DE1483468B2

DE1483468B2 - Flammspritzpulver

Info

Publication number: DE1483468B2
Application number: DE19651483468
Authority: DE
Inventors: Frank N Mineola Long Island N Y Longo (V St A )
Original assignee: Metco Ine , Westbury (Long Island), NY (V St A)
Priority date: 1964-10-06
Filing date: 1965-09-22
Publication date: 1973-03-08
Also published as: US3338688A; DE1483468A1; DE1483468C3; GB1068284A

Description

Die Erfindung betrifft ein schwach rauchendes Aluminium-Nickel-Flammspritzpulver, 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. ■ ■ ■ .. , .

Beim Flammspritzen 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 sicherzustellen. Bestimmte Substanzen, wie beispielsweise Molybdän, lassen sich in gleicher Weise selbsthaftend auf eine reine Oberfläche aufbringen, ohne daß diese spezielle • Oberflächenvorbehandlung· 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 Oberflächenvorbehandlung haften, werden in der Flammspritztechnik als »selbsthaftend« bezeichnet. Ein weiteres selbsthaftendes Flammspritzmaterial ist eine aus Nickel und Aluminium zusammengesetzte Masse, die exotherm reagiert, wenn sie unter Ausbildung einer intermetallischen Nickel-Aluminid-Verbindung aufgespritzt wird.

Die bekannten selbsthaftenden Flammspritzmaterialien entwickeln während des Aufspritzens sehr viel ,. Rauch, wodurch, falls ausreichende ,Entlüftungsmöglichkeiten nicht vorgesehen^: sind,' erhebliche Schwierigkeiten entstehen, beispielsweise, wenn besondere absaugende Aggregate, wie sie in Abzügen S vorliegen, nicht zur Verfugung stehen. Es konnte festgestellt werden, daß die beim Einsatz von Nickel-Aluminium-Massen auftretende Rauchentwicklung herabgesetzt werden kann, wenn man den Prozentgehalt an Aluminium in dieser Masse erniedrigt.

ίο Dabei 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 beim Aufspritzen wesentlich weniger Rauch entwickelt 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-Aluminium-Massen, 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 nach der Erfindung besteht aus Nickelteilchen, die mit Aluminium und Nickelborid überzogen sind. Dabei wird vorzugsweise der Nickelkern mit einer Hülle beschichtet, die aus 2,5 bis 6°/o Aluminium und 0,5 bis 2% Nickelborid, bezogen auf die in.den Teilchen vorliegende Gesamtmenge an Nickel, Aluminium und Nickelborid, besteht.

Das aus mit Aluminium und Nickelborid umkleideten Nickelteilchen bestehende Pulver soll hinsichtlich Form und Teilchengröße den üblichen Flammspritzpulvern entsprechen und daher beispielsweise eine Teilchengröße zwischen 3 und 250 Mikron, vorzugsweise zwischen 10 und 105 Mikron, aufweisen. Besonders bewährt haben sich Pulver von möglichst einheitlicher Teilchengröße, deren Einzelteilchen in ihren Abmessungen nicht mehr als 240 Mikron, vorzugsweise nicht mehr als 75 Mikron, voneinander variieren. Die den Kern darstellenden Nickelteilchen der zusammengesetzten Pulver nach der Erfindung sol-

- len hinsichtlich Größe und Form etwa den für die endgültigen Pulver vorstehend aufgeführten Daten entsprechend Die den Nickelkern bildenden Teilchen werden dann mit Aluminium und Nickelborid umhüllt, wobei das Überziehen in bekannter Weise erfolgt, beispielsweise nach der in der USA.-Patentschrift 3 322 515 beschriebenen Form.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden Aluminium und Nickelborid in feinverteilter Form in einem Bindemittel auf den Nickelteilchen abgelagert.
Die vorzugsweise so fein wie möglich angewandten Aluminium- und Nickelborid-Pulverteilchen, die beispielsweise in einer Teilchengröße unterhalb 44 Mikron vorliegen, werden in den gewünschten Anteilen mit einem Bindemittel oder einem Lack derart vermischt,

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daß sie tatsächlich ein Anstrichmittel darstellen, in welchem die Aluminium- und Nickelboridteilchen dem Pigment entsprechen. 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 in Frage. Vorzugsweise stellt das Bindemittel einen Lack dar, der als Lackfeststoff ein Harz enthält, wobei dieses Harz nicht von einer Lösungsmittel-Terdampfung zwecks Ausbildung eines getrockneten oder ausgehärteten Filmes abhängig zu sein braucht. Der Lack kann daher ein katalysiertes Harz als Lack- xs feststoff enthalten. Beispiele von Bindemitteln, die angewandt werden können: Übliche .phenolische, Epoxy- oder Alkydlacke, trocknende Öle enthaltende Lacke, wie Thunfischöl sowie Leinöl, Kautschuk- und Latexbindemittel usw.

Das Umkleiden des Nickelkerns mit der das Anstrichmittel enthaltenden Aluminium- und Nickel-Sm boridschicht kann in bekannter oder gewünschter ' Weise erfolgen; dabei ist es lediglich erforderlich, die beiden Materialien miteinander zu vermischen und •das Bindemittel zum Aushärten oder Trocknen zu bringen, wobei ein ziemlich frei fließendes Pulver entsteht, dessen Teilchen jeweils einen Nickelkern mit einer Umhüllung aus Aluminium und Nickelborid enthalten.

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 25 % Bor, insbesondere solche mit etwa 18% Bor. Das Nickelborid-Pulver wendet man vorzugsweise in einer Teilchengröße zwischen 1 und 840 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 Heizzone der Pistole zersetzt. _u Bei der Ausformung zu Drähten hält man die für l· Flammspritzdrähte üblichen Abmessungen und ToIeranzen sorgfältig ein, beispielsweise formt man Drähte mit einem Durchmesser zwischen 8 und 20 mm.

Das Aufspritzen erfolgt in jeder Beziehung nach den für selbsthaftende Flammspritzmaterialien, insbesondere für Nickel-Aluminium-Massen, bekannten und üblichen Methoden. Dank der selbsthaftenden Eigenschaften ist eine besondere Oberflächenvorbereitung, ausgenommen eine gute Reinigung, nicht erforderlich, obgleich natürlich, falls gewünscht, eine übliche Oberflächenvorbehandlung erfolgen kann. Das Pulver nach der Erfindung läßt sich als bindender Belag für nachfolgend weiteres flammgespritzes Material aufbringen. Es kommt für alle Zwecke in Frage, bei welchen Nickelaluminidüberzüge gewünscht sind. Die Massen können darüber hinaus in Verbindung mit oder zusätzlich zu anderen in der Technik bekannten 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

Feinverteiltes Aluminiumpulver einer Teilchengröße unterhalb 44 Mikron wurde mit 20 % Nickelboridpulver, bezogen auf Aluminium, vermischt; Nickelborid lag in Form einer Gußlegierung vor, die 18% Bor enthielt und eine Teilchengröße zwischen 1 und 20 Mikron aufwies. Die Pulvermischung wurde dann mit einem üblichen phenolischen, etwa 10% Feststoff enthaltenden Lack derart vermischt, daß eine Mischung ausgebildet wurde, die die Konsistenz von dickem Sirup hatte und etwa 60% Metallteilchen enthielt. 100 g der Lack-Pulver-Mischung wurden dann zu 900 g Nickelpulver von einer Teilchengröße zwischen 44 und 74 Mikron gegeben; die beiden Substanzen wurden kräftig miteinander durchmischt und das Durchmischen fortgesetzt, bis der Lack eintrocknete und ein ziemlich frei fließendes Pulver ausbildete, jn 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 120°C erhitzt, anschließend wurde abgesiebt und von Hand durch Mahlen zu einem Pulver mit einer Teilchengröße unterhalb 150 Mikron zerkleinert. Das endgültige Pulver bestand zu 5 % aus Aluminium, zu 1 % ^aus Nickelborid, der Rest bestand 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 Pulverflammspritzpistole, die in der USA.-Patentschrift 2 961 335 beschrieben ist und von der Firma Metco, Inc., Westbury, Long Island, New York, unter der Bezeichnung »Thermospray-Pulverpistole« vertrieben wird. Aufgespritzt wurden 2,3 bis 4,5 kg Pulver/Std. unter Verwendung von Acetylengas als Brennstoff unter einem Druck von 0,7 kg/cm² und einer Gasmenge von 708 1/ Std., wobei Sauerstoff als oxydierendes Gas unter einem Druck von 0,84 kg/cm² und einer Menge von 990 1/Std. zuströmte. Während des Aufspritzens 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 Oxydationsbeständigkeit selbst bei hohen Temperaturen und kann als bindende Zwischenschicht benutzt werden.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, dabei jedoch 3 Pulveransätze zubereitet, die 3 bzw. 4 bzw. 5 % Aluminium und außerdem sämtlich 1% Nickelborid enthielten. Jeder der Pulveransätze wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgespritzt und die Menge des entwickelten Rauchs aus der Zeitdauer bestimmt, die erforderlich war, um einen Raum von 1,02 m³ auszufüllen. Die Haftfestigkeit der Überzüge wurde für jeden der Ansätze gleichfalls ermittelt, indem die Endfläche eines Flußstahlstabes von etwa 2,5 cm Durchmesser bespritzt und der aufgespritzte Belag glattgeschliffen wurde; dann wurde ein zweiter gleicher Stab auf dem Grundstahl zementiert, wonach die beiden Stäbe auseinandergezogen und die zum Abziehen des Überzugs erforderliche Kraft bestimmt wird.

Die nachstehende Tafel I gibt die Ergebnisse wieder.

	1	483 468	6
5			Tafel II
Tafel I

Aluminium gehalt (»/„)	Haftfestigkeit (kg/cm²)	Rauch Zeit zum Ausfüllen eines Volumens von 1,02 m³ (see)
3 4 5	165 210 249	kein Rauch 15 bis 20 8 bis 10

Aluminium- ₅ gehalt (»/„)	Haftfestigkeit*) (kg/cm²)	Rauch Zeit zum Ausfüllen eines Raumes von 1,02 m³ (see)
3 4 ίο 5	. 152-.-S.U , 185 V-·.-.■!·. ■ ■ -<213	■'■-V -.8 bis 9 6 4 bis 5

Beispiel 3

*) Die Daten stellen Durchschnittswerte von 6 oder mehr Messungen dar.

Beispiel4

15 Beispiel 1 wurde wiederholt, dabei jedoch an Stelle

Beispiel 2 wurde genau wiederholt, jedoch in allen der Nickelboridgußlegierung Nickelborlegierungen an-

Fällen das Flammspritzpulver zum Vergleich ohne gewandt, die 5 bis 95 % und vorzugsweise 7 bis 25 %

Nickelborid ausgebildet. Nachstehend in Tafel II die Bor enthielten. Es wurden gleichfalls einwandfreie

Ergebnisse. Überzüge ausgebildet.

Claims

Patentansprüche:

1. Flammspritzpulver, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Einzelteilchen aus einem Nickelkern bestehen, der von einer aus Aluminium und Nickelborid bestehenden Hülle umgeben ist.

2. Flammspritzpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus 2,5 bis 6% Aluminium und 0,5 bis 2% Nickelborid, bezogen auf die Gesamtmasse von Nickel, Aluminium und Nickelborid, besteht. - ■-

3. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickelborid in Mengen von 1 °/o vorliegt. .

4. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelkern mit einem Aluminium- und Nickelboridteilchen enthaltenden Bindemittel umkleidet ist, in welchem Aluminium und Nickelborid in den angegebenen Mengen vorliegen.

"5. Flammspritzpulver nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Lack ist.

6. Flammspritzpulver nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Nickelborid in Mengen von 1 % und Aluminium vorzugsweise in Mengen von 5% vorliegt.