DE1783190B1 - Schweisspulver - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schweißpulver auf Kupferbasis.
Schweißpulver auf Kupferbasis sind bekannt. So beschreibt die US-PS 2139730 ein Füll- und Lötmaterial, enthaltend 0,05 bis 0,6% Silicium, 0,05 bis
0,3 % Phosphor, bis 0,3 % Mangan, Rest Kupfer. Aus der GB-PS 810233 ist ein Schweißdraht auf Basis
Kupfer mit 0,02 bis 0,1% Bor bekannt.
Bisher zeigte es sich beim Schweißen unter Verwendung
von Metallpulvern, daß bei den verschiedenen Schweißverfahren wie Flammenspritzen, Flammenspritzen
mit Bildung eines Schmelzflusses, Ablagerung im Plasmastrahl u. dgl. diese Pulver eine
merkliche Abweichung in den wesentlichen Eigenschaften der Oberflächenbenetzbarkeit, Ablagerungswirkung,
Fließfähigkeit und Schweißbarkeit bei den verschiedenen Basismetallen zeigen. Diese Abweichungen
bestehen nicht nur bei den verschiedenen Schweißverfahren, sondern es bestehen auch Unterschiede
zwischen den einzelnen Metallkompositionen. Es ist daher bei den verschiedenen Schweißverfahren
unter Verwendung von Pulvern als Hilfsmittel sehr erwünscht, die Brauchbarkeit der beim Schweißen
verwendeten Legierungspulver zu verbessern. Es ist auch erwünscht, eine weitestmögliche Gleichförmigkeit
der Verwendungseigenschaften der verschiedenen Legierungspulversystetne bei den verschiedenen
Schweißverfahren zu erreichen.
Ziel der Erfindung ist, die im vorhergehenden beschriebene Technik durch Bildung eines verbesserten
Metallpulversystems auf Kupferbasis mit hoher Ablagerungswirkung beim Schweißen zu vervollkommnen
sowie die Fließbarkeit des beim Schweißen gebildeten Schmelzflusses zu erhöhen.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Schweißpulver auf Kupferbasis mit
Obis 3% Silicium 0 bis 1 % Mangan Obis 9% Phosphor
Obis 1% Chrom 0 bis 10% Zinn 0 bis 30% Nickel Rest Kupfer,
ίο wobei mindestens eines der außer Kupfer genannten
Metalle in der Legierung enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen einen Kupferüberzug
besitzen.
Durch Bildung einer Kupferschicht auf der äußeren *5 Oberfläche der Metallpulverteilchen werden verbesserte
Eigenschaften erzielt, wenn das Pulver beim Schweißverfahren wie Flammenspritzen, Schweißen
im Plasmastrahl, Flammenspritzen mit Schmelzfluß, verwendet wird. Der Kupferüberzug beträgt 0,0625
bis 10 Gewichtsprozent Kupfer und ist gleichmäßig über die Oberfläche des Pulvers verteilt, die eine Maschengröße von feiner als 30 Maschen besitzen, wobei
die Pul Vermischung nicht mehr als 15% Pulverteile Λ
enthält, die durch eine 10 Mikron weite Sieböffnung ^
hindurchgehen. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß, wenn das Pulver beim Schweißen abgelagert
wird, die erzielten Ablagerungsleistungen außerordentlich über die Leistungen gesteigert wurden, die
man mit dem gleichen Pulver ohne den Kupferüberzug erreicht.
Es wurde gefunden, daß bei dem erfindungsgemäßen Pulver die mit einer Kupferschicht an der Oberfläche
behafteten Teilchen, wenn sie durch die Flamme einer Schweißflammenspritzvorrichtung wie
in US-Patentschrift 3 226 028 gezeigt - oder durch die Hitzezone eines Schweißprozesses geführt werden,
sofort den Hitzestoß absorbieren, was die stark leitende
feinverteilte Kupferschicht zum Schmelzen bringt. Das Schmelzen des Kupfers, das sich auf der
Oberfläche dieser Pulver abspielt, bildet eine geschmolzene haftende Kontaktschicht, die beim Sprühen
in Kontakt mit dem Basismetall oder dem Schmelzfluß steht und ein Rückschlagen des Pulvers
verhindert, was bei allen bekannten Metallpulversy- ^
stemen vorherrscht und speziell ein Problem bei den f|
hoch schmelzenden Legierungspulvern wie z. B. solchen auf Kobalt- oder Eisenbasis ist. Dies ist auch
der Fall bei den Pulvern, die in den äußeren Hitzezonen der Flamme oder des Hitzemediums bewegt werden.
So ist der Ablageeffekt beim Schweißen der mit Kupfer überzogenen Pulverteilchen selbst bei den höher schmelzenden Legierungspulvern verbessert.
Diese Pulver haben ohne den Kupferüberzug normalerweise einen geringeren Ablagerungseffekt, weil sie
eine höhere Temperatur benötigen, um einen plastischen Schmelzfluß auf ihrer Oberfläche zu bilden.
Wenn diese Pulver ebenso wie andere Pulver auf der Metallegierungsbasis durch ein Preßmittel abgelagert
werden, prallen sie von dem Basismetall ab und treten nicht in die Schmelze ein.
Hinzu kommt, daß das mit Kupfer überzogene Metallegierungspulver überraschend eine verbesserte
Fließfähigkeit und Benetzung der Oberfläche des Basismetalls
zeigt, was dem Legieren des Kupfers zuzuschreiben ist, das in dem Schmelzfluß beim Schweißprozeß
auftritt. Überraschend damit bringt der Kupfergehalt einen verbesserten Korrosionswiderstand
der Ablagerung.
Eine zusätzliche Fließbarkeit und Oberflächenbenetzung der abgelagerten Legierung kann dadurch erhalten
werden, daß man auf der Kupferoberflächenschicht oder legiert mit dem Kupfer eine weitere
Schicht von Phosphor in einer Menge von 0,004 bis 0,035 Gewichtsprozent aufbringt. Hierbei vereinigt
der Phosphor seine charakteristischen Eigenschaften mit denen des legierten Kupfers und erniedrigt beträchtlich
den Schmelzpunkt und steigert weiter die Fließbarkeit und Oberflächennetzbarkeit der Legierung.
Außerdem wird die Fähigkeit der Legierung erhöht, gute gleichmäßige Ablagerungen zu entwikkeln.
Die Bildung der Kupferschichten auf den Pulverteilchen kann nach einem der bekannten Kupfer-Metallisierungsverfahren
erfolgen, z. B. durch Benetzen des Legierungspulvers in einem Bad aus einer Kupfersulfatlösung.
In gleicher Weise kann der Phosphorüberzug auf der Kupferschicht durch Behandeln der
mit einer Kupferschicht überzogenen Pulver in einem Phosphatbad gewonnen werden oder in einer trockenen
Mischung mit Kupferphosphat durch Metallisieren entweder auf chemischen oder elektrochemischen
Wege, wobei eine Elektrolyse bzw. Ablagerung erfolgt.
Außerdem ist es notwendig, gleichmäßige Grundfärbungen bei Metallpulversystemen zu erhalten.
Farbskalen haben sich für industrielle Zwecke als nützlich erwiesen, um Produkte mit besonderen Eigenschaften
zu unterscheiden. Auch die Kupfer- und Phosphorschichten auf dem Metallpulver sind geeignet
zum unterschiedlichen Färben des Pulvers. Diese Färbung kann für das Legierungspulver durch vorherbestimmte
Abtönung im Bereich des Gelb-Rot-Orange-Spektrums gesteuert werden, was von der
Dicke der Kupferschicht und dem Phosphorgehalt in den angegebenen Prozentsätzen abhängt.
Weitere Färbungen können bei dem Metallpulver durch Diffusion und schwache Oxydation der Kupfer-Phosphorschichten
und/oder Kupfer-Phosphorlegierung erhalten werden. Die schwache Oxydation der Kupfer-Phosphatschichten entwickelt Färbungen im
Gold-Purpur-Blau-Grün-Spektrum, was vom zulässigen Oxydationsgrad abhängt. Es wurde gefunden, daß
Bereiche von 0,003 bis 1,0 Gewichtsprozent von entwickeltem Kupferoxyd die besten zulässigen Werte
bei dem mit Kupferschichten überzogenen Metallpulver ergeben, ebenso Bereiche von 0,008 bis 0,027 Gewichtsprozent
an entwickeltem Phosphoroxyd bei dem mit einer Phosphoraußenschicht überzogenem Metallpulver. Die Oxydation von Kupfer und Phosphor
und/oder ihrer Legierungen kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. durch chemische oder elektrische
Umsetzung, durch Eintauchen des Pulvers in verschiedene Chemikalien und/oder durch kontrollierte
Oxydation in der Atmosphäre.
Auch kann eine weitere Färbung des Legierungspulvers im Gold-Grau-Aqua-Spektrum erhalten werden
durch weitere Legierung der Kupferschichten mit 0,04 bis 3 Gewichtsprozent Gold, 0,04 bis 6 Gewichtsprozent
Silber und 0,03 bis 5 Gewichtsprozent Platin. Die Überzugsschichten kann man durch chemische
Elektrolyse oder Ablagerung erhalten, z. B. durch Einbringen des mit einer Kupferschicht überzogenen
Pulvers in eine Salzlösung des betreffenden oben bezeichneten Elements.
Claims (5)
1. Schweißpulver mit
Obis 3% Silicium
0 bis 1 % Mangan
Obis 9% Phosphor
Obis 1% Chrom
0 bis 10% Zinn
0 bis 30% Nickel Rest Kupfer,
wobei mindestens eines der außer Kupfer genannten Metalle in der Legierung enthalten ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen einen Kupferüberzug besitzen.
2. Schweißpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen mit einer
Oberflächenschicht von Phosphor ausgebildet sind.
3. Schweißpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferaußenschicht
0,0625 bis 10% beträgt.
4. Schweißpulver nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphoroberflächenschicht
0,004 bis 0,035% beträgt.
5. Schweißpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen
eine Größe besitzen, die feiner als 30 Maschen ist.
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