DE2113177A1

DE2113177A1 - Schutzschicht auf metallischen Oberflaechen

Info

Publication number: DE2113177A1
Application number: DE19712113177
Authority: DE
Inventors: Nixdorf Joachim Dipl-Chem Dr; K H Dr Gruenthaler; Dietrich Harkort; Kurt Hixt; Dieter Dipl-Ing Hums
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1971-03-18
Filing date: 1971-03-18
Publication date: 1972-09-28

Description

Schutzschicht auf metallischen Oberflächen Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht aus Emails, quarzfreien Oxiden oder metall-keramischen Werkstoffen (z. B. Cermets) auf vorzugsweise metallischen Oberflächen.
Es ist bekannt, daß Emails, die im wesentlichen aus Glasurgrundstoffen, Farb- und Trübmitteln, sowie Haftmitteln zusammengesetzt sind, als Oberflächenschutz für Eisen und Stahl eingesetzt werden. Die Schutzwirkung umfaßt unter anderem den chemischen Angriff (Korrosion) bei höheren und häufig wechselnden Temperaturen. Derartige hochwertige silikatische Schutzschichten, wie Emails, werden keineswegs ausschließlich, aber hauptsächlich im chemischen Apparatebau verwendet Vielfach führen mechanische Einwlrkungen, vor allem Stoßbeanspruchungen auf ein solches Email aufgrund dessen Sprödigkeit und geringen Schlagfestigkeit zu Rissen und Abplatzungen Da dadurch der Korrosionsschutz der metallischen Oberfläche entfernt wird und eine Reparatur praktisch nicht möglich ist, wird das Werkstück unbrauchbar Es wurden zwar immer wieder Versuche unternommen, die Schlagfestigkeit zu erhöhen, beispielsweise durch Einsatz von rekristallisierbarem Glas, wobei eine wesentliche Verbesserung allerdings nicht erreicht werden konnte, Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die mechanische Festigkeit, insbesondere Schlagfestigkeit von Emails und anderen Schutzschichten aus quar-zfreien Oxiden oder metall-keramischen Werkstoffen derart zu verbessern, daß die Rißausbreitung und Abplatzung weitgehend unterbunden wird0 Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch Einlagerungen in Form von beschichteten oder unbeschichteten Drähten, Bändern, Fasern, Fäden, Whiskern u ä. in die Schutzschicht gelöst werden kann.
Als besonders vorteilhaft haben sich Einlagerungeq aus glasumhüllten Drähten, sogenannten Taylordrähten erwiesen, weil sich deren Glashülle beim Einbrennen mit dem Einbettungsmaterial der Schutzschicht vorzüglich verbindet und die Oxydation der dünnen Drahtkerne in diesen Taylor-Drähten beim Brennprozeß verhindert0 Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsart der Erwindung sind die Einlagerungen netzförmig ausgebildet.
Ferner können mehrere, übereinander angeordnete, getrennte Lagen aus Fasern oder auch aus netzförmig verflochtenen Drähten als Einlagerungen dienen.
Zur Verbesserung der Haftung zwischen dem Einlagerungs-und dem Einbettungsmaterial können die Oberflächen der eingelagerten Drähte, Fasern usw. chemisch oder mechanisch vorbehandelt oder mit einer Haftvermittlerschicht versehen sein.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schutzschicht hat sich ein Verfahren als vorteilhaft erwiesen, bei dem das Einbettungsmaterial nach bekannten Flammspritzverfahren aufgetragen wird, während gleichzeitig das Einlagerungsmaterial in Form von Fasern, Whiskern u. ä. der zu beschichtenden Oberfläche zugeführt wird.
Bei der Herstellung von Schutzschichten aus Email, kann man zunächst einen dünnen Überzug aus dem Email aufbringen, auf den dann, solange dieser Überzug noch zähviskose ist, das Einlagerungsmaterial in Form von Fasern, Whiskern u. ä.
aufgebracht wird. Anschließend wird dann eine weitere Emailschicht eingebrannt.
Bei solchen aus Grund- und Deckemail aufgebauten Schutzschichten besteht außerdem die Möglichkeit, Fäden unterschiedlicher Zusammensetzung in die einzelnen Emailschichten einzubringen.
Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten, z. B. von Drähten aus austenitischem Stahl und Email (der Stahldraht hat den höheren Ausdehnungskoeffizienten), wird die gesamte Schutzschicht beim Abkühlen unter Druckspannung gesetzt0 Hierdurch und durch den höheren Elastizitätsmodul der eingelagerten Materialien, wird Zug-, Biege-und Schlagfestigkeit der erfindungsgemäßen Schutzschicht verbessert.
Ein weiterer Vorteil der mit Einlage'rungen versehenen Schutzschicht nach der Erfindung liegt darin, daß bei Schlagbeanspruchung nicht die gesamte Schutzschicht abplatzt, sondern daß die Risse an der Einlagerung zum Stillstand kommen. Somit bleibt. auch bei leichten Beschädigungen eine geschlossene Schutzschicht erhalten, die die Korrosion an der metallischen Oberfläche verhindert.
Die erfindungsgemäßen Schutzschichten dürften außer im chemischen Apparatebau auch in der Automobilindustrie mit Vorteil verwendet werden, beispielsweise zum Aufbau von korrosionsfesten Auspuffanlagen. Bisher scheiterte die Emaillierung von Auspuffrohren hauptsächlich an der geringen Schlagfestigkeit des Emails und an den dadurch bedingten Beschädigungen durch Steinschlag. Durch die erfindungsgemäße Schutzschicht ist diese Gefahr entscheidend verringert.

Claims

PATENTANSPRUCHE

fm D Schutzschicht aus Emails, quarzfreien Oxiden oder metallkeramischen Werkstoffen (z. B. Cermets) auf vorzugsweise metallischen Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schutzschicht Einlagerungen von beschichteten oder unbeschichteten Drähten, Bändern, Fasern, Fäden, Whiskern u. ä. enthält.
2. Schutzschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerungen auf glasumhüllten Drähten, sogenannten Taylor-Drähten, bestehen.
3. Sehutzschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerungen netzförmig ausgebildet sind.
4. Schutzschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerungen in Form von mehreren übereinander angeordneten, getrennten Lagen aus Fasern oder netzförmig verflochtenen Drähten ausgebildet sind.
5. Schutzschicht nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerungsmaterialien auf ihren Oberflächen chemisch oder mechanisch vorbehandelt sind.
6. Schutzschicht nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerungsmaterialien auf der Oberfläche mit einem Haftvermittler zu dem Einbettungsmaterial versehen sind.
7. Verfahren zur Herstellung der Schutzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht durch Flammspritzen des Einbettungsmaterials und gleichzeitiges getrenntes Zuführen von Einlagerungsmaterial in Form von Fasern, Whiskern u. ä.

auf die metallische Oberfläche hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Überzug aus Emails aufgetragen wird, auf den, solange dieser Überzug noch zähviskose ist, das Einlagerungsmaterial in Form von Fasern, Whiskern u.ä. aufgebracht wird, und daß anschließend eine weitere Emailschicht eingebrannt wird.