DE1295954B - Verfahren und Vorrichtung zum Plasmaspritzen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum PlasmaspritzenInfo
- Publication number
- DE1295954B DE1295954B DEM63704A DEM0063704A DE1295954B DE 1295954 B DE1295954 B DE 1295954B DE M63704 A DEM63704 A DE M63704A DE M0063704 A DEM0063704 A DE M0063704A DE 1295954 B DE1295954 B DE 1295954B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- frequency
- flame
- plasma
- generator
- sprayed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/30—Plasma torches using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
- B05B7/22—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
- B05B7/222—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc
- B05B7/226—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc the material being originally a particulate material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/134—Plasma spraying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Nozzles (AREA)
Description
1 2
Diese Erfindung bezieht sich auf das Flamm- auf die zu bechichtende Grundfläche zu schleudern
spritzen im Hochfrequenzplasma. Insbesondere be- oder hier zum Haften zu bringen,
zieht sie sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum
welche die Benutzung einer mit Hochfrequenz erzeug- Plasmaspritzen unter Einführen eines pulverförmigen
ten Plasmaflamme als Wärmequelle für das Flamm- 5 schmelzbaren Materials in die gegen die zu bespritzen
ermöglichen. Der hier benutzte Ausdruck spritzende Oberfläche gerichtete Plasmaflamme. Als
»Hochfrequenz« oder HF besitzt die übliche Bedeu- kennzeichnend wird angesehen, daß als Wärmequelle
tung und bezeichnet Frequenzen im Bereich von eine durch einen Hochfrequenzgenerator in an sich
etwa 10 kHz bis etwa 300 000 MHz. bekannter Weise erzeugte Hochfrequenzplasma-
Das manchmal auch als Metallisierung bezeichnete io flamme dient, die mittels eines strömenden inerten
Flammspritzen umfaßt das Spritzen eines geschmol- Gases, insbesondere Argon, erzeugt wird und die
zenen oder in der Wärme erweichten, in der Hitze zu bespritzende Oberfläche zur Ausbildung einer
flüssigen Materials, sei es ein Metall oder eine kera- diffusen Hochfrequenz-Bogenentladung derart mit
mische Substanz, gegen eine Oberfläche, um auf ihr dem Generator gekoppelt wird, daß sie einen sekuneinen
Überzug zu bilden. Das Flammspritzverfahren 15 dären abgestimmten Schwingungskreis bildet,
wird in weitem Umfang wirtschaftlich und industriell Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der
ausgeübt, z. B. um verschlissene Oberflächen Erfindung wird die Koppelung über eine abgeauf
Maschinenteilen wiederherzustellen und/oder stimmte geerdete Schleife vorgenommen, deren
schützende oder widerstandsfähige Überzüge zu er- Länge etwa ein Viertel der Wellenlänge der Hochzeugen,
ao frequenz des Generators ausmacht.
Für das Flammspritzen benutzt man eine als Die Grundfläche, gegen die die Plasmaflamme ge-
Flammspritzpistole bekannte Vorrichtung, die mit richtet ist, ist zweckmäßig genügend aufgerauht wor-Einrichtungen
ausgestattet ist, um das schmelzbare den. Diese Maßnahme dient dem Zweck, eine Viel-Material
wenigstens bis zum Erweichungszustand zu zahl einzelner Ausgangspunkte für die elektrische
erhitzen. In der Vergangenheit wurde bei den Flamm- 25 Entladung zu schaffen, da höhere Hochfrequenzspritzpistolen
üblicherweise eine Flamme benutzt, die spannungen nötig sind, wenn man eine diffuse
durch Verbrennung von Brennstoffen, wie Azetylen, Bogenentladung auf eine glatte Oberfläche hin er-Propan
od. dgl., im allgemeinen unter Einsatz von zeugen will.
Sauerstoff, erzeugt wurde. In den letzten Jahren Die Erfindung wird in Verbindung mit den Figuren
wurde, um höhere Temperaturen zu erreichen, bei 30 erläutert werden. In diesen zeigt
Flammspritzpistolen als Wärmequelle die Plasma- F i g. 1 einen schematischen Aufriß, teilweise in
flamme eines elektrischen Lichtbogens verwendet. geschnittener Darstellung. Sie gibt eine Ausführungs-Solche
Pistolen sind allgemein unter dem Namen form der erfindungsgemäßen Anordnung zum Flamm-Plasmaflammen-Spritzpistolen
bekannt. In diesen spritzen mit Hilfe eines Hochfrequenz-Plasmagenera-Pistolen wird im allgemeinen ein Lichtbogen zwi- 35 tors wieder;
sehen einer stabförmigen und einer Düsenelektrode F i g. 2 ein vereinfachtes Schaltbild, das eine Ausentzündet,
und ein plasmabildendes Gas wird in Be- führungsform der erfindungsgemäßen Schaltung darrührung
mit dem Bogen vorbeigeführt, z. B. um den stellt, die zur Durchführung des Flammspritzens mit
Bogen einzuschnüren, und durch die Düse abgeführt. Hilfe einer Hochfrequenz-Plasmaflamme dient, und
Das schmelzbare Material wird, z.B. in Pulverform, 40 Fig. 3 ein weiteres vereinfachtes Schaltbild, das
in das so gebildete Plasma eingeführt, in der Hitze eine andere Schaltungsanordnung für das Flammzum
Erweichen gebracht und dabei verspritzt. spritzen mit Hilfe einer Hochfrequenz-Plasmaflamme
Es ist auch bekannt, ein Plasma durch Hoch- gemäß der Erfindung darstellt.
frequenz zu erzeugen; Vorrichtungen, die auf diese Die erzeugte diffuse Hochfrequenz-Bogenentla-
Weise ein Plasma hervorbringen, werden als Hoch- 45 dung scheint eine hohe Spannung zu besitzen und
frequenzplasmabrenner bezeichnet. In Vorrichtungen heizt bei niedriger Stromstärke die zu verspritzendieser
Art wird ein Hochfrequenzfeld hoher Leistung den Teilchen sehr schnell auf, wenn sie auf der
erzeugt, das von einer Elektrode oder einer Spule Grundfläche niedergeschlagen werden. Hierbei wird
ausgeht. In einem in diesem Feld befindlichen Gas eine feste Bindung und sogar eine oberflächliche
erzeugt und beschleunigt die Hochfrequenz freie 50 Legierung erzielt, ohne daß die Grundfläche in schäd-Elektronen,
wobei diese Elektronen während jeder licher Weise erhitzt wird. Die einzelnen Entladungs-Schwingungsperiode
mit den Gasmolekülen zusam- vorgänge, die die diffuse Hochfrequenz-Bogenentlamenstoßen
und auf diese Weise die Plasmaflamme dung bilden, laufen in äußerst kurzer Zeit ab und
erzeugen. Die Flamme wird auf diesem Wege unter übertragen ihre Wärme im allgemeinen augenblickgeringer
oder verschwindender Bildung einer Bogen- 55 Hch. Sie führen so zu einer überaus starken Erentladung
von einer Elektrode ausgehend oder zu hitzung der aufgespritzten Schicht, ohne daß die
ihr hinzuführend gebildet. Der Generator kann das Grundfläche in schädlicher Weise erhitzt wird. Hier-Hochfrequenzfeld
auf induktive oder kapazitive mit erreicht man ein ausgezeichnetes Verschmelzen Weise erzeugen. der aufgespritzten Schichten, wobei ein dichter, oft
Während Hochfrequenz-Plasmabrenner kommer- 60 selbsthaftender Überzug ausgebildet wird; man verziell
verfügbar sind und auf verschiedenen Gebieten meidet auch thermische Schädigungen, die gewöhnvorgeschlagen
wurde, sie für Aufheizzwecke zu ver- lieh entstehen, wenn die Schichten in üblicher Weise
wenden, konnte festgestellt werden, daß sie sich für auf die erforderlichen Temperaturen erhitzt werden,
das Flammspritzen nicht eignen. Wenn das schmelz- wobei die bei dieser üblichen Verfahrensweise aufbare
Material in die von diesen Brennern erzeugte 65 tretende Geschwindigkeit der Wärmeübertragung auf
Flamme eingeführt wurde, war es nicht möglich, be- die Grundfläche deren Temperatur erhöht,
friedigende gespritzte Überzüge zu erzielen. So ist Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen
es z. B. unmöglich, die gespritzten Teilchen richtig Verfahrens zweckmäßige Hochfrequenz-Plasmagene-
3 4
rator kann die bekannte und übliche Konstruktion Die Kopplung des Objektes an den Generator in
besitzen. Er ist vorzugsweise vom kapazitiven Typ, Form eines sekundären Schwingungskreises, wodurch
bei welchem auf kapazitivem Wege ein HF-Feld er- die diffuse HF-Bogenentladung bewirkt wird, läßt
zeugt wird, das von mindestens einer Elektroden- sich durch eine geeignet ausgebildete geerdete Leispitze
ausgeht. Erfindungsgemäß soll ein Mantel oder 5 tung vom Arbeitsstück zum Generator bewirken,
eine Umkleidung vorgesehen werden, die die Elek- Dies geschieht durch eine geerdete Schleife, d.h.
trode umgibt und mit einer als Austritt dienenden eine abgestimmte Leitung, deren Länge etwa ein
Düse versehen ist. Ferner soll ein das Plasma bilden- Viertel der Wellenlänge des Generators oder ein
des Gas, z. B. Luft, Stickstoff oder vorzugsweise Ar- Vielfaches davon beträgt. Man kann das Werkstück
gon, um die Elektrode herum und durch die Düse io auch über einen Schwingungskreis anschließen, der
abgeführt werden. Die HF-Plasmaflamme läßt sich in so ausgebildet ist, daß er die Schwingungen in
üblicher Weise zünden, z.B., indem man die Elek- gleicher Weise wie die geerdete Schleife über-
trodenspitze momentan mit einem leitenden Gegen- trägt.
stand, etwa einem am Ende eines Halters ange- Bei richtiger Ankopplung des Werkstückes an den
brachten Draht, kurzzeitig berührt und diesen dann 15 Generator durch eine geerdete Schleife (d.h. abgeabzieht.
Ein anderes Verfahren besteht darin, das stimmte geerdete Anschlußleitung) und bei Erfüllung
zu verspritzende Pulver in den Gasstrom einzuführen. der anderen notwendigen Bedingungen, wie Aufin
dem strömenden Gas nimmt die Entladung das rauhung der Oberfläche des Werkstückes, Berührung
Aussehen einer lang züngelnden weichen Flamme an, seiner Oberfläche mit der weichen HF-Plasmaflamme
die für den Spritzprozeß beispielsweise horizontal 20 und Einführen des schmelzbaren Materials, wird der
ausgerichtet sein kann. Das zu verspritzende schmelz- Abstand des Werkstückes von der Generatorelekbare
Material, etwa ein Metall oder eine keramische trode, der erforderlich ist, um die Sekundärschwin-Substanz,
das in Stab- oder Drahtform oder vor- gungen mit der HF-Bogenentladung anzuregen, von
zugsweise als Pulver vorliegt, wird entweder vor, der jeweiligen Leistungsabgabe (des Generators) abhinter
oder direkt in der Düse in die Flamme ein- 35 hängen und sich im allgemeinen im reziproken Vergeführt.
Das zu bespritzende Objekt wird so ange- hältnis zu ihr ändern. Der Abstand läßt sich jedoch
ordnet, daß die Flamme direkt daraufschlägt, und ist in einfacher Weise empirisch bestimmen, da sich
so an den Generator gekoppelt, daß ein abgestimmter der Einsatz dieser Schwingungen sehr leicht im Aussekundärer
Schwingungskreis gebildet wird, der mit sehen der Flamme bemerkbar macht, d.h. durch
der gleichen Frequenz wie der Plasmagenerator 30 den Umschlag von der weichen züngelnden Flamme
schwingt. Hierbei sollte aber zwischen der Brenner- zu einer harten Flamme, ferner durch das Auftreten
spitze und dem Objekt eine Phasendifferenz von der HF-Bogenentladung und durch den Abfall der
einer halben Periode bestehen, um hierdurch eine Stromstärke im Anschlußgerät für die Speisespandiffuse
HF-Bogenentladung an der Oberfläche zu nung. Das Werkstück sollte demgemäß langsam in
erzeugen. Ist die zu bespritzende Oberfläche, um 35 Richtung zur Elektrode hin bewegt werden, bis die
entsprechend den oben besprochenen Erfordernissen genannten Verhältnisse eintreten,
vielfache Ansatzpunkte für die Entladung zu erzeu- In der in F i g. 1 dargestellten Anordnung begen, aufgerauht, oder ist die HF-Spannung genügend zeichnet 1 einen Hochfrequenz-Plasmagenerator übhoch, so wird sich das Aussehen der Flamme plötz- licher Bauweise, der beispielsweise in einem Freiich ändern. Es entsteht eine härtere, intensivere 40 quenzbereich von 0,02 bis 1000, vorzugsweise von Flamme mit diffuser HF-Bogenentladung. Gleich- 0,5 bis 100 und besonders bevorzugt von 25 bis zeitig beobachtet man einen beträchtlichen Abfall 30 MHz arbeitet und eine HF-Ausgangsleistung zwides dem Stromversorgungsgerät entnommenen Stro- sehen 5 und 100, vorzugsweise zwischen 10 mes. Der Spritzprozeß verläuft dann derart, daß und 40 kW besitzt. Die Resonanzspule (2) (tank sich das schmelzbare Material als dichter, haftender 45 coil) des Generators kann beispielsweise aus Überzug niederschlägt, der oft selbsthaftend ist. Das konzentrischen Kupferrohren von beispielsweise 6,35 aufgepritzte Material kann auf der Oberfläche des und 12,7 mm Durchmesser bestehen, und ist im Bleches verteilt werden, indem man Blech und Innern mit einer Wasserkühlung versehen. Das Ende Flammspritzstrahl relativ zueinander bewegt, wobei der Resonanzspule ist als Brennerspitze 3 ausgebil-Blech und/oder Elektrode bewegt werden. 50 det und konisch zugespitzt. Die dargestellte Brenner-Die Aufrauhung der zu beschichtenden Fläche, spitze ist horizontal ausgerichtet. Die Brennerspitze 3 die man zwecks Ausbildung einer Vielzahl von An- ist mit einem Mantel 4 umgeben, beispielsweise satzpunkten für die elektrische Entladung vornimmt, einem solchen aus isoliertem, nicht geerdeten Mekann auf beliebige Weise, beispielsweise durch Sand- tall, vorzugsweise jedoch aus einem für die Isolation strahlen, erfolgen. Um eine Oberflächenrauhigkeit 55 von HF geeigneten Material wie Polystyrol. Der von 5 · 10~3 mm, gemessen mit einem Profilmeß- Mantel besitzt eine Auslaßöffnung 5, wobei Mantel gerät, zu erzielen, arbeitet man mit kantigem Stahl- und Auslaßöffnung eine Düse ausbilden. Ein Gaskies mit einer Maschenweite von SAE G-25 und be- einlaßstutzen 6 führt zu dem hinteren Bereich des nutzt komprimierte Luft von 7 atü und eine 7 mm Mantels 4 und ist durch einen flexiblen Schlauch 7 (3/8")-Düse. Der für das Verfahren erforderliche 60 mit dem Vorratsgefäß 8 für das Druckgas verbunden, richtige Rauheitsgrad wird durch Versuche ermittelt das mit einem Gas, wie Luft, Stickstoff oder vorzugs- und hängt ab von der HF-Spannung an der Brenner- weise Argon, gefüllt ist. Oben am Mantel 4 ist eine spitze, der genauen Beschaffenheit des Gasflusses, Düse 9 für die Pulverzufuhr angebracht, sie steht der der Temperatur der Plasmaflamme und dem Abstand Düse 5 gegenüber. Eine übliche Vorrichtung 10 zur zwischen Elektrode und Oberfläche. Bei höherer 65 Pulverzuführung für Flammspritzpistolen ist mit der HF-Spannung und/oder kürzerem Abstand von Elek- Düse 9 für die Pulverzufuhr mit Hilfe eines biegtrode zur Oberfläche wird im allgemeinen eine ge- samen Rohres 11 verbunden. Eine Quelle zur Gasringere oder gar keine Aufrauhung notwendig sein. Versorgung 12, z. B. eine Stickstoffbombe, steht über
vielfache Ansatzpunkte für die Entladung zu erzeu- In der in F i g. 1 dargestellten Anordnung begen, aufgerauht, oder ist die HF-Spannung genügend zeichnet 1 einen Hochfrequenz-Plasmagenerator übhoch, so wird sich das Aussehen der Flamme plötz- licher Bauweise, der beispielsweise in einem Freiich ändern. Es entsteht eine härtere, intensivere 40 quenzbereich von 0,02 bis 1000, vorzugsweise von Flamme mit diffuser HF-Bogenentladung. Gleich- 0,5 bis 100 und besonders bevorzugt von 25 bis zeitig beobachtet man einen beträchtlichen Abfall 30 MHz arbeitet und eine HF-Ausgangsleistung zwides dem Stromversorgungsgerät entnommenen Stro- sehen 5 und 100, vorzugsweise zwischen 10 mes. Der Spritzprozeß verläuft dann derart, daß und 40 kW besitzt. Die Resonanzspule (2) (tank sich das schmelzbare Material als dichter, haftender 45 coil) des Generators kann beispielsweise aus Überzug niederschlägt, der oft selbsthaftend ist. Das konzentrischen Kupferrohren von beispielsweise 6,35 aufgepritzte Material kann auf der Oberfläche des und 12,7 mm Durchmesser bestehen, und ist im Bleches verteilt werden, indem man Blech und Innern mit einer Wasserkühlung versehen. Das Ende Flammspritzstrahl relativ zueinander bewegt, wobei der Resonanzspule ist als Brennerspitze 3 ausgebil-Blech und/oder Elektrode bewegt werden. 50 det und konisch zugespitzt. Die dargestellte Brenner-Die Aufrauhung der zu beschichtenden Fläche, spitze ist horizontal ausgerichtet. Die Brennerspitze 3 die man zwecks Ausbildung einer Vielzahl von An- ist mit einem Mantel 4 umgeben, beispielsweise satzpunkten für die elektrische Entladung vornimmt, einem solchen aus isoliertem, nicht geerdeten Mekann auf beliebige Weise, beispielsweise durch Sand- tall, vorzugsweise jedoch aus einem für die Isolation strahlen, erfolgen. Um eine Oberflächenrauhigkeit 55 von HF geeigneten Material wie Polystyrol. Der von 5 · 10~3 mm, gemessen mit einem Profilmeß- Mantel besitzt eine Auslaßöffnung 5, wobei Mantel gerät, zu erzielen, arbeitet man mit kantigem Stahl- und Auslaßöffnung eine Düse ausbilden. Ein Gaskies mit einer Maschenweite von SAE G-25 und be- einlaßstutzen 6 führt zu dem hinteren Bereich des nutzt komprimierte Luft von 7 atü und eine 7 mm Mantels 4 und ist durch einen flexiblen Schlauch 7 (3/8")-Düse. Der für das Verfahren erforderliche 60 mit dem Vorratsgefäß 8 für das Druckgas verbunden, richtige Rauheitsgrad wird durch Versuche ermittelt das mit einem Gas, wie Luft, Stickstoff oder vorzugs- und hängt ab von der HF-Spannung an der Brenner- weise Argon, gefüllt ist. Oben am Mantel 4 ist eine spitze, der genauen Beschaffenheit des Gasflusses, Düse 9 für die Pulverzufuhr angebracht, sie steht der der Temperatur der Plasmaflamme und dem Abstand Düse 5 gegenüber. Eine übliche Vorrichtung 10 zur zwischen Elektrode und Oberfläche. Bei höherer 65 Pulverzuführung für Flammspritzpistolen ist mit der HF-Spannung und/oder kürzerem Abstand von Elek- Düse 9 für die Pulverzufuhr mit Hilfe eines biegtrode zur Oberfläche wird im allgemeinen eine ge- samen Rohres 11 verbunden. Eine Quelle zur Gasringere oder gar keine Aufrauhung notwendig sein. Versorgung 12, z. B. eine Stickstoffbombe, steht über
Schlauch 13 mit der Pulverzuführung 10 in Verbin- dargestellte Standardschaltung benutzt, zu der die
dung, um das Trägergas für die Pulverbeschickung Düsenanordnung für die Plasmaflamme gemäß
zuzuleiten. Das Werkstück, z.B. eine aufgerauhte Fig. 1 gehört. Der Generator arbeitet bei einer Fre-
Stahlplatte 14, ist gegenüber der Düse 5 montiert und quenz von etwa 27 MHz. Die Hochspannung wird
mit dem Generator über die geerdete Schleife 15 ver- 5 mit dem Stromversorgungsgerät Modell PS-40 der
bunden. Ecco High Frequency Corp. erzeugt, das einen
Eine Ausführungsfornxeines Hochfrequenz-Plasma- Gleichstrom von 10 kV und 4 A liefert; zur Speisung
generators ist in Fig. 2 dargestellt. Dieser Plasma- des Heiztransformators dient Wechselstrom von
generator besitzt einen Oszillator vom Typ abge- 115 V und 60 Perioden. Die Schwingspule wird mit
stimmter Anodenkreise bzw. abgestimmter Gitter- io Wasser gekühlt, das dem äußeren der konzentrischen
kreise (tuned plate, tuned-grid design). Die Anode Kupferrohre zugeführt wird und durch das innere
der Oszillatorröhre 16 ist mit der Hochspannungs- Rohr abfließt. Die Spitze der Entladungselektrode
gleichstromquelle 17 durch die Hochfrequenzdrossel besitzt einen Durchmesser von 16 (15,9) mm. Der
18 verbunden, zu der der geerdete Kondensator 19 Mantel 4 besteht aus Polystyrol und besitzt einen
geschaltet ist. Der Heizdraht der Oszillatorröhre wird 15 inneren Durchmesser von 22 (22,2) mm. DieDrossel-
von dem Wechselstromtransformator 20 gespeist; ein öffnung 5 besitzt am Eingang einen Durchmesser
Mittelabgriff an der Sekundärwicklung des Transfer- von 5,53 mm, am Ausgang von 9,53 mm und hat
mators dient zur Ableitung des Gitterstromes, der einen konischen Verlauf. Als Werkstück dient ein
über den Widerstand 21 und die Gitterspule 22 fließt. Stahlblech, das mit SAE G-25 Stahlgries gesand-Im
Gitterkreis befindet sich ferner der Gitterneben- ao strahlt wurde. Hierbei war eine 9,5-mm-Düse und
schlußkondensator 23, der aus einer Anzahl parallel- ein Druck von 7 atü verwendet worden. Bei einge-
geschalteter Einzelkondensatoren bestehen kann, um schalteter Stromversorgung und einer Argonzufuhr
die hohen Ströme im Gitterkreis zu beherrschen. von etwa 5,66 m3/h wird die Entladung gezündet,
Parallel zu den Heizdrahtzuführungen liegen die Ab- indem die Spitze der Entladungselektrode mit einem
leitkondensatoren 24 und 25. Die Resonanzspule 2 25 an einem Halter befestigten Draht berührt wird,
ist mit dem Anodenkreis über den Kupplungskon- Solange das Werkstück noch nicht an seiner Stelle
densator 26 verbunden. Das Werkstück 14 ist mit ist, entnimmt die Entladung etwa 1A bei 6 kV, und
dem Oszillator durch die geerdete Schleife 15 ver- die Flamme ist weich und züngelnd. Wird nunmehr
bunden, die auf ein Viertel der Wellenlänge des das Blech an seine Stelle gebracht, so daß die Flamme
Generators abgestimmt ist. In abgeänderter Weise 30 daraufschlägt und es umschlingt, steigt der Strom
kann, wie in Fig. 3 gezeigt, die Kopplung zur BiI- auf etwa 3 bis 4A.
dung des sekundären Schwingungskreises auch über Ein Aluminiumpulver, dessen Körner Kugelgestalt
den geerdeten LC-Kreis 27 oder über einen anderen besitzen (Metco 54), wird in die Flamme geblasen,
geeigneten Kreis erfolgen. wobei Stickstoff mit einem Durchsatz von 283 l/h Im Betrieb ist bei 17 eine Hochspannungs-Gleich- 35 als Trägergas benutzt wird und der Pulverdurchsatz
stromquelle angeschlossen sowie der Transformator etwa 0,9 kg/h beträgt. Das aufgespritzte Pulver
20, der von einem gewöhnlichen 60-Perioden/llO- springt einfach von dem Blech ab, gleichgültig, wie
Volt-Netz mit Wechselstrom gespeist wird. Der In- die Lage des Bleches relativ zur Düse ist. Der
duktionswert der Gitterspule 22 ist auf die erforder- Generator arbeitet bei ungefähr 27 MHz. Das Werkliche
Leistungsabgabe abgeglichen. Man läßt das Gas 40 stück wird nun mit dem Generator über eine geerdete
von dem Vorratsgefäß 8 durch den Schlauch 7 und Schleife verbunden, deren Länge etwa zwischen
den Einlaßstutzen 6 ein- und durch die Düse 4, 5 2,1 und 3,3 m liegt, was etwa ein Viertel der Wellenausströmen.
Die Brennelektrode wird gezündet, in- länge entspricht. Das Werkstück wird alsdann auf die
dem man die Elektrodenspitze mit einem Draht be- Düse zu bewegt; in einem Abstand von etwa 25 mm
rührt und diesen abzieht, wodurch eine züngelnde 45 ändert sich das Aussehen der Flamme entscheidend,
weiche Flamme entsteht. Ist das zu überziehende sie wird ausgedehnter, intensiver und gleichmäßiger
Werkstück in seiner richtigen Lage, so wird sich die und der entnommene Strom sinkt auf etwa 1A. Das
Flamme über seine Oberfläche ausbreiten. Das auf- aufgespritzte Aluminium beginnt sich augenblicklich
zuspritzende Pulver wird durch die zur Pulver- auf dem Blech als dichter, teilweise geschmolzener,
beschickung dienende Düse 9 eingeführt, wobei es 50 von selbst haftender Überzug niederzuschlagen. Es
von dem Vorratsgefäß 10 durch das Verbindungs- wird ein gleichmäßiger Überzug aufgebracht, indem
rohr 11 läuft. Hierzu wird Trägergas aus dem Be- das Blech relativ zur Düse bewegt wird, bis schließlich
hälter 12 benutzt. Wenn das Werkstück 14 in der seine Oberfläche gleichmäßig bedeckt ist. Sobald die
dargestellten Weise an den Generator angekoppelt geerdete Schleife unterbrochen wird, hört der Nieder-
und seine Oberfläche genügend augerauht ist, um 55 schlag auf, und die Charakteristik der Flamme ändert
vielfache Ansatzpunkte für die elektrische Entladung sich unmittelbar.
zu schaffen, wird, wenn das Blech 14 in Richtung Das Verfahren wird alsdann mit Aluminiumoxyd
der Düse 5 bewegt wird, ein Punkt erreicht, wo sich (Metco 101-Pulver) wiederholt, und man erhält
die charakteristischen Eigenschaften der Flamme ähnliche Ergebnisse. Ergänzend sei bemerkt, daß
plötzlich ändern; sie wird dann härter, ausgedehnter, 60 alle üblicherweise zum Flammspritzen verwendeten
intensiver und gleichförmiger. Hierbei tritt ein Materialien benutzt werden können, und ebenso bewesentlicher
Rückgang der vom Stromversorgung^- liebige metallische Werkstücke, die auch sonst
gerät bezogenen Leistungen ein; beispielsweise tritt flammgespritzt werden. Anstatt das Werkstück über
ein Abfall auf ein Viertel oder weniger ein. Unter eine τ/4-Leitung anzuschließen, läßt sich auch eine
diesen Bedingungen lagert sich das aufgespritzte 65 Leitung mit einem ungeradzahligen Vielfachen dieses
Pulver als dichter, anhaftender, teilweise geschmol- Wertes verwenden. Ein anderer, gleichwertiger Anzener
Überzug auf dem Blech 14 ab. schluß kann dadurch hergestellt werden, daß man
Als kennzeichnendes Beispiel sei die in F i g. 2 das Werkstück über einen geeignet angeschlossenen
(abgestimmten) Schwingungskreis an Erde legt, wie das in Fig. 3 dargestellt ist.
Während es nicht möglich war, gespritzte Überzüge befriedigender Qualität mit der normalen
Flammentladung herzustellen, wie sie mit den derzeit zur Verfügung stehenden Generatoren zur Erzeugung
von Hochfrequenz-Plasmaflammen erreichbar ist, dürfte es theoretisch möglich sein, bei höheren Ausgangsleitungen
(brauchbare) Überzüge zu erzeugen. Nichtsdestoweniger bietet die Erfindung einen beträchtlichen
Vorteil.
Der vorstehend beschriebene Plasmagenerator stellt ein spezielles Beispiel dar. Es können auch
andere Arten von Generatoren benutzt werden; so können z.B. die Hochfrequenzschwingungen durch
ein Magnetron bei der Mikrowellenfrequenz 2450 MHz erzeugt werden.
Während die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf eine spezielle Anordnung beschrieben
wurde, wird der geschulte Fachmann mannigfache so Möglichkeiten zu Abwandlungen und Änderungen
erblicken, die im Rahmen der Erfindung und der Patentansprüche liegen.
Claims (6)
1. Verfahren zum Plasmaspritzen unter Einführen eines pulverförmigen schmelzbaren Materials
in die gegen die zu bespritzende Oberfläche gerichtete Plasmaflamme, dadurch gekennzeichnet,
daß als Wärmequelle eine durch einen Hochfrequenzgenerator in an sich bekannter Weise erzeugte Hochfrequenzplasmaflamme
dient, die mittels eines strömenden inerten Gases, insbesondere Argon, erzeugt wird und die
zu bespritzende Oberfläche zur Ausbildung einer diffusen Hochfrequenz-Bogenentladung derart
mit dem Generator gekoppelt wird, daß sie einen sekundären abgestimmten Schwingungskreis bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelung über eine abgestimmte
geerdete Schleife vorgenommen wird, deren Länge etwa ein Viertel der Wellenlänge
der Hochfrequenz des Generators ausmacht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bespritzende Oberfläche
ausreichend aufgerauht wird, um eine Vielzahl von Ansatzstellen für die elektrische
Entladung zu erzeugen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das plasmabildende Gas
kapazitiv mittels Hochfrequenzenergie in eine Hochfrequenz-Plasmaflamme umgewandelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einem
geerdeten LC-Schwingungskreis verbunden wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet
durch einen Hochfrequenz-Plasmaflammenbrenner mit einer Brennerspitze (3), einem diese
Brennerspitze umgebenden Mantel (4) mit einer Auslaßöffnung (5), die mit dem Mantel eine
Düse bildet, einem zum hinteren Mantelbereich führenden Gaseinlaßstutzen (6), der durch einen
flexiblen Schlauch (7) mit dem Vorratsgefäß (8) für das plasmabildende Druckgas verbunden ist,
eine Düse (9) für die Pulverzufuhr, die über ein biegsames Rohr (11) mit einer üblichen Anordnung
zur Pulverzuführung verbunden ist, eine geerdete Schleife (15), um das zu bespritzende
Werkstück (14) mit dem Hochfrequenz-Plasmabrenner derart zu verbinden, daß ein abgestimmter
sekundärer Schwingungskreis gebildet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909 521/479
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US337018A US3347698A (en) | 1964-01-10 | 1964-01-10 | Radio frequency plasma flame spraying |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1295954B true DE1295954B (de) | 1969-05-22 |
Family
ID=23318750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEM63704A Withdrawn DE1295954B (de) | 1964-01-10 | 1965-01-05 | Verfahren und Vorrichtung zum Plasmaspritzen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3347698A (de) |
DE (1) | DE1295954B (de) |
GB (1) | GB1030937A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3318828A1 (de) * | 1983-05-24 | 1984-11-29 | Interpane Entwicklungs- und Beratungsgesellschaft mbH & Co. KG, 3471 Lauenförde | Verfahren zum aufbonden von targetmaterial auf kathodenbasen zur verwendung bei beschichtungsverfahren mittels kathodenzerstaeubung |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3425864A (en) * | 1965-07-21 | 1969-02-04 | Templeton Coal Co | Method for making electric resistance heaters |
AU415625B2 (en) * | 1965-11-02 | 1971-07-27 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization | Production of metals from their halides |
US3530334A (en) * | 1967-09-14 | 1970-09-22 | Humphreys Corp | Induction plasma generator having improved chamber structure and control |
US3753666A (en) * | 1967-12-04 | 1973-08-21 | Trw Inc | Noble metals having a high emittance coating of iron titanate |
US3523822A (en) * | 1968-01-11 | 1970-08-11 | Union Carbide Corp | Method for producing a superconducting coating resistant to thermal growth |
GB1270926A (en) * | 1968-04-05 | 1972-04-19 | Johnson Matthey Co Ltd | Improvements in and relating to a method of making metal articles |
US3530335A (en) * | 1969-02-03 | 1970-09-22 | Humphreys Corp | Induction plasma generator with high velocity sheath |
US3648015A (en) * | 1970-07-20 | 1972-03-07 | Thomas E Fairbairn | Radio frequency generated electron beam torch |
US3949266A (en) * | 1972-06-05 | 1976-04-06 | Metco, Inc. | Circuit means for automatically establishing an arc in a plasma flame spraying gun |
US4035604A (en) * | 1973-01-17 | 1977-07-12 | Rolls-Royce (1971) Limited | Methods and apparatus for finishing articles |
FR2224991A5 (de) * | 1973-04-05 | 1974-10-31 | France Etat | |
GB1449162A (en) * | 1973-05-25 | 1976-09-15 | Wellworthy Ltd | Method for reinforcing pistons |
US3947654A (en) * | 1973-10-24 | 1976-03-30 | Sirius Corporation | Method of generating laser-radio beam |
US3947653A (en) * | 1973-10-24 | 1976-03-30 | Sirius Corporation | Method of spray coating using laser-energy beam |
US3872279A (en) * | 1973-10-24 | 1975-03-18 | Sirius Corp | Laser-radio frequency energy beam system |
US3935418A (en) * | 1974-04-17 | 1976-01-27 | Sealectro Corporation | Plasma gun including external adjustable powder feed conduit and infrared radiation reflector |
US3995186A (en) * | 1975-04-25 | 1976-11-30 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Ion-plasma gun for ion-milling machine |
US4031268A (en) * | 1976-01-05 | 1977-06-21 | Sirius Corporation | Process for spraying metallic patterns on a substrate |
US4142089A (en) * | 1977-03-22 | 1979-02-27 | Canadian Patents And Development Limited | Pulsed coaxial thermal plasma sprayer |
US4297391A (en) * | 1979-01-16 | 1981-10-27 | Solarex Corporation | Method of applying electrical contacts to a photovoltaic cell |
US4627990A (en) * | 1984-03-07 | 1986-12-09 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of and apparatus for supplying powdery material |
DE3800448A1 (de) * | 1988-01-09 | 1989-07-20 | Ribnitz Peter | Verfahren und vorrichtung zur durchlaufbeschichtung von werkstuecken |
US4888206A (en) * | 1988-05-25 | 1989-12-19 | Hope Henry F | Method and apparatus for coating a substrate with alkaline or alkaline earth metals |
NL8901806A (nl) * | 1989-07-13 | 1991-02-01 | Philips Nv | Vermogensgenerator voor het leveren van een hoogfrequente hoogspanning. |
JP2710467B2 (ja) * | 1992-04-16 | 1998-02-10 | アドバンスド エナージィ インダストリーズ,インコーポレイテッド | プロセシング・プラズマのac特性を特徴付ける装置 |
US5847357A (en) * | 1997-08-25 | 1998-12-08 | General Electric Company | Laser-assisted material spray processing |
CA3054191C (en) | 2015-07-17 | 2023-09-26 | Ap&C Advanced Powders And Coatings Inc. | Plasma atomization metal powder manufacturing processes and systems therefor |
KR102475050B1 (ko) | 2016-04-11 | 2022-12-06 | 에이피앤드씨 어드밴스드 파우더스 앤드 코팅스 인크. | 반응성 금속 분말 공중 열 처리 프로세스들 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3264508A (en) * | 1962-06-27 | 1966-08-02 | Lai William | Plasma torch |
-
1964
- 1964-01-10 US US337018A patent/US3347698A/en not_active Expired - Lifetime
- 1964-11-25 GB GB47951/64A patent/GB1030937A/en not_active Expired
-
1965
- 1965-01-05 DE DEM63704A patent/DE1295954B/de not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
None * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3318828A1 (de) * | 1983-05-24 | 1984-11-29 | Interpane Entwicklungs- und Beratungsgesellschaft mbH & Co. KG, 3471 Lauenförde | Verfahren zum aufbonden von targetmaterial auf kathodenbasen zur verwendung bei beschichtungsverfahren mittels kathodenzerstaeubung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3347698A (en) | 1967-10-17 |
GB1030937A (en) | 1966-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1295954B (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Plasmaspritzen | |
DE69506818T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen einer Schicht auf ein Substrat durch thermisches Verspritzen | |
DE4114474C2 (de) | Verfahren zur Plasmaspritz-Abscheidung im unteren Radiofrequenzbereich | |
DE69729805T2 (de) | Vorrichtung und verfahren von thermischem spritzen mit übertragenem lichtbogen | |
DE3879445T2 (de) | Apparat und verfahren zum erzeugen einer beschichtung von hoher dichte durch thermische zerstaeubung. | |
DE1571171A1 (de) | Plasmaspritzpistole | |
DE1521372A1 (de) | Verfahren zum Flammspritzen und Vorrichtung zu seiner Durchfuehrung | |
EP2104750A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zum aufspritzen insbesondere einer leiterbahn, elektrisches bauteil mit einer leiterbahn sowie dosiervorrichtung | |
DE602004007126T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur bildung eines plasmas | |
EP2130414B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung eines plasmastrahls | |
WO2010112378A1 (de) | Verfahren und strahlgenerator zur erzeugung eines gebuendelten plasmastrahls | |
DE102009004581A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen | |
DE10140298B4 (de) | Verfahren zum Plasmaschweißen | |
EP1872637A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur plasmabeschichtung | |
CH658545A5 (de) | Verfahren zum gleichmaessigen erwaermen von heizgut in einem vakuumrezipienten. | |
DE10223865A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Plasmabeschichtung von Werkstücken | |
EP2468914B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenspritzen | |
EP1704756B1 (de) | Plasmabehandlung grossvolumiger bauteile | |
DE1274949B (de) | Verfahren zum Schmelzen, Zerstaeuben und Verspruehen eines feuerfesten Materials | |
DE102012107076A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Spritzen von Beschichtungswerkstoffen | |
DE2002472A1 (de) | Verfahren zum thermischen Spritzen von gefuellten Roehrchendraehten zum Herstellen beliebig legierter und gemischter metallischer und metallkeramischer Spritzschichten | |
DE102010056325B3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Abschirmung | |
DE19927557A1 (de) | Verfahren zum Vorbehandeln von zu schweißenden oder zu lötenden Werkstücken | |
DE1765104A1 (de) | Verfahren zur raschen Erhitzung elektrisch leitender Werkstoffe | |
DE4036858A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum beschichten von werkstuecken durch plasmaspritzen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |