DE202013101853U1 - Wear-resistant coating for a strainer basket - Google Patents
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- D21D5/16—Cylinders and plates for screens
Abstract
Siebkorb (1) zum Behandeln von Fasermasse, wobei der Siebkorb auf der Seite eines Zuführstroms (S) der Fasermasse eine Siebfläche (2) und Sieböffnungen (3, 8) auf der Zuführseite umfasst und die Sieböffnungen angeordnet sind, um einen Teil der auf die Zuführseite (S) des Siebkorbs zugeführten Masse auf die Akzeptseite (AK) des Siebkorbs zu leiten. dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Siebfläche (2) und einer Wandungslänge der Sieböffnungen (3, 8) auf der Zuführseite mit einer ersten Beschichtungsschicht (24) beschichtet ist, die chemisches Nickel enthält, und außerdem mindestens ein Teil der auf der Zuführseite gelegenen Siebfläche (2), die mit der ersten Beschichtungsschicht (24) beschichtet ist, mit einer zweiten Beschichtungsschicht beschichtet ist, die aus einer Hartchrombeschichtung (28) oder einer karbidhaltigen Hartmetallbeschichtung (26) besteht.Screen basket (1) for treating pulp, wherein the screen basket on the side of a feed stream (S) of the fiber mass comprises a screen surface (2) and screen openings (3, 8) on the supply side and the screen openings are arranged to a part of the on the Supply side (S) of the strainer basket supplied mass to the accept side (AK) to guide the strainer basket. characterized in that at least a part of the screen surface (2) and a wall length of the screen openings (3, 8) on the feed side is coated with a first coating layer (24) containing chemical nickel and at least a part of the feed side Screen surface (2) coated with the first coating layer (24) is coated with a second coating layer consisting of a hard chrome coating (28) or a carbide-containing hard metal coating (26).
Description
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Beschichtung für ein bei der Behandlung von Fasermasse zu verwendendes metallenes Verschleißteil.The subject matter of the present invention is a coating for a metallic wear part to be used in the treatment of pulp.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Siebkörbe werden in der Papier- und Zelluloseindustrie beim Herstellungsprozess von Fasermasse verwendet, um Verunreinigungen aus der Masse und Fasern verschiedener Länge voneinander abzuscheiden. Die Fasermasse kann von ihrem Ursprung her neues Holzmaterial aus dem Wald oder verwendetes Papier oder Karton sein.Sieve baskets are used in the pulp and paper industry in the pulp manufacturing process to separate impurities from the pulp and fibers of different lengths from each other. The pulp may be from its origin new wood material from the forest or used paper or cardboard.
Eine Siebfläche am Siebkorb umfasst Siebspalten, über welche eine in einem Siebsortierer zu behandelnde Flüssigkeit, die sich in einem Fasermassegemisch befindet, und ein von der Größe der Siebspalten bestimmter Anteil der Fasern von der Zuführseite einer Siebtrommel an die Außenseite der Siebtrommel, d. h. an die Akzeptseite und von dort weiter in dem Massenherstellungsprozess fließen kann. Der Anteil am Fasermassegemisch, der nicht von der Zuführseite an der Siebtrommel zur Akzeptseite an der Siebtrommel geflossen ist, wird entfernt, um weiter behandelt zu werden. Für den Siebkorb kann auch die Bezeichnung Siebtrommel verwendet werden, d. h. es handelt sich um eine Verschleißkomponente, die an einem Siebkörper befestigt ist. Die gesamte Anlage wird als Siebsortierer bezeichnet.A sieve surface on the sieve basket comprises sieve nips via which a liquid to be treated in a sieve sorter which is in a pulp mixture and a fraction of fibers determined by the size of the sieve nips from the feed side of a sieve drum to the outside of the sieve drum, i. H. to the acceptance side and from there on in the mass production process. The portion of the pulp mixture that has not flowed from the feed side on the screen drum to the accept side on the screen drum is removed to be further processed. For the strainer, the term sieve drum can also be used, d. H. it is a wear component that is attached to a screen body. The entire system is referred to as Siebsortierer.
Beim Abscheidungsprozess des Fasermassegemischs verschleißen insbesondere die in der Fasermasse befindlichen harten Verunreinigungen, wie zum Beispiel Sand, Glas und Metall, das Profil und die Siebspalten auf der Siebfläche am Siebkorb. Metallene Verschleißteile, wie zum Beispiel Siebkörbe, können elektrochemisch durch Hartverchromung, d. h. durch Ausfällung von reinem Chrom aus einer Elektrolytlösung auf die Fläche des Teils, beschichtet werden. Mit der Hartverchromung wird bezweckt, die Härte der Fläche zu vergrößern und somit die Verschleißfestigkeit des Teils zu verbessern. Bei der Hartverchromung kann in der zu verwendenden Elektrolytlösung (Chromsäurebad) als Katalyt entweder Sulfat oder ein organisches Katalyt verwendet werden. Bei der Hartverchromung bildet sich hexavalentes Chrom (Cr6+), das ein hochgradig karzinogener Sondermüll ist und das aus dem Prozess unter anderem mit Abwässern mit entfernt wird. Auch muss das gesamte Chromsäurebad in bestimmten Zeitintervallen erneuert werden. Ein Problem bei der Verchromung steilen auch Rissbildungen und Versprödung bei größeren Beschichtungsdicken dar.During the deposition process of the pulp mixture, in particular the hard impurities in the pulp, such as sand, glass and metal, wear the profile and the sieve gaps on the sieve surface on the sieve basket. Metal wear parts, such as screen baskets, can be electrochemically coated by hard chrome plating, ie, by precipitating pure chromium from an electrolyte solution onto the surface of the part. The purpose of hard chrome plating is to increase the hardness of the surface and thus to improve the wear resistance of the part. In hard chrome plating, either sulfate or an organic catalyst can be used as the catalyst in the electrolyte solution to be used (chromic acid bath). Hard chromium plating forms hexavalent chromium (Cr 6+ ), which is a highly carcinogenic hazardous waste and is removed from the process with, among other things, waste water. Also, the entire chromic acid bath must be renewed at certain time intervals. One problem with chrome plating is also cracking and embrittlement at larger coating thicknesses.
In der Veröffentlichung
Kurze Zusammenfassung der ErfindungBrief summary of the invention
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein zum Sortieren und Reinigen von Fasermasse zu verwendender Siebkorb, der auf der Zuführstromseite der Fasermasse eine Siebfläche und Sieböffnungen umfasst, wobei die Sieböffnungen angeordnet sind, einen Teil der auf der Zuführseite des Siebkorbs zugeführten Fasermasse auf eine Akzeptseite am Siebkorb zu leiten. Für den Siebkorb ist charakteristisch, dass mindestens ein Teil der Siebfläche und der Wandungslängen der Sieböffnungen auf der Zuführseite des Siebkorbs mit einer ersten Beschichtungsschicht beschichtet ist, die chemischen Nickel enthält. Außerdem ist für den Siebkorb charakteristisch, dass mindestens ein Teil von der mit der ersten Beschichtungsschicht beschichteten Siebfläche auf der Zuführseite mit einer zweiten Beschichtungsschicht beschichtet ist. Die zweite Beschichtungsschicht kann eine Hartchrombeschichtung oder eine karbidhaltige Hartmetallbeschichtung sein.The present invention is a screen basket to be used for sorting and cleaning fiber mass, which comprises a screen surface and screen openings on the supply flow side of the fiber mass, wherein the screen openings are arranged to a part of the supplied on the feed side of the strainer fiber mass on an accept side on the screen basket conduct. It is characteristic of the screen basket that at least part of the screen surface and the wall lengths of the screen openings on the feed side of the screen basket are coated with a first coating layer containing chemical nickel. In addition, it is characteristic of the screen basket that at least part of the screen surface coated with the first coating layer is coated on the feed side with a second coating layer. The second coating layer may be a hard chrome coating or a carbide-containing hard metal coating.
In den abhängigen Ansprüchen sind einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.In the dependent claims, some preferred embodiments of the invention are shown.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die Dicke der ersten Beschichtungsschicht 5 bis 80 μm, bevorzugt 10 bis 60 μm, am bevorzugtesten 10 bis 40 μm.According to one embodiment of the invention, the thickness of the first coating layer is 5 to 80 μm, preferably 10 to 60 μm, most preferably 10 to 40 μm.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die Dicke der zweiten Beschichtungsschicht 50 bis 500 μmAccording to one embodiment of the invention, the thickness of the second coating layer is 50 to 500 μm
Nach einer Ausführungsform der Erfindung bilden die erste und die zweite Beschichtungsschicht eine Doppelbeschichtung, bei der der relative Anteil der ersten Beschichtungsschicht an der Dicke der Doppelbeschichtung kleiner als die Dicke der zweiten Beschichtungsschicht ist.According to one embodiment of the invention, the first and second coating layers form a double coating in which the relative proportion of the first coating layer to the thickness of the double coating is less than the thickness of the second coating layer.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat eine Sieböffnung am Siebkorb einen Durchmesser, der mindestens aus der Richtung der Zuführseite zumindest teilweise von der Dicke der ersten Beschichtungsschicht gebildet ist.According to one embodiment of the invention, a screen opening on the screen basket has a diameter that is at least partially formed by the thickness of the first coating layer at least from the direction of the feed side.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Durchmesser der Sieböffnung am Siebkorb 0,1 bis 15 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,8 mm.According to one embodiment of the invention, the diameter of the sieve opening on the sieve basket is 0.1 to 15 mm, preferably 0.1 to 0.8 mm.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht die erste Beschichtungsschicht des Siebkorbs aus chemischem Nickel, das 1 bis 14% Phosphor oder 1 bis 6% Bor enthält. According to one embodiment of the invention, the first coating layer of the screen basket consists of chemical nickel containing 1 to 14% phosphorus or 1 to 6% boron.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht die zweite Beschichtungsschicht aus karbidhaltigem Hartmetall, die durch thermisches Spritzen auf die erste Beschichtungsschicht an der Siebfläche hergestellt wurde.According to one embodiment of the invention, the second coating layer consists of carbide-containing cemented carbide produced by thermal spraying onto the first coating layer on the screen surface.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung enthält die karbidhaltige Hartmetallbeschichtung Wolframkarbidpartikel und/oder Chromkarbidpartikel. Die karbidhaltige Hartmetallbeschichtung kann von ihrer Zusammensetzung her zum Beispiel eine Metalllegierung WC-10Co-4Cr, CrC3C2-25NiCr, WC-20Cr3C2-7Ni bzw. Cr3C2-37WC-18 sein. Die Metalllegierung kann zum Beispiel aus einer überwiegend Nickel und Kobalt enthaltenden Metalllegierung bestehen.According to one embodiment of the invention, the carbide-containing hard metal coating contains tungsten carbide particles and / or chromium carbide particles. The carbide-containing hard metal coating may be, for example, a metal alloy WC-10Co-4Cr, CrC 3 C 2 -25NiCr, WC-20Cr 3 C 2 -7Ni, and Cr 3 C 2 -37WC-18, respectively. The metal alloy may, for example, consist of a predominantly nickel and cobalt-containing metal alloy.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird mindestens ein Teil der Wandungslänge der Sieböffnung aus der Richtung der Zuführseite zum Bilden des Sieböffnungsdurchmessers mit chemischem Nickel beschichtet, zum Beispiel ein Siebspalt am Drahtsiebkorb. Mit chemischem Nickel können mindestens 5%, bevorzugt mindestens 10% des Sieböffnungsdurchmessers gebildet werden.According to one embodiment of the invention, at least part of the wall length of the screen opening from the direction of the feed side to form the screen opening diameter is coated with chemical nickel, for example a screen gap on the wire screen basket. With chemical nickel at least 5%, preferably at least 10% of the sieve opening diameter can be formed.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die chemische Nickelbeschichtung mit einem Tauchüberzug in einem Vernickelungsbad gebildet, wobei der Phosphorgehalt im Bad 1 bis 14% oder der Borgehalt 1 bis 6% beträgt. Die chemische Nickelbeschichtung kann durch eine Thermobehandlung des beschichteten Teils mit 200 bis 500°C vor der Bildung der zweiten Beschichtungsschicht gehärtet werden.According to one embodiment of the invention, the nickel chemical coating is formed with a dip coating in a nickel plating bath, wherein the phosphorus content in the bath is 1 to 14% or the boron content is 1 to 6%. The nickel chemical coating may be cured by thermally treating the coated part at 200 to 500 ° C before forming the second coating layer.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die zweite Beschichtungsschicht durch thermisches Spritzen mit karbidhaltigem Hartmetall gebildet. Das thermische Spritzen kann in vertikaler Richtung in Hinsicht auf das Flächenprofil der ersten Fläche an der Siebfläche durchgeführt werden.According to one embodiment of the invention, the second coating layer is formed by thermal spraying with carbide-containing cemented carbide. The thermal spraying can be carried out in the vertical direction with respect to the surface profile of the first surface on the screen surface.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Verschleißfestigkeit der thermisch aufgespritzten Hartmetallbeschichtung durch Bürsten oder Schleifen der Fläche zum Beispiel mit einer Diamantbürste oder einem Schleifband verbessert werden. Eine geglättete Fläche verhindert auch ein Anhaften von Fasern und Verunreinigungen an der Fläche. Eine derartige Fläche kann außerdem einen Strömungswiderstand vermindern, was eine Energieeinsparung am bevorzugtesten in solchen Sortierern zur Folge hat, in denen sich der Siebkorb dreht und ein Flügelrotor ein an der Stelle fixierter Stator ist.According to one embodiment of the invention, the wear resistance of the thermally sprayed cemented carbide coating can be improved by brushing or grinding the surface, for example with a diamond brush or abrasive belt. A smoothed surface also prevents adhesion of fibers and contaminants to the surface. Such a surface may also reduce flow resistance, most preferably resulting in energy savings in such sorters in which the screen basket rotates and a vane rotor is a fixed stator in place.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Beschichtungsverfahren außerdem ein Teil zum Entfernen einer vorhandenen Doppelbeschichtung von der Fläche vor der Bildung der ersten Beschichtungsschicht. Eine vorhandene Doppelbeschichtung kann durch chemische Behandlung in der Weise entfernt werden, dass beide Schichten der Doppelbeschichtung sich zur gleichen Zeit lösen.According to one embodiment of the invention, the coating method further comprises a part for removing an existing double coating from the surface before the formation of the first coating layer. An existing double coating can be removed by chemical treatment in such a way that both layers of the double coating dissolve at the same time.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Nachfolgend werden einige Ausführungsformen der Erfindung unter Verweis auf die beigefügten Figuren näher beschrieben, wobeiHereinafter, some embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, wherein
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Mit dem Begriff ”Siebkorb” ist in dieser Anmeldung ein Verschleißteil eines Siebsortierers gemeint, der bei der Reinigung und Sortierung von Fasermassegemisch verwendet wird. Der Siebkorb kann ein mit Löchern versehener Lochsiebkorb oder ein aus Drähten gebildeter Drahtsiebkorb sein, der zwischen den Drähten Spalten bzw. Spaltabstände umfasst. Der Siebkorb kann auch ein aus Platten maschinell gebildeter Spaltensiebkorb sein. Für Lochsiebkorb, Spaltensiebkorb und Drahtsiebkorb wird in dieser Anmeldung die Allgemeinbezeichnung Siebkorb verwendet. Der Siebkorb kann auch als Siebtrommel bezeichnet werden.The term "strainer basket" in this application means a wearing part of a sieve sorter, which is used in the cleaning and sorting of pulp mixture. The screen basket may be a perforated perforated screen basket or a wire screen basket formed of wires and including gaps between the wires. The strainer basket may also be a column screen basket formed by plates by machine. For perforated sieve basket, column sieve basket and wire sieve basket, the general designation sieve basket is used in this application. The sieve basket can also be called a sieve drum.
Für die Löcher und Spalten im Siebkorb wird in der Anmeldung die Allgemeinbezeichnung Öffnung bzw. Sieböffnung verwendet. Die Sieböffnung des Siebkorbs bildet sich zwischen der Zuführseite und der Akzeptseite der Siebfläche am Siebkorb aus einem Kanal, der gewöhnlich die Form eines Kreises oder eines länglichen Spalts aufweist, wobei sich an der schmalsten Stelle des Kanals ein Siebloch bzw. Siebspalt, d. h. die Sieböffnung, befindet. Die Sieböffnung ist für ein Sortiervermögen des Siebkorbs und andererseits für eine Durchlässigkeit, d. h. für die Produktion, von zentraler Bedeutung. Der Kanal zwischen der Zuführseite und der Akzeptseite kann auch eine andere Form aufweisen. Die Öffnung im Siebkorb oder der Kanal wird in der Weise hergestellt, dass die schmalste Stelle der Öffnung oder des Kanals typischerweise näher am Rand der Zuführseite des Kanals als am Rand der Akzeptseite gelegen ist. Die Zuführöffnung bzw. der Kanal verengt oder verjüngt sich vom Rand der Zuführseite an der Siebfläche zur Stelle des Sieblochs oder der Siebspalte hin, von wo die Öffnung bzw. der Kanal sich zum Rand der Akzeptseite hin erweitert. Die schmalste Stelle kann auch am Rand der Zuführseite und in einigen Fällen auch am Rand der Akzeptseite angeordnet sein. Über die Sieböffnungen am Siebkorb im Siebsortierer zu behandelnde, in dem Fasermassegemisch vorhandene Flüssigkeit und der Anteil der von der Größe der Sieböffnungen bestimmten Fasern können von der Seite der Zuführströmung des Siebkorbs zur Außenseite des Siebkorbs bzw. zur Akzeptseite fließen. Der Begriff ”Durchmesser” wird in der Anmeldung als Allgemeinbezeichnung für den Durchmesser eines Lochs im Lochsiebkorb und für die Breite einer Siebspalte im Drahtsiebkorb bzw. Spaltsiebkorb verwendet.For the holes and columns in the sieve basket, the general designation opening or sieve opening is used in the application. The screen opening of the screen basket is formed between the feed side and the accept side of the screen surface on the screen basket from a channel, which usually has the shape of a circle or an elongated gap, wherein at the narrowest point of the channel a Siebloch or Siebspalt, d. H. the sieve opening is located. The sieve opening is for a sorting capacity of the screen basket and on the other hand for a permeability, i. H. for production, central. The channel between the feed side and the accept side may also have a different shape. The port in the strainer basket or channel is made such that the narrowest point of the port or channel is typically located closer to the edge of the feed side of the channel than to the edge of the accept side. The feed opening or the channel narrows or narrows from the edge of the feed side to the screen surface to the point of the sieve hole or the sieve gap, from where the opening or the channel widens towards the edge of the accept side. The narrowest point can also be arranged on the edge of the feed side and in some cases also on the edge of the accept side. The liquid present in the pulp mixture and the proportion of the fibers determined by the size of the sieve openings can be flowed from the side of the feed flow of the sieve basket to the outside of the sieve basket or to the accept side via the sieve openings in the sieve basket. The term "diameter" is used in the application as a general name for the diameter of a hole in Lochsiebkorb and the width of a sieve column in the wire mesh basket or Spaltsiebkorb.
Mit dem Begriff ”Verschleißteil” ist ein Teil gemeint, das mindestens mit einer Fläche einem mit unterschiedlichen Mechanismen erfolgenden Verschleiß, d. h. einem Lösen von Material ausgesetzt ist, wodurch zum Beispiel an dem Teil Druckabfälle, Maßveränderungen und Verformungen oder eine Schwächung der Flächenqualität verursacht werden. Ein Verschleiß kann unter anderem über einen adhäsiven Verschleiß, abrasiven Verschleiß und Erosionsverschleiß erfolgen. Mit dem Begriff ”Doppelbeschichtung” ist eine Beschichtung gemeint, die sich aus einer ersten und einer zweiten Beschichtungsschicht zusammensetzt. Für die Doppelbeschichtung kann auch die Bezeichnung Doppelschichtbeschichtung bzw. Kombinationsbeschichtung verwendet werden.By the term "wear part" is meant a part which, at least with one face, undergoes a wear occurring with different mechanisms, i. H. is exposed to a release of material, for example, which causes pressure drops, dimensional changes and deformations or a weakening of the surface quality at the part. Among other things, wear can be caused by adhesive wear, abrasive wear and erosion wear. By the term "double coating" is meant a coating composed of a first and a second coating layer. For the double coating, the term double layer coating or combination coating can also be used.
Soweit nicht anders angeführt, sind die Prozentwerte in dieser Anmeldung Gewichtsprozente. Mit dem Zeichen > vor einem Zahlenwert ist ”mehr, größer als” und mit dem Zeichen < ”weniger, kleiner als” gemeint.Unless otherwise stated, the percentages in this application are weight percentages. The sign> in front of a numerical value means "more, greater than" and the sign <"less, less than".
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Der Drahtsiebkorb wiederum kann zum Beispiel aus einem Siebpanel hergestellt werden, das durch Befestigen von kaltgezogenen Siebdrähten an dem Stützgestänge
In
Der Siebkorb ist typischerweise aus einem metallenen Material hergestellt. Metallenes Material kann zum Beispiel säurebeständiger Edelstahl (FeCrNiMo) sein, wie zum Beispiel austenitischer Edelstahl 1.4404, 1.4307 bzw. 1.4547 oder Duplex-Stahl 1.4462 gemäß EN-Norm. Der Siebkorb unterliegt in der Praxis insbesondere einem Erosionsverschleiß, der durch das Aufschlagen von sich im Materialstrom bewegenden festen und harten Partikeln gegen die verschleißende Fläche verursacht wird. Im Siebkorb unterliegen insbesondere die Siebfläche
Die Verschleißfestigkeit des Siebkorbs kann mit einem zweiphasigen Beschichtungsverfahren verbessert werden, mit dem an der Fläche des Siebkorbs eine Doppelbeschichtung zustande gebracht wird, die aus einer ersten und einer zweiten Beschichtungsschicht besteht. Die unter der ersten Beschichtungsschicht liegende Fläche kann als Grundmaterialfläche bezeichnet werden. Mindestens die Siebfläche
Es ist möglich, eine fertige Siebkorbkonstruktion zu beschichten, zum Beispiel eine Siebtrommel oder eine Lochtrommel, in der die benötigten Stützringe montiert sind. Alternativ können auch die separaten Verschleißteile beschichtet werden, wie zum Beispiel Endstützringe und/oder Siebdrähte vor der Herstellung des Siebpanels. Das fertige Siebpanel ist vor dem Biegen in eine Trommelform gerade oder vor dem Zusammensetzen der Siebkorbkonstruktion zylinderartig. Insbesondere eignet sich das Beschichtungsverfahren für die Beschichtung von Drahtsiebkörben. Das Beschichtungsverfahren kann auch zum Nachbeschichten von verschlissenen Siebkörben verwendet werden.It is possible to coat a finished screen basket construction, for example a screen drum or a perforated drum in which the required support rings are mounted. Alternatively, the separate wear parts may be coated, such as Endstützringe and / or screen wires prior to the manufacture of the screen panel. The finished screen panel is cylindrical prior to being bent into a drum shape, just prior to assembly of the screen basket construction. In particular, the coating method is suitable for the coating of wire mesh baskets. The coating process can also be used for re-coating worn screen baskets.
Die Doppelbeschichtung nach der Erfindung eignet sich auch bevorzugt zur Anwendung für Siebkörbe, bei denen die auf deren Siebfläche
Bei der ersten Phase der Doppelbeschichtung wird die Fläche des Teils oder ein Teil der Fläche des Teils mit chemischem Nickel EN (EN = Electroless Nickel plating) beschichtet. Genauer gesagt wird eine kontrollierte autokatalytische Ausfällung des Nickels mit einem Reduziermittel auf den Flächen des Teils durchgeführt. Für das Beschichtungsverfahren kann auch die Bezeichnung autokatalytische chemische Vernickelung verwendet werden. Die in der ersten Phase gebildete Beschichtung wird als erste Beschichtungsschicht bezeichnet. Nach einer Ausführungsform wird mindestens ein Teil der Siebfläche
Bei der chemischen Beschichtung mit Nickel wird keine externe Stromversorgung benötigt, sondern die Elektronen werden von den chemischen Reaktionen im Elektrolyt erzeugt. Mit dem Verfahren kann zum Beispiel auf der Fläche des aus einem metallenen Material hergestellten Siebkorbs mit einem Reduziermittel eine Nickelbeschichtung ausgefällt werden (reduzierte Nickelbeschichtung). Als Reduziermittel kann eine Phosphor- oder Borverbindung dienen. Als Kathode dient das zu beschichtende Teil. Das zu beschichtende Teil dient auch als Katalysator. Die auf der Fläche des Teils reduzierte Nickelbeschichtung ist katalytisch und katalysiert somit die Reaktion weiter, d. h. die Beschichtungsreaktion wird fortgesetzt und es können dicke Beschichtungen erzeugt werden. Ist die Beschichtung nicht katalytisch, stoppt die Beschichtungsreaktion, wenn die Fläche des zu beschichtenden Teils von einem Beschichtungsmetall bedeckt ist.Nickel chemical coating does not require an external power supply, but the electrons are generated by the chemical reactions in the electrolyte. With the method, for example, a nickel plating may be precipitated on the surface of the screen basket made of a metal material with a reducing agent (reduced nickel plating). The reducing agent may be a phosphorus or boron compound. The cathode used is the part to be coated. The part to be coated also serves as a catalyst. The nickel coating reduced on the surface of the part is catalytic and thus catalyzes the reaction further, that is, catalyzes the reaction. H. the coating reaction continues and thick coatings can be produced. If the coating is not catalytic, the coating reaction stops when the surface of the part to be coated is covered by a coating metal.
Eine chemisch vernickelte Beschichtung ist kein reines Nickel, sondern die Beschichtung enthält immer, je nach Reduziermittel, entweder Phosphor, Bor oder Zinn. Eine Ausnahme bildet als Reduziermittel verwendetes Hydrazin, wodurch das Nickel auf der Fläche des zu beschichtenden Teils als reines Nickel ausgefällt wird. Eine Beschichtung als reines Nickel ist selten.A chemically nickel-plated coating is not pure nickel, but the coating always contains, depending on the reducing agent, either phosphorus, boron or tin. One exception is hydrazine, which acts as a reducing agent, precipitating the nickel on the surface of the part to be coated as pure nickel. A coating as pure nickel is rare.
In der chemischen Nickelbeschichtung, d. h. in der ersten Beschichtungsschicht, ist neben Nickel immer ein zweiter Stoff vorhanden, d. h. es handelt sich um eine Kombinationsbeschichtung, die neben Nickel je nach Reduziermittel zum Beispiel Bor oder Phosphor enthält. In der chemischen Nickelbeschichtung kann neben Phosphor und/oder Bor auch Kobalt oder Wolfram vorhanden sein. Dem Bad können auch Legierungselemente zugegeben werden, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, Diamantpartikel, Borstickstoffe oder Siliziumkarbid, wodurch verschiedene Dispersionsbeschichtungen erzielt werden können. Die Nickelbeschichtung besteht hauptsächlich aus Nickel, dessen Menge sich aus 100% minus Phosphor, Bor und/oder anderen Zusatzstoffen ergibt.In the chemical nickel coating, d. H. in the first coating layer, besides nickel, a second material is always present, i. H. it is a combination coating containing nickel, depending on the reducing agent, for example, boron or phosphorus in addition to nickel. In addition to phosphorus and / or boron, cobalt or tungsten may also be present in the chemical nickel coating. Also, alloying elements such as alumina, diamond particles, boron nitrogens or silicon carbide may be added to the bath, whereby various dispersion coatings can be obtained. The nickel coating consists mainly of nickel, the amount of which is 100% minus phosphorus, boron and / or other additives.
Auf die Zusammensetzung der chemischen Nickelbeschichtung wirken sowohl die Zusammensetzung des Vernickelungsbads als auch Prozessparameter ein. Das Vernickelungsbad kann unter anderem Stabilisatoren, Beschleuniger, Komplexbildner, Pufferstoffe und/oder flächenaktive Stoffe enthalten. Auf die Beschichtungstemperatur wirken unter anderem der pH-Wert des Bads und das verwendete Reduziermittel ein. Die Beschichtungstemperatur kann zwischen 60 bis 100°C liegen. Liegt die Beschichtungstemperatur unter 60°C, sind die Beschichtungsgeschwindigkeiten allgemein sehr niedrig, zum Beispiel unter 5 μm/h. Eine schnelle Beschichtungszeit ist im Hinblick auf eine Energieeinsparung vorteilhaft. In sauren, auf Hypophosphit basierten Elektrolytbädern beträgt die Beschichtungstemperatur bevorzugter 80 bis 90°C.Both the composition of the nickel plating bath and process parameters affect the composition of the chemical nickel plating. The nickel plating bath may contain, inter alia, stabilizers, accelerators, complexing agents, buffering agents and / or surface-active substances. Among other things, the pH of the bath and the reducing agent used act on the coating temperature. The coating temperature can be between 60 and 100 ° C. If the coating temperature is below 60 ° C, the coating speeds are generally very low, for example below 5 μm / h. A fast coating time is advantageous in terms of energy saving. In acidic hypophosphite-based electrolyte baths, the coating temperature is more preferably 80 to 90 ° C.
Das Teil kann zum Beispiel durch Oxydieren mit einem Phosphitbad beschichtet werden, wobei als Reduziermittel zum Beispiel Wasserstoffhypophosphit oder Natriumhypophosphit dient. Das chemische Vernickelungsbad enthält ungefähr 2 bis 8 g/l Nickel. Im Vernickelungsbad kann als Nickel zum Beispiel Nickelsulfat oder Nickelchlorid verwendet werden. Der pH-Wert im Bad kann zum Beispiel zwischen 4 bis 5 oder 8 bis 11 liegen. Der pH-Wert im Bad kann zum Beispiel mit Ammoniak, Natriumhydroxid oder Schwefelsäure eingestellt werden. Das Phosphitbad ist leicht beherrschbar, vorteilhaft und ermöglicht eine Durchführung ohne Schwermetalle. Der Phosphorgehalt im Bad kann zwischen 1 bis 14% liegen. Das Molarverhältnis von Nickel und Wasserstoffhypophosphit im Ni2+/H2PO2-Bad sollte in einem Bereich von 0,25 bis 0,60 eingestellt werden, bevorzugter in einem Bereich von 0,30 bis 0,45. Der Phosphorgehalt der Beschichtung kann phosphorarm 1 bis 7 Gew.-% Phosphor, einen mittleren Gehalt von 7 bis 10 p-% Phosphor oder phosphorreich 10 bis 14 Gew.-% Phosphor enthalten. Auf den Phosphorgehalt wirken die Temperatur des Nickelbads und insbesondere der pH-Wert des Bads ein. Durch Reduzierung des pH-Werts des Nickelbads steigt der Phosphorgehalt im Nickelbad und entsprechend auch der im Nickelbad zu bildenden Nickelbeschichtung. Als Phosphorgehalt der Nickelbeschichtung bildet sich allgemein der Phosphorgehalt des Nickelbads.The part may, for example, be coated by oxidation with a phosphite bath, using for example hydrogen hypophosphite or sodium hypophosphite as reducing agent. The chemical nickel plating bath contains about 2 to 8 g / l nickel. In the nickel plating bath, for example, nickel sulfate or nickel chloride may be used as the nickel. The pH in the bath may be, for example, between 4 to 5 or 8 to 11. The pH in the bath can be adjusted, for example, with ammonia, sodium hydroxide or sulfuric acid. The Phosphitbad is easy to control, advantageous and allows a run without heavy metals. The phosphorus content in the bath can be between 1 and 14%. The molar ratio of nickel and hydrogen hypophosphite in the Ni 2+ / H 2 PO 2 bath should be set in a range of 0.25 to 0.60, more preferably in a range of 0.30 to 0.45. The phosphorus content of the coating can contain phosphorus-poor 1 to 7 wt .-% phosphorus, an average content of 7 to 10 p-% phosphorus or phosphorus rich 10 to 14 wt .-% phosphorus. The temperature of the nickel bath and in particular the pH of the bath act on the phosphorus content. By reducing the pH of the nickel bath, the phosphorus content in the nickel bath and accordingly also the nickel coating to be formed in the nickel bath increases. The phosphorus content of the nickel coating generally forms the phosphorus content of the nickel bath.
Alternativ kann das Nickelbad als Reduziermittel Borverbindungen enthalten, zum Beispiel Natriumborhydrid oder Dimethylaminboran. An der ersten Beschichtungsschicht bildet sich je nach Gehalt der Borverbindungen im Nickelbad 1–6% Bor. Bei Härte und Verschleißfestigkeit erfordernden Anwendungen wird als Borgehalt für die Beschichtung mindestens 2% gewählt. Als Reduziermittel kann zum Beispiel Dimethylaminboran zwischen 0,2 und 4% dienen. Alternativ kann Natriumborhydrid zwischen 4 und 7% verwendet werden. Der pH-Wert eines Bor enthaltenden Bads kann zum Beispiel zwischen 5 und 14 liegen.Alternatively, the nickel bath may contain boron compounds as a reducing agent, for example, sodium borohydride or dimethylamine borane. Depending on the content of the boron compounds in the nickel bath, 1-6% boron forms on the first coating layer. For applications requiring hardness and wear resistance, at least 2% is selected as the boron content for the coating. As a reducing agent, for example, dimethylamine borane can serve between 0.2 and 4%. Alternatively, sodium borohydride can be used between 4 and 7%. For example, the pH of a boron-containing bath may be between 5 and 14.
In einer sauren Betriebsumgebung ist die Korrosionsbeständigkeit einer phosphorarmen Nickelbeschichtung schwächer als die einer phosphorreichen Nickelbeschichtung. In einer basischen, d. h. alkalischen, Betriebsumgebung ist die Korrosionsbeständigkeit einer phosphorarmen Nickelbeschichtung besser als die einer phosphorreichen Nickelbeschichtung. Der pH-Wert einer sauren Betriebsumgebung liegt unter 7 und der pH-Wert einer basischen Betriebsumgebung liegt über 7. In der Praxis treten die Schwächen von Phosphorgehalten bei einem pH-Wert unter 4 oder über 9 auf. Bei einigen Siebsortierprozessen liegt der pH-Wert unter 4 oder über 9, aber bei herkömmlicheren Siebsortierprozessen liegt der pH-Wert zwischen 4 und 9.In an acidic operating environment, the corrosion resistance of a low-phosphorus nickel coating is weaker than that of a phosphorus-rich nickel coating. In a basic, d. H. In alkaline operating environments, the corrosion resistance of a low-phosphorus nickel coating is better than that of a phosphorus-rich nickel coating. The pH of an acidic operating environment is below 7 and the pH of a basic operating environment is above 7. In practice, the weaknesses of phosphorus contents occur at a pH below 4 or above 9. In some sieve sorting processes the pH is below 4 or above 9, but in more conventional sieve sorting processes the pH is between 4 and 9.
Eine Thermobehandlung schwächt die Korrosionsbeständigkeit der phosphorarmen Nickelbeschichtung, da fast das ganze Phosphor zusammen mit Nickel separate, Härte bildende Verbindungen bildet. Hierdurch bilden sich phosphorreiche und phosphorarme Bereiche, zwischen denen sich eine die Korrosion fördernde Potentialdifferenz bildet. Bei phosphorreichem Nickel ist die Wirkung der Thermobehandlung geringer oder belanglos.Thermal treatment weakens the corrosion resistance of the low-phosphorus nickel coating because almost all of the phosphor together with nickel forms separate, hardness-forming compounds. This results in phosphorus-rich and low-phosphorus areas, between which forms a potential difference promoting corrosion. For phosphorus-rich nickel, the effect of the thermal treatment is less or irrelevant.
Durch Wärmebehandlung der phosphorhaltigen Nickelbeschichtung kann die Härte für die Beschichtung erheblich erhöht werden. Zum Beispiel bilden sich an der phosphorhaltigen Nickelbeschichtung während der Thermobehandlung harte Verbindungen, wie zum Beispiel Ni3P. Die Härte der Beschichtung wird mittels Zeit und Temperatur der Thermobehandlung eingestellt. Eine borhaltige Nickelbeschichtung ist schon ohne Thermobehandlung besonders hart, aber diese kann durch Thermobehandlung auch verbessert werden. Nach einer Ausführungsform wird zum Beschichten von Korrosionsbeständigkeit erfordernden Verschleißteilen phosphorhaltiges Nickel verwendet, zum Beispiel eine einen hohen Phosphorgehalt aufweisende Nickelbeschichtung, die 10 bis 14% Phosphor enthält. Mit der Thermobehandlung kann auch eine optimale Beschichtung im Hinblick auf Korrosionsbeständigkeit und Härte erzielt werden.By heat treatment of the phosphorus-containing nickel coating, the hardness for the coating can be significantly increased. For example, hard compounds such as Ni 3 P form on the phosphorus-containing nickel coating during the thermal treatment. The hardness of the coating is adjusted by the time and temperature of the thermal treatment. A boron-containing nickel coating is particularly hard without heat treatment, but this can also be improved by thermal treatment. In one embodiment, phosphor-containing nickel is used to coat wear parts requiring corrosion resistance, for example, a high-phosphorus nickel coating containing 10 to 14% phosphorus. The thermal treatment can also achieve an optimum coating in terms of corrosion resistance and hardness.
Eine Mikro-Vickers-Härte der chemischen Nickelbeschichtung kann ungefähr 500 HV (1 N-Belastung) betragen. Die Härte kann mit der Thermobehandlung sogar auf einen Wert von 1.100 HV (1 N-Belastung) angehoben werden. Die Mikrohärte wird nach
Eine Magnetisierung der chemischen Nickelbeschichtung kann sich erschwerend auf die Herstellung der zweiten Beschichtungsschicht auswirken. Eine Hartchrombeschichtung wird unter Nutzung von Elektrostrom hergestellt, wodurch die Magnetisierung der Nickelbeschichtung die Stromdichte beeinträchtigen und/oder deren Vektorrichtung unvorteilhaft ausrichten kann. Die Magnetisierung kann auch im Strahl eines thermischen Spritzens eine unvorteilhafte Verwirbelung verursachen, da Schmelzmetall und Gas teilweise ionisiert oder ansonsten polarisiert sein können. Von den Nickel-Phosphor-Beschichtungen ist eine phosphorarme Beschichtung am ferromagnetischsten, eine Beschichtung mittleren Phosphorgehalts zehnmal weniger magnetisch als eine phosphorarme Nickelbeschichtung. Eine phosphorreiche Nickelbeschichtung ist nicht magnetisch. Die Thermobehandlung kann infolge einer von Phasenveränderungen verursachten Neuanordnung die Magnetisierung verfünffachen. Nickel-Bor-Beschichtungen sind deutlich weniger ferromagnetisch als Nickel-Phosphor-Beschichtungen. Unter Berücksichtigung der beeinträchtigenden Wirkungen einer Magnetisierung ist es also im Hinblick auf die Herstellbarkeit der Doppelbeschichtung vorteilhaft, die erste Beschichtungsschicht mit Nickel mit mittlerem Phosphorgehalt und noch vorteilhafter mit phosphorreichem Nickel zu bilden.Magnetization of the chemical nickel coating can exacerbate the production of the second coating layer. A hard chrome coating is produced using electric current, whereby the magnetization of the nickel coating can affect the current density and / or can unfavorably align its vector direction. The magnetization may also cause unfavorable turbulence in the jet of thermal spraying since molten metal and gas may be partially ionized or otherwise polarized. Of the nickel-phosphorus coatings, a low-phosphor coating is most ferromagnetic, a medium-phosphor coating ten times less magnetic than a low-phosphor nickel coating. A phosphorus-rich nickel coating is not magnetic. The thermal treatment can quintuple the magnetization as a result of a rearrangement caused by phase changes. Nickel-boron coatings are significantly less ferromagnetic than nickel-phosphorus coatings. In view of the detrimental effects of magnetization, it is thus advantageous in view of the manufacturability of the double coating to form the first coating layer with medium-phosphorus nickel and even more advantageously with phosphorus-rich nickel.
Im Hinblick auf die Haltbarkeit der Doppelbeschichtung ist es wichtig, dass die Verbindung zwischen Grundmaterial und erster Beschichtungsschicht dauerhaft gebildet wird. Außerdem wirkt sich auf die Doppelbeschichtung aus, dass die zweite Beschichtungsschicht fest an der ersten Beschichtungsschicht haftet. Die phosphorreiche erste Beschichtungsschicht verbessert die Haftfähigkeit der ersten Beschichtungsschicht am Grundmaterial. Die Haftfähigkeit der zweiten Beschichtungsschicht an der ersten Beschichtungsschicht wird ihrerseits verbessert, wenn der Phosphorgehalt der ersten Beschichtungsschicht abnimmt. Dies ist auf die Verringerung der sich in der Beschichtung bildenden Druckspannung zurückzuführen. Im Hinblick auf die Haftfestigkeit der zweiten Beschichtungsschicht wäre es also vorteilhaft, die erste Beschichtungsschicht mit einem mittleren Phosphorgehalt herzustellen. Allgemein wird ein möglichst hoher Phosphorgehalt angestrebt, damit eine gute Korrosionsbeständigkeit in einer sauren Umgebung erreicht wird, weshalb bevorzugt eine phosphorreiche Beschichtung gewählt wird. Der Phosphorgehalt der ersten Beschichtungsschicht wird dann geringer gewählt (zum Beispiel mit einem mittleren Phosphorgehalt), wenn die Haftfähigkeit der zweiten Beschichtungsschicht dominant oder wenn die Betriebsumgebung alkalisch ist.In terms of the durability of the double coating, it is important that the bond between the base material and the first coating layer be permanently formed. In addition, the double coating has the effect of firmly adhering the second coating layer to the first coating layer. The phosphorus-rich first coating layer improves the adhesiveness of the first coating layer to the base material. The adhesiveness of the second coating layer to the first coating layer is in turn improved as the phosphorus content of the first coating layer decreases. This is due to the reduction of compressive stress forming in the coating. With regard to the adhesive strength of the second coating layer, it would thus be advantageous to produce the first coating layer with an average phosphorus content. In general, the highest possible phosphorus content is sought, so that a good corrosion resistance is achieved in an acidic environment, which is why it is preferable to choose a coating rich in phosphorus. The phosphorus content of the first coating layer is then chosen to be lower (for example, with an average phosphorus content) if the adhesiveness of the second coating layer is dominant or if the operating environment is alkaline.
Die chemische Vernickelung ist ein Tauchbeschichtungsverfahren, in dem das zu beschichtende Teil in ein Becken getaucht wird und die Beschichtung sich gleichmäßig an allen Flächen des Teils bildet. Mit der chemischen Vernickelung kann am Teil eine gleichmäßig dicke Beschichtungsschicht erzielt werden. Die Beschichtung kann sich zum Beispiel an jeder Seite des Siebkorbs befinden, auch in den Spaltabständen bzw. Siebspalten
Die Größe der die Wandungen der Öffnungen
Die erste Beschichtungsphase kann eine mit der Herstellung eines neuen Siebkorbs verbundene zweckmäßige Maßnahme sein, mit der am neuen Siebkorb in der Weise eine verschleißfeste Beschichtungskombination gebildet wird, dass damit die gewünschte Öffnungsgröße oder Öffnungsform erreicht wird. Die Beschichtung kann alternativ korrigierend sein, wobei der verschlissene Siebkorb durch Beschichten wieder auf das originale Maß gebracht oder das Maß und Profil der Öffnung eines in Betrieb gewesenen Siebkorbs durch eine Beschichtungskombination passend für den Anwendungszweck eingestellt wird. Mit der Beschichtung kann zum Beispiel ein zu großer Spaltabstand korrigiert werden, der von einer übermäßigen elektrolytischen Glättung oder einem Korrosionsverschleiß des Spalts herrühren kann.The first coating phase may be an expedient measure associated with the manufacture of a new screen basket, with which a wear-resistant coating combination is formed on the new screen basket in such a way that the desired opening size or opening shape is achieved. Alternatively, the coating may be corrective, with the worn screen basket restored to its original size by coating, or the gauge and profile of the opening of an existing screen basket being adjusted by a combination of coatings suitable for the application. For example, the coating can correct for a too large gap distance, which may result from excessive electrolytic smoothing or corrosion wear of the gap.
Die Flächenqualität der chemischen Nickelbeschichtung ist allgemein glatt und eben, wodurch die Flächenrauheit Ra zum Beispiel 0,5 µm betragen kann. Die Flächenrauheit kann auch geringer sein, zum Beispiel 0,2 µm. Diese kann auch zum Beispiel 2,1 µm oder sogar 5 µm betragen. Auf die Flächenrauheit der chemischen Nickelbeschichtung wirkt hauptsächlich die Flächenrauheit des Grundmaterials ein. Die allgemeineren Ni-P- und Ni-B-Beschichtungen passen sich an die Flächenrauheit des Grundmaterials an. Eine größere Flächenrauheit lässt sich erzielen, wenn die Beschichtung große Partikel enthält (> 1 µm), zum Beispiel Borkarbid, und die Partikel unregelmäßig in der Beschichtung verteilt sind.The surface quality of the chemical nickel coating is generally smooth and even, whereby the surface roughness Ra can be, for example, 0.5 μm. The surface roughness may also be lower, for example 0.2 μm. This may also be, for example, 2.1 microns or even 5 microns. The surface roughness of the chemical nickel coating mainly affects the surface roughness of the base material. The more general Ni-P and Ni-B coatings conform to the surface roughness of the base material. A larger surface roughness can be achieved if the coating contains large particles (> 1 μm), for example boron carbide, and the particles are distributed irregularly in the coating.
Bei einer Spritzbeschichtung verleiht eine rauere Fläche eine bessere Haftfähigkeit, zum Beispiel eine Rauheit Ra von 3 bis 6 µm. Wenn bei einer zweiten Beschichtungsschicht die Schicht aufgespritzt ist, ist es vorteilhaft, dass vor der chemischen Vernickelung, die die erste Beschichtungsschicht bildet, das Grundmaterial der Fläche
Wenn die Flächenrauheit in den Öffnungen oder Spalten im Siebkorb gering ist, ist das Verstopfungsrisiko des Siebkorbs während des Herstellungsprozesses der Fasermasse möglichst gering. Eine derartige glatte Fläche ist jedoch keine besonders gute Unterlage für die zweite Beschichtungsschicht, wenn diese auf die Beschichtung aufgespritzt wurde. Hierbei kann es erforderlich sein, die erste Beschichtungsschicht an der Fläche
Die Fläche eines Teils kann vor dem Beschichten des Teils mit der ersten Beschichtungsschicht zum Verbessern der Haftfähigkeit an der Fläche auch in der Weise behandelt werden, dass die Fläche unter anderem von Fett, Markierungsfarbe, Staub und Oxiden gesäubert wird. Auch eine die Fläche isolierende Oxidschicht wird allgemein chemisch durch Bedecken der Fläche zum Beispiel in einer Salzsäure enthaltenden Lösung oder elektrochemisch in einer Elektrolytlösung zerbrochen, wodurch die Fläche für das Aufspritzen von Metall besser aktiviert wird. Die Zusammensetzung der Beschichtung kann auch die Haftfähigkeit der Beschichtung beeinflussen. Mit einer phosphorhaltigen Nickelbeschichtung kann zum Beispiel verglichen mit einer borhaltigen Nickelbeschichtung eine bessere Haftfähigkeit an einer Stahlfläche erzielt werden. Die Haftfähigkeit der phosphorreichen Nickelbeschichtung am Grundmaterial ist besser als die einer phosphorarmen oder einen mittleren Phosphorgehalt aufweisenden Nickelbeschichtung.The surface of a part may also be treated prior to coating the part with the first coating layer to improve adhesion to the surface such that the surface is cleaned of, among other things, grease, marking ink, dust and oxides. Also, a surface insulating oxide film is generally broken chemically by covering the surface, for example, in a hydrochloric acid-containing solution or electrochemically in an electrolytic solution, thereby better activating the surface for spraying metal. The composition of the coating can also influence the adhesion of the coating. With a phosphorus-containing nickel coating, for example, better adhesion to a steel surface can be achieved as compared with a boron-containing nickel coating. The adhesion of the phosphorus-rich nickel coating to the base material is better than that of a low-phosphorus or intermediate phosphorus content nickel coating.
Nach einer Ausführungsform wird in einer zweiten Beschichtungsphase auf der chemischen Nickelbeschichtung durch thermisches Spritzen eine karbidhaltige Beschichtung gebildet. Die in der zweiten Beschichtungsphase hergestellte Beschichtung wird als zweite Beschichtungsschicht bezeichnet. Mit der zweiten Beschichtungsschicht kann ein großer Verschleißspielraum für die Siebfläche
Die karbidhaltige Beschichtung kann zum Beispiel aus einer wolfram- oder chromkarbidhaltigen Hartmetallbeschichtung bestehen. Auch Grundelemente, wie zum Beispiel Ti, V, Nb, Mo, Ta und Hf, können als Karbid vorkommen und diese können in karbidhaltigen Beschichtungen verwendet werden. Die karbidhaltige Beschichtung enthält harte Karbide in einer zähen Metallmatrix. Als Metallmatrix (Bindungsmatrix) können Kobalt, Chrom und Nickel verwendet werden, da diese Karbide gut befeuchten. Für eine karbidhaltige Beschichtung kann die Bezeichnung Hartmetallbeschichtung verwendet werden. In dieser Anmeldung sind mit einer karbidhaltigen Beschichtung jedoch keine keramikdominanten Keramik-Metall-Verbunde, Metallkeramiken, gemeint. Beim thermischen Spritzen lassen sich an einem Verschleißteil, zum Beispiel an einem Siebkorb, die entsprechenden Bereiche wie bei einer Hartverchromung beschichten.The carbide-containing coating may for example consist of a tungsten or chromium carbide-containing hard metal coating. Also, basic elements such as Ti, V, Nb, Mo, Ta and Hf may exist as carbides and these may be used in carbide-containing coatings. The carbide-containing coating contains hard carbides in a tough metal matrix. Cobalt, chromium and nickel can be used as the metal matrix (bonding matrix) since these carbides moisturize well. For a carbide-containing coating, the term carbide coating can be used. In this application, however, a ceramic-containing coating does not mean ceramic-dominant ceramic-metal composites, metal ceramics. During thermal spraying, it is possible to coat the corresponding areas on a wearing part, for example a screen basket, as in hard chrome plating.
Unter Verweis auf
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Spritzstrahl des thermischen Spritzens im Hinblick auf das zu beschichtende Objekt in der Weise gewählt werden, dass ein Teil des zu beschichtenden Objekts das andere Teil des zu beschichtenden Objekts schützt. Der Spritzwinkel kann zum Beispiel im Hinblick auf die Drähte bzw. Öffnungen des Siebkorbs in der Weise gewählt werden, dass das Profil des Drahts bzw. der Öffnung der Lochplatte den zwischen diesen verbleibenden Spaltabstand
In
Für die zweite Beschichtungsschicht des Siebkorbs ist die Zusammensetzung der Beschichtung wesentlich, mit der sowohl eine optimale Härte als auch eine Bruchzähigkeit erreicht werden kann. Die zweite Beschichtungsschicht kann zum Beispiel Partikel der Nanogrößenklasse von 200 bis 800 nm, Wolframkarbidpartikel (WC) in einer Kobaltchrommatrix (CoCr) enthalten. Für die Partikelgröße von Karbid kann auch die Bezeichnung Korngröße verwendet werden, wenn die äußeren Dimensionen des Partikels gemeint sind. In einigen Fällen kann mit der Korngröße die Feinkörnigkeit der inneren Struktur des Partikels beschrieben werden. Die WC-Co-Cr-Beschichtungszusammensetzung kann zum Beispiel 4 bis 12 Gew.-% Kobalt und 2 bis 5 Gew.-% Chrom sowie Wolframkarbid in der Weise enthalten, dass als Gesamtstoffmenge 100% erzielt wird. Zum Beispiel kann die Härte einer WC-Co-basierten Hartmetallbeschichtung ungefähr 1.000 HV betragen. Verschleißfeste thermisch aufzuspritzende Hartmetallbeschichtungen können neben Karbid auch andere harte Partikel enthalten, wie zum Beispiel Nitride, Oxide oder Boride. Mit einer Karbidbeschichtung lassen sich auch die Bruchzähigkeit der Beschichtung und somit der Erosionsverschleiß des zu beschichtenden Teils vermindern. Die zweite Beschichtungsschicht kann auch eine doppelte Karbidschicht sein, wobei die Beschichtung zum Beispiel sowohl Wolframkarbid als auch Chromkarbid enthält. Die Partikelgröße von Chromkarbid beträgt typischerweise 2 bis 10 µm. Die zweite Beschichtungsschicht kann aus einer Hartmetalllegierung bestehen, deren chemische Zusammensetzung eine der folgenden ist: WC-10Co-4Cr, Cr3C2-25NiCr, WC-20Cr3C2-7Ni oder Cr3C2-37WC-18NiCo. Die Cr3C2-37WC-18NiCo-Hartmetalllegierung kann anstelle von NiCo auch 18% einer anderen Metalllegierung enthalten.For the second coating layer of the screen basket, the composition of the coating is essential, with both an optimal hardness and a fracture toughness can be achieved. The second coating layer may contain, for example, nano-sized particles of 200 to 800 nm, tungsten carbide (WC) particles in a cobalt matrix (CoCr). For the particle size of carbide, the term grain size can also be used when the outer dimensions of the particle are meant. In some cases, the grain size can be used to describe the fine graininess of the internal structure of the particle. The WC-Co-Cr coating composition may contain, for example, 4 to 12% by weight of cobalt and 2 to 5% by weight of chromium and tungsten carbide so as to obtain 100% of the total amount of the substance. For example, the hardness of a WC-Co based hard metal coating may be about 1,000 HV. Wear-resistant, thermally sprayed carbide coatings can contain not only carbide but also other hard particles, such as nitrides, oxides or borides. With a carbide coating can also reduce the fracture toughness of the coating and thus erosion wear of the part to be coated. The second coating layer may also be a double carbide layer, the coating containing, for example, both tungsten carbide and chromium carbide. The particle size of chromium carbide is typically 2 to 10 microns. The second coating layer may consist of a hard metal alloy whose chemical composition is one of the following: WC-10Co-4Cr, Cr 3 C 2 -25NiCr, WC-20Cr 3 C 2 -7Ni or Cr 3 C 2 -37WC-18NiCo. The Cr 3 C 2 -37WC-18NiCo hard metal alloy may also contain 18% of another metal alloy instead of NiCo.
Mit thermisch aufgespritzten Hartmetallbeschichtungen können zum Beispiel folgende Vickers-Härten erreicht werden: WC-10Co-4Cr 1000-1200HV300, Cr3C2-37WC-18Metal 900-1050HV300, CrC3C2-25NiCr 800-950HV300 (HV300 = 300 g/3 N).With thermally sprayed hard metal coatings, for example, the following Vickers hardnesses can be achieved: WC-10Co-4Cr 1000-1200HV300, Cr 3 C 2 -37WC-18Metal 900-1050HV300, CrC 3 C 2 -25NiCr 800-950HV300 (HV 300 = 300 g / 3N).
Die Verschleißfestigkeit der thermisch aufgespritzten Hartmetallbeschichtung kann durch Bürsten oder Schleifen der Fläche der zweiten Beschichtungsschicht zum Beispiel mit einer Diamantbürste oder einem Schleifband verbessert werden. Das Bürsten oder Schleifen der Fläche glättet die großen Spitzen der Fläche, die ein Abbröckeln der Beschichtung verursachen. Eine geglättete Fläche verhindert auch ein Anhaften von Fasern und Verunreinigungen an der Fläche. Eine gebürstete oder polierte Fläche vermindert einen Strömungswiderstand, was eine Energieeinsparung am vorteilhaftesten in solchen Sortierern zur Folge hat, in denen sich der Siebkorb dreht und bei denen die den Siebkorb reinigenden Flügel an einem an der Stelle fixierten Stator befestigt sind. Ein derartiger Sortierer wird als Inflow-Sieb bezeichnet; dessen Gegenstück ist ein Outflow-Sieb.The wear resistance of the thermally sprayed cemented carbide coating can be improved by brushing or grinding the surface of the second coating layer with, for example, a diamond brush or an abrasive belt. Brushing or sanding the surface smoothes out the large peaks of the surface causing the coating to crumble. A smoothed surface also prevents adhesion of fibers and contaminants to the surface. A brushed or polished surface reduces drag, which most advantageously results in energy savings in sorters in which the screen basket rotates and where the screen basket cleaning wings are secured to a stator fixed in place. Such a sorter is referred to as an inflow screen; its counterpart is an Outflow sieve.
Nach einer Ausführungsform besteht die zweite Beschichtungsschicht der Doppelbeschichtung aus einem harten, aber spröden Material. Die zweite Beschichtungsschicht ist spröder als die zähe Nickelbeschichtung der ersten Beschichtungsschicht. Die zweite Beschichtungsschicht ist hauptsächlich an der Fläche
Nach einer Ausführungsform besteht die zweite Beschichtungsschicht der Siebfläche aus Hartchrom. Die Hartchrombeschichtung kann elektrochemisch durch Hartverchromung hergestellt werden, d. h. durch Ausfällung von reinem Chrom aus einer Elektrolytlösung auf die Fläche der ersten Beschichtungsschicht.In one embodiment, the second coating layer of the screen surface is hard chrome. The hard chrome coating can be produced electrochemically by hard chrome plating, i. H. by precipitating pure chromium from an electrolyte solution onto the surface of the first coating layer.
Nach einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass bei der Doppelbeschichtung der relative Anteil der ersten Beschichtungsschicht, wie zum Beispiel einer chemischen Nickelbeschichtung, an der Gesamtbeschichtungsdicke kleiner als der Anteil der zweiten Beschichtungsschicht ist, d. h. der Anteil der Hartmetall- oder Hartchrombeschichtung. Die Dicke der Hartmetallbeschichtung beträgt zum Beispiel mindestens 100 µm.According to one embodiment, it is advantageous that in the double coating, the relative proportion of the first coating layer, such as a chemical nickel coating, to the total coating thickness is smaller than the proportion of the second coating layer, ie the proportion of hard metal or hard chromium coating. The Thickness of the hard metal coating is at least 100 μm, for example.
Jeder der vorstehend dargestellten Schritte des zweiphasigen Beschichtungsverfahrens kann gegebenenfalls wiederholt werden, zum Beispiel zum Reparieren der Beschädigungen oder des Verschleißes der Fläche am Siebkorb. Es ist auch möglich, beide Beschichtungsphasen zu wiederholen.Any of the above-described two-phase coating process steps may optionally be repeated, for example, to repair the damage or wear of the surface on the screen basket. It is also possible to repeat both coating phases.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Erneuerung der Beschichtung das gleichzeitige Entfernen der beiden im Siebkorb vorhandenen Beschichtungsschichten vor der Durchführung der ersten und zweiten Beschichtungsphase. Die zu entfernende Beschichtung enthält insbesondere die erste Beschichtungsschicht, die aus chemischem Nickel besteht, sowie die zweite Beschichtungsschicht, die aus thermisch aufgespritztem Hartmetall besteht. Die Beschichtung kann mechanisch oder mittels Wasserstrahl entfernt werden. Die Beschichtungsschicht wird bevorzugt durch chemisches Lösen der ersten Beschichtungsschicht (chemische Nickelbeschichtung) der Doppelbeschichtung von dem darunter befindlichen Grundmaterial (von der Fläche des Profildrahts) entfernt, wobei auch die zweite Beschichtungsschicht (thermisch aufgespritztes Hartmetall) sich mit löst. Das Lösen kann zum Beispiel durch Eintauchen des Siebkorbs in eine chemische Lösung erfolgen, die mit der ersten Beschichtungsschicht reagiert und diese von dem unter der Beschichtungsschicht befindlichen Grundmaterial löst. Die chemische Lösung reagiert nicht mit dem unter der ersten Beschichtungsschicht befindlichen Grundmaterial und die betreffende Fläche wird nicht beschädigt. Auch die Form des Siebprofils bleibt unbeschädigt. Die chemische Lösung kann zum Beispiel Chemikalien enthalten wie zum Beispiel Aminokarboxylsäure, Sulfonsäure, Natrium- und Kaliumkarbonat. Die Beschichtungsschicht, die phosphorarmes chemisches Nickel enthält, kann schneller mit einer chemischen Wäsche entfernt werden als phosphorreiches chemisches Nickel. Das Lösen der Beschichtung kann mit Elektrostrom und/oder durch Spritzen von Hochdruckwasser auf die Beschichtung beschleunigt werden. Die Verwendung von Hochdruckwasser beim Lösen von Hartmetallbeschichtungen ist schwierig und in einigen Fällen unmöglich. Der mittels Elektrostrom intensivierte chemische Lösungsprozess ist für die phosphorreiche chemische Nickelbeschichtung vorteilhaft. Zum Beschleunigen des Lösens der ersten Beschichtungsschicht kann zum Beispiel ein elektrochemisches Verfahren verwendet werden, bei dem der Siebkorb als Anode und der Lösungstank als Kathode gesetzt wird. Die Große des gleichgerichteten Elektrostroms kann etwa 20 A/sqft-21 mA/cm2 betragen. Auch ein Vorwärmen des Teils kann für das Lösen der chemischen Nickelbeschichtung förderlich sein. Das Vorwärmen eignet sich insbesondere zum Lösen der phosphorreichen chemischen Nickelbeschichtung. Nach dem Entfernen der Beschichtung kann die erste und zweite Beschichtungsphase zum Herstellen der neuen Doppelbeschichtung durchgeführt werden.According to one embodiment, the renewal of the coating comprises the simultaneous removal of the two coating layers present in the screen basket before the first and second coating phases are carried out. The coating to be removed contains, in particular, the first coating layer, which consists of chemical nickel, and the second coating layer, which consists of thermally sprayed hard metal. The coating can be removed mechanically or by means of a water jet. The coating layer is preferably removed by chemically dissolving the first coating layer (chemical nickel coating) of the double coating from the underlying base material (from the surface of the profile wire), with the second coating layer (thermally sprayed hard metal) also being dissolved. For example, dissolution may be accomplished by immersing the screen basket in a chemical solution which reacts with and dissolves the first coating layer from the base material underlying the coating layer. The chemical solution does not react with the base material under the first coating layer and the affected area is not damaged. The shape of the sieve profile remains undamaged. The chemical solution may include, for example, chemicals such as amino carboxylic acid, sulfonic acid, sodium and potassium carbonate. The coating layer containing low-phosphorus chemical nickel can be removed more quickly with a chemical wash than phosphorus-rich chemical nickel. The dissolution of the coating can be accelerated with electric current and / or by spraying high-pressure water onto the coating. The use of high pressure water when dissolving hard metal coatings is difficult and in some cases impossible. The electric current-intensified chemical dissolution process is advantageous for the phosphorus-rich chemical nickel plating. For accelerating the dissolution of the first coating layer, for example, an electrochemical method may be used in which the sieve basket is set as the anode and the solution tank as the cathode. The magnitude of the rectified electric current may be about 20 A / sqft-21 mA / cm 2 . Preheating the part may also be beneficial to dissolving the nickel chemical coating. The preheating is particularly suitable for dissolving the phosphorus-rich chemical nickel coating. After removal of the coating, the first and second coating phases may be carried out to produce the new double coating.
Es ist möglich, nur die zweite Beschichtungsschicht zu entfernen, zum Beispiel mittels Hochdruckwäsche, insbesondere aus dem Grund, dass die zweite Beschichtungsschicht spröder als die erste Beschichtungsschicht ist.It is possible to remove only the second coating layer, for example by high pressure washing, especially for the reason that the second coating layer is more brittle than the first coating layer.
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Doppelbeschichtungen eignen sich insbesondere für die Beschichtung von Drähten des Siebkorbs. In den
Mit der Doppelbeschichtung nach der Erfindung, bei der die erste Beschichtungsschicht mit einer chemischen Vernickelung gebildet und die zweite Schicht eine thermisch aufgespritzte Hartmetallbeschichtung ist, kann eine längere Lebenszeit der Beschichtung erreicht werden als zum Beispiel mit einer herkömmlichen einschichtigen Hartchrombeschichtung. Außerdem ist die Verschleißfestigkeit der thermisch aufgespritzten Hartmetallbeschichtung besser als die einer herkömmlichen Hartchrombeschichtung. Mit der thermisch aufgespritzten (HVAF) Hartmetallbeschichtung können größere Beschichtungsdicken erreicht werden, ohne dass in der Beschichtung Rissbildungen sind. Die Dicke der aufgespritzten HVAF-Beschichtung kann zum Beispiel 200 bis 500 µm betragen, die Dicke der aufgespritzten HVOF-Beschichtung ist auf unter 250 µm begrenzt, was auf Rissbildung zurückzuführen ist. Es ist auch möglich, die Haltbarkeit der Hartmetallbeschichtung an der Fläche des Teils mit der Doppelbeschichtung zu verbessern, d. h. die chemische Nickelbeschichtung kann die Haftbarkeit der Hartmetallbeschichtung verbessern, ohne dass die zu beschichtende Fläche zum Beispiel durch Aufrauen behandelt werden muss.With the dual coating according to the invention, in which the first coating layer is formed with a chemical nickel plating and the second layer is a thermally sprayed hard metal coating, a longer lifetime of the coating can be achieved than, for example, with a conventional single-layer hard chrome coating. In addition, the wear resistance of the thermally sprayed hard metal coating is better than that of a conventional hard chrome coating. With the thermal sprayed (HVAF) hard metal coating, larger coating thicknesses can be achieved without cracks forming in the coating. For example, the thickness of the sprayed HVAF coating may be 200 to 500 μm, the thickness of the sprayed HVOF coating is limited to less than 250 μm, which is due to cracking. It is also possible to improve the durability of the cemented carbide coating on the surface of the part with the double coating, i. H. the nickel chemical coating can improve the adherence of the cemented carbide coating without the need to treat the surface to be coated by, for example, roughening.
Nach einer Ausführungsform wird der gesamte Siebkorb in der Weise beschichtet, dass sowohl auf der Siebfläche
Wie vorstehend dargestellt ist, kann die Doppelbeschichtung auch aus einer chemischen Nickelbeschichtung (EN) und einer auf dieser elektrochemisch gebildeten Hartchrombeschichtung bestehen, die somit eine zweite Beschichtungsschicht bildet. Alternativ kann die Doppelbeschichtung auch aus einer elektrolytisch ausgefällten Nickelbeschichtung (ersten Beschichtungsschicht) sowie einer darauf thermisch aufgespritzten Hartmetallbeschichtung oder elektrochemisch gebildeten Hartchrombeschichtung (zweiten Beschichtungsschicht) bestehen. Die Hartverchromung der chemischen Nickelbeschichtung kann zum Beispiel durch Aktivieren der EN-Beschichtung elektrisch in einem Verchromungsbad durchgeführt werden, indem die Plätze für Kathode und Anode vor der eigentlichen Hartverchromung getauscht werden. Die Dicke der EN-Beschichtung bei der Hartverchromung kann zum Beispiel etwa 30 µm betragen. Mit der Doppelbeschichtung, deren erste Beschichtungsschicht aus chemischem Nickel besteht, ist es möglich, den Verschleiß des Spaltabstands am Siebkorb zu reduzieren und die Lebensdauer des Siebkorbs zu verlängern. Außerdem können Form und Maßgenauigkeit des Spaltabstands besser erhalten bleiben.As shown above, the double coating can also consist of a chemical nickel coating (EN) and a hard chromium coating formed thereon, which thus forms a second coating layer. Alternatively, the double coating may also consist of an electrolytically precipitated nickel coating (first coating layer) as well as a hard metal coating or electrochemically formed hard chromium coating (second coating layer) thermally sprayed thereon. For example, the hard chrome plating of the nickel chemical coating can be performed electrically by activating the EN coating in a plating bath by swapping the cathode and anode locations prior to the actual hard chrome plating. The thickness of the EN coating in hard chrome plating may be, for example, about 30 μm. With the double coating, whose first coating layer consists of chemical nickel, it is possible to reduce the wear of the gap spacing on the screen basket and to extend the service life of the screen basket. In addition, shape and dimensional accuracy of the gap distance can be better preserved.
Es liegt nicht in der Absicht, die Erfindung auf die vorstehend dargestellten Ausführungsformen zu begrenzen, sondern die Erfindung soll im Rahmen der in den Patentansprüchen definierten erfinderischen Idee in breitem Umfang angewendet werden.It is not the intention of the invention to the embodiments presented above but the invention is to be widely applied within the scope of the inventive idea defined in the claims.
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