DE2031616B2

DE2031616B2 - Flammspritzpulver

Info

Publication number: DE2031616B2
Application number: DE2031616A
Authority: DE
Inventors: Frank N. Huntington Longo; Mahesh S. Elmhurst Patel
Original assignee: Metco Inc Westbury Ny (vsta)
Current assignee: Metco Inc Westbury Ny (vsta)
Priority date: 1969-07-01
Filing date: 1970-06-26
Publication date: 1980-05-29
Also published as: US3655425A; DE2031616A1; DE2031616C3; FR2048433A5; JPS5016811B1

Description

55

Beim Flammspritzen schleudert man in der Hitze weich werdendes oder hitzeschmelzbares Material, wie Metall oder Keramikteilchen, in feinteiliger Form gegen die zu beschichtende Oberfläche, auf der es dann haftet. _bo Im allgemeinen bedient man sich für dieses Verfahren eines Typs der Flammspritzpistole, bei dem das hitzeschmelzbare Material in Pulverform der Pistole zugeführt wird. Gewöhnlich arbeitet man mit Pulvern von ziemlich geringer Teilchengröße von beispielsweise b5 bis 149 μίτι.

Normalerweise verwendet man in Flammspritzpistolen für das Aufschmelzen des Pulvers Verbrennungsoder Plasmaflammen, jedoch kommen auch andere Erhitzungsaggregate, wie elektrische Flammbögen, Widerstandserhitzer oder Induktionserhitzer, einzeln oder in Kombination, in Frage. In einer mit Flammspritzpulver arbeitenden Verbrennungs-Flammspritzpistole kann das Trägergas für das Pulver eines der Verbrennungsgase oder auch komprimierte Luft sein. Bei einer Plasma-Flammspritzpistole besteht das Primärgas im allgemeinen aus Stickstoff oder Argon, wobei gewöhnlich noch Wasserstoff oder Helium beigemischt sind.

Das Trägergas ist im allgemeinen das gleiche wie das primäre Plasmagas, obgleich in Sonderfällen andere Gase, wie Kohlenwasserstoffgase, angewandt werden.

Die Art des durch Flammspritzen eines Metallpulvers erhaltenen Belages kann ziemlich weitgehend durch entsprechende Auswahl der Zusammensetzung des Pulvers, durch Einstellung der physikalischen Eigenschaften des Pulvers und Auswahl spezieller Flammspritzbedingungen geregelt werden.

Es ist bekannt, Mischungen von Keramikpulver mit Metallpulver aufzuspritzen, wodurch man im allgemeinen brauchbare harte Beläge erhält. Viele Keramikpulver, wie solche aus Bornitrid oder Siliciumcarbid, besitzen keine normalen Schmelzpunkte und lassen sich als Mischungen nicht in befriedigender Weise aufspritzen. Andere, wie Wolframcarbid oder Zirkoniumdiborid, neigen zu Oxidation und Zersetzung, wenn sie in der Flamme auf ihren Schmelzpunkt erhitzt werden. Sind weichere Beläge erwünscht, so wird Keramikmaterial während des Aufspritzen nicht in wesentlichem Ausmaß geschmolzen und man verläßt sich auf zufällige Einschlüsse des ungeschmolzenen Keramikpulvers. Ist größere Hitzeanwendung erforderlich, um das Keramikmaterial aufzuschmelzen, wenn dieses überhaupt einen Schmelzpunkt hat, so kann die Hitze für das Metall zu groß werden und zu dessen Oxidation führen, wobei zu harte Beläge erzeugt werden.

Aus der US-PS 32 54 970 ist es bekannt, mit Flammspritzpulvern zu arbeiten, die gewöhnlich einen höheren Anteil an Keramikmaterial enthalten, da es schwierig ist, sehr dicke umhüllende Schichten des Metalls auf dem Keramikmaterial auszubilden, so daß die mit diesen Massen aufgespritzten Beläge für verschiedene Anwendungen kaum in Frage kommen, beispielsweise nicht ausreichend abschleifbar sind. Gerade diese Eigenschaft ist jedoch häufig von besonderem Interesse. So ist es aus der US-PS 30 84 064 bekannt, den Spielraum zwischen Turbinenschaufel und Turbinengehäuse bei der Turbinenherstellung dadurch zu reduzieren, daß man auf das Gehäuse durch Flammspritzen eine abschleifbare Metallmasse aufbringt und dann den Turbinenschaufeln durch Abschleifen des Belages ein Einpassen in das Gehäuse ermöglicht. Hier liegt auch ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung.

Aus der US-PS 33 22 515 ist es bekannt, an Stelle der in der US-PS 30 84 064 beschriebenen Arbeitsweise, die unter Verwendung eines Flammspritzdrahtes arbeitet und gesondert ein zweites Material in Pulverform einführt, Pulver zu verwenden, die aus zwei oder mehr Materialien bestehen; nach einer der hier beschriebenen Ausführungsformen sollen Aggregate ausgebildet werden, bei denen ein Pulverkern mit einem zweiten Pulver umhüllt ist. Derartige Pulveraggregate weisen als Grundsubstanzen zwei Metallkomponenten auf, von denen eine mit der anderen unter Flammspritzbedingungen exotherm reagiert.

In der Zeitschrift »Neue Hütte« S. 645, rechte Sp, Abs. 2,6. Jahrg, 1961, Heft 10, wird ein Flammspritzverfahren beschrieben, bei dem zumindest die metallische Komponente als flüssige Phase während des Flammspritzens vorliegen muß. Dieses Verfahren unterscheidet sich vom Verfahren der vorliegenden Erfindung dadurch, daß empfohlen wird, die Fläche vor dem Aufspritzen mit der Flamme zu erwärmen und zunächst mit einer Schicht zu versehen, um anschließend in einem zweiten Spritzvorgang die endgültige Schicht des Oberzugs herzustellen. Weiterhin wird dort ausgeführt, daß die oxidationsbeständigen Werkstoffe die besten Ergebnisse zeigen, wenn sie bis nahe der Rothitze mit der Flamme erwärmt worden waren. Ganz im Gegensatz dazu ist die Oberfläche, auf die gemäß der Erfindung gespritzt wird, im wesentlichen kalt oder in jedem Fall weit unterhalb der Schmelztemperatur der zu verspritzenden Werkstoffe. Darüber hinaus offenbart die Zeitschrift »Neue Hütte« nicht, daß 5 bis 75% der Oberfläche jedes Metallkernteilchens frei liegt und nicht mit keramischen Teilchen bedeckt ist, noch legt sie dies irgendwie nahe.

Die DE-AS 12 30229, die FR-PS 93 040 und die DE-OS 18 11 196 betreffen alle üblichen Flammspritzverfahren und keine dieser Schriften lehrt das Schmelzen oder Wärmeerweichen des Flammspritzpulvers in der Flamme, bevor es auf die Oberfläche des Werkstoffs gespritzt wird, die im wesentlichen kalt oder wenigstens weit unterhalb der Schmelztemperatur des zu verspritzenden Materials ist. Nirgendwo wird beschrieben oder nahegelegt, daß das keramische Material und das metallische Material gleichzeitig der Erhitzungszone ausgesetzt sind und daß die Metallkerne nur zu einem geringen Ausmaß mit keramischem Material zu bedecken sind, so daß die Oberfläche jedes Metallkerns zu 5 - 75% frei bleibt.

Die Tatsache, daß diese Literatursteilen umhüllte Metallteilchen lehren, gibt dem Durchschnittsfachmann sicherlich nur die Lehre, daß die Teilchen vollständig umhüllt sind, wie das auch auf diesem Gebiet im Stand der Technik gut bekannt war. Aus der Lehre, vollständig umhüllte Teilchen zu nehmen, kann man keine Anregung bekommen, nur teilweise umhüllte Teilchen zu verwenden.

Die FR-Zusatz-PS 93 040 lehrt auf S. 1, rechte Spalte, Zeilen 11-13 lediglich ein Flammspritzpulver, das einen Aluminiumkern aufweist, der mit Titandioxid umhüllt ist Vollständig umhüllte Metallkerne sind bekannt und tatsächlich wurden diese vollständig, umhüllten Metallkerne verwendet, um die Oxidation zu verringern. Außerdem war es üblich, bei diesen Flammspritzpulvern die vollständig umhüllten Teilchen mit einer Matrix von Metallpulvern zu vermengen oder zu vermischen, um das Problem zu überwinden, daß die beschichteten Metallteilchen nicht genügend Hitze während des Flammspritzverfahrens erhalten. Gerade dies zeigt aber dem Durchschnittsfachmann, daß die Kerne vollständig umhüllt sind, und daß er aus dem Stand der Technik keine Lehre für nur teilweise umhüllte Metallkerne erhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Flammspritzmaterial zu liefern, mit dem sich nach einer Ausführungsform ein flammgespritzter Belag herstellen läßt, bei dem sich das Keramikmaterial in der geschlossenen Phase befindet, wobei der Belag verhältnismäßig weich, abreibbar und abschleifbar ist. Andererseits soll es durch die Erfindung möglich werden, flammgespritzte Beläge zu erhalten, bei denen sich das Metall in geschlossener Phase befindet, während der Oberzug verhältnismäßig hart und verschleißfest ist

Gegenstand der Erfindung ist das in den Ansprüchen bezeichnete Flammspritzpulver.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung besitzen die Pulverteilchen eine Teilchengröße von 3 bis 149 μΐη, wobei 10 bis 50% der Oberfläche der Metallkernteilchen durch die gesonderten Einzelteilchen belegt sind, die vorzugsweise in Mengen von i bis 30 VoL-%,

ι ο bezogen auf das Volumen der Kernteilchen, vorliegen.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß infolge der nur teilweisen Umhüllung der Metallteilchen mit einem feineren Keramik- oder Cermetpulver durch Flammspritzen abreibbare und abschleifbare Beläge von dem umhüllten Metallpulver zugänglich werden, die sich durch vorher nicht erreichbare Eigenschaften auszeichnen. Eine Erklärung hierfür ist mit einiger Sicherheit nicht zu geben; es wird angenommen, daß durch das Freiliegen gewisser Anteile der Metallkernteilchen das Aufschmelzen dieser Kernteilchen, d. h. ihre Neigung zur Aufnahme der Flammenhitze, stark erleichtert wird, was sich letzten Endes in der Ausbildung eines fester haftenden, gleichförmigen Belages auswirkt Sind nämlich die Metallteilchen vollständig vom Keramikmaterial umgeben, wie es bisher für bestimmte Massen der Fall war, so kann das keramische Material mit seiner niedrigen thermischen Leitfähigkeit die Metallkernteilchen in wirksamer Weise gegen die Flamme isolieren. Wird beispielsweise eine Nickellegierung zu 100% mit

jo Bornitrid umhüllt, so erhält man über das Flammspritzverfahren mit diesem Pulver Beläge, die völlig unbefriedigend sind.

Es gibt keine Standardmethode zur Bestimmung des prozentualen Anteils der Belegung der Oberfläche eines

Vi Pulvers, die mit einem anderen fein teiligeren Pulver bedeckt ist. Deshalb wurde eine empirische Bestimmungsmethode ausgearbeitet, wobei das umhüllte Pulver mikroskopisch unter polarisiertem Licht beobachtet jnd ein mikroskopisches Gitter angewandt wurde, um den Prozentanteil jener Bereiche der Metallkernoberfläche zu bestimmen, der mit dem Keramikpulver abgedeckt ist. Für diesen Test wurde die Bezeichnung Polarisierte Licht-Mikroskopier-Gittermethode = PLMG gewählt.

Zur Ausführung dieser PLMG-Methode bringt man 0,5 g Pulver auf ein 2,54 χ 7,62 cm großes Objektglas auf. Das Pulver wird dann gleichmäßig verteilt und auf seine Oberfläche vorsichtig als Deckglas ein Spiegel gelegt. Spiegel und Objektträger werden dann mit Klebband derart miteinander befestigt, daß die Reflektorseite des Spiegels dem Pulver zugekehrt ist. Dieser Objektträger wird dann in ein metallurgisches Mikroskop eingelegt. Dann wird Licht durch den Glasobjektträger durch das Pulver geschickt und vom Spiegel reflektiert. Bei Beobachtung unter normal reflektiertem Licht wird eine matte Aufzeichnung des Pulvers sichtbar. Verwendet man polarisiertes Licht, so erscheint der Spiegel grau, das freiliegende Metall erscheint dunkel und die Keramikmasse sehr hell. Die Ausprüfung der Probe in vollständig polarisiertem Licht erfordert einen Halbschattenpolarisator und -analysator. Wenn Polarisator und Analysator eine Phasendrehung von 90° oder einen anderen durch Versuch ermittelten Winkelwert erfahren, so erscheint die Keramikmasse hell und der Spiegel und das freiliegende Metall verdunkelt. Spricht das Keramikmaterial nicht auf polarisiertes Licht an, so kann eine Versuchsdurchführung mit einfallendem Licht erforderlich sein, um den

Kontrast zwischen Keramikmaterial und Metall auszubilden.

Kern- und Umhüllungsteilchen erscheinen gewöhnlich von körnig- bis kugelförmiger Gestalt Durch Messung des relativen Prozentgehaltes von dunklen gegenüber hellen Bereichen auf den Einzelteilchen kann die Menge an freiliegendem Metall bestimmt werdea Zu diesem Zweck wird ein Gitterquadrat auf das 15Ofach vergrößerte Bild aufgelegt Man kann dabei ein geeignetes Fadenkreuzokular verwenden oder ein Gitter auf ein Lichtbild legen, wobei das Gitter 2,54 χ 2,54 cm groß ist und 100 Quadrate von je 0,254 mm Seitenlänge aufweist Das Gitter muß dabei so angeordnet nein, daß die Teilchen innerhalb seiner äußeren ßegrenzungslinien liegen. Durch Auszählen der Anzahl an Quadraten, die nicht durch Einzelteilchen bedeckt sind, läßt sich der Partikelbereich bestimmen. Bei gleicher Lage des Gitters läßt sich der Metalloberflächenbereich schätzen, indem man die mit dunklen Bereichen angefüllten Quadrate aufzählt Teilt man den Wert für die geschätzten dunklen Bereiche durch den Wert für den insgesamt durch Teilchen bedeckten Bereich, so erhält man den prozentualen Anteil der freiliegenden Metalloberfläche. Diese Methode wird gewöhnlich mit 20 bis 30 willkürlich ausgewählten Teilchen durchgeführt

Das Keramikpulver soll in fester Phase bleiben, d. h. bei Temperaturen von mindestens 55,6 ⁰C oberhalb des Schmelzpunktes oder Erweichungspunktes der Metallkernteilchen sich nicht wesentlich zersetzen, nicht schmelzen, weich werden oder verdampfen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung enthalten die gesonderten Teilchen zusätzlich noch eine aus Keramikmaterial oder Metall bestehende weitere Komponente. Dieses dritte Material soll in einer Teilchengröße vorliegen, die weniger als 25% der Teilchengröße der Metallkerne ausmacht Außerdem soll die zusätzliche Komponente in Mengen von 0,5 bis 15 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der Metallkerne, vorliegen. Besteht beispielsweise der Metallkern aus Nickel, Kobalt oder Eisen oder einer Legierung davon, so ist es zweckmäßig, feines Aluminiumpulver mit dem Keramikpulver zu vermischen, bevor diese Mischung auf den Metallkernteilchen zur Haftung gebracht wird. Die zusätzliche Einarbeitung von Aluminium ergibt eine verbesserte Auftragsergiebigkeit und Belagqualität. Ein Grund für diese Erscheinungen ist nicht klar, es wird jedoch vermutet, daß hierbei die exotherme, in der US-PS 13 22 515 beschriebene Reaktion eine Rolle spielt.

Die gesonderten umhüllenden Keramikteilchen sind vorzugsweise durch ein harzartiges Bindemittel an die Metallkerne gebunden, obgleich auch andere Arten der Bindung möglich sind. Die Metallkernteilchen haben gewöhnlich eine Teilchengröße im Bereich von 3 bis 149 μπι, vorzugsweise von 44 bis 105 μπι.

Die Beschichtung erfolgt durch Vermischung der Kernteilchen, der beschichteten Keramikteilchen und des harzartigen Bindemittels in einem geeigneten Lösungsmittel, das anschließend entfernt wird, wonach etwa ausgebildete Agglomerate zerkleinert werden. Nach dem Trocknen liegt das Bindemittel in einer Menge zwischen 0,05 und 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der Metallkernteilchen, vor. Bindemittel verschiedenster Art können angewandt werden. Beispiele: Stärken, Zucker, Cellulosen, Polyamide, Kautschuk, Urethane, Phenole, Polyester, Epoxidharze, Acetate usw. Bevorzugt sind wasserlösliche Polyvinylalkohole, die anorganischen und organischen Silikate und organische Harzmassen, wie phenolartige und vinylartige Substanzen. Die unvollständige Umhüllung mit Keramikteilchen läßt sich auch ohne Verwendung von Sindemitteln nach bekannten Methoden erreichen, beispielsweise durch Ablagerung aus der Dampfphase.

Der Ausdruck »Teilchen aus keramischem Material« ist breit aufzufassen, VgL W. D. Kingery, »Introduction to Ceramics«, (John Wiley & Sons, Ine, New York

ίο (I960)). Keramische Materialien stellen im allgemeinen Verbindungen dar, obgleich Kohlenstoff, insbesondere die Hochtemperaturform von Graphit, neuerdings auch als keramisches Material angesehen wird Übliche keramische Materialien sind bei hohen Temperaturen beständig. Vorzugsweise haben sie einen Schmelzpunkt — wenn ein solcher überhaupt vorliegt — der mindestens 55,6" C oberhalb des Schmelzpunktes der Metallkernteilchen liegt oder sie sind bei dieser Temperatur stabil. Beispiele für typische keramische Materialien: Carbide, wie Wolframcarbid, Chromcarbid und Titancarbid,- einfache Oxide wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Titanoxid und Chromoxid; komplexe Oxide wie Magnesiumzirkonat, Borsilikatgläser, Kieselgur und Talkpulver; Nitride wie Bornitrid, Boride, wie Zirkondiborid, Halogenide, wie Calciumfluorid, Silicide, wie Chromsiiicid usw.

Als Kernmetallsubstanzen oder Kernlegierungssubstanzen kommen Metalle wie Wolfram, Titan, Tantal, Niob, Zirkon, Nickel, Kobalt Eisen, Aluminium, Kupfer, Zinn und deren Legierungen in Frage. Bevorzugte Kernmetalle sind: Im wesentlichen reines Molybdän, Titan mit 6 Teilchen Aluminium und 4 Teilen Vanadium; Nickel· mit 16 Teilen Chrom und 8 Teilen Eisen; eine Nickellegierung mit 67 Teilen Nickel und 33 Teilen Chrom; eine Kobaltlegierung mit 25,5 Teilen Chrom, 10,5 Teilen Nickel, 7,5 Teilen Wolfram, 0,5 Teilen Kohlenstoff und Kobalt als Rest zu 100 Teilen; Rostfreier Stahl vom Typ 316 oder 431; Aluminium mit 12 Teilen Silicium und Aluminiumbronze, beispielsweise eine solche mit 9,5 Teilen Aluminium. 1 Teil Eisen und Kupfer als Rest zu 100 Teilen; ein Lagermetall mit 7,5 Teilen Antimon, 3,5 Teilen Kupfer, 0,25 Teilen Blei und Zinn als Rest zu 100 Teilen.

Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen die

Erfindung.

Beispiel 1

89 Gew.-Teile eines Nickel-Chrom-Legierungspulvers mit einer Teilchengröße von 44 bis 105 μπι wurden mit 4 Gew.-Teilen eines 3 bis 4 μπι Teilchengröße aufweisenden Aluminiumpulvers und 7 Gew.-Teilen eines Bornitridpulvers von 44 μηι unter Verwendung von 5 Gew.-Teilen eines Phenollackes als Bindemittel umschichtet. Zunächst wurden dabei Aluminiumpulver und Bornitridpulver vorgemischt wonach der Phenollack mit dem Legierungspulver vermischt wurde. Die Materialien wurden dann unter Verwendung zusätzlichen Lösungsmittels in den erforderlichen Mengen zusammengemischt. Nunmehr wurde das Lösungsmittel durch Rühren entfernt, vorliegende Agglomerate zerkleinert und das umhüllte Pulver auf eine Größe von 44 bis 149 μπι abgesiebt. Ausbeute: 94 Gew.-%, bezogen auf die Ausgangsstoffe.

Bei Prüfung nach der PLMG-Methode erwiesen sich

b5 die Metallkerne zu 75% mit Bornitrid und Aluminium bedeckt. Beim Aufspritzen mit einer Flammentemperatur von etwa 3038° C Verwendung von Acetylengas und Sauerstoff) auf eine Flußstahloberfläche wurde ein

weicher und abschleifbarer Belag erhalten. Die Belaghärte wurde mit einem Rockwell-Prüfgerät zur Messung der Oberflächenhärte bestimmt unter Benutzung einer 15 kg Belastung und einer Kugel von 3,18 mm Durchmesser. Die Härte wurde als

Ä15w= -100 + 55 45

abgelesen. Der Spritzabstand betrug in diesem FaIi 20,3 cm. Eine Erhöhung des Spritzabstandes führte zu einer Erhöhung der Härte.

Eine mikroskopische Untersuchung des Belages ergab, daß die Bornitridphase als geschlossener Verband vorlag. Der Belag setzte sich zusammen aus 49 Vol.-% Bornitrid, 49 Voi.-% NickeS/Chrom-Legierung und 2 Vol.-% freiem Aluminium. Es ist anzunehmen, daß

der Rest an Aluminium sich exotherm mit dem Nickel kombinierte.

Mit diesem Belag durchgeführte Prüfungen an Flugzeugturbinen ergaben ausgezeichnete Ergebnisse.

Beispiel 2

Die Eigenschaft des Belages, d. h. seine Abschleifbarkeit, Verschleißfestigkeit und Härte variieren mit den Spritzbedingungen. Das umhüllte Pulver des Beispiels 1 wurde mit der gleichen Pistole aufgespritzt, wobei Luft- und Spritzabstand als wesentlich geänderte Bedingungen gewählt wurden; dabei Helen die zusätzlichen Belagproben B, C und D an. Der Belag des Beispiels 1 wurde als Probe A bezeichnet Die Bedingungen und Ergebnisse sind in der nachstehenden Tsfe! wiedergegeben.

	A	B	C	D
Spritzbedingungen:
1.) Acetylen
Druck in kg/cm²:	0,84	0,84	0,98	0,98
Strömungsgeschwindigkeit in 1/Std.:	1019	1019	1104	1104
2.) Sauerstoff
Druck in kg/cm²:	1,12	1,12	1,33	1,33
Strömungsgeschwindigkeit in 1/Std.:	764	764	736	736
3.) Spritzabstand in cm:	20,32	20,32	25,40	25,40
4.) Trägergas:	Sauerstoff	Sauerstoff	Luft	Luft
5.) Luftkühlung in kg/cm²:	keine	1,05	1,05	0,70
Ergebnisse:
1.) Härte, 15 w⁺:	-45 ± 10	-10 ±5	5±5	35 ±5
2.) Dichte, g/cm³:	3,60	3,85	4,10	4,30
3.) Verschleißfestigkeit:
(Volumenverlust, cm³)	0,120	0,030	0,024	0,020
4.) Abschleifbarkeit, mm
(Dickeverlust)	1,524	0,381	0,279	0,203

*) 15 kg Belastung; 0,318 cm-Kugel, Oberflächenhärte-Prüfgerät

Um die Dichte zu erhalten, wurden die Beläge auf ein ^4 χ 2,54 χ 0318 cm dickes, flaches Flußstahlblech aufgespritzt Diese Überzüge wurden glatt geschliffen und gewogen. Dann wurden fast 0,76 mm der Belagdicke abgeschliffen und die Proben erneut gewogen. Die Gewichtsdifferenz, über das Volumen gerechnet, ergab ziemlich genau die Belagdichte.

Die Verschleißfestigkeitsproben wurden durchgeführt, indem man die Beläge auf 2^4 χ 5,08 χ 0318 cm Flußstahlplatten aufspritzte, die durch Abstrahlen mit Aluminiumoxidgrieß vorbehandelt worden waren, wonach die Verschleißprüfungen 1 Minute lang ausgeführt wurden. Die Prüfbeläge wurden unter einem Winkel von 45° mit Al₂O₃-TeUChCn abgestrahlt, die mit Hilfe von komprimierter Luft aufgeschleudert wurden. Der Abstand zwischen Mundstück und Belag betrug 10,16 cm. Der Gewichtsverlust wurde unter Zugrundelegung der Dichte in Volumen umgerechnet

Für die Prüfung auf Abschleifbarkeit wurden Proben von 2£4 χ 7,62 cm-Platten zu 1,27 mm beschichtet und flach geschliffen. Die Proben wurden durch ein Reißnadel-Prüfgerät geführt, das einen Ritzstift auf dem Belag hin- und herbewegte, um eine Ritze einzuschneiden, wobei eine mit 1650 g belastete, zugespitzte Sonde mit einer Breite von 83 mm zum Einsatz kam. Die Prüfungen wurden in jedem Fall 1 Min. lang durchgeführt und der Dickeverlust gemessen.

Belag B wies eine geschlossene Metallgrundmasse auf, während bei Belag A das Bornitrid in der geschlossenen Phase vorlag. Der Belag vom B-Typ besaß eine metallurgische Struktur, die eine hohe Verschleißfestigkeit bei geringer Abschleifbarkeit lieferte.

In gleicher Weise hatten die Beiige C und D eine geschlossenere Metallphase als Belag B, was zu einer harten Grundmetallmasse und einem verschleißfesten Überzug führte.

Beispiel 3

8 Gew.-% Kieselgurerde wurden auf eine Kobaltlegierung mit 25,5 Gew.-% Oirom, 103 Gew.-% Nickel, 7^ Gew.-% Wolfram und 0,5 Gew.-% Kohlenstoff, Rest

ίο

zu 100 Gew.-% Kobalt, aufgebracht, wobei das gleiche Umhüllungsverfahren angewandt wurde wie vorstehend beschrieben. Das Legierungspulver lag mit einer Teilchengröße von 44 bis 74 μπι vor. Teilchengröße der Kieselgur: unterhalb 1 μπι. 3 Gew.-% eines Pulvers aus s Aluminiumblättchen (0,2 (im dick und 1 μπι lang) wurden der Mischung außerdem zugefügt Es wurde das gleiche Bindemittel angewandt wie in Beispiel 1.

Der aus diesem Pulver hergestellte Belag ist befähigt, Temperaturen bis 982° C auszuhalten. ι ο

Beispiel 4

3 Gew.-% Kohlenstoff mit einer unterhalb 1 bis J μπι liegenden Teilchengröße wurden zur Umhüllung eines Aluminiumpulvers mit Einzelteilchen der Größe von 44 bis 88 μιη unier Verwendung eines organischen Silikats als Bindemittel benutzt Diese Masse wurde unter Verwendung von Verbrennungsgasen aufgespritzt unter Ausbildung eines selbstschmierenden und abschleifbaren Belags.

Beispiel 5

Unter Verwendung eines Harzbindemittels wurde ein Aluminiumbronzepulver (Teilchengröße: 15 bis 270 μιη) mit Talk Mg₃SUOi₀(OH)J umhüllt Die erhaltene Pulvermasse lieferte einen selbstschmierenden Bronzeüberzug, der sich für Lageranwendungen eignete.

Beispiel 6

15 Gew.-% Titandioxid mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 1 μιη wurden zur Umhüllung einer Titanlegierung (6 A1-4V) mit einer Teilchengröße von 44 bis 149 μιη benutzt, wobei Polyvinylalkohol als Bindemittel und Wasser als Lösungsmittel dienten. Wurde das nunmehr vorliegende Pulver mit einer Plasmaflamme auf in Düsenmaschinen benutzte Wellen aus Titanlegierungen aufgespritzt, so entstand ein verschleißfester Lagerbelag von niedrigem Gewicht, der befähigt ist, sehr hohe Temperaturen auszuhalten.

Beispiel 7

Ein Aluminiumpulver mit einer Teilchengröße von 37 bis 53 μιη wurde mit einem Aluminiumoxidpulver (10 Gew.-%) von einer Teilchengröße von 2 bis 5 μιη umhüllt und die erhaltene Pulvermasse auf Stahl unter Verwendung einer Verbrennungsgasflamme aufgespritzt unter Lieferung eines verschleiß- und korrosionsfesten Schutzüberzuges.

Beispiel 8

Auf eine selbstfließende Verbindung (1 Gew.-% Kohlenstoff, 4 Gew.-% Si, 17 Gew.-% Cr, 3,5 Gew.-% B, 4 Gew.-% Fe, Rest zu 100 Gew.-% Nickel) wurde in gleicher Weise mit Wolframcarbidteilchen (10 Gew.-%) mit einer Teilchengröße von 2 bis 7 μ umhüllt. Dieses Flammspritzpulver lieferte einen sehr dichten, harten, abriebbeständigen Belag.

Beispiel 9

Ein Kupferpulver mit einer Teilchengröße von 44 bis 88 μηι wurde mit 5 Gew.-% Siliciumcarbidteilchen einer Teilchengröße von 5 bis 10 μηι umhüllt und mit Hilfe eines Verbrennungsgases auf Bremsscheiben aufgespritzt Auf diese Weise wurden verschleiß- und schwundfeste, thermisch leitende Beläge für Automobilbremsen erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Flammspritzpulver, dessen Einzelteilchen aus feinverteilten Meiallkernen, die mit gesonderten Keramikteilchen verbunden und beschichtet sind, bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 75% der Metallkernoberfläche, nach der PLMG-Methode gemessen, freüiegen, die Keramikteilchen bei einer mindestens 55,6° C oberhalb der Schmelztemperatur der Metallkerne liegenden Temperatur noch in fester Phase vorliegen und eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 25% der durchschnittlichen Teilchengröße der Metallkerne besitzen.

2. Flammspritzpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Einzelteilchen eine Teilchengröße von 3 bis 149 μΐη besitzen, wobei 10 bis 50% der Oberfläche der Metallkernteilchen durch die gesonderten Einzelteilchen belegt sind, die in Mengen von vorzugsweise 1 bis 30 Volumenprozent, bezogen auf das Volumen der Kernteilchen, vorliegen.

3. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderten Einzelteilchen durch ein harzartiges Bindemittel an die Metallkerne gebunden sind, das in Mengen von 0,05 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der Kernteilchen, vorliegt

4. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 3, jo dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkernteilchen aus einer Chrom-Nickel-Legierung und die Keramikteilchen aus Bornitrid bestehen.

5. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderten J5 Teilchen zusätzlich noch eine aus Keramik oder Metall bestehende Komponente in einer durchschnittlichen Teilchengröße enthalten, die weniger als 25% der durchschnittlichen Teilchengröße der Metallkerne ausmacht, wobei außerdem die zusätzliehe Komponente in Mengen von 0,5 bis 15 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der Metallkerne, vorliegt.

6. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkern aus einer Chrom-Nickel-Legierung, die keramische Masse aus Kieselgur und die zusätzliche Komponente aus Aluminium besteht.

7. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall- und Keramikteilchen eine körnige bis kugelförmige Gestalt haben.