DE2111491C2 - Zur Beschickung einer Flammspritzpistole bestimmter flexibler Strang - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen zur Beschickung einer Flammspritzpistole bestimmten flexiblen Strang aus einem mit einem organischen Bindemittel gebundenen mineralischen Pulver für das Herstellen von Überzügen, der in einer biegsamen Hülle aus organischem Material eingeschlossen ist, wobei die Strangseele 0,1 bis 10 Gew.-°/o, bezogen auf das mineralische Pulver, einer bei der Vcrbrcnnungstcmpcratiir des organischen Bindemittels zur Bewahrung des Zusammenhanges der Mincralpulvcrtcilchcn bis zu ihrem völligen Schmelzen geeigneten mineralischen Verbindung enthüll, nach Patent 13 01 752. und auf dessen Verwendung.

Nach dem Hauptpalent ist es bereits bekannt, wie vorteilhaft es ist. ein mineralisches Pulver in Form eines biegsamen Stranges zur Beschickung einer Flammsprit/.pistole bereitzustellen. Die äußere organische Hülle um die Strangseelc sichert die mechanische Festigkeit, die Biegsamkeit und den Zusammenhalt des Ganzen. Beim Spritzen verflüchtigen sich das organische Bindemittel der Seele und die äußere organische Hülle in der Flammsprilzpistolc, während das mineralische Pulver, das im Zustand von schmelzenden Teilchen verspritzt wird, auf dem Träger, der es aufnimmt, einen gleichmäßigen Überzug von großer Reinheit und guten mechanischen Eigenschaften bildet. Das Aufbringen durch Spritzen ist leicht gemacht, und die Eigenschaften des Überzuges sind denen von durch direktes Aufspritzen mineralischen Pulvers erhaltenen Überzügen klar überlegen.

Bei durch das außerdem bekannte Aufspritzen mittels einer Spritzpistole mit chemischer Flamme erzeugten Überzügen, wobei man von einer Mischung aus zwei Bestandteilen ausgeht, die durch Reaktion in der Flamme eine für den Überzug bestimmte intermetallische Verbindung ergeben, wird die Haftung des Überzuges dank der Reaktion, die stark cxothcrmisch in der Flamme abläuft, erhalten. Man kann sich aber nicht auf eine einfache Mischung von zwei metallischen Pulvern verlassen: man muß außerdem noch einen engen Kontakt in dem zu verspritzenden Produkt schaffen, indem man die Bestandteile in Form umhüliter Pulverteilchen zuführt, wobei die Teilchen des einen Bestandteils die Teilchen des anderen umhüllen. Andererseits ist es, um die Beschickung der Flamm-Spritzpistolen zu erleichtern, erforderlich, daß die Pulver kugelförmig und von sehr homogener Teilchengröße sind. Die Herstellung solcher umhüliter Pulverteilchen mit diesen physikalischen Eigenschaften ist offensichtlich sehr lästig und schwierig. Außerdem ist die

ίο Geschwindigkeit der Teilchen in den Flammspritzpistolen gering, was zu wenig dichten Überzügen mit ausreichenden mechanischen Eigenschaften führt.

Ein anderer Versuch zum Erhalten von metallischen Überzügen großer Haftkraft besteht darin, daß man eine elektrische Plasmaflammspritzpistole verwendet. Die exotherme Reaktion der Bestandteile wird dann unnötig, und das Spritzen der vorher gebildeten intermetallischen Verbindung führt zu Überzügen mit besseren Haftkräften am Träger als denen, die man beim Spritzen der umhüllten Teilchen mit exolhermischer Reaktion mittels einer chemischen Flammspritzpistole erhält. Die Verwendung einer Plasmaspritzpistole ist indessen infolge des Anschaffungspreises und der Betriebskosten sehr lästig.

Zur Erleichterung der Formgebung und besseren Biegsamkeit des Stranges erscheint es an sich vorteilhaft, das Ausgangsmineralpulver, das zur Herstellung des Überzugs bestimmt ist, in Form eines Pulvers zu verwenden, dessen Teilchen so dicht wie möglich sind, d. h. zum Beispiel eine Dichte von wenigstens 80% der theoretischen Dichte haben und frei von Mikroporosität sind. Wenn man keine besonderen Vorsichtsmaßregeln trifft, bringt die Verwendung solcher Ausgangsstoffe jedoch einige Nachteile. Es ergibt sich

J5 nämlich, wenn das organische Bindemittel, das die vorläufige Bindung der Teilchen im Strang sichert, durch Verbrennen in der Flammspritzpistole entweicht, die Situation, daß die Körner keinen Zusammenhalt mehr haben; sie können daher durch den Gasstrom vor dem Schmelzen mitgerissen werden und so zu Überzügen minderer Qualität führen. Dieser Fehler wird durch die Tatsache deutlich, daß das linde des Stranges im Laufe des Sprit/.ens sehr konisch ist. daß jedoch seine Oberfläche keine gleichmäßige Schicht von geschmolzenem Material aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen flexiblen Strang gemäß Hauptpatent zu entwickeln, der sich zur Herstellung von mittels einer Flammsprilzpistolc aufgespritzten dichten metallischen Überzügen guter

to Glätte und großer Haftkraft eignet, ohne daß die mechanische Festigkeit und Biegsamkeit der Sirangsec-Ie vermindert sind und ohne daß die Schwierigkeiten und hohen Kosten der erwähnten, außerdem bekannten Verfahren auftreten.

V) Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strangseelc als mineralisches Pulver Molybdän, Nickelaluminid oder Nickcltilanid in einer Dichte von wenigstens 80% der theoretischen Dichte enthält.

Außerdem ist Gegenstand der Erfindung die Vcrwcn-

M) dung eines solchen Stranges zur Herstellung von Überzügen mittels einer Flammspritzpistole.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß sich mich ein Molybdän, Nickelaluminid oder Nickeltitanid als mineralisches Pulver enthaltender Strang zur I lcrstcllung

b'i von glatten und gut haftenden Überzügen mittels einer Flammspritzpistole verarbeiten läßt, wenn dieses mineralische Pulver eine Dichte von wenigstens 80¹Vo der theoretischen Dichte aufweist und in der Strangsee-

le zusammen mit einer geeigneten, bei der Verbrennungstemperatur des organischen Bindemittels zur Bewahrung des Zusammenhanges der Mineralpulverteilchen bis zu ihrem völligen Schmelzen dienenden mineralischen Verbindung enthalten ist s

Diese mineralische Verbindung kann in der Strangseele in fein verteilter Form oder in Form eines Gels oder einer dem organischen Bindemittel bei der Herstellung des Stranges zugesetzten Lösung homogen verteilt sein. Es handelt sich insbesondere um eine Masse von erhöhter spezifischer Oberfläche, insbesondere höher als !00 m²/g, die mit dem mineralischen Pulver im organischen Bindemittel sorgfältig verteilt ist, oder um eine Lösung eines thermisch zersetzbaren und diese Masse liefernden Salzes.

Es sei die besonders interessante Verwendung eines wäßrigen, in saurem Medium ausgeflockten Hydroxidgels ersvähnt. Als Salze in Form von Gelen oder Lösungen sind z. B. die Karbonate, Acetate, Chloride zu nennen.

Der Strang gemäß der Erfindung wird nach den Ausführungsbeispielen zum Aufspritzen von metallischen, am Träger stark haftenden und z. B. auf metallischen Trägern Unterschichten zur Anlagerung eines keramischen Überzugs darstellenden Überzügen verwendet.

Die Erfindung ermöglicht, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, nach denen man, um einen Überzug großer Haftfähigkeit durch Aufspritzen mittels einer Spritzpistole mit chemischer Flamme zu erzielen, von einer Mischung aus zwei Bestandteilen ausgehen muß, die durch Reaktion in der Flamme die intermetallische Verbindung ergeben. Auch entstehen erfindungsgemäß geringere Aufwendungen als beim Plasmaspritzpistolcn-Vcrfahren.

Der Strung gemäß der Erfindung läßt sich herstellen, indem man von einer bereits gebildeten intermetallischen Verbindung ausgeht, wodurch die komplizierte Herstellung von umhüllten Pulvencilchen vermieden werden kann, und es genügt trotzdem eine chemische Flammsprit/pislolc zur Erreichung eines dichten Überzuges ausgezeichneter Haftkraft.

Welcher Art das mineralische Pulver auch sei. der Strang gemäß der Erfindung läßt sich leicht herstellen, insbesondere durch Strangpressen zweier organischer Pasten, wovon eine, die für die innere Stningsecle bestimmt ist. das mineralische Pulver und die mineralische Verbindung in homogener Mischung enthält. Es ist häufig einfacher, das gleiche organische Bindemittel für beide Pasten zu verwenden, man kann jedoch auch zwei verschiedene, untereinander verträgliche Bindemittel mit ihren üblichen Zusätzen verwenden: insbesondere Lösungsmittel, Verdünnungsmittel. Plastifizierungsmittel.

In dem besonderen Fall, wo man einen einzigen thermoplastischen Stoff sowohl für das Bindemittel der Seele als auch für die Hülle verwendet, wendet man vorzugsweise das Warmstrangpressen an. Wenn nicht, wird der Vorgang vorzugsweise kalt durchgeführt, wobei die Stoffe in einem geeigneten Verdünnungsmit- ho lcl in Emulsion oder in Lösung gebracht sind, das dann durch Trocknen entfernt wird. Allgemein liegt der Gehalt an organischem Bindemittel in der Seele /wischen 0.5 und 8 Gcw.-%, und der Teil der Hülle stellt zwischen 6 und 10% dar. Die Teilchengröße des h> mineralischen Pulvers liegt vorzugsweise /wischen 5 und 500 μιη.

Im folgenden werden besondere Ausführungsbcispic-Ie des biegsamen Stranges gemäß der Erfindung beschrieben.

Beispiel I
Herstellung eines Molybdänstranges

Pulver von massivem Molybdän, dessen Teilchengröße zwischen 50 und 150 μιη liegt, wird mit 2 Gew.-% Hydroxyäthylmethylzellulose und4 Gew.-% faserförmigen Aluminiumhydroxid des Boehmit-Typs nach Ausflockung in Essigsäure gemischt. Man fügt 20% Wasser hinzu und nimmt eine intensive Knetung in einem Schaufelmischer während einer Dauer von 50 Minuten vor. Man fügt während dieses Knetvorganges noch 1 Gew.-% Glyzerin, bezogen auf das Molybdängewicht, zu. Nach dem Kneten wird die Paste durch eine mit Löchern von etwa 1 mm Durchmesser durchsetzte Düse gedrückt. Nach diesem Vorgang wird die Paste in Form eines homogenen Zylinders komprimiert.

Für die organische, der Umhüllung dienende Paste knetet man andererseits in einem Schaufelmischer 20 I warmes Wasser und 6 kg Hydroxyäthylmethylzellulose. Nach etwa 45 Minuten Knetens und, wenn die geleeartige Masse gut homogen erscheint, fügt man 3 kg reines Glyzerin und eventuell eine geringe Menge organischen Farbstoffs hinzu. Man knetet erneut etwa 15 Minuten, läßt die erhaltene Paste mindestens 48 Stunden in einem geschlossenen Behälter absetzen und komprimiert sie dann zu einem Zylinder wie die mineralhaltige Paste.

Die innere Paste wird mit Hilfe einer hydraulischen Presse durch eine Düse bestimmten Durchmessers gedrückt. Die äußere Paste wird ebenfalls mittels einer zweiten hydraulischen Presse durch eine ringförmige, zur ersten konzentrische Düse gedrückt.

Nach dem Trocknen bei 40⁰C während 24 Stunden erhält man schließlich einen umhüllten, sehr biegsamen Strang, der sich zur Herstellung von Molybdänübciviigen mittels einer Oxyacethylcnflaninispritzpisiolc eignet.

Beispiel 2

Herstellung eines biegsamen Stranges
aus Nickclaluminid

Die /um Bilden der inneren Seele des Stranges bestimmte Paste wird durch Mischen von 100 Gewichtsteilen Nickelaluminid (erhalten durch thermische Reaktion von 80 Teilen Nickel und 20 Teilen Aluminium beim Schmelzen des letzteren. Zerstäuben und Sieben) als Pulver, dessen Teilchengröße zwischen 50 und 150μπι liegt, 4 Teilen Hydroxyäthylmethylzellulose, 25 Teilen Wasser, 1 Teil Triethanolamin und 5 Teilen Aluminiumhydroxid des Boehmit-Typs in Faserform nach Ausflocken in Essigsäure erhalten.

Das Ganze dieser Bestandteile wird durch Kneten oder jedes andere geeignete Verfahren völlig homogenisiert und zur Form einer zylindrischen Masse komprimiert.

Die äußere Hüllenpaste des Stranges besteht aus 30 Gewichtsteilen Hydroxyäthylmethylzellulose. 5 Teilen Triethanolamin und 100 Teilen Wasser, und das Ganze wird ebenfalls homogenisiert und zu einem Zylinder zusammengepreßt.

Die innere Paste wird mit Hilfe einer hydraulischen Presse durch eine Düse bestimmten Durchmessers gedrückt. Die äußere Paste wird ebenfalls mittels einer zweiten hydraulischen Presse durch eine ringförmige.

zur ersten konzentrische Düse gepreßt. Man erhält so einen Strang A, der aus einem Strangkern aus innerer Paste und einer Umhüllung aus der organischen äußeren Paste besteht.

Dieser Strang wird nach der Formgebung getrocknet. Wenn man ihn mit Hilfe einer Flammspritzpistole verspritzt, die gewöhnlich zum Verspritzen von Metalldrähten bestimmt ist, kann man bemerken, daß der Strang einen geschmolzenen Nickelaluminidkegei aufweist und alle von diesem Strang abreißenden Teilchen gut flüssig sind.

Der auf einem normalen Stahl erhaltene Überzug ist dicht sowie sehr wenig porös und er besteht aus verschiedenen AUiminiden des Nickels, AbNi und Ni₃Al, und sehr geringen Gehalten an Nickel- und Aluminiumoxid.

Es wurde außerdem in gleicher Weise ein Strang B hergestellt, dessen Strangseele kein Aluminiumhydroxid enthielt, und ebenfalls mittels einer Flammspritzpistole zu einem Überzug auf einem normalen Stahl verspritzt.

Die Haftkraft des Überzugs an einer genormten Probe von 113,1 mm² Oberfläche betrug im Fall der Verwendung des erfindungsgemäßen Stranges A 2430 N, im Fall der Verwendung des Stranges B ohne Aluminiumhydroxid dagegen nur 2090 N.

Die mittlere Oberflächenrauhigkeit des Überzugs war nach Verwendung des Stranges A 11 μηι und nach Verwendung des Stranges B 14μιη, die maximale Oberflächenrauhigkeit erreichte 75 μηι (Strang A) bzw. 123 um (Strang B).

Die Zugfestigkeitswerte des Überzugs waren bei Verwendung des Stranges A 2109 N/cm² und nach Verwendung des Stranges B 1815 N/cm².

Es wurde außerdem die Biegsamkeit der Stränge A und B untersucht. Hierzu wickelte man den Strang A bzw. den Strang B auf eine Trommel eines Durchmessers von 100 mm. wonach jeder Strang zum Flammspritzen verwendet wurde.

Man stellte in beiden Fällen weder Brüche des Stranges noch Störungen beim Flammspritzen dieser Stränge fest.

Beispiel 3
Herstellung eines Stranges aus Nickeltitanid

Man stellt die innere Strangpaste durch inniges Mischen von 100 Gewichtsteilen eines Nickdtitanids, das durch vorherige Reaktion von 50 Gewichtsteilen Titan und 50 Gewichtsteilen Nickel erhalten wurde, als Pulver mit einer Korngröße zwischen 50 und 150 μηι, 5 Gewichtsteilen Hydroxyäthylmethylzellulose, 1 Gewichtsteil Glyzerin, 20 Teilen Wasser und 2 Teilen Borsäure her; das Ganze der Bestandteile wird homogenisiert, und die erhaltene Paste wird zur Form eines Zylinders gepreßt.

Die äußere Umhüllungspaste kann die nach Beispiel 2 sein.

Die beiden Pasten werden wie im Beispiel 2 durch Pressen durch konzentrische Düsen in Form gebracht, und man erhält einen umhüllten Strang, der anschließend getrocknet wird.

Beim Durchlauf durch eine Drahtspritzpistole liefert der Strang einen Überzug, der aus verschiedenen intermetallischen Verbindungen des Titans und Nickels besteht und sehr stark an metallischen Unterlagen, auf die er aufgebracht ist, haftet.

Man kann auch in diesem Fall feststellen, daß die am Strang freiwerdenden Teilchen flüssig sind, was bestätigt werden kann, indem man nach Beenden des Spritzens das Ende des Stranges untersucht, das konisch ist und eine zunächst flüssige und anschließend erstarrte Oberfläche zeigt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zur Beschickung einer Flammspritzpistole bestimmter flexibler Si.-ang aus einem mit einem organischen Bindemittel gebundenen mineralischen Pulver für das Herstellen von Oberzügen, der in einer biegsamen Hülle aus organischem Material eingeschlossen ist, wobei die Strangseele 0.1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das mineralische Pulver, einer bei der Verbrennungstemperatur des organischen Bindemittels zur Bewahrung des Zusammenhanges der Mineralpulverteilchen bis zu ihrem völligen Schmelzen geeigneten mineralischen Verbindung enthält, nach Patent 13 01752, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangseele als mineralisches Pulver Molybdän, Nickelaluminid oder Nickeltitanid in einer Dichte von wenigstens 80% der theoretischen Dichte enthält.

2. Verwendung eines Stranges nach Anspruch 1 zur Herstellung von Überzügen mittels einer Flammspritzpistole.