal is very porous and the molybdenum between or contact surface in no way before the entry of that contained in the atmosphere Completes oxygen. The molybdenum layer is also relatively expensive, since the metal itself is expensive and a relatively large amount is necessary, to fill in the undercut grooves and in this way a closed one Layer to form.

Ein wichtiger Punkt ist, daß jedes Verbundverfahren derart beschaffen ist, daß es die Menge an gegebenenfalls aufzuspritzendem Metall nicht beschränkt. Die bekannten Verfahren sind in dieser Hinsicht unzureichend, weil sie eine große Hitze notwendig machen, was ein Verziehen oder andere Verformungen des Grundmetalls zur Folge hat, und weil gegebenenfalls durch einen schlechten Verbund, nachdem eine bestimmte Stärke erreicht ist, die innere Spannung die gesamte Schicht vom Grundmetall abhebt. Dies wird insbesondere dann wichtig, wenn das Grundmetall eine ebene Oberfläche aufweist, so daß die Spannungen durch vorhandene Krümmungen nicht ausgeglichen werden können.An important point is that any composite process be designed like this is that it does not limit the amount of metal to be sprayed on if necessary. The known methods are inadequate in this respect because they are great Make heat necessary, resulting in warping or other deformation of the base metal and because possibly due to a poor connection after a When a certain strength is reached, the internal stress of the entire layer of the base metal takes off. This becomes especially important when the base metal has a flat surface has so that the stresses are not compensated for by existing curvatures can.

Es scheint bedeutsam zu sein, daß die Erfinder des Schmelzverbundverfahrens dessen Verwendung für Instandsetzungsarbeiten nicht mehr empfehlen, statt dessen aber das Spritzschweißverfahren. Diese Tatsache beweist natürlich nur die überlegenheit des Spritzschweißverfahrens gegenüber dem Schmelzverbundverfahren, ist jedoch kein Beweis dafür, daß das Spritzschweißverfahren an sich allen Erfordernissen gerecht wird. So ist es Ziel der Erfindung, die Nachteile der beiden bekannten Verfahren unter Einbeziehung des Spritzschweißverfahrens zu beseitigen, obwohl dieses bereits besser als das Schmelzschweißverfahren sein mag.It appears to be significant that the inventors of the fusion bonding process no longer recommend its use for repair work, instead but the spray welding process. Of course, this fact only proves the superiority of the spray welding process versus the fusion bonding process, however, is not a Proof that the spray welding process itself meets all requirements will. The aim of the invention is to overcome the disadvantages of the two known methods to eliminate with the inclusion of the spray welding process, although this has already been done better than the fusion welding process may be.

Der Anstoß für die Erfindung war der Versuch, Stanzformen durch das Schmelzschweißverfahren und das Spritzschweißverfahren zu reparieren. Beide Verbundarten erwiesen sich jedoch als unzureichend, und die aufgespritzte Schicht zum Reparieren oder Neugestalten der Form löste sich auf Grund des unzureichenden Verbundes nach einigen wenigen Formarbeitsgängen wieder ab.The impetus for the invention was the attempt to use the Fusion welding process and the spray welding process to repair. Both types of composite However, turned out to be insufficient, and the sprayed layer for repair or redesigning the shape came off due to the inadequate bond a few molding operations.

Bei dem neuartigen Verfahren wird eine Funkenbildungstechnik unter Verwendung einer Dauer- oder sich nicht verbrauchenden Elektrode verwendet, um die vorher gesäuberte Oberfläche aufzurauhen im Gegensatz zu den üblichen maschinellen Bearbeitungstechniken, Sandstrahlbearbeitungstechniken oder chemischen Ätzteehniken. Die Wirkung der Bildung kleiner Vertiefungen oder Löcher durch Aufrauhung auf Grund von Funkenbildung besteht in einer aufgerauhten Oberfläche mit einer gewissen Unterschneidung. Diese Art des Aufrauhens ist bei der Sandstrahlbearbeitung nicht möglich. Zudem werden Werkstoffe, die äußerst hart sind und sich durch die herkömmlichen Sandstrahlverfahren nicht bearbeiten lassen, wie z. B. Lufthärtestähle mit einer Rockwell-Härte von G15 bis C-58, durch die Lochbildungsmethode auf Grund von Funkenbildung leicht aufgerauht. Andererseits sickern beim chemischen Ätzen die verwendeten Lösungen auf Grund der Kapillarwirkung oft durch die Poren und können später Korrosionswirkungen nach sich ziehen.In the novel process, a sparking technique is used Use a permanent or non-consumable electrode used to remove the Roughen the previously cleaned surface as opposed to the usual machine Machining techniques, sandblasting techniques or chemical etching techniques. The effect of the formation of small pits or holes by roughening the ground Sparking consists in a roughened surface with some undercut. This type of roughening is not possible with sandblasting. In addition are materials that are extremely hard and can be made by the traditional sandblasting process can not be edited, such as B. Air hardening steels with a Rockwell hardness of G15 to C-58, slightly roughened by the hole formation method due to spark formation. On the other hand, in the case of chemical etching, the solutions used seep due to the Capillary action often through the pores and can later lead to corrosion effects draw.

Auf den vorstehend beschriebenen Arbeitsgang zur Bildung kleiner Vertiefungen oder Löcher folgt nach leichtem Entschlacken durch Sandstrahlgebläse ein zweiter Arbeitsgang; dieser besteht darin, daß eine dünne Metallschicht auf die Grundmetalloberfläche aufgespritzt wird und auf dieser dann durch Funkenbildung aufgeschmolzen wird. Dieses Aufschmelzen durch Funkenbildung bewirkt nicht nur einen praktisch unrennbaren Verbund zwischen der ersten aufgespritzten Schicht, sondern stellt auch sozusagen eine Wiederholung des Oberflächenaufrauhvorgangs dar und erzeugt Hohlräume usw., in die die nachfolgende, aufgespritzte Schicht eindringt und sich verankert. Die Zwischenschicht besteht vorzugsweise aus einem Metall mit einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt, d. h. einem Schmelzpunkt, der unterhalb desjenigen des Grundmetalls liegt. Weiterhin soll die Zwischenschicht vorzugsweise schrumpffeste Eigenschaften aufweisen.Follow the procedure described above to create small pits or holes are followed by a second after being gently detoxified by a sandblasting blower Operation; This consists in putting a thin layer of metal on the base metal surface is sprayed on and is then melted on this by sparking. This Melting by sparking not only causes one practical inseparable bond between the first sprayed-on layer, but also represents represents, so to speak, a repetition of the surface roughening process and creates cavities etc., into which the subsequent, sprayed-on layer penetrates and anchors itself. The intermediate layer is preferably made of a metal with a relatively low melting point, d. H. a melting point below that of the base metal lies. Furthermore, the intermediate layer should preferably have shrink-proof properties exhibit.

Nach dem Aufschmelzen der Zwischenschicht durch Funkenwirkung und nach einer darauffolgenden leichten Schlackenentfernungs-Sandstrahlbehandlung wird das endgültige Metall mit der gewünschten Zusammensetzung in geeignet vielen Durchgängen aufgespritzt. Es wird angenommen, daß es keine Dikkenbegrenzung für die letzte aufzuspritzende Schicht gibt, da sich Dicken bis zu 6,35 mm als völlig ausreichend erwiesen haben.After the intermediate layer has melted by sparking and after a subsequent light slag removal sandblasting treatment the final metal of the desired composition in a suitable number of passes sprayed on. It is assumed that there is no thickness limit for the last one to be sprayed There is a layer, as thicknesses of up to 6.35 mm have proven to be completely sufficient.

Es hat sich herausgestellt, daß das neue Verfahren den bisherigen Verfahren insofern überlegen ist, als bei Instandsetzungsarbeiten meistens die Ränder des aufgespritzten Materials ausgedünnt werden müssen, damit es allmählich in die angrenzende Grundmetallfläche übergeht. Bei den bisherigen Verfahren würden die dünnen Randteile der aufgespritzten Schichten entweder auf Grund der für das Erzielen des gewünschten Oberflächenzustandes notwendigen Schleifwärme abblättern, oder aber auf Grund der mechanischen Einwirkung der Schleifscheibe, welcher der verhältnismäßig schwache Verbund gemäß den bisherigen Verfahren nicht standhalten konnte. Bei dem Verbund nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden derartige Nachteile nicht festgestellt.It has been found that the new method the previous The process is superior in that it is mostly the edges when repairing work of the sprayed material must be thinned out so that it gradually enters the adjacent base metal surface passes over. In the previous procedures, the thin edge parts of the sprayed layers either due to the for achieving peel off the grinding heat necessary for the desired surface condition, or else due to the mechanical action of the grinding wheel, which of the relative could not withstand a weak bond according to the previous procedures. In which Such disadvantages were not found in the composite according to the method according to the invention.

übrigens sollte beim Aufspritzen der endgültigen Schichten die gleiche Technik verwendet werden, wie sie auch für die anderen Verbundverfahren üblich ist, wonach man jede einzelne Schicht vor Aufspritzen der nächsten abkühlen läßt. Dadurch werden das Auftreten von Innenspannungen und die sich daraus ergebenden Verformungen vermieden.Incidentally, when spraying the final layers should be the same Technology is used, as it is also common for the other composite processes, after which each individual layer is allowed to cool before spraying on the next. Through this the occurrence of internal stresses and the resulting deformations avoided.

Der erste beschriebene neuartige Verfahrensschritt oder die ersten zwei Verfahrensschritte der Oberflächenbearbeitung können vorteilhafterweise auch zum Verbinden von anderen als aufgespritzten Schichten mit dem Grundmetall verwendet werden. Diese zwei Folgen sind in Fällen anwendbar, in denen die endgültige Schicht vermittels der verfügbaren Verbundmittel und Techniken mit dem Grundmetall nicht verbindbar ist, das erfindungsgemäß bewirkte Ineinandergreifen jedoch die notwendige Haftfähigkeit gewährleistet.The first described novel process step or the first two process steps of surface treatment can advantageously also used to bond layers other than sprayed on with the base metal will. These two consequences are applicable in cases where the final shift not by means of the available bonding agents and techniques with the base metal is connectable, the interlocking brought about according to the invention, however, the necessary Adhesion guaranteed.

Das Anschmelzen der Verbundschicht am Grundmetall muß nicht unbedingt durch Funkenbildung bewirkt werden, sondern ist gegebenenfalls auch durch andere Heizverfahren erzielbar, wie z. B. durch Induktionswärme oder Flammenerhitzung. Jedoch wird die Funkenbildungsmethode für weitaus besser erachtet, da sie eine unzusammenhängende rauhe Schicht ergibt und das weitaus kühlste Verfahren hinsichtlich Erwärmung des Grundmetalls darstellt.It is not absolutely necessary for the composite layer to melt onto the base metal caused by sparking, but may also be caused by others Heating process achievable, such. B. by induction heat or flame heating. However, the sparking method is believed to be far better because it is incoherent rough layer and by far the coolest method in terms of heating the Represents base metal.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise an Hand schematischer Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt F i g.1 eine Schnittansicht einer Grundmetallschickt, einer Verbundschicht und zweier aufgespritzter, übereinanderliegender Endschichten, F i g. 2 eine schematische Ansicht des ersten Hauptverfahrensschrittes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich der Bildung von kleinen Vertiefungen oder Löchern in der Oberfläche des Grundmetalls vermittels einer Funkenelektrode, F i g. 3 eine schematische Ansicht vom Aufspritzen der Verbundschicht auf die gemäß F i g. 2 bearbeitete Metalloberfläche, F i g. 4 eine schematische Ansicht der Erzielung eines Verbunds durch Verschmelzen und des Aufrauhens der Verbundschicht durch Funkenbildung in einem nochmaligen Elektrodenarbeitsgang, F i g. 5 das Aufspritzen der letzten Schicht bzw. Schichten durch wiederholte Durchgänge einer Metallspritzpistole und F i g. 6 eine stark vergrößerte Ansicht eines geätzten Schnittes durch die angrenzenden Teile der verschiedenen Schichten: des Grundmetalls, der dazwischenliegenden Verbundschicht und der aufgespritzten Schicht.Further advantages, details and features of the invention result from the following description. In the drawing the invention is for example shown on the basis of schematic drawings, namely FIG. 1 shows a sectional view a base metal sends, a composite layer and two sprayed on, one on top of the other End layers, FIG. 2 is a schematic view of the first main process step to carry out the method according to the invention, namely the formation of small Depressions or holes in the surface of the base metal by means of a spark electrode, F i g. 3 is a schematic view of the spraying of the composite layer onto the according to FIG F i g. 2 machined metal surface, FIG. 4 is a schematic view of the achievement a composite by fusing and the roughening of the composite layer by sparking in a repeated electrode operation, FIG. 5 the spraying of the last Layer or layers by repeated passes of a metal spray gun and F i g. 6 is a greatly enlarged view of an etched cut through the adjacent ones Parts of the different layers: the base metal, the intervening composite layer and the sprayed-on layer.

Während in der vorstehenden, allgemeinen Zusammenfassung des erfindungsgemäßen Verfahrens und bei dessen Vergleich mit dem Stand der Technik die Hauptverfahrensschritte kurz beschrieben wurden und obwohl nur diese Hauptverfahrensschritte in der Zeichnung dargestellt sind, gibt es noch andere Vor-und Zwischenstufen, die nachstehend in die ausführlichere Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommen sind.While in the above general summary of the invention Process and when comparing it with the prior art, the main process steps have been briefly described and although only these main procedural steps are in the drawing There are other preliminary and intermediate stages, which are shown below in the more detailed description of the method according to the invention are included.

Im nachstehenden sind die Verfahrenseinzelheiten, die Metallzusammensetzung und die Elektrodentypen an Hand tatsächlich verwirklichter Daten aufgeführt; diese sind selbstverständlich nur beispielsweise angegeben, und von Fall zu Fall müssen natürlich gewisse Zugeständnisse, z. B. hinsichtlich unterschiedlicher Zusammensetzung oder Oberflächenausbildung des Grundmetalls, der gewünschten Zusammensetzung der letzten Schicht usw. gemacht werden. Selbstverständlich ist auch die folgende Beschreibung nicht einschränkend in bezug auf den erfindungsgemäßen Rahmen gemäß den Ansprüchen zu betrachten.The following are the process details, the metal composition and the electrode types are listed on the basis of actually realized data; these are of course only given by way of example, and must be used on a case-by-case basis of course, certain concessions, e.g. B. in terms of different composition or surface formation of the base metal, the desired composition of the last shift etc. to be made. The following description is also self-evident not restrictive with regard to the frame according to the invention according to the claims consider.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten, tatsächlich verwirklichten Beispiel bestand das Grundmetall 10 selbst aus einem gespritzten Metall, dessen Oberfläche 11 poliert war, so daß sie ohne Sonderbehandlung kein eigenes Haftvermögen am anschließend aufgespritzten Metall bieten würde. Diese Grundmetallschicht bestand aus einer Legierung A, welche dem SAE Standard Nr.51335, nichtrostendes Chromeisen, entspricht und ungefähr folgende Zusammensetzung aufweist: 0,25% Kohlenstoff, 0,29 Mangan, 0,35 Silicium, 0;025 Phosphor, 0,004 Schwefel, 13,20 Chrom, 0,32 Nickel, 0,05 Molybdän, der Rest Eisen. Sein Schmelzpunkt liegt bei 1427° C.In the case of the one shown in the drawing, actually realized Example consisted of the base metal 10 itself from a sprayed metal, its Surface 11 was polished so that it would not have its own adhesiveness without special treatment on the subsequently sprayed-on metal. This base metal layer existed made of an alloy A, which complies with SAE Standard No. 51335, stainless chrome iron, and has approximately the following composition: 0.25% carbon, 0.29 Manganese, 0.35 silicon, 0; 025 phosphorus, 0.004 sulfur, 13.20 chromium, 0.32 nickel, 0.05 molybdenum, the remainder iron. Its melting point is 1427 ° C.

Die mit einer aufgespritzten Zwischenschicht zu versehende Oberfläche 11 des Grundmetalls 10 wird zuerst mit einer üblichen Lösung mit Entfettungs-und anderen Reinigungseigenschaften gereinigt. The surface 11 of the base metal 10 to be provided with a sprayed-on intermediate layer is first cleaned with a conventional solution with degreasing and other cleaning properties.

Die gesäuberte Oberfläche 11 wird nun aufgerauht, indem eine sich nicht verbrauchende Elektrode 12 darauf hin- und hergeführt wird, wobei diese mit dem einen Pol und das Grundmetall 10 mit dem anderen Pol einer (nicht dargestellten) Stromquelle verbunden ist. Die links von der Elektrode 12 dargestellte gebrochene Linie 13 (F i g. 2) stellt schematisch die durch die Funkenbildung erzielte, mit kleinen Löchern versehene Oberfläche dar; diese Oberfläche 13 ist auch in den anderen Figuren und in der Mikrophotographie gemäß F i g. 6 wiedergegeben.The cleaned surface 11 is now roughened by a non-consuming electrode 12 is guided back and forth on it, this with one pole and the base metal 10 with the other pole of a (not shown) Power source is connected. The broken one shown to the left of electrode 12 Line 13 (FIG. 2) shows schematically the one achieved by the spark formation, with small holes provided surface; this surface is 13 also in the other figures and in the photomicrograph according to FIG. 6 reproduced.

Es wurde eine Elektrode mit einem Durchmesser von 6,35 mm verwendet; es stellte sich heraus, daß für verhältnismäßig kleine Oberflächen Sekundärstromwerte von 8 bis 16 und 150 bis 300 A ausreichten. Für größere Flächen wären höhere Spannungen erforderlich, obwohl jede einzelne Elektrode zu einer gegebenen Zeit nur eine bestimmte Fläche berührt oder darüber hinwegstreicht, ungeachtet der Größe der Gesamtfläche. Die Stromwerte sollten auch gemäß Typ und Stärke des Grundmetalls schwanken. Statt daß eine einzige Elektrode verwendet wird, wie in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, wird in der laufenden Fertigung eine Reihe von Elektroden bei entsprechender Stromgebung verwendet.An electrode 6.35 mm in diameter was used; it turned out that for relatively small surfaces secondary current values from 8 to 16 and 150 to 300 A. For larger areas there would be higher tensions required, although each individual electrode is only one specific at a given time Touches or swipes over an area, regardless of the size of the total area. The current values should also vary according to the type and strength of the base metal. Instead of that a single electrode is used, as shown schematically in the drawing is, a number of electrodes will be used in the current production Power supply used.

Die Funkenbildung läßt eine kohlenstoffhaltige Oberflächenablagerung zurück. Diese wird in einem weiteren Arbeitsgang durch leichte Sandstrahlgebläsebearbeitung mit mittelfeinem Schleifstaub entfernt. Die Sandstrahlbearbeitung soll derart durchgeführt werden, daß die Oberflächenstruktur des Metalls, die so raub wie möglich bleiben soll, nicht wesentlich verändert wird.The sparking leaves a carbonaceous surface deposit return. This is done in a further work step by light sandblasting removed with medium-fine sanding dust. The sandblasting should be carried out in this way that the surface structure of the metal will remain as rough as possible should not be changed significantly.

Nach diesem Blasvorgang wird mit einer Spritzpistole 15 eine dünne Schicht schmelzbaren Metalls 14 auf die durch Funkenwirkung mit kleinen Löchern versehene Fläche 13 aufgespritzt. Diese Schicht 14 ist in einem einzigen oder in zwei oder mehr Durchgängen mit Spritzpistole aufbringbar. Die Stärke der Schicht 14 kann 0,0025 bis 0;0152 cm betragen, obwohl die Dicke selbstverständlich durch verschiedene Faktoren beeinflußbar ist, wie z. B. die Legierungen dieser Schicht, des Grundmetalls und des anschließend aufzuspritzenden Metalls.After this blowing process, a spray gun 15 is a thin one Layer of fusible metal 14 on the sparking with small holes provided area 13 sprayed on. This layer 14 is in a single or in two or more passes can be applied with a spray gun. The thickness of the layer 14 can be 0.0025 to 0.0152 cm, although the thickness is of course through various factors can be influenced, such as B. the alloys of this layer, the base metal and the metal to be sprayed on afterwards.

Es stellte sich heraus, daß für diese Schicht 14 eine Legierung B geeignet war aus Chrom, Nickel und Bor in einem Kunststoffbindemittel, welches während des Aufspritzens wegschmilzt. Der Schmelzpunkt dieser Legierung beträgt ungefähr 1038° C. Im einzelnen war die Zusammensetzung dieser Legierung ungefähr wie folgt: 70 0/0 Nickel, 16 0/0 Chrom, 4 % Bor, 10 0/0 Siliciumkarbid. Die gewöhnlichen Eigenschaften eines am besten für diese Verbundschicht geeigneten Metalls sind ein verhältnismäßig niedriger Schmelzpunkt und geringe Schrumpfung.It was found that an alloy B for this layer 14 was suitable from chromium, nickel and boron in a plastic binder, which during melts away from spraying. The melting point of this alloy is approximately 1038 ° C. In detail, the composition of this alloy was approximately as follows: 70 0/0 nickel, 16 0/0 chromium, 4% boron, 10 0/0 silicon carbide. The usual properties of a metal best suited for this composite layer are a proportion low melting point and low shrinkage.

Wie in F i g. 4 schematisch dargestellt, wird um die aufgespritzte Verbundschicht 14 mit dem Grundmetall 10 durch Funkenbildung verschmolzen und außerdem gleichzeitig dadurch geraubt, daß es der Funkeneinwirkung ausgesetzt wird. Dazu dient wiederum eine Elektrode 16 in einem elektrischen Stromkreis mit geringfügig niedrigerer Sekundärspannung und Stromstärke; als sie zum Einbringen der kleinen Löcher in die ursprüngliche Oberfläche 11 des Grundmetalls 10 verwendet wurden, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Eine zu hohe Spannung und Stromstärke für dieses zweite Einbringen von kleinen Vertiefungen und Löchern und Verschmelzen würde die abgelagerte Zwischenschicht 14 verspritzen. Die geschmolzene und mit kleinen Löchern versehene Oberfläche der Schicht 14 ist durch die gebrochenen Linien in F i g. 4 schematisch dargestellt. Auch hier wird, an Stelle von Verwendung einer einzigen Elektrode mit einer entsprechend großen Anzahl von Einzeldurchgängen bei der laufenden Fertigung eine Reihe von Elektroden verwendet. Auf das in F i g. 4 dargestellte Verschmelzen und Einbringen von kleinen Löchern folgt wiederum das Entfernen jeglicher kohlenstoffhaltigen Ablagerung vermittels einer kurzzeitigen Gebläsebearbeitung mit einem feinen Schleifmittel.As in Fig. 4 shown schematically, is around the sprayed Composite layer 14 fused to the base metal 10 by spark formation and also at the same time robbed by the fact that it is exposed to the effect of sparks. In addition in turn serves an electrode 16 in an electrical circuit with slightly lower secondary voltage and amperage; than they bring in the little ones Holes were used in the original surface 11 of the base metal 10, as in Fig. 2 is shown. Too high a voltage and amperage for this second indentation of small pits and holes and merging would die spray deposited intermediate layer 14. The melted and with small holes provided surface of the layer 14 is indicated by the broken lines in FIG. 4th shown schematically. Again, instead of using a single Electrode with a correspondingly large number of individual passes during the running Manufacturing used a number of electrodes. On the in F i g. 4 shown Merging and making small holes is followed by the removal of any carbonaceous deposit by means of a short-term blower treatment with a fine abrasive.

Nun wird in beliebig vielen geeigneten Durchgängen mit einer Pistole 18 die einzige oder erste endgültige Schicht 17 aufgespritzt. Wenn die Verbindung mit dem Grundmetall 10 bewirkt ist, ist jede beliebige Anzahl von Metallschichten aufbringbar, bis die gewünschte Stärke der Schicht 17 erreicht ist. Gute Ergebnisse wurden erzielt durch Aufspritzen einer Schicht der Legierung A unter dichtem Abstand mit anschließendem Stärkenaufbau auf Grund von Aufspritzen des gewünschten Metalls. Nach den anfänglichen ein oder zwei Spritzpistolendurchgängen ist der Abstand zwischen Pistole und Oberfläche vorzugsweise zu vergrößern. Bei den anfänglichen Durchgängen soll der Abstand 20,3 bis 25,4 cm betragen, während er bei den nachfolgenden Durchgängen bei ungefähr 45,7 cm liegen kann. Der größere Abstand hat den Vorteil, daß eine größere Fläche erfaßt wird, während der ursprüngliche geringere Abstand einen besseren Verbund und eine bessere Verschmelzung gewährleistet.Now you can do any number of suitable passes with a pistol 18 the only or first final layer 17 is sprayed on. When the connection with the base metal 10 is any number of metal layers can be applied until the desired thickness of the layer 17 is reached. Good results were achieved by spraying a layer of alloy A close to each other with subsequent build-up of strength due to the spraying of the desired metal. After the initial one or two gun passes, the distance is between Preferably enlarge gun and surface. In the initial passes the distance should be 20.3 to 25.4 cm, while it should be in the subsequent passes can be approximately 18 inches. The greater distance has the advantage that a larger area is covered, while the original smaller distance a better one Verbund and a better amalgamation guaranteed.

Die Legierung A wurde in der Hauptsache deshalb verwendet, weil sie sehr hart ist und die gleichen Eigenschaften aufweist, wie sie mit dem Metall zum Herstellen der ursprünglichen Form erzielt werden, die als ein erfindungsgemäßes Beispiel verwendet wurde. Wenn es auf die Härte nicht besonders ankommt, wird besser ein weicherer Werkstoff, z. B. Bronze, verwendet, die leichter polierbar und reinigungsfähig ist und genau in die gewünschte endgültige Form gebracht werden kann.Alloy A was used mainly because it is very hard and has the same properties as they are used with the metal Producing the original shape can be achieved as an inventive Example was used. If the hardness is not particularly important, it will be better a softer material, e.g. B. bronze is used, which is easier to polish and clean and can be brought into exactly the desired final shape.

Falls die Schicht 17 aus Bronze besteht, hält man es für vorteilhaft, die Zwischenschicht 14 aus einem Metall zu bilden, das weniger schrumpft als Broxlze.If the layer 17 consists of bronze, it is considered advantageous to to form the intermediate layer 14 from a metal which shrinks less than Broxlze.

Unter gewissen Umständen und für bestimmte Zwecke hält man es für das beste, die endgültige Schicht aus zwei verschiedenen nacheinander aufgebrachten Teilschichten 17 und 19 zu fertigen, wie in F i g. 1 dargestellt ist. Die Schicht 17 kann aus der Legierung A bestehen, welche manchmal nicht die Zusammensetzung aufweist, die die endgültige Oberfläche des Gegenstandes haben sollte. Diese Legierung wird jedoch deshalb gewählt, weil sie einen besonders niedrigen Schrumpfwert aufweist, den man als günstig für die Gewährleistung des richtigen Verbundes erachtet. Anschließend wird die Schicht 17 mit der Schicht 19 aus dem endgültig gewünschten Metall, wie Aluminiumbronze, überzogen, welche einen hohen Schrumpfwert aufweist und aus diesem Grunde keine solch gute Verbindung mit der Verbundschicht 14 bietet, wie dies zweifellos bei der Schicht 17 aus der aufgespritzten Legierung A der Fall ist.In certain circumstances and for certain purposes it is believed to be the best, the final layer of two different ones applied one after the other To manufacture partial layers 17 and 19, as shown in FIG. 1 is shown. The layer 17 can be made of alloy A, which sometimes does not have the composition which the final surface of the object should have. This alloy however, it is chosen because it has a particularly low shrinkage value, which is considered to be beneficial for ensuring the correct connection. Afterward is the layer 17 with the layer 19 of the final desired metal, such as Aluminum bronze, coated, which has a high shrinkage value and from this Basically does not offer such a good connection with the composite layer 14 as this undoubtedly is the case with the layer 17 made of the sprayed-on alloy A.

In der Ätz-Mikrophotographie gemäß F i g. 6 ist ersichtlich, daß die Oberfläche des Grundmetalls 10 bei 13 aufgerauht ist und daß die Verbundschicht 14 nach ihrer Funkenverschmelzung tropfenartige Gebilde darstellt, die mit dem Grundmetall 10 verschmolzen werden und sich mit diesem verriegeln und die selbst unterschnittene Teile zum Eingreifen in die endgültige aufgespritzte Schicht 17 bilden.In the etching microphotograph according to FIG. 6 it can be seen that the Surface of the base metal 10 is roughened at 13 and that the composite layer 14 represents drop-like structures after their spark fusion, which with the base metal 10 are fused and interlock with this and the self undercut Form parts for engaging the final sprayed-on layer 17.

Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber anderen Verfahren zum Aufbringen von Metallschichten besteht auch darin, daß es im allgemeinen ungiftig ist und unter Berücksichtigung der üblichen Gesundheits- und Sicherheitsmaßnahmen hinsichtlich Staubabzug usw. überall durchführbar ist. Dies ist natürlich von anderen Spritzverfahren her bekannt, die jedoch wie vorstehend erwähnt, wegen des ungenügenden Verbundes nicht immer verwendbar sind und früher durch völlig unterschiedliche Verfahren ersetzt werden mußten.A great advantage of the method according to the invention over others A method for applying metal layers also consists in general is non-toxic and under consideration the usual health and safety measures with regard to dust extraction etc. can be carried out everywhere. This is of course known from other spraying methods, but the same as above mentioned, are not always usable because of the insufficient bond and earlier had to be replaced by completely different procedures.

Während im vorstehenden die als besonders vorteilhaft angesehene Ausführung der Erfindung beschrieben und erläutert ist, so hat sich doch gezeigt, daß die Erfindung auch gewisser, folgender Abänderungen fähig ist, bei denen für gewisse Anwendungsgebiete genügend Vorteile verbleiben oder sogar gewisse Sondervorteile erreicht werden.While in the foregoing, the embodiment considered to be particularly advantageous the invention is described and explained, it has been shown that the invention is also capable of certain, the following modifications, in those for certain areas of application sufficient advantages remain or even certain special advantages can be achieved.

Es wurde z. B. gefunden, daß schon die Verwendung als Zwischenschicht von Legierung B oder einer nachstehend definierten Legierung C vorteilhaft ist, auch wenn diese Zwischenschicht nicht durch Funkenbildung im Grundmetall verankert wird. Die Verwendung der genannten Legierungen ist besser als die Verwendung des bekannten Molybdän, da dieselben nicht so leicht oxydieren und härter sind. Die Zusammensetzung der Legierung C ist ungefähr: 65 bis 75 % Nickel, 13 bis 20 % Chrom, 2,75 bis 4,75 0/0 Bor und maximal 10% Eisen, Silicium und Kohlenstoff.It was z. B. found that the use as an intermediate layer alloy B or an alloy C defined below is advantageous, even if this intermediate layer is not anchored in the base metal by spark formation will. Using the alloys mentioned is better than using the known molybdenum, because they do not oxidize easily and are harder. the Composition of alloy C is approximately: 65 to 75% nickel, 13 to 20% chromium, 2.75 to 4.75% boron and a maximum of 10% iron, silicon and carbon.

Zwar ist die Verbindung nicht so gut in bezug auf Schubbeanspruchung, als wenn eine Einschmelzung erfolgt, jedoch ergibt sich naturgemäß eine Verbilligung, wenn man einen Verfahrensschritt auslassen kann. Ein weiterer Vorteil gegenüber Molybdän ist, daß Molybdän einen Schmelzpunkt von 2627° C besitzt, während die genannten Legierungen nur einen Schmelzpunkt von 1038° C haben, so daß sich geringere Wärmebeanspruchungen ergeben.Although the connection is not so good in terms of shear stress, as if a meltdown takes place, but naturally this results in a reduction in price, if you can skip a step in the process. Another advantage over Molybdenum is that molybdenum has a melting point of 2627 ° C, while those mentioned Alloys only have a melting point of 1038 ° C, so that they are less exposed to heat result.

Eine weitere Abänderung der beschriebenen Erfindung besteht darin, daß sich die Sandstrahlbehandlung vermeiden läßt, wenn ein träges Gas, wie z. B. Argon, bei der Funkenbildung als Schutzgas verwendet wird, so daß dann keine Schlackenbildung auftritt.Another modification of the invention described consists in that the sandblasting treatment can be avoided when an inert gas such. B. Argon, which is used as a protective gas in the formation of sparks, so that there is no slag formation occurs.

Schließlich kann die Aufrundung durch Funkenbildung entbehrt werden, wenn die Verbindungen des Grundmetalls weich genug sind, um eine Ausbildung mit Schleifgebläse zu erlauben. Die so aufgerauhte Oberfläche hält die Zwischenschicht in ihrer Stellung, bis sie durch die Funkenbildung verschweißt ist.Finally, rounding up due to spark formation can be dispensed with, when the compounds of the base metal are soft enough to be trained with Allow grinding fan. The surface roughened in this way holds the intermediate layer in their position until they are welded by the spark formation.

Die erfindungsgemäßen Verfahren sind erfolgreich angewendet worden für Grundmetalle, wie Aluminium, Stahl, Gußeisen und Bronze. Als Metallgrund-Lage wurden dabei sowohl Spritzmetall als auch gegossene Körper verwendet.The methods of the invention have been used successfully for base metals such as aluminum, steel, cast iron and bronze. As a metal base layer Both spray metal and cast bodies were used.

Als Zwischenschicht sind auch andere Metalle als Legierung B erfolgreich verwendet worden, insbesondere Legierung C auf Stahlgrundlage. Die Legierung C hat eine ähnliche Zusammensetzung wie die Legierung B, wird jedoch als Pulver aufgespritzt, während die Legierung B als durch Kunststoffbindemittel zusammengehaltener Draht gespritzt wird.Metals other than alloy B are also successful as an intermediate layer has been used, particularly steel-based alloy C. Alloy C has a similar composition to alloy B, but is sprayed on as a powder, while Alloy B is a wire held together by plastic binders is injected.

Fernerhin wurden als Zwischenschicht Aluminium und nichtrostender Stahl auf Aluminiumgrundlage verwendet. Schließlich wurden die Legierung B und Legierung C auf Aluminium verwendet.Furthermore, aluminum and more rustproof were used as the intermediate layer Aluminum-based steel used. Eventually alloy B and alloy were made C used on aluminum.

Claims

Claims: 1. Method for improving the adhesive strength of metal layers applied in particular by metal spraying through previous surface roughening of the base metal, indicating that the surface roughening by electrical sparks using a metallic, non-consuming one Electrode and is made with the formation of small pits and holes.

2. The method according to claim 1, characterized in that after the roughening of the Surface a thin metal intermediate layer is sprayed, which is also by means of electrical spark, using a metallic, non-consuming one The electrode is roughened and at the same time melted onto the base metal.

3. Process according to Claim 2, characterized in that a metal is used as the intermediate layer is used, which has a lower melting point than the metal of the final Metal spray coating.

4. The method according to claim 3, characterized in that as Interlayer a metal is used, which has a lower heat shrinkage and has a greater hardness than the metal of the final metal spray coating.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface after electrical spark machining to remove carbonaceous Deposits left by the sparks with a light blower treatment is subjected to an abrasive.