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Flammspritzpulver Die Erfindung betrifft ein schwach rauchendes Aluminium-Nickel-Flammspritzpulver.
Insbesondere bezieht sie,sich auf ein aus Nickel und Aluminium zusammengesetztes
F'lammspritzpulver, das sich unter Ausbildung eines selbsthaftenden Überzugs aufspritzen
läßt, wobei im Vergleich mit bisher bekannten selbsthaftenden Nickel-Aluminium-FlammspritzPulvern
oder anderen selbsthaftenden Flammspritzmaterialien wesentlich weniger Rauch entwickelt
wird.
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Beim 2lammspritzen muß im allgemeinen die zu überziehende Oberfläche
oder Grundlage, beispielsweise eine Metalloberfläche oder ein Metallstück, vor dem
Beschichten einer
besonderen Oberflächenbehandlung unterworfen werden, z.B.
indem man sie gründlich mechanisch aufrauht, um ein befriedigendes Haften des aufgespritzten
Überzuges sicherzustellän. Bestimmte Substanzen, wie beispielsweise Molybdän, lassen
sich in gleicher Weise selbsthaftend auf eine reine Oberfläche aufbringen, ohne
daß diese spezielle Oberf lächenvorbehandlung erforderlich ist. Man kann natürlich
weitere
aufgespritzte Schichten auf den zunächst aufgespritzten Überzug ebenso haftend aufbringen,
da sich eine flammgespritzte Schicht auf einer vorhergehend aufgebrachten Schicht
ohne Schwierigkeiten verbindet. Substanzen, wie Molybdän, die auf einer Grundlage
ohne die übliche Qberf lächenvorbehandlung haften, werden in der Flammspritztechnik
als I'selbsthaftendlt bezeichnet. Ein weiteres Oelbsthaftendes Flammspritzmaterial
ist eine aus Nickel und Aluminium zusammengesetzte Masse, die_exotherm reagiert,
wenn sie unter Ausbildung einer intermetallischen Nickel-Aluminid-Verbiridung aufgespritzt
wird. _ Die bekannten selbsthaftenden Plammspritzmaterialien entwikkeln während
des'Aufspritzens sehr viel Rauch, wodurch, falls ausreichende Entlüftungsmöglichkeiten
nichtvorgesehen sind, erhebliche Schwierigkeiten entstehen, beispielsweise,' wenn
besondere absaugende Aggregate, wie sie in Abzügen vorliegen, nicht zur Verfügung
stehen. Es konnte festgestellt werden, daß die beim Einsatz von Nickel-Aluminiummassen
auftretende Rauchentwicklung herabgesetzt werden kann, wenn man den Prozentgehalt
an Aluminium in dieser Masse erniedrigt. Dabei
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muß man jedoch eine entsprechende Abnahme der Haftfestigkeit des ausgebildeten
Überzuges in Kauf nehmen. Es ist bisher nicht möglich gewesen, die Rauchentwicklung
auf ein erträgliches Maß herabzusetzen und gleichzeitig eine befriedigende Haftfestigkeit
sicherzustellen. Gegenstand der Erfindung ist ein selbsthaftendes Flammspritzpulver,
das beinAufspritzen wesentlich weniger Rauch entwikkelt, als die dem Stand der Technik
entsprechenden Pulver und doch eine hohe Haftfestigkeit gewährleistet. Darüber hinaus
liefert die Erfindung ein selbsthaftendes, mit Aluminium überzogenes Nickel-Flammspritzpulver,
das weniger Rauch entwickelt als die üblichen Nickel-Aluminiummassen, obgleich deren
hohe Haftfestigkeit erhalten bleibt.
Es wurde gefunden, daß eine
besondere Form eines zusammengesetzten Nickel-Aluminium-Flammspritzpulvers, das
einen spezifischen Zusatz enthält, beim Aufspritzen wesentlich weniger Rauch entwickelte
als andere bekannte zusammengesetzte Nickel-Aluminium-Flammspritzpulver und deren
hohe Haftfestigkeit beibehielt oder sogar noch steigerte:. Das zusammengesetzte
Flammspritzpulver der Erfindung besteht aus Nickelteilchen, die mit Aluminium und
Nickelborid überzogen sind. Dabei wird vorzugsweise der Nickelkern mit 2 1/2 bis
6 Gevt. % Aluminium und 1/2 bis 2 % Nickelborid, bezogen auf die in den Teilchenvorliegende
Gesamtmenge an Nickel, Aluminium und Nickelborid, beschichtet. Die aus mit Aluminium
und Nickelborid umkleideten Nickelteilchen bestehende Masse soll hinsichtlich Form
und Teilchengroße den üblichen Flammspritzpulvern entsprechend und daher beispielsweise
eine Teilchengröße zwischen 3 und 250 Mikron, vorzugsweise zwischen 1o und
1o5 Mikron, aufweisen. Besonders bewährt haben sich Pulver von möglichst einheitlicher
Teilchengröße, deren Einzelteilchen in ihren Abmessungen nicht mehr als 24o Mikron,
vorzugsweise nicht mehr als 75 Mikron voneinander variieren. Die den Kern oder Seele
der zusammengesetzten Pulver der Erfindung darstellenden Nickelteilchen sollen hinsichtlich
Größe und Form etwa den für die endgültigen Pulver vorstehend aufgeführten Daten
en tsprechen4. Die den Nickelkern bildenden Teilchen werden dann mit Aluminium und
Nickelborid umhüllt, wobei das Überziehen in bekannter Weise erfolgt, beispielsweise
nach der in der Patentanmeldung .......:.. beschriebenen Form. Nach einer Ausführungsform
der Erfindung werden Aluminium und Nickelborid in feinverteilter Form in.#inem Bindemittel
auf den Nickelteilchen abgelagert. Die vorzugsweise so fein wie möglich angewandten
Aluminium- und
Nickelborid-Pulverteilchen, die beispielsweise in
einer Teil-'. chengröße unterhalb 44 Mikron vorliegen, werden in den ge-
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wünschten Anteilen mit einem Bindemittel oder einem Back derart vermischt,
daß die tatsächlich ein Anstrichmittel darstellen, in welchem die Aluminium- und
Nickelboridteilchen dem Pigment entsprechend. Die Anstrichmasse wird dann zur Beschichtung
der Nickelteilchen benutzt und anschließend gehärtet oder getrocknet. Alle bekannten
oder üblichen Bindemittel, die zur Ausbildung eines Überzugs oder zum Verbinden
von Einzelteilchen miteinander oder auf einer Oberfläche angewandt werden können,
kommen für die Erfindung infrage. Vorzugsweise stellt d-as Bindemittel-einen Lack
dar, der als Lackfeststoff ein Harz enthält, wobei dieses Harz nicht von einer Lösungsmittelverdampfung
zwecks Ausbildung eines getrockneten oder ausgehärteten Filmes abhängig zu sein
braucht. Der Zack kann daher ein katalysiertes Harz als Lackfeststoff enthalten.
Beispiele von Bindemitteln, die angewandt werden können: Übliche phenolische, Epoxy-
oder Alkydlacke, trocknende Öle enthaltende Zacke, wie Thunfischöl sowie Leinöl,
Kautschuk- und Latexbindemittel usw. Das Umkleiden des Nickelkerns mit der das Anstrichmittel
enthaltenden Aluminium- und Nickelboridschicht kann in bekannter oder gewünschter
Weise erfolgen; dabei ist es lediglich erforderlich, die beiden Materialieh miteinander
zu vermischen und das Bindemittel zum Aushärten oder Trocknen zu bringen, wobei
ein ziemlich freifließendes Pulver entsteht, das den Nickelkern mit einer Umhüllung
aus Aluminium und Nickelborid enthält. Als Nickelborid-Pulver kann man alle bekannten
Pulver anwenden, die aus einer Legierung von Nickel und Bor bestehen, beispielsweise
Produkte mit 5 bis 95 % Bor und- vorzugsweise mit 7 bis
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25 Gew.-% Bor, insbesondere solche mit etwa 18 Gew.-% Bor. Das Nickelborid-Pulver
wendet man-urzugsweise in einer Teilchengröße zwischen 1 und 84o Mikron an.
Die
Pulver lassen ,sich in üblicher Weise unter Verwendung einer Pulverspritzpistole
aufbringen; man kann sie auch in Form eines Drahtes oder Stabes vereinigen, wobei
Kunststoff-oder ähnliche Bindemittel angewandt werden, beispielsweise Polyäthylen,
das sich dann in der Heizzohe der Pistole zersetzt. Bei der Ausformung zu Drähten
hält man die für Flamm-Spritzdrähte üblichen Abmessungen und Toleranzen sorgfältig
ein, beispeilsweise formt man Drähte mit einem Durchmesser zwischen 8 und 2o mm.
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Das Aufspritzen erfolgt in jeder Beziehung nach den für selbsthaftende
Flammspritzmaterialien, insbesondere für Nickel-Aluminiummassen, bekannten und üblichen
Methoden. Dank der selbsthaftenden Eigenschaften ist eine besondere Oberflächenvorbereitung,
ausgenommen eine gute Reinigung, nicht erforderlich, obgleich natürliche falls gewünscht,
eine
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übliche Oberflächenvorbehandlung erfolgen kann. Das Pulver der Erfindung
läßt sich als bindender Belag für nachfolgend weiteres flammgespritztes Material
aufbringen. Es kommt für alle Zwecke infrage, bei welchen Nickelaluminidüberzüge
gewünseht sind. Die Massen können darüber hinaus in Verbindung mit oder zusätzlich
zu anderen in der Technik bekannten
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Flammspritzmaterialien angewandt werden. Beim Aufspritzen reagieren
Nickel und Aluminium exotherm miteinander unter Ausbildung einer intermetallischen
Nickelaluminidverbindung. Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
Alle Mengenangaben sind, soweit nichts anderes aufgeführt, als Gewichtsangaben anzusehen.
Beispiel 1
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Feinverteiltes Aluminiumpulver einer Teilchengröße unterhalb 44 Mikron
wurde mit 2o-% Nickelboridpulver, bezogen auf Aluminium, vermischt; Niäkelborid
lag in Form .einer Gießlegierung
vor, die 18 % Bor enthielt und
eine Teilchengröße zwischen 1 und 2o Mikrön aufwies. Die Pulvermischung wurde dann
mit einem üblichen phenolischen, etwa 10 % Feststoff enthaltenden hack derart vermischt,
daß eine Mischung ausgebildet wurde, die die Konsistenz von dickem Sirup hatte und
etwa 6o % Metallteilchen enthielt. Zoo g der Lack-Pulvermischung wurden dann zu
9oo g Nickelpulver von einer- Teilchengröße zwischen 44 und 74 Mikron gegeben; die
beidbn Substanzen wurden kräftig miteinander durchmischt und das Durchmischen fortgesetzt,
bis der Zack eintrocknete und ein ziemlich freifließendes Pulver ausbildete, in
welchem alle Nickelkernteilchen mit einem trocknen Film umgeben waren, der die Aluminium-und
die Nickelboridteilchen enthielt. Dieses Pulver@wurde dann, um ein völliges Austrocknen
zu erreichen, auf etwa 12o0 erhitzt, anschließend wurde abgesiebt und von Hand durch
Mahlen zu einem Pulver mit einer Teilchengröße unterhalb 150 Mikron zerkleinert.
Das endgültige Pulver bestand zu etwa 5 9 aus Aluminium, zu 1 % aus Nickelborid,
der Rest be,gytand aus Nickel. Es wurde auf eine Flußstahlplatte aufgespritzt, deren
Oberfläche durch Blankschleifen gereinigt worden war. Das Aufspritzen erfolgte in
einem Abstand von 15 cm von der Platte unter Verwendung einer Zulverflammspritzpistole,
die in der USA-Patentschrift
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2 961 335 beschrieben ist und von der Firma Metco, Inc., Westbury,
Iong Islanci, New York, unter der Bezeichnung 'tThermospray-Pulverpistolell vertrieben
wird. Aufgespritzt wurden 2,3 bis 4,5 kg Pulver/Std. unter Verwendung von Acetylengas
als Brennstoff unter einem Druck von o,7 kg/cm2 und einer Gasströmungsmenge von
7o8 1/Std., wobei Sauerstoff als oxydierendes Gas unter einem Druck von o,84 kg/cm2
und einer Gtröm#ngsmenge von 99o 1/Std. zuströmte. Während des Aufspritzena wurde
nur sehr wenig Rauch entwickelt und ein Belag von einer zwischen 75 und 125 Mikron
liegenden Dicke ausgebildet. Der Belag ist selbsthaftend, besitzt eine ausgezeichnete
Oxydationsbest@inciigkeit, selbst bei hohen Temperaturen und kann als bindende Zwischenschicht
benutzt werden.
Beispiel 2
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Beispiel '! wurde wiederholt, dabei jedoch 3 Pulveransätze . zubereitet,
die 3 bzw: 4 bzw. 5'%,Aluminium und außerdem sämtlich 1 y6 Nickelborid enthielten.
Jeder der Pulveransätze wurde wie in Beispiel -1 beschrieben aufgespritzt und die
Menge des entwickelten Rauchs aus der Zeitdauer bestimmt
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die erforderlich war, um einen Raum von 1,o2 cbm auszufüllen. Die
Haftfestigkeit der Überzüge wurde für jeden der Ansätze gleichfalls errgittelt,
indem die Endfläche eines Flußstii:.-stabes von etwa 2,5 cm Durchmesser bespritzt,
und der aufgespritzte Bel#g glatt geschliffen wurde; dann wurde ein zweiter gleicher
Stab auf dem Grundstahl zementiert, wonach die beiden Stäbe auseinandergezogen und
die zum Abziehen de::- Überzugs erforderliche Kraft bestimmt wird.
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Die nachstehende Tafel I gibt die Ergebnisse wieder.
| - Tafel I |
| Aluminium- Haftfestig- Rauch . |
| Behalt keit 2 Zeit zum Aue- |
| (A (kg/cm ) füllen eines |
| Yolume5s von |
| 1,o2 m |
| (sec.) |
| 3 165 kein Rauch |
| 210 15 - 2Q |
| 5 249 g - 1o |
Beispiel 3 _
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Beispiel 2 wurde genau wiederholt, jedoch in allen Fällen das Flammspritzpulver
ohne Nickelborid ausgebildet. Nachstehend in Tafel II die Ergebnisses
| Tafel II |
| .- Aluminium- Haftfeitig- Rauch - |
| ehält keit 2) Zeit zum Aus- |
| -- gö) (kg/cm ) füllen eines |
| ' Raums von 1,o2m3 |
| (sec.) |
| 3 152 8 - 9 |
| 4 185 6 |
| 5 213 4 - 5 |
+) Die Daten stellen Durchschnittswerte von 6 oder mehr Messungen dar.
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Beie Beispiel 1 wurde wiederholt, dabei jedoch anstelle der NiakelboridgieZlegierung
Nickelborlegierungen angewandt, die 5 bis
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- 9.5 %..:urtd --vorzugsweise 7 bis 25 f Bor enthielten. Es wurden
gleichfalls einwandfreie Überzüge ausgebildet. 9 -