DE2045189B2

DE2045189B2 - Powdered hard material mixture

Info

Publication number: DE2045189B2
Application number: DE2045189A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr. 6463 Somborn Eschnauer; Otto Prof. Dr. Lausanne Knotek (Schweiz); Hans Theo Crissier Steine (Schweiz)
Original assignee: Castolin Sa St Sulpice Lausanne Vaud (schweiz)
Current assignee: Castolin Sa St Sulpice Lausanne Vaud (schweiz)
Priority date: 1970-09-12
Filing date: 1970-09-12
Publication date: 1975-07-03
Also published as: DE2045189A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mittels thermischen Spritzverfahren auf Werkstücke aufzubringende pulverförmige Hartstoffmischung.The invention relates to a thermal spray process to be applied to workpieces powdery hard material mixture.

Es ist bekannt, puiverförmige Hartstoffe, z. B. Karbide, für die verschiedensten Anwendungen mit Hilfe thermischer Spritzverfahren, wie z. B. durch Plasmaspritzen, »flameplating« und ähnliche Verfahren, auf metallische und andere Oberflächen aufzubringen, um den so vergüteten Werkstücken besondere Oberflächeneigenschaften zu verleihen. Die mit solchen Verfahren erreichten Schichten sind aber, je nach dem angewendeten Verfahren, mehr oder weniger porös und auch spröde. Sie sind daher recht problematisch für Anwendungen, bei denen Verschleißfaktoren wie Korrosion und Oxydation von starkem Einfluß sind.It is known to use powdery hard materials, e.g. B. Carbides, for a wide variety of applications with the help of thermal spray processes, such as B. by plasma spraying, "Flameplating" and similar processes to apply to metallic and other surfaces in order to to give special surface properties to the workpieces tempered in this way. Those with such procedures The layers achieved are, depending on the process used, more or less porous and also brittle. They are therefore quite problematic for applications where wear factors such as corrosion and oxidation are of great influence.

Andererseits sind Nitrid-Karbid-Zweistoffsysteme bekannt (s. R. K i e f f e r und P. Schwarzkopf »Hartstoffe und Hartmetalle«, 1953, S. 243 bis 250), beispielsweise die sogenannten »Hochofenwürfel«, die einen Mischkristall von 20% TiC und 80% TiN vorstellen. Mischkristalle entstehen auch bei der (beispielsweise in U 11 m a η η , Hncyklopädie der technischen Chemie, 1960, Bd. 12, S. 747 erwähnten) Herstellung von karbidhaltigem Titannitrid aus Metalloxid und Stickstoff in Gegenwart von Kohlenstoff. Solche Mischkristalle haben ein homogenes Gefüge und sind auf Grund ihrer Sprödigkeit für die Herstellung von verschleißfesten Oberflächenschichten praktisch nicht geeignet.On the other hand, nitride-carbide two-component systems are known (see R. K i e f e r and P. Schwarzkopf "Hard materials and hard metals", 1953, pp. 243 to 250), for example the so-called "blast furnace cubes", the imagine a mixed crystal of 20% TiC and 80% TiN. Mixed crystals are also formed in the (for example in U 11 m a η η, Hncyklopadie der technischen Chemie, 1960, Vol. 12, p. 747) production of carbide-containing titanium nitride from metal oxide and nitrogen in the presence of carbon. Such mixed crystals have a homogeneous structure and are ground their brittleness is practically unsuitable for the production of wear-resistant surface layers.

Es wurde nun gefunden, daß es gelingt, die Eigenschaften von mittels thermischen Spritzverfahren hergestellten Schichten erheblich zu verbessern, und zwar durch Verwendung einer pulverförmigen Hartstoffmischung, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mischung aus Titannitrid als Basis und mindestens einem Zusatz in Form einer Verbindung von Titan mit mindestens einem der Elemente Sauerstoff, Bor, Kohlenstoff oder Silizium besteht.It has now been found that the properties of those produced by means of thermal spraying processes are successful To improve layers considerably, by using a powdery hard material mixture, which is characterized according to the invention that the mixture of titanium nitride as a base and at least an additive in the form of a compound of titanium with at least one of the elements oxygen, Boron, carbon or silicon.

Die mit einer solchen pulverförmigen Hartstoffmischung hergestellten Schichten weisen, bedingt durch das Spritzverfahren, bei dem hohe Temperaturen aber nur für kurze Zeiten zur Anwendung kommen, ein heterogenes Gefüge auf. Dabei bilden die niedrig schmelzenden Komponenten eine Matrix, in welche die hochschmelzenden Komponenten eingebaut sind. Völlig unerwarteterweise besitzt eine solche heterogene Schicht nicht d^:e Sprödigkeit der homogenen Mischkristalle aus den gleichen Ausgangsstoffen.The layers produced with such a powdery hard material mixture have a heterogeneous structure due to the spraying process, in which high temperatures are only used for short times. The low-melting components form a matrix in which the high-melting components are incorporated. Completely unexpectedly, such a heterogeneous layer has not ^d: e brittleness of the homogeneous mixed crystals of the same starting materials.

Die mit den erfindungsgemäßen Hartstoffmischungen erzielten Schichten sind selbst unter den härtesten Bedingungen außerordentlich korrosionsfest und relativ zähe, hart.The layers obtained with the hard material mixtures according to the invention are even among the hardest Conditions extremely resistant to corrosion and relatively tough, hard.

ίο Besonders gute Ergebnisse wurden mit Zusätzen von Titanoxiden, Titankarbiden sowie mit Titankarborntrid enthaltenden Mischungen erreicht. Zusätze von 0,1 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 2 bis 20 Gewichtsprozent, erwiesen sich alo zweckmäßig.ίο Particularly good results were achieved with the addition of Titanium oxides, titanium carbides and titanium carbide containing mixtures achieved. Additions from 0.1 to 50 percent by weight, preferably from 2 to 20 percent by weight, turned out to be useful.

Nachfolgende Beispiele illustrieren die Verwendung verschiedener Hartstoffmischungen.The following examples illustrate the use of different hard material mixtures.

example 1

Auf einen Maschinenteil aus Grauguß wird, zur Herstellung einer dichten Verschleißschicht, eine Mischung aus 85% Titannitrid und 15% Titanoxid nach dem Plasmaspritzverfahren aufgebracht. Durch ein nachträgliches Einschmelzen mit der Plasmaflamme wird eine höhere Dichte der aufgespritzten Schicht erzielt.A mixture is applied to a machine part made of gray cast iron to produce a dense wear layer made of 85% titanium nitride and 15% titanium oxide using the plasma spraying process upset. Subsequent melting with the plasma flame results in a higher Achieved density of the sprayed layer.

Example 2

Auf einen Verschleißteil aus Stahl wird, zur Herstellung einer verschleißfesten Schicht eine Mischung aus 33% Titankarbid, 33% Titannitrid, Rest Titanoxid aufgebracht. Diese Schicht zeigt eine ausgezeichnete Haftfestigkeit auch ohne eine zusätzliche Haftschicht.A mixture of steel is applied to a wear part to produce a wear-resistant layer 33% titanium carbide, 33% titanium nitride, the remainder titanium oxide applied. This layer shows excellent adhesive strength even without an additional adhesive layer.

Example 3

Auf einen wärmebeständigen Verschleißteil aus Graphit wird nach Vorbereitung des Teils durch Sandstrahlen und Vorwärmen auf 300⁰C eine Hartstoffmischung bestehend aus 85% Titannitrid und 15% Titanoxid nach dem Plasmaspritzverfahren aufgebracht.After preparation of the part by sandblasting and preheating to 300 ^° C., a hard material mixture consisting of 85% titanium nitride and 15% titanium oxide is applied to a heat-resistant wear part made of graphite using the plasma spraying process.

Example 4

Eine Ausgußdüse für einen Schmelzofen, die aus porösem, mehr als 80% Magnesiumoxid enthaltendem Keramikmaterial besteht, wird auf 400 bis 500⁰C vorgewärmt und dann durch Plasmaspritzen mit einer Schutzschicht aus 50% Titannitrid, 30% Titankarbid und 20% Titanoxid versehen.A spout nozzle for a furnace, which consists of porous, more containing 80% magnesium oxide ceramic material is preheated and 400 to 500 ⁰ C then provided by plasma spraying with a protective layer of 50% titanium nitride, 30% titanium carbide and 20% titanium oxide.

Example 5

Ein verschleißbeanspruchter Lagerteil in einer Sandaufbereitungsmaschine, der aus graphitgefülltem Teflon besteht, wird mit einer Oberflächenschutzschicht versehen. Dazu wird die Kunststoffoberfläche mechanisch aufgerauht und aus einer Entfernung von mindestens 300 mm aus einem Plasmaspritzgerät folgende Hart-Stoffmischung aufgespritzt: 80% Titannitrid, 5% Titankarbonitrid und 15% Titanoxid. Dabei wird der Teil ständig durch Kontakt mit einer Kühlschlange gekühlt.A bearing part subject to wear and tear in a sand processing machine, which consists of graphite-filled Teflon is provided with a protective surface layer. For this purpose, the plastic surface is mechanically roughened and from a distance of at least The following hard material mixture was sprayed on 300 mm from a plasma spray device: 80% titanium nitride, 5% titanium carbonitride and 15% titanium oxide. The part is continuously cooled by contact with a cooling coil.

Claims

Patent claims:

1. Powdery hard material mixture to be applied to workpieces by means of thermal spraying, characterized in that the mixture of titanium nitride as a base and at least an additive in the form of a compound of titanium with at least one of the elements Oxygen, boron, carbon or silicon.

2. Mixture according to claim 1, characterized in that it contains titanium carbonitride

3. Mixture according to claim 1 or 2, characterized in that the proportion of additives 0.1 to 50 Weight percent, preferably 2 to 20 weight percent.