DE1646683B2

DE1646683B2 - Flammspritzmaterial

Info

Publication number: DE1646683B2
Application number: DE1646683A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand J. Long Island N.Y. Dittrich (V.St.A.)
Original assignee: Metco Inc Westbury Ny (vsta)
Current assignee: Metco Inc Westbury Ny (vsta)
Priority date: 1964-09-29
Filing date: 1965-09-21
Publication date: 1974-09-12
Also published as: DE1646683C3; GB1099957A; DE1646683A1; US3419415A

Description

Die Erfindung betrifft ein neues zusammengesetztes Flammspritzmaterial, uas hochschmelzende Karbide oder diese bildende Metille enthält. Es liegt vorzugsweise in Pulver- oder Drahtform vor und ermöglicht die Erzeugung eines flammgespritzten Belages aus reinem oder kristallinem Karbid von hohem Schmelzpunkt, ohne daß zusätzlich ein Bindemittel oder Hilfsmetali erforderlich ist.

Beim Flammspritzen wird eine hitzeschmelzbare Masse in der Heizzone einer Flammspritzpistole geschmolzen oder weichgemacht und dann in Form erweichter oder geschmolzi ner Teilchen gegen die zu beschichtende Oberfläche geschleudert. Es ist zwar bekannt, flammgespritzte Beläge zu erzeugen, die hochschmelzende Karbide, wis Wolframkarbid, Tantalkarbid, Zirkoniumkarbid, Titankarbid, Borkarbid, enthalten; diese Karbide waren aber gewöhnlich in einem Hilfsmetall aus Kobalt oder Nickel gebunden. Dabe kam dem Hilfsmetall die Aufgabe zu, beim Flamm spritzprozeß in der Hitze zu erweichen und das Karbk an Ort und Stelle festzulegen. Die üblichen unter Ver wcndung einer Verbrennungsflamme, z. B. einer Sauer stoffacetylenflamme. arbeitenden Fiammspritzvorrich tungen erzeugten im allgemeinen keine ausreichenc hohen Temperaturen, um in befriedigender Weise da; hochschmelzende Karbid selbst für das Spritzen aus

jo reichend zu erweichen.

Nachdem Höchsttemperaturen erzeugende Flammspritzgeräte, wie Plasma-Flammspritzpistolen, zugänglich geworden waren, wurde es jedoch möglich, die erforderlichen hohen Temperaturen sicherzustellen, um wenigstens theoretisch die hochschmelzenden Karbide selbst aufspritzen zu können. Bei den praktischen Versuchen, Beläge aus solchen reinen oder kristallinen Karbiden ohne ein verbindendes Hilfsmetall aufzubringen, ließen sich befriedigende Beläge nicht erhalten, da diese im allgemeinen schlecht oxydiert waren, unzureichend auf der Unterlage hafteten und eine mangelhafte Teilchenkohäsion aufwiesen. Obgleich es mindestens zum Teil möglich wurde, diese Schwierigkeiten durch Aufspritzen in inerter Atmosphäre zu überwinden, beispielsweise in einer Inertgaskammer, blieb ein auf diese Weise durchgeführtes Spritzverfahren sehr schwierig, kostspielig und ließ sich im allgemeinen praktisch nur in Laboratorien durchführen. Selbst wenn es möglich war, die harten Karbide von hohem Schmelzpunkt unter solchen Spezialbedingungen aufzuspritzen, zeigten die erhaltenen Beläge eine geringere Härte und einen geringeren Schmelzpunkt als die Ausgangskarbide.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Flammspritzmaterial anzugeben, das die Erzeugung hochschmelzender, verschleißfester Karbidüberzüge ermöglicht, ohne daß die aufgeführten Nachteile auftreten.

Die Erfindung geht aus von einem Flammspritzmaterial, das hochschmelzende Karbide oder diese bildende Metalle sowie Kohlenstoff enthält. Dieses Flammspritzmaterial ist gekennzeichnet durch eine Masse aus zusammengesetzten Einzelteilchen, die aus einem hochschmelzenden Karbid oder dieses bildenden Stoffen und einem Überschuß von mindestens 5 Geis wichtsprozent, insbesondere IO bis 100 Gewichtsprozent, Kohlenstoff, bezogen auf die im Karbid vorliegende oder zu dessen Bildung stöchiometrisch erforderliche Kohlenstoffmenge, bestehen.

Durch die Erfindung wird ein Flammspritzmaterial zugänglich, das in Pulver- oder Drahtform vorliegt und das Aufspritzen von Karbidbelägen von hoher Qualität und hohem Schmelzpunkt ermöglicht, ohne daß ein Hilfsmetall als Bindemittel erforderlich ist, wobei der aufgespritzte Belag eine größere Härte und einen höheren Schmelzpunkt aufweist als bisher möglich.

Aus der deutschen Patentschrift 837 823 ist es bekannt, hochschmelzende keramische Massen, insbesondere Oxide der Erdalkali- oder Erdmetalle, sowie des Siliziums zwecks Ausbildung homogener, feuerfester, keramischer Schutzüberzüge auf Unterlagen aufzuspritzen, vor allem auf Wandungen von Reaktionskammern. Diese Patentschrift betrifft nicht das Aufspritzen hochschmelzender Karbide und beschreibt u. a. lediglich das Flammspritzen einfacher Mischungen von keramischem Staub mit Kohlenstaub zwecks Ausbildung von Schutzschichten. Das Problem der Ausbildung fest haftender Karbidüberzüge von hohem Schmelzpunkt durch Flammspritzen ohne Zuhilfe-

nähme eines Hilfsmetalls wird in der deutschen Patentschrift 837 823 nicht angesprochen.

Aus der französischen Patentschrift 1 357 986 ist das Aufspritzen eines Belages auf eine Unterlage beschrieben, bei dem man eine Legierung, ein Metall oder ein Cermet in einem Gasstrom unter Druck aufschmilzt, wobei man das autgeschmolzene oder teilweise aufgeschmolzene Flammspritzmaterial auf die Unterlage aufspritzt. Dabei soll in erster Linie ein metallischer

jedes Pulverteilchen sowohl das hochschmelzende Metallkarbid als auch den Überschuß an freiem Kohlenstoff.

Der Kohlenstoff kann in verschiedenen Arten vorliegen, die mit dem iiochschmelzenden Metallkarbid nach an sich bekannten Verfahren zu Aggregaten vereinigt werden, beispielsweise durch Brikettieren oder, falls erforderlich, mit Hilfe eines Bindemittels. Als Bindemittel kommen beispielsweise in Frage: Chlorkaut-

Spritzdraht angewendet werden, der aus einer Metall- ₁₀ schuk, Polyester oder" Polyolefine, wie Polyäthylen, j "-Μ- - ■ ■ Vinylverbindungen, Cellulcsekunststoffe und vorzugs

weise ein katalysiertes Harz, wie ein phenolisches Harz oder ein Epoxydharz; man vermahlt dann auf die gewünschte Teilchengröße und/oder siebt auf diese ab.

Vorzugsweise bildet man die Einzelteilchen aus, indem man Teilchen des hochschmelzenden Metallkarbids mit der erforderlichen Menge an Kohlenstoff umkleidet oder überzieht oder umgekehrt einen Kohlenstoffkern mit einer Karbidhülle ausstattet.

Dieses Überziehen läßt sich in üblicher Weise durchführen, beispielsweise durch Aufdampfen, durch bekannte chemische Verfahren oder durch einen Kohlenstoffüberzug zurücklassende Oxydationsreaktionen.

Eine sehr einfache Arbeitsweise zur Ausbildung der

hülle besteht, in der sich Kohlenstoff- und Chromkörner befinden. Bei dieser Arbeitsweise, für die keine Beispiele und Mengenangaben aufgeführt sind, wird der Kohlenstoff in Form von kolloidalem Graphit eingesetzt, um mit Chrommetall in pulverisierter Form Chromkarbid zu bilden.

Nach der Erfindung muß ein Überschuß von mindestens 5 Gewichtsprozent über die im Karbid enthaltene oder zu dessen Bildung stöchiometrisch erforderliche Kohlenstoff menge im Flammspritzmaterial 20
vorliegen, um die nach der Erfindung erreichbaren
günstigen technischen Ergebnisse zu erzielen, wobei
außerdem zwingend das Flammspritzmaterial keine
Mischungen von Karbid- und Kohlenstoff pulver enthalten darf, sondern aus Einzelteilchen bestehen muß, 25 umhüllten Pulverteilchen nach der Erfindung besteht die sowohl Karbide bzw. zur Karbidbildung befähigte darin, die umhüllende Schicht in Form eines Anstrichs Substanzen als auch den Kohlenstoff in den angege- auf den Teilchenkern aufzubringen. Dementsprechend benen Mengen enthalten. kann man beispielsweise feinverteilten Kohlenstoff,

Ausgangskarbide können alle bekannten hoch- wie Graphit, Lampenruß, in einem Bindemittel oder schmelzenden Karbide sein. Beispiele: Wolframkarbid, 30 einem Lack derart dispergieren, daß eine richtige An-Tantalkarbid, Zirkoniumkarbid, Titankarbid, Borkar- strichfarbe ausgebildet wird, in welcher der Kohlenbid, Niobkarbid, Hafniumkarbid, Molybdänkarbid, stoff das Pigemnt darstellt. Der erhaltene Anstrich Siliciumkarbid. Vanadiumkarbid, Berylliumkarbid, wird dann dazu benutzt, die Teilchenkerne aus hoch-Kobaltkarbid, Eisenkarbid, Lanthankarbid, Mangan- schmelzendem Metallkarbid zu überziehen, wonach karbid, Skandiumkarbid. Thoriumkarbid, Urankarbid, 35 man das Bindemittel oder den Lack dann aushärten Chromkarbid oder Mischungen von festen Lösungen oder trocknen läßt. Das Bindemittel kann ein an der dieser Karbide, beispielsweise feste Lösungen von Kar- Luft trocknendes Produkt sein oder auch ein Harz darbiden des Tantals, Hafniums und Zirkoniums ent- stellen, das nicht von einer Lösungsmittelverdunstung sprechend der deutschen Auslegeschrift I 646 680. Die abhängig ist, um einen trockenen oder gehärteten, um-Ausgangskarbide weisen vorzugsweise eine stöchio- 40 hüllenden Film auszubilden. Dieser Film muß sich dann metrische Zusammensetzung auf; Beispiele: WC, TaC, in der beim Spritzverfahren erzeugten Hitze zersetzen ZrC, TiC, B₄C, Cr₂C₃, NbC, HfC, Mo₂C, SiC, VC, oder durchschlagen. Das Bindemittel kann beispiels-Be₂C, Co₂C, Fe₃C, LaC₂, Sc₁C₃, ThC₂, U₂C₃. Für be- weise ein phenolischer oder irgendein anderer üblicher stimmte Zwecke, beispielsweise falls größere Duktilität, Lack sein, der vorzugsweise ein Harz als Lackfeststoff Härte, gewünscht wird, kann das Verhältnis von Koh- 45 enthält. Die als erste mit dem Bindemittel oder Lack lenstoff zum Metall im Karbid vom stöchiometrischen vermischte Komponente, beispielsweise der Kohlen-Verhältnis abweichen. Beispielsweise kann man eine stoff, soll vorzugsweise in feinverteilter Form vorlieeutektische Mischung von WC und W₂C anwenden. gen, beispielsweise in einer Teilchengröße bis 44 μπι, Man kann auch Karbide einsetzen, die weniger Koh- insbesondere von 1 bis 20 μίτι. Die andere Komponenlenstoff enthalten als im endgültigen Überzug ge- 5° te, das hochschmelzende Metallkarbid, das den Teilwünscht wird, wobei man den fehlenden Kohlenstoff chenkern bildet, sollte eine Teilchengröße aufweisen, durch zusätzlichen, in die zusammengesetzten Einzel- die im wesentlichen gleich der Teilchengröße ist, die teilchen eingearbeiteten Kohlenstoff ausgleicht. In die- letztlich für das Spritzpulver gewünscht wird. Das Übersem Fall soll die Kombination eine ausreichende Men- ziehen des Teilchenkerns mit dem Anstrich kann in ge an Kohlenstoff enthalten, um eine Verbindung mit 55 üblicher Weise erfolgen, es ist lediglich erforderlich, dem Karbid einzugehen, wobei dieses in ein Karbid die beiden Materialien miteinander zu mischen und das

Bindemittel aushärten oder trocknen zu lassen, vorzugsweise unter Vermischung oder Umwälzung in der Hitze. Dabei wird ein fast freifließendes Pulver erhalten, das aus dem Teilchenkerri des einen Bestandteils besteht, der mit einer Umhüllung aus dem anderen Bestandteil, beispielsweise dem im Bindemittel vorliegenden Kohlenstoff, umgeben ist.

Das Bindemittel stellt vorzugsweise ein organisches

enthält. Die Kombination kann grundsätzlich in zwei ⁶5 Material dar, das unter den beim Flammspritzen vor-Formen vorliegen, d. h. als Pulver oder in Form eines liegenden Bedingungen unter Zurücklassung eines Drahtes, wobei der Ausdruck »Draht« ganz allgemein Kohlenstoffrückstandes oxydiert oder zersetzt wird. Auf Drähte. Stäbe usw. bezeichnet. In den Pulvern enthält diese Weise wird dann mindestens ein Teil des ge-

vom gewünschten höheren Kohlenstoffgehalt überführt wird; dabei muß die Kombination den angegebenen Überschuß an Kohlenstoff über diese Menge enthalten.

Das Ausgangskarbid wird in eine Kombination eingebracht, die vorzugsweise einen Überschuß von 10 bis 100 Gewichtsprozent freien Kohlenstoff, bezogen auf den molekular im Karbid gebundenen Kohlenstoff,

wünschten Kohlenstoff Überschusses in dieser Form zugeführt, d. h. molekular gebunden als organische Verbindung, die beispielsweise im Bindemittel vorliegt.

Die zum Flammspritzen fertigen Pulverteilchen sollen dann eine Teilchengröße zwischen 5 und 177 μπι aufweisen, vorzugsweise zwischen 15 urd 88 μπι. Sie sollen 10 bis 100%, vorzugsweise 20 bis 50 Gewichtsprozent, an Kohlenstoff im Überschuß und oberhalb des molekular im Karbid gebundenen Kohlenstoffs enthalten.

Um Flammspritzdrähte zu erzeugen, können dh beschriebenea aus zusammengesetzten Einzelteilchen bestehenden Pulver in Drahtform zusammengehalten werden, wobei man Kunststoffbindemittel, beispielsweise Polyolefine, wie Polyäthylen, anwendet. Das Pulver kann aber auch in eine Kunststoff-Folie, beispielsweise eine Polyäthylenfolie, eingepackt werden.

Nach einer a.'.d.ren Ausführungsform der Erfindung kann man Fkr-nispritzdrähte ausbilden, indem man eine Hülle aus einem Metall, das stofflich dem im hochschmelzenden Karbid enthaltenen Metall entspricht, mit dem Kohlenstoff und dem Metallkarbid füllt. Bei dieser Ausführun^form soll weiterhin ein ausreichender Überschuß an Kohlenstoff vorgesehen sein, um mit der umhüllenden Metallfolie ein Karbid ausbilden zu können.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen Kombinationen der Erfindung aus einem Metall als solchem und einer Kohlenstoffmenge, die für die Bildung des gewünschten hochschmelzenden Karbids mit dem Metall erforderlich ist, wobei ein Überschuß von 5 bis 100 Gewichtsprozent über diese Menge verwendet wird. Die Kombinationen werden dabei in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt mit der Ausnahme, daß das Metall selbst an Stelle des Karbids angewendet wird und eine zusätzliche Kohlenstoffmenge entsprechend dem für die Ausbildung des gewünschten Metallkarbids erforderlichen Anteil eingesetzt wird. Für die Drahtherstellung kann man die Kombinationen der Erfindung beispielsweise mit einer Folie des Metalls herstellen, das zur Bildung des hochschmelzenden Karbids befähigt ist, und einer Seele aus Kohlenstoff oder einer Mischung von Kohlenstoff und Metall.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann man an Stelle des Metalls als solchem eine Metallverbindung, z. B. ein Oxid, anwenden, auch eine agglomerierte Mischung von zwei oder mehr Oxiden, ein mitgefälltes Metalloxid oder ein Hydrid. In diesem Fall muß die Menge an Kohlenstoff ausreichen, um 5" sich mit der Verbindung derart umzusetzen, daß das Oxid reduziert und das anfallende Metall karburiert wird, wobei man einen mindestens 5 gewichtsprozentiggen Kohlenstoffüberschuß anwendet, bezogen auf den im endgültigen Karbid vorliegenden Kohlenstoff. S5

Liegen die Oxide in Form einer agglomerierten Oxidmischung oder in Form von miteinander ausgefällten Oxiden oder die Hydride in Form von Legierungsmertallhydriden vor, so können feste Karbidlösungen ausgebildet werden. Sollen Drähte hergestellt werden, so können die Kombinationen beispielsweise mit eine umhüllenden Folie des Metalls ausgebildet werden, das befähigt ist, das gewünschte hochschmelzende Karbid zu bilden, und eine Seele aus Kohlenstoff oder einer Mischung von Kohlenstoff und der Metallverbindung.

Ls lassen sich auch Kombinationen herstellen, die das Metall und/oder die Metallverbindung, das hochschmelzende Metallkarbid und den Kohlenstoff enthalten. Dabei muß vorzugsweise genügend Kohlenstoff vorliegen, um das hochschmelzende Karbid mit dem Metall oder mit der Metallverbindung auszubilden plus einem Überschuß von 10 bis 100 Gewichtsprozent Kohlenstoff, bezogen auf den Karbidkohlenstoff.

Reagieren Metall und Kohlenstoff unter Ausbildung des Karbids exotherm, so werden hinsichtlich der Ausbildung harter, dichter Beläge verbesserte Lrgebnisse erhalten.

Das Flammspritzen wird in üblicher Weise durchgeführt und dabei bekannte Flammspritzvorrichtungen benutzt, die befähigt sind, ausreichende Hitze für das Hitzeerweichen der in Frage kommenden Karbidteiichen zu liefern. Im allgemeinen wird es bevorzugt. das Flammspritzen mit einer Plasma-Flammspritzpi-iole durchzuführen, da ein solches Gerät in jedem Fall ausreichend hohe Temperaturen liefert.

Die Kombinationen der Erfindung können als solche aufgespritzt werden, sie lassen sich aber auch gemeinsam mit anderen üblichen Flammspritzmassen aufbringen. So kann man beispielsweise Mischungen der zusammengesetzten Pulver der Erfindung mit normalen Metallpulvern aufspritzen, insbesondere Mischungen mit selbstfließenden Spritzschweiß-Legierungspulvern, wie Legierungen auf Nickelbasis, die Bor und Silicium als Flußmittel enthalten. Es ist besonders wünschenswert. Mischungen der selbstfließenden Spritzschweiß-Lecierungspulver mit jenen Kombinationen der Erfindung zu verarbeiten, die ein Metall enthalten, da.s mit dem das Karbid bildenden Kohlenstoff exotherm reagiert, da in diesem Fall mindestens teilweise angeschmolzene Überzüge schon unmittelbar beim Aufspritzen entstehen und eine nachfolgende Aufschrncl/-operation überflüssig wird.

Das Flammspritzmaterial der Erfindung eignet sich für alle Anwendungsgebiete, bei denen es auf die Ausbildung von Karbidbelägen mit ihrem hohen Härtegrad und hohem Schmelzpunkt ankommt. Die aufgebrachten Überzüge haften sehr gut, weisen eine gute Teilchenkohäsion auf und sind besonders brauchbar für Anwendungsgebiete, bei denen hohe Temperaturen und Verschleißfestigkeit im Vordergrund stehen. Die neuen Materialien können auf allen Oberflächen aufgespritzt werden, die normalerweise für das Flammspritzverfahren in Frage kommen. Beispiele: Weichstahl, nichtrostende Stahl, Nickellegierungen, Kobaltlegierungen, Titan, Niob. Tantal, Aluminium, Kupfer. Kupferlegierungen, Graphit.

Von Bedeutung ist das Material auch für Beläge, die in neutraler oder reduzierender Atmosphäre oder unter Vakuum besonders beständig sein müssen. Besonders bewährt haben sich entsprechende Beläge beispielsweise für Raketendüsen, Achsenlager, Pumpenkolben, Schlepperlaufflächen, Pflugschneiden, Kolbenringe, Ventilsitze. Messerschneiden.

Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Alle Mengenangaben sind Gewichtsangaben, soweit nichts anderes aufgeführt.

Beispiel 1

Zunächst wurde eine Mischung nachstehender Substanzen hergestellt:

80 g eines lufttrocknenden, ölmodifiziertcn, phenolischen Lacks mit etwa 10",, Feststoff und 90% Alkohol und aromatischen Kohlenwasserstoffen

85 g Graphit

ν d 7 C d· te la

45 g eines Lackverdünners, der gleiche Teile an Keton und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit geringen Mengen Alkohol und Lösungsmitteln vom Estertyp enthielt.

Nachdem Durchmischen lag eine umhüllende Masse vor, die ungefähr 93 g Feststoff und etwa 117 g Binde- und Verdünnungsmittel enthielt.

Von den 93 g Feststoffen entfielen 89 g auf Kohlenstoff (85 g Graphit und etwa 4 g Kohlenstoff aus dem phtnolischen Harz).

Nanmehr wurde eine feste Lösung von Tantalkarbid + (Zirkonium + Hafnium)-Karbid, bestehend aus 4 Teilen Tantalcarbid und 1 Teil Zirkonium- -f Hafniumkarbid hergestellt, die eine Teilchengröße zwischen 10 und 67 μιη aufwies und die durch Vermischen von 100 g des Karbidpulvers mit 10 g der feuchten Graphit enthaltenden Mischung überzogen wurde. Als feste Lösung ist eine homogene verfestigte Mischung der Karbide bezeichnet, wobei diese wechselseitig aufgelöst ao vorliegen oder eines oder mehrere der Karbide in den anderen aufgelöst worden sind. Bei der Zugabe der umhüllenden Masse zum Pulver war diese völlig im Pulver enthalten, ohne daß irgendein Flüssigkeitsüberschuß vorlag; die Mischung durchdrang die Gesamtmasse des Karbidpulvers nicht und mußte umgewälzt werden, um alle Einzelteilchen zu beschichten. Nach ungefähr 5 Minuten Umwälzen wurde festgestellt, daß alle Teilchen, mit der umhüllenden Mischung umgeben waren und sich zu diesem Zeitpunkt das Material nicht mehr in einem freifließenden Zustand befand Jetzt wurde die umhüllende Masse zwecks Verdunstung der letzten Lösungsmittel!este erwäimt und im Zuge fortschreitender Trocknung durchgerührt. Nach vollständigem Trocknen des Pulvers lag dieses wieder freifließend vor, und jedes Einzelteilchen war mit der Kohlenstoffmischung umhüllt. Metallographische Untersuchungen zeigten Karbidkernteilchen, auf denen sich ein fast gleichmäßiger Oberzug der umhüllenden Masse befand, das auch die Poren der Carbidteilchen durchdrang.

Das umhüllte Pulver wurde mit Hilfe einer Plasmaflammspritzpistole aufgespritzt. Beschichtet wurden durch Oberflächenschliff vorbehandelte kalt gewalzte Stahlkupons; aufgebracht wurde ein Überzug von 0,18 mm Dicke. Das Aufspritzen erfolgte unter Verwendung einer Stickstoff-Wasserstoff-Piasmagasmischung, wobei Stickstoff als Fördergas diente.

Strömungsmenge des Plasma-Stickstoffs: 2,83 m³/h bei 3,5 kg/cm²; Strömungsmenge des Plasma-Wasser-Stoffs: 0,71 m³/h bei 3.5 kg/cm²; Strömungsmenge des Stickstoffördergases für das Pulver: 0,28 m³/h bei 3,5 kg/cm². Kenndaten des elektrischen Stromes: 400 A und 72 V. Aufgespritzt wurde in einem Abstand von 10 cm.

Das aufgespritze Material bildete auf dem Trägerwerkstück einen selbstanschmelzenden Überzug aus, der extrem hart und nicht war und einen hervorragende Teilchenkohäsion zeigte. Das Nachschleifen mit einer Diamantscheibe lieferte ein vorzügliches Produkt. Bei der Prüfung nach dem Kaliumfcrricyanid-Porositätstest erwies sich der Überzug als einwandfrei undurchlässig.

Eine Analyse des anfänglich eingesetzten Karbids ergab 7,0 Gewichtsprozent Gesamtkohlenstoff, wobei 6,75 Gewichtsprozent in Form von gebundenem Kohlenstoff vorlagen, während der Rest freier Kohlenstoff war.

Beispiel 2

Beispiel I wurde wiederholt, wobei die nachstehend aufgeführten Carbide mit der umhüllenden Mischung des Beispiels 1 umkleidet wurden:

Borkarbid (B₁C); Chromcarbid (Cr₂C₃);
Columbiumkarbid (NbC); Hafniumkarbid (HfC); Molybdäncarbid (Mo₂C); Siliciumkarbid (SiC); Tantalkarbid (TaC); Titankarbid (TiC);
Wolframkarbid (WC): Vanadiumkarbid (VC); Zirkoniumkarbid (ZrC); Berylliumkairbid (Be₂C); Kobaltkarbid (Co₂C); Eisenkarbid (Fe₃C);
Lanthankarbid (LaC₂); Skandiumkarbid (Sc₁C₃); Thoriumkarbide (ThC₄ und ThC);
und Urankarbid (U₂C₃).

In allen Fällen wurde ein umhülltes zusammengesetztes Pulver mit einer Teilchengröße zwischen 15 und 88 iim ausgebildet, das mit einer Piasmailamme entsprechend Beispiel 1 flammgespritzt werden konnte. Erhalten wurde ein dichter harter hochschmelzender Karbidüberzug.

Beispiel 3

Durch Aufdampfen wurde ein Tantalmetallpulver mit Kohlenstoff derart umhüllt, daß der Gesamtkohlenstoffgehalt im eingesetzten Pulver 6,1 Gewichtsprozent ausmachte. Das zusammengesetzte Pulver wurde mit einer Plasmaflamme unter Benutzung von Stickstoff/Wasserstoff-Plasma entsprechend den Angaben des Beispiels 1 flammgespnut und das anfallende Pulver in Wasser gesammelt. Nach dem Trocknen des Pulvers wurde auf analytischem Wege ein Gesamtkohlenstoff gehalt von 3.63 Gewichtsprozent bestimmt. Nach der analytischen Bestimmung des Kohlenstoffs wurde eine weitere Probe des gleichen Materials durch Röntgenstrahlbeugungs-Untersuchungen auf vorliegende Bestandteile geprüft Fin Studium der auftretenden Linien ergab, daß Tantalkarbid als Hauptbestandteil vorlag. Tantalnitrid in kleinerer Menge und Tantalmetall nur in sehr geringen Mengen. Da Ta₂C st öc Isometrisch 3,21 °'_a Kohlenstoff und TaC 6.23 °„ Kohlenstoff enthält, belegt die erwähnte Röntgen-Analyse. daß das abgelagerte Pulver wahrscheinlich einen gewissen Anteil an TaC. etwa Ta₂C, einen geringeren Anteil an Tantalnitrid und eine wesentlich geringere Menge Tantalmetall enthält.

Man kann ein Tantalkarbid stöchiometrischer Zusammensetzung aufbringen, indem man ein zusammengesetztes Pulver, das einen den Forderungen dei Erfindung entsprechenden Gewichtsanteil an Kohlenstoff enthält, aufspritzt. Wird das Pulver auf ein« geschliffene Stahloberfläche aufgespritzt, so wird eir dichter, harter Tantalkarbidüberzug ausgebildet.

Beispiel 4

Beispiel 2 wurde wiederholt, dabei jiidoch von der entsprechenden hochschmelzenden Metallen an Stell! der Karbide ausgegangen, wobei in jedem Falle du Umhüllung mit einer zusätzlichen Menge der Um hüllungsmischung entsprechend der stöchiometrischei Menge an Kohlenstoff im Karbid des bestimmte! hochschmelzenden Metalls bewirkt wurde. In jeden Fall wurde eine überzogene Zubereitung ausgebildet die entsprechend den Angaben des Beispiels 1 flamm gespritzt werden konnte und einen Karbidüberzuj lieferte, der sehr gute Eigenschaften hinsichtlich Dicht und Härte aufwies.

Beispiel 5

Kristallines Wolframkarbid wurde mit ungefähr 2 Gewichtsprozent Feststoffen umhüllt, die nach dem Verdunsten des Lösungsmittels eines phenolischen Lackes zurückblieben. E η phenolischer Lack wurde in diesem besonderen Fall gewählt, weil bei der Zersetzung des Harzes durch Erhitzen Kohlenstoff als Rückstand verblieb. Grundsätzlich kann jedes Material, das bei der Zerset2ung einen Kohlenstoffrückstand hinterläßt, angewendet werden. Die aufgespritzte umhüllte Wolframkarbid masse lieferte einen dichten, harten Wolframkarbidübsrzug.

Beispiel 6

Die Pulver der Beispiele I und 2 wurden jeweils mit geschmolzenem Polyäthylen vermischt und in die Form von Drähten gebracht, indem man sie unter Ausbildung von Flammspritzdrähten von 0,32 cm Durchmesser cxtrudierte, die zum Flammspritzen unter Ausbildung einwandfreier hochschmelzender Karbidbeläge benutzt werden können.

Beispiel 7

Tantal wird zu einem hohlen Röhrchen von 1,27 cm Durchmesser ausgezogen. Das Innere des Röhrchens wurde mit einer Mischung von Kohlenstoff und Tantalpulver derart ausgefüllt, daß die Gesamtmenge an Kohlenstoff, bezogen auf Tantal, einschließlüch Pulver und Hülle etwa 8 Gewichtsprozent ausmachte. Das Röhrchen wird durch Einziehen oder Einschnüren auf einen Durchmesser von 0,32 cm gebracht. Der auf diese Weise hergestellte Draht kann für das Flammspritzen angewandt werden, um gute Tantalkarbidüberzüge zu liefern.

Claims

Patentansprüche:

1. Flammspritzmaterial, das hochschmelzende Karbide oder diese bildende Metalle sowie Kohlenstoff enthält, gekennzeichnet durch, eine Masse aus zusammingesetzten Einzelteilchen, die aus einem hochschmelzenden Karbid oder dieses bildenden Stoffen und einem Überschuß von mindestens 5 Gewichtsprozent, insbesondere IO bis 100 Gewichtsprozent, Kohlenstoff, bezogen auf die im Karbid vorliegende oder zu dessen Bildung stöchiometrisch erforderliche Kohlenstoffmenge, bestehen.

2. Flammspritzm.iterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn'et, daß das hochschmelzende Karbid kristallines Wolframkarbid und/oder Tantalkarbid und/oder Zirkoniumkarbid und/oder Titankarbid und/oder Borkarbid ist.

3. Flammspritzmaterial nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Kohlenstoffs in Form eines organischen Bindemittels vorliegt.

4. Flammspritzpulver nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Einzelteilchen aus einem Kern und mindestens einer diesen umhüllenden Schicht bestehen, wobei entweder der Kern oder eine umhüllende Schicht ein hochschmelzendes Karbid und die andere Komponente Kohlenstoff enthält.

5. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Einzelteilchen aus einem Kern und mindestens einer diesen Kern umhüllenden Schicht bestehen, wobei entweder der Kern oder eine umhüllende Schicht ein zur Bildung eines hochschmelzenden Karbids befähigtes Metall enthält.

6. Flaminspritzmaterial nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine Metallverbindung, insbesondere ein Oxid und/oder Hydrid, enthält, die befähigt ist, mit Kohlenstoff unter Bildung eines liochschmelzenden Karbids zu reagieren.

7. Flammspritzmaterial nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form eines Drahtes vorliegt.