DE2212606B2

DE2212606B2 - PROCEDURE FOR APPLYING ABRASIVE SEALANT MATERIAL TO A PAD

Info

Publication number: DE2212606B2
Application number: DE19722212606
Authority: DE
Inventors: Raymond John Middleburg Heights Farrier Ernest Gilbert Parma Ohio Elbert (V St A)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1971-03-25
Filing date: 1972-03-16
Publication date: 1977-10-06
Also published as: BE781246A; FR2130674B1; JPS559922B1; DE2212606A1; DE2212606C3; CA941643A; FR2130674A1; GB1383343A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von abrieblahigem Dichtmaterial auf einer Unterlage, insbesondere auf der Innenwand von Turbinengehäusen, wobei Metallpulver mittels eines Haftmittels auf der Unterlage fixiert und in einer anschließenden Wärmebehandlung unter Verflüchtigung des Haftmittels metallurgisch mit der Unterlage verbunden wird. Als Verfahrenserzeugnis wird auf der Unterlage ein Überzug mit porösem Gefüge erhalten, welcher ausgezeichnete. Beständigkeit gegen Abnutzung und Oxidation verbindet.The invention relates to a method for applying abrasion-resistant sealing material to a base, in particular on the inner wall of turbine housings, with metal powder by means of an adhesive fixed on the base and in a subsequent heat treatment with volatilization of the adhesive is metallurgically connected to the substrate. The document obtained a coating with a porous structure, which is excellent. Resistance to wear and tear Oxidation connects.

Viele Anwendungsfälle erfordern zwischen einem bewegten und einem feststehenden Bauteil einen engen Zwischenraum, beispielsweise bei Turbinen, wo der Zwischenraum zwischen Turbinenschaufel und dem Turbinengehäuse möglichst klein gehalten werden soll. Die Herstellung entsprechender Teile, deren Abmes- < >o sungen innerhalb eines sehr engen Toleranzbereichs liegen müssen, ist kostspielig; da solche Bauteile hohen Temperaturen ausgesetzt werden, ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten aus dem unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten.Many applications require a narrow one between a moving and a stationary component Gap, for example in turbines, where the gap between the turbine blade and the Turbine housing should be kept as small as possible. The production of corresponding parts, their dimensions < > o solutions have to be within a very narrow tolerance range is costly; because such components are high Temperatures are exposed, additional difficulties arise from the different Coefficient of thermal expansion.

Es ist bereits bekannt, die Innenwand eines Turbinengehäuses mit einem abriebfähigen Überzug zu versehen, der bei Reibungskontakt mit der Turbinenschaufel allgetragen wird, wodurch ein Kanal gebildet wird, in dem die Spitze der Schaufel laufen kann. Werden die überzogenen Bauteile den hohen Tcmperatijren üer üblichen Betriebsbedingungen für eine Turbine ausgesetzt, so kann sich die Schaufel innerhalb des Kanals ausdehnen oder zusammenziehen, und es wird trotzdem verhindert, daß Gas zwischen der Spitze der Schaufel und der Innenwand des Gehäuses entweicht. Im Ergebnis erhöht dieses Verfahren den Wirkungsgrad einer Turbine und kann auch dazu benutzt werden, bereits stark abgenutzte Turbinen schnell und kostensparend wieder gebrauchsfähig zu machen.It is already known to cover the inner wall of a turbine housing with an abrasive coating provided, which is generally carried in frictional contact with the turbine blade, whereby a channel is formed where the tip of the shovel can run. The coated components will meet high temperatures Exposed to normal operating conditions for a turbine, the blade can move inside of the channel expand or contract, and it is still prevented that gas between escapes the tip of the blade and the inner wall of the housing. As a result, this process increases the efficiency of a turbine and can also be used to repair already heavily worn turbines to make usable again quickly and cost-effectively.

Ein brauchbares Verfahren zum Aufbringen eines solchen abriebfähigen Metallüberzugs ist beispielsweise der US-Patentschrift 30 84 064 zu entnehmen; wonach pulverlormige Metalle mittels Plasma auf eine Unterlage aufgespritzt werden.One useful method of applying such an abrasive metal coating is, for example see US Pat. No. 3,084,064; after which powder-form metals by means of plasma on a Underlay to be sprayed on.

Ferner ist verschiedentlich (vgl. die deutsche Auslegeschrift 12 93 968 und die schweizerische Palentschrift 2 81452) beschrieben worden, Metallpulver mittels eines llaftmittels auf einer zu belegenden Fläche zu fixieren und in einer anschließenden Wärmebehandlung unter Verflüchtigung des Haftmittels das Metallpulver metallurgisch mit der Unterlage zu verbinden. Furthermore, various (cf. the German interpretative document 12 93 968 and the Swiss Palentschrift 2 81452), metal powder to be fixed on a surface to be covered by means of an oiling agent and in a subsequent heat treatment to connect the metal powder metallurgically to the substrate with volatilization of the adhesive.

Mit den bekannten Verfahren war es jedoch nicht in befriedigendem Umfang möglich, auf einer Unterlage einen Überzug aufzubringen, der einerseits gegen Oxidation und Abnutzung die erforderliche Beständigkeit aufwies, und andererseits unter bestimmten Bedingungen in vorgesehenen Bereichen wieder durch Abrieb entfernt werden konnte. Hierbei kommt insbesondere der Porosität eines solchen Überzugs erhöhte Bedeutung zu.With the known methods, however, it was not possible to a satisfactory extent on a pad to apply a coating that, on the one hand, has the required resistance to oxidation and wear and, on the other hand, under certain conditions again in designated areas Abrasion could be removed. In particular, the porosity of such a coating is increased Importance to.

Aufgabe der Erfindung ist, ein einfaches Verfahren zum Aufbringen von abriebfähigern Dichtmaterial auf einer Unterlage anzugeben, wobei das aufgebrachte Dichtmaterial fest an der Unterlage haftet, auch unter hohen Temperaturen oxidationsbeständig ist und sich bei Reibungskontakt leicht im vorgesehenen Ausmaß in einem eng begrenzten Bereich ablösen läßt.The object of the invention is to provide a simple method for applying abrasive sealing material a base, whereby the applied sealing material adheres firmly to the base, including under is resistant to oxidation at high temperatures and easily moves to the intended extent in the event of frictional contact can be released in a narrowly limited area.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Aufbringen von abrieblahigem Dichtmaterial auf einer Unterlage, insbesondere auf der Innenwand von Turbinengehäusen, wobei Metallpulver mittels eines Haftmittels auf der Unterlage fixiert und in einer anschließenden Wärmebehandlung untei Verflüchtigung des Haftmittels metallurgisch mit dei Unterlage verbunden wird, als erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß auf der Unterlage eine 25 bis 76 μηι dicke Klebstoffschicht aufgebracht, auf diese Pulvei aus Chrom, Nickel oder Legierungen dieser Metalle mit einer Teilchengröße zwischen 1 und 300 μηι ge streut und überschüssiges, nichthaftendes Pulver ab geschleudert wird, das Aufbringen von Klebstoff unc Pulver wenigstens einmal, bevorzugt mehrmals, wieder holt und die beschichtete Unterlage unter reduzieren der Atmosphäre auf Temperaturen oberhalb 1150C erwärmt wird.To solve this problem, a method for applying abrasion-resistant sealing material on a base, in particular on the inner wall of turbine housings, with metal powder fixed on the base by means of an adhesive and subdivided in a subsequent heat treatment Volatilization of the adhesive is metallurgically bonded to the substrate, as proposed according to the invention, that on the base a 25 to 76 μm thick adhesive layer is applied to this powder from chromium, nickel or alloys of these metals with a particle size between 1 and 300 μηι ge scatters and excess, non-adhesive powder is thrown off, the application of adhesive unc Repeat powder at least once, preferably several times, and reduce the coated substrate the atmosphere to temperatures above 1150C is heated.

Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßei Verfahren sehen vor,Special embodiments of the method according to the invention provide

daß schuppenförmiges Metallpulver mit einei Länge der Schuppen zwischen 25 und 200 μη und einer Dicke zwischen 1 und ΙΟμηι, insbe sondere Metallschuppen mit einer flächigen Aus dehnung von 100 X 100 μηι und einer Dick<that flaky metal powder with a length of the flakes between 25 and 200 μm and a thickness between 1 and ΙΟμηι, esp Special metal scales with a flat extension of 100 X 100 μm and a thickness <

von 5 μηι aufgestreut werden;
daß nach der Wärmebehandlung aiii' dem gesinterten porösen Diehtinalerial eine sehr reine Suspension aus Silicium-, Aluminium-, Titan- und/ oder Chromoxidcn aufgebracht und erneut auf solche Temperaturen erwärmt wird, bei denen die Oxide erweichen und das poröse Dichtmalerial mit einer glasartigen Oxidschicht überziehen; dabei wird gegebenenfalls unter Stickstoff auf 1250 C erwärmt.be scattered by 5 μηι;
that after the heat treatment aiii 'the sintered porous diehtinalerial a very pure suspension of silicon, aluminum, titanium and / or chromium oxides is applied and heated again to such temperatures at which the oxides soften and cover the porous sealing material with a vitreous oxide layer ; this is optionally heated to 1250 ° C. under nitrogen.

Beim erfindungsgemälkn Verfahren wird zuerst das Haftmittel auf der zu überziehenden Unterlage aufgebracht. Geeignete Haftmittel sind etwa thermoplastische oder bei Erwärmung aushärtende Harze, Klebemittel auf Gummibasis, oder irgendein anderes Bindemittel, das bei der Anwendung klebrige Eigenschaften aufweist und anschließend bei erhöhten Temperaturen entfernt werden kann. Der Überzug aus klebrigem Bindemittel soll eine Dicke zwischen 25 und 76 um aufweisen, damit Metallteilchen, welche darauf aufgebracht werden, davon festgehalten werden. Anschließend werden Pulver aus Chrom, Nickel oder deren Legierungen, etwa eine Chrom-Nickel-Legierung, auf der klebrig überzogenen Oberfläche aufgebracht. Jeglicher Überschuß an Metallteilchen wird anschließend durch übliche Verfahren entfernt, etwa durch Schütteln der Vorrichtung, durch Abschleudern oder durch Umdrehen der Vorrichtung, wobei durch Einwirkung der Schwerkraft der Überschuß entfernt wird. Ergänzend können eine oder mehrere, mit eingebetteten Partikeln versehene Haftmittelschichten auf der Unterlage aufgebracht werden, um einen mehrschichtigen, dickeren Überzug herzustellen, dessen Dichte 40% der theoretischen Dichte nicht übersteigt. Die Unterlage mit dem aufgebrachten Material wird anschließend einer Wärmebehandlung ausgesetzt, wobei die Metallteilchen sintern, das Haftmittel entfernt und ein poröses Gefüge erhalten wird, dessen Dichte angenähert mit der Dichte des nicht erwärmten Überzugs übereinstimmt. Die Teilchengröße des Metallpulvers kann etwas variieren und liegt zwischen 1 und 300 μιη, wobei Teilchengrößen zwischen 100 und 150 μιη bevorzugt werden.In the method according to the invention, the adhesive is first applied to the substrate to be coated. Suitable adhesives include thermoplastic resins or resins that harden with heat, adhesives gum-based, or any other binder that has tacky properties when applied and can then be removed at elevated temperatures. The sticky coating Binder should have a thickness between 25 and 76 µm to allow metal particles to be applied to it be held on by it. Then powder from chromium, nickel or theirs Alloys, such as a chrome-nickel alloy, applied to the tacky coated surface. Any Excess metal particles are then removed by conventional methods, such as shaking the device, by spinning or by turning the device, whereby by the action of Gravity removes the excess. In addition, one or more, with embedded particles Adhesive layers provided on the base are applied to form a multi-layer, thicker one To produce a coating whose density does not exceed 40% of the theoretical density. The pad with the applied material is then subjected to a heat treatment, whereby the metal particles sintering, the adhesive is removed and a porous structure is obtained whose density approximates with corresponds to the density of the unheated coating. The particle size of the metal powder can vary somewhat and is between 1 and 300 μm, particle sizes between 100 and 150 μm are preferred.

Die Temperatur und die Dauer der Wärmebehandlung ist abhängig von dem ausgewählten Metallpulver und dem benutzten Haftmittel und kann jeweils von einem Fachmann festgelegt werden. Beispielsweise wird bei Verwendung eines Haftmittels auf Gummibasis und bei Verwendung von Teilchen aus Nickel-Chrom-Legierung eine Wärmebehandlung unter Wasserstoff-Atmosphäre bei über 1150"C und einer maximalen Aufheizgeschwindigkeit von 3O⁰C pro Minute und einer Verweildauer von zumindest einer Stunde und bevorzugt von zwei Stunden ausreichen, um einen geeigneten Überzug zu erhalten. Es ist ebenfalls möglich, die überzogene Unterlage anfänglich mit einer maximalen Aufheizgeschwindigkeit von 30°C pro Minute auf eine Temperatur zwischen ungefähr 1000°C und ungefähr 1200^üC zu erwärmen und bei dieser Temperatur ungefähr 15 Minuten zu halten, um das Haftmittel zu entfernen. Anschließend kann die gesamte Einheit aus dem Ofen entfernt, gereinigt und auf die gewünschten Abmessungen gebracht werden. Die haftmittelfreie Einheit kann anschließend nochmals auf über 1150'C erwärmt werden, um die Metallteilchen zu sintern.The temperature and the duration of the heat treatment depend on the metal powder selected and the adhesive used and can be determined in each case by a person skilled in the art. For example, using an adhesive based on rubber, and with the use of particles of nickel-chromium alloy is a heat treatment under hydrogen atmosphere at above 1150 "C and a maximum heating rate of 3O ⁰ C per minute, and a residence time of at least one hour and preferably from two hours sufficient to obtain a suitable coating. It is also possible to heat the coated substrate initially with a maximum heating rate of 30 ° C per minute to a temperature between about 1000 ° C and about 1200 ^ü C and approximately at this temperature Hold for 15 minutes to remove the adhesive, then remove the entire unit from the furnace, clean and scale it to the desired dimensions, and then reheat the adhesive-free unit to above 1150 ° C to sinter the metal particles.

Durch Aufstreuen von Metallteilchen auf eine klebrige I laltmitlelschicht und nachfolgende Sinterung erhält man einen porösen Metallüberzug, welcher eine Vielzahl von fest miteinander verbundenen Melallteilchen aufweist, während gleichzeitig die SchichtenIt is obtained by sprinkling metal particles on a sticky metal layer and subsequent sintering a porous metal coating, which consists of a large number of metal particles firmly connected to one another has while at the same time the layers

^s parallel zu der überzogenen Hache gegenüber Abscherii'.ig nur schwach gebunden sind. Diese Eigenschaften führen zu einem Überzug, der für die Anwendung als abriebfähige Dichtung hervorragend geeignet ist. Darüber hinaus bilden die innerhalh des ^{s are} only weakly tied parallel to the covered Hache opposite Abscherii'.ig. These properties result in a coating that is ideally suited for use as an abrasion-resistant seal. In addition, the inner halh of the

ίο porösen Überzugs bestehenden Poren Räume, welche mit abgelösten Teilen des gesinterten Metalls gefüllt werden können, wenn die überzogene Hache der Beanspruchung durch Kontaktreibung ausgesetzt wird; dies erfolgt insbesondere dann, wenn die Spitze einerίο porous coating existing pore spaces which can be filled with detached parts of the sintered metal if the coated surface of the Is exposed to contact friction; this happens especially when the tip of a

is Turbinenschaufel die überzogene Innenwand eines Turbinengehäuses berührt. Anstatt all die außen liegenden gesinterten Metallteilehen talsächlich in Segmenten abzukratzen, kann die Beanspruchung durch Kontaktreibung auch dazu führen, daß die äußerstenturbine blade is the coated inner wall of a Turbine housing touches. Instead of all of the sintered metal parts on the outside, they are mostly in segments scraping off, the stress of contact friction can also lead to the extreme

:o der Metallteilchen in benachbarte Poren hineingebogen werden, wodurch die tatsächlich ausgekratzten oder abgeschuppten Teilchen in und um den Zwischenraum zwischen den feststehenden und bewegten Bauteilen auf ein Minimum reduziert werden. Der: o the metal particles bent into adjacent pores causing the actually scraped or flaked particles in and around the gap between the fixed and moving parts can be reduced to a minimum. Of the

:s Einbau von abgetrennten oder abgebogenen Metallsegmenten in die Poren des porösen Überzugs entlang des Bereichs der beanspruchten Oberfläche führt zu einer Oberfläche mit verdichtetem Überzug in einer kanalähnlichen Zone, wodurch die Durchlässe zum Eindringen und Entweichen von Gas auf ein Minimum vermindert werden. Aus diesem Grunde ist das erlindungsgemäß hergestellte poröse Gefüge von geringer Dichte ideal geeignet für die Anwendung als abriebfähige Dichtung, da hiermit das Abkratzen und Abis lösen von Überzugsmaterial auf ein Minimum reduziert wird; hierin liegt ein besonderer Vorteil, denn oft kann das Entfernen von überschüssigem Material zur Bildung von Durchlässen führen, durch die Gas entweichen kann.: s Installation of severed or bent metal segments into the pores of the porous coating along the area of the stressed surface leads to a surface with a compacted coating in a channel-like zone, whereby the passages to the Ingress and escape of gas can be reduced to a minimum. For this reason it is in accordance with the invention produced porous structure of low density ideally suited for use as abrasive Seal, as this reduces the scratching and loosening of the coating material to a minimum will; This is a particular advantage, as it is often possible to remove excess material lead to the formation of passages through which gas can escape.

Wenn der abriebfähige Überzug aus porösem Metall für den Gebrauch in einer stark oxidierenden Umgebung vorgesehen ist, dann sollte die Metallkomponente des Überzugs nach ihrer Beständigkeit gegenüber Oxidation ausgewählt und das Sinterverfahren unter inerter oder reduzierender Atmosphäre durchgeführt werden. Um die Oxidationsbeständigkeit des abriebfähigen porösen Überzugs noch weiter zu verstärken, kann ein keramischer Überzug aufgebracht werden, der zumindest einen Teil der inneren Oberflächen des Metallgefüges benetzt und überzieht. Keramische Überzüge aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Chromoxid in jeder beliebigen Kombination und anteilmäßigen Zusammensetzung können für diesen Zweck geeignet sein. Die Dicke und dieIf the abrasive coating made of porous metal for use in a highly oxidizing environment is provided, then the metal component of the coating should be based on its resistance to Oxidation selected and the sintering process carried out under an inert or reducing atmosphere will. To further increase the oxidation resistance of the abrasive porous coating, For example, a ceramic coating can be applied to at least a portion of the interior surfaces of the metal structure is wetted and coated. Ceramic coatings made of silicon dioxide, aluminum oxide, Titanium oxide, chromium oxide in any combination and proportionate composition can be suitable for this purpose. The fat and the

Zusammensetzung des keramischen Überzugs muß dahingehend festgelegt werden, daß dieser das poröse Gefüge verstärkt, ohne die Abriebfähigkeit des Dichtmaterials zu beeinträchtigen.
Um die Porosität des Gefüges zu erhöhen, könnenThe composition of the ceramic coating must be determined in such a way that it reinforces the porous structure without impairing the abrasion resistance of the sealing material.
To increase the porosity of the structure, you can

do anstelle des obenerwähnten Metallpulvers poröse Metallteilchen von einheitlicher Größe verwendet werden. Diese porösen Metallteilchen können dadurch erhalten werden, daß aus feinem Metallpulver oder Schuppenpulver ein Agglomerat gebildet, dieses in geeigneterdo porous metal particles instead of the aforementioned metal powder of uniform size can be used. These porous metal particles can thereby be obtained that an agglomerate is formed from fine metal powder or flake powder, this in a suitable manner

6s Atmosphäre gesintert, der mürbe Sinterkuchen anschließend pulverisiert und das erhaltene Pulver gesiebt wird.
Es liegt ebenfalls innerhalb des Anwendungsbereichs6s atmosphere, the crumbly sinter cake is then pulverized and the powder obtained is sieved.
It is also within the scope

der Erfindung, anstelle des Metallpulver* Mctallschuppen aus dem oben aufgeführten Malerial auf die klebrige ilaftmiüelschicht zu streuen und ansonsten, wie beschrieben, zu verfahren. Dies führt zu einem Überzug aus porösem Metall mit geringer Dichte, welcher eine größere Tendenz zum /erbrechen als zum Abreiben aufweist, da die Schuppen weitgehend parallel auf der Oberfläche des Substrats Hegen. Dieser überzug ist besonders für solche Anwendungen geeignet, wo die Überbleibsel beim Abreiben zu einer Zerstörung der umgebenden Teile führen könnten. Die Schuppen können eine ebene Ausdehnung von 25 x 25 μηι bis 200 x 200 μιτι mit einer Dicke zwischen 1 und ΙΟμιη aufweisen, bevorzugt werden Schuppen eingesetzt, welche eine ebene Ausdehnung von 100 X 100 μηι mit einer Dicke von ungefähr 5 μηι aufweisen.the invention, instead of the metal powder *, to sprinkle metal flakes from the painters listed above on the sticky layer of adhesive and otherwise proceed as described. This leads to a coating of porous metal with a low density, which has a greater tendency to vomit than to rub off, since the scales lie largely parallel on the surface of the substrate. This coating is particularly suitable for applications where the debris, if rubbed off, could destroy the surrounding parts. The flakes can have a flat dimension of 25 x 25 μm to 200 x 200 μm with a thickness between 1 and ΙΟμιη, preferably scales are used which have a flat dimension of 100 X 100 μm with a thickness of approximately 5 μm.

Es konnte experimentell bestätigt werden, daß der erfindungsgemäß aufgebrachte abrieblähige Überzug mit einem Metallpulver aus Nickel-Chrom-Legierung und mit einem Haftmittel auf Gummibasis eine verdoppelte Beständigkeit gegenüber Abnutzung im Vergleich zu einem handelsüblichen abriebfähigen Überzug aus Metallfasern, die aus einer hauptsächlich aus Chrom, Nickel, Molybdän und Eisen bestehenden Legierung (»ilastelloy X«) der Cabot Corp. bestehen; die Oxidations-Beständigkeit des erfindungsgemäßen abriebfähigen Überzugs ist 17mal besser und seine Beständigkeit gegen Temperaturänderunnen ist 4mal besser als die entsprechenden Eigenschaften dieses bekannten Produkts.It has been experimentally confirmed that the abrasive coating applied according to the invention with a metal powder made of nickel-chromium alloy and with a rubber-based adhesive a doubled Resistance to wear and tear compared to a commercially available abrasive coating made of metal fibers composed of a predominantly chromium, nickel, molybdenum and iron Alloy ("ilastelloy X") from Cabot Corp. exist; the oxidation resistance of the invention abrasive coating is 17 times better and its resistance to temperature changes is 4 times better than the corresponding properties of this well-known product.

Die folgenden Beispiele dienen zur Beschreibung der Erfindung.The following examples serve to describe the invention.

Example I.

Eine 50 μηι dicke klebrige Schicht eines K lebemittels auf Gummibasis wurde auf ein festes, 5,1 X 15,2 cm großes Werkstück aus »Inconel 600«, einer Legierung, die hauptsächlich aus Nickel, Chrom und Eisen besteht, aufgesprüht. Anschließend wurde auf die klebrige Haftmittelschicht eine Schicht aus Inconel-600-Pulver mit Teilchengrößen von 60 bis 100 μητ aufgestreut und der Überschuß an Pulver davon durch einfaches Umdrehen und leichtes Schütteln des überzogenen Werkstückes entlernt. Aul'diese erste Schicht aus Inconel-600-Pulver wurde eine zweite Schicht Haftmittel aufgetragen, anschließend erfolgte ein zweites Bestreuen mit Inconel-600-Pulver. Der Überschuß an Pulver wurde wiederum in der oben beschriebenen Weise entfernt. Die Teilchen der zweiten Metallpulverschicht neigten dazu, an den Teilchen der ersten Metallpulverschicht zu halten. Es wurden weitere Überzüge aus Haftmittel und Metallpulver aufgetragen, bis insgesamt eine Schichtdicke von 3,20 mm erreicht war. Die mit Inconel 600 überzogene Probe wurde anschließend in trockener Wasserstoffatmosphäre (Taupunkt -40 C) in einem Durchlaufofen 15 Minuten lang bei 1180' C vorgesintert, um die plastischen Anteile in dem Haftmittel zu zersetzen, den im Haftmittel enthaltenen Kohlenstori'rückstand zu entfernen und die Sinterung einzuleiten. Die vorgesinterte Probe wurde anschließend unter trockenem Wasserstoff (Taupunkt -40'C) auf 1250X erwärmt und dort eine Stunde lang gehalten. Dieses Sinterverlahren war ausreichend, um feste Bindungen zwi- (,₅ sehen den Teilchen des Metallpulvers untereinander und zwischen den Teilchen und dem Werkstück aus Inconel 600 herzustellen. Anschließend wurde dasA 50 μm thick sticky layer of a rubber-based adhesive was sprayed onto a solid, 5.1 X 15.2 cm workpiece made of "Inconel 600", an alloy consisting mainly of nickel, chromium and iron. A layer of Inconel 600 powder with particle sizes of 60 to 100 μm was then sprinkled onto the tacky adhesive layer and the excess powder was removed from it by simply turning the coated workpiece over and gently shaking it. A second layer of adhesive was applied to this first layer of Inconel 600 powder, followed by a second sprinkling of Inconel 600 powder. The excess powder was again removed in the manner described above. The particles of the second metal powder layer tended to stick to the particles of the first metal powder layer. Further coatings of adhesive and metal powder were applied until a total layer thickness of 3.20 mm was reached. The sample coated with Inconel 600 was then pre-sintered in a dry hydrogen atmosphere (dew point -40 ° C.) in a continuous furnace for 15 minutes at 1180 ° C. in order to decompose the plastic components in the adhesive, to remove the carbon dioxide residue contained in the adhesive and to remove the Initiate sintering. The pre-sintered sample was then heated to 1250X under dry hydrogen (dew point -40'C) and held there for one hour. This sintered Verl Ahren was sufficient to strong bonds be- _(5, see the particles of the metal powder to one another and produce between the particles and the workpiece from Inconel 600th Subsequently, the

.15 Werkstück unlcr .Stickstoff I Stunde lang auf 1250 ( erwärmt, um die Oxidationsbeständigkeit des Überzugs noch weiter zu erhöhen. .15 Workpiece under nitrogen for 1 hour heated to 1250 (in order to increase the oxidation resistance of the coating even further.

Zu Vergleichszwecken wurden Proben hergestellt und untersucht; eine Probe war mit handelsüblichem abricblähigen Nickclgraphil aus 75% Nickel und 25% Kohlenstoff und eine weitere Probe war mit itbriehlahigen Metallfasern aus sogenanntem »Mclalllllz« überzogen worden; diese Vergleichsproben wurden gemeinsam mit der erfindungsgemäßen Probe nach obigem Beispiel auf Abricbfähigkcit, Zerbrechlichkeit und Beständigkeit gegen Abnutzung geprüft.For comparison purposes, samples were prepared and examined; a sample was with commercial Abricblähigen Nickclgraphil made of 75% nickel and 25% carbon and another sample was with itbriehlahigen Metal fibers have been coated with so-called "Mclalllllz"; these comparative samples were together with the sample according to the invention according to the above example for abrasion ability, fragility and resistance to wear and tear tested.

Die Abriebfähigkeil der Proben wurde als Tiefe der erhaltenen Furche bestimmt, wenn ein 45°-Kegel als Prüfspitze mit einer Geschwindigkeit von 182 cm/ min unter verschiedenen Belastungen über die Probe bewegt wurde.The abrasion wedge of the samples was determined as the depth of the furrow obtained, if a 45 ° cone as a test tip with a speed of 182 cm / min under various loads across the sample was moved.

Die Zerbrechlichkeit wurde mit einem Meßgerät zur Bestimmung der Shore-Härte, einem sogenannten »Shore-Durometer«, unter Verwendung der Λ-2-Gnideinteilung bestimmt.The fragility was measured with a measuring device for determining the Shore hardness, a so-called »Shore durometer«, using the Λ-2 Gnid division certainly.

Die Beständigkeit gegen Abnutzung wurde dadurch bestimmt, daß man aus einer Entfernung von 10,2 mm aus einer Düse mit einem Durchmesser von 460 am einen Argonstrahl, der unter einem Druck von 3,2 kg/cm³ stand, unter verschiedenen Winkeln gegen die Probe richtete. In diesem Gasstrahl wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,5 g pro Minute Aluminiumoxidpulver einer Teilchengröße von 27 μηι eingeführt. Die Abnutzung wurde als das Verhältnis zwischen Einwirkungsdauer in Sekunden und Ausmaß der erhaltenen Vertiefung in μηι bestimmt.The wear resistance was determined by applying a jet of argon under a pressure of 3.2 kg / cm ³ at various angles to the sample from a distance of 10.2 mm from a nozzle with a diameter of 460 μm judged. In this gas jet, aluminum oxide powder with a particle size of 27 μm was introduced at a rate of 0.5 g per minute. The wear and tear was determined as the ratio between the duration of action in seconds and the extent of the depression obtained in μm.

Die erhaltenen Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I aufgerührt.The test results obtained are listed in Table I below.

Example 2

Die Proben wurden analog zu Beispiel 1 hergestellt und die Oberfläche zusätzlich mit einem Überzug auf Siliciumoxidbasis versehen; dieser enthielt die folgenden Bestandteile:The samples were produced analogously to Example 1 and the surface was additionally coated silica based; this contained the following components:

100 Gew.-Teile Glasmasse (SiO₂), 40 Gew.-Teile Titandioxid,100 parts by weight of glass mass (SiO ₂ ), 40 parts by weight of titanium dioxide,

3 Gew.-Teile Chromoxid,3 parts by weight of chromium oxide,

6 Gew.-Teile grüner Ton,
'/_s Gew.-Teile Kaliumnitrid.6 parts by weight of green clay,
'/ _s parts by weight of potassium nitride.

Diese Komponenten wurden mit Alkohol eine Woche lang in einer Kugelmühle zerkleinert, um eine kolloidal-disperse Suspension zu erhalten, aus der sich in verdünnter Lösung kein sichtbarer Niederschlag abschied. Die entsprechend Beispiel 1 hergestellten Proben wurden in diese Suspension getaucht und anschließend bei 30'C an Luft getrocknet, um den Alkohol zu enfernen. Diese Schritte, nämlich Eintauchen und Trocknen, wurden so oft wiederholt, bis das Gewicht der Probe um 9% zugenommen hatte. Im Verlaur des mehrfachen Eintauchens setzten sich die* reinen Oxidteilchen in den Poren des porösen Metallgerüges rest. Die überzogenen Proben wurden anschließend unter Stickstoffatmosphäre zwei Stunden lang auf 1250'C erwärmt. Bei dieser Temperatur schmolz der Überzug und benetzte Teile der Oberfläche des Werkstückes und die Hauptmenge der porösen Metallschicht, wobei ein Schutzüberzug aus glasartigen Oxiden gebildet wurde.These components were ground in a ball mill with alcohol for a week to obtain a Obtain colloidal-disperse suspension from which no visible precipitate can be seen in dilute solution taking leave. The samples prepared according to Example 1 were immersed in this suspension and then Air-dried at 30'C to remove the alcohol. These steps, namely, immersion and drying were repeated until the weight of the sample had increased by 9%. in the After being immersed several times, the pure oxide particles settled in the pores of the porous metal structure rest. The coated samples were then left under a nitrogen atmosphere for two hours heated to 1250'C for a long time. At this temperature the coating melted and wetted parts of the surface of the workpiece and the bulk of the porous metal layer, with a protective coating of vitreous Oxides was formed.

Die nach Beispiel 1 erhaltenen und die zusätzlich mit dem Überzug versehenen Proben wurden beiThe samples obtained according to Example 1 and those additionally provided with the coating were at

Lufteinwirkung ausgesetzt, um ihre Oxida-ζω toestimniraien. Nach bestimmten Z&italfostämden waairden die Proben gewogen, « dih-rc GewiiohtsziUjiatirne zu bestimmen; diese Gewichtszunafaroe ist ein direktes MaE Kt die Oxidation der Proben. Diese Versuchseirgebnsisse sind nachstehend aiafgddfeirt und zeigen, daß die OxidatiOns-Beständigfoeit eimer abriebrähigen Dichtung aus porösem Metall td»r<c!fo eiira&n Überzug aus Ikeiraitimiischerm Material erhöht werden kaum.Exposed to air to their oxida-ζω toestimniraien. According to certain Z & italfostämden waairden the samples weighed, «dih-rc To determine GewiiohtsziUjiatirne; this increased weight is a direct measure of the oxidation of the samples. These experimental results are below aiafgddfeirt and show that the oxidation resistance Bucket wear-resistant seal made of porous metal td »r <c! fo eiira & n coating of Ikeiraitimiischerm material increased will hardly.

Qxidafems-BesiändigkeitResistance to Qxidafems

EimntavsdaiEimntavsdai aer Nidhlülbec/ZOgeineaer Nidhlülbec / ZOgeine ÜberzogeneOverdone Probesample Probesample G ewichtszu nahm eIncreased weight e GewichtsWeight zunahmeincrease (Standen))(Stood)) i(%l)i (% l) HOOHOO 3,25%3.25% 1,05%1.05% 2Θ02Θ0 4,1©'%4.1% 1,3«%1.3 «% 300300 4,68%4.68% 1,55%1.55% 400400 5,1-0'%5.1-0 '% 1,6'8 %1.68%

ta wesentlichen analog zu Beispiel 1, lediglich mit 4er Abweichung, daß das am Beispiel 11 verwendete regulär geformte Pulver durch schuppiges Pulver ersetzt worden -war, warttem Proben hergestellt. Zur Herstefcjjg des schuppigem Pulvers würfe das in Beispiel 1 verwendete Metallpulver 24Stunden lang in ©iinerKmgeliinüihleibekamdeJt, wonach !flache, schuppige Teilchen erhalten wurden. Dieses schuppige Pulver wurde anschließend gesiebt, um Schuppen mit einer Teilchengröße zwischen 460 und 200^m auszuwählen. Die Schuppen wurden wie in Beispiel 1 auf die klebrige Haftmittelschäcbt gestreut und anschließend in identischer Weise gesintert. Die Schuppen hatten sich weitgehend paraMel auf der Oberfläche der Probe aus Jmoonel 60O angeordnet; dies führte im Ergebnis zu einem geschichtetem Gefüge, welches bei Einwirkung ίο einer RieiburagskrÄ auf die Oberfläche eheT dazu neigte, zu zerbrechen als abgerieben zu werden. Auch mit diesen Proben wurden Versuche durchgeführt, und die ente-preeihemden Ergebnisse sind ebenfalls an der Tabelle 1 aufgeführtta essentially analogous to Example 1, only with Fourth deviation that that used in Example 11 Regularly shaped powder was replaced by flaky powder - samples were made while waiting. To the Manufacture of the flaky powder is the same as in the example 1 metal powder used in © iinerKmgeliinüihleibekamdeJt, after which! Flat, scaly Particles were obtained. This flaky powder was then sieved to remove flakes with a Choose a particle size between 460 and 200 ^ m. The flakes were sprinkled onto the sticky adhesive layer as in Example 1 and then in an identical manner Way sintered. The scales were largely parallels on the surface of the sample Jmoonel 60O arranged; this resulted in a layered structure, which before the action of a RieiburagskrÄ on the surface tended to break when rubbed. Experiments were also carried out with these samples, and the duck shirts results are also at the Table 1 listed

'■^s Beispiel 4'■ ^s example 4

Analog zu Beispiel 1, jedoch mit der Abweichung, dal anstelle der meguiar geformten Teilchen poröse Teilchen verwendet wurden, wurden Proben hergestellt Ein feines Pulver aus »Hastelloy X« mit einer Teilchengröße von 41© '(ium und weniger wurde in einer Kugelmühle behandelt und anschließend unteT trockener Wasserstoffatmosphäre gesintert, oarn eine hochporige mürbe Platte zu erhalten. Diese Platte wurde anschließend pulverisiert und gesiebt, um poröse Teilchen mit einer Teilchengröße zwischen 100 und 250 [im zu erhalten. Diese Teilchen wurden wie dn Beispiel 1 beschrieben, auf eine klebrige Haifteiittelschicht gestreut und auf gleiche Weise gesintert Dabei wurde ein hochporöses Gefüge mit ausgezeichneten Abriebeigemschaiten erhalten. Die damit ermittelten Versuchsergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle aufgeführt. Analogous to example 1, but with the difference, Since porous particles were used in place of the meguiar shaped particles, samples were prepared A fine powder made from "Hastelloy X" with a Particle size of 41 © '(ium and less was found in a Treated ball mill and then sintered in a dry hydrogen atmosphere, oarn a high-pore to obtain crumbly plate. This plate was then pulverized and sieved to obtain porous particles with a particle size between 100 and 250 [im to obtain. These particles were sprinkled as described in Example 1 onto a tacky middle layer of shark and sintered in the same way. A highly porous structure with excellent abrasion properties was obtained obtain. The test results thus determined are also listed in the table.

Tabel

Mechanische Eigenschaften von Vergleichsmateriah'en und erfindungsgemäfö aufgebrachten, atoriebfähigen Dichtmaterialien Mechanical properties of comparative materials and inert sealing materials applied according to the invention

Eigenschaftcharacteristic

Matcnial NiokelgrarihitMaterial Niokelgrarihit

MetaWaseraMetaWasera

Probe machTry it out

Probe nach ProbeSample after sample

Beispiel 3 nacihExample 3 after

i(schuppeiiförmig) Beispiel
'(porös)i (scaly egg-shaped) example
'(porous)

AbriebfahigkeilAbrasion wedge

(Tiefe der Furche in (im))(Depth of the furrow in (im))

Belastung 250 g
Belastung 500 g
Belastung 1000 βLoad 250 g
Load 500 g
Load 1000 β

Zerbrechlichkeitfragility

Härte™ hlHardness ™ hl

Beständigkeit gegen Abnutzung
<Eirawirkungsdaucr sec/Vcrticiung |ii.m)Resistance to wear and tear
<Egg action duration sec / Vcrticiung | ii.m)

AufpraHwinkcl 20"
AufprallwimkcJ 45°
90°AufpraHwinkcl 20 "
Impact width 45 °
90 °

<25<25

25 5125 51

»00"00

25 102 20325 102 203

1,28 0,56 0,641.28 0.56 0.64

51
10251
102

254254

9595

1,08
0,5*
0,561.08
0.5 *
0.56

378
305378
305

533533

'90'90

0,60
0,32
0,320.60
0.32
0.32

584
762584
762

15241524

8888

0,6C
0,2S0.6C
0.2S

Analog zu Beispiel 3 wurde eine mit nbricbftihigcni Oichtimatcrial übcrrogcnc Platte mit den Abmessungen 90J8mim X 50,8mm hergestellt; ebenso wurde annlog _JM Beispiel 2 eine /weite Platte ebenfalls mit <3
Abmessungen 50,8 imni x 50,8 mm hergestellt. 7m
Vergleich wuinJc eine dritte Platte mit den Abrnessu
gen 50,8mm x 50$mm hciange/.ogen, welche ηAnalogously to Example 3, a plate with the dimensions 90 × 8 × 50.8 mm was produced; also annlog _JM example 2 was a / wide plate also with <3
Dimensions 50.8 mm x 50.8 mm. 7m
Compare a third plate with the Abrnessu
gen 50.8 mm x 50 $ mm hciange / .ogen, which η

7(1SMJl/7 (1SMJl /

einem handelsüblichen, abriebflihigen Dichtmaterial, nämlich einem unter der Bezeichnung »Fettmetal« bekannten Faserartigen Produkt überzogen war. Diese drei Platten wurden einem Schneideversuch unterworfen, bei dem eine Schneidplatte aus Inconel 600 s mit einem Durchmesser von 184 mm, einer Dicke von 6,86 mm, und mit 68 Zacken verwendet wurde, um Kratzer in jede der Probenplatten zu schneiden. Dabei wurde die Schneidplatte mit einer Geschwindigkeit von 4000 U/Min gedreht, und jedes Probestück wurde unter dieser rotierenden Schneidplatte mit einer Geschwindigkeit von 31,7 mm/Min, hindurchgeführt. Die bei der Anbringung der Kratzer benötigte Leistung (in PS) ist nachstehend aufgeführt. Auch diese Versuchsergebnisse zeigen, daß die Abriebeigenschaftena commercially available, abrasion-resistant sealing material, namely a fiber-like product known as "Fettmetal" was coated. These three plates were subjected to a cutting test in which a cutting plate made of Inconel 600 s with a diameter of 184 mm, a thickness of 6.86 mm, and with 68 points was used, to cut scratches in each of the sample plates. In doing so, the cutting insert was at one speed at 4000 rpm, and each test piece was rotated under this rotating insert with a Speed of 31.7 mm / min. The power required to apply the scratches (in PS) is listed below. These test results also show that the abrasion properties

der porösen Überzüge, die entsprechend der vorliegenden Erfindung erhalten worden sind, besser sind als die Eigenschaften von handelsüblichem, abriebfähigen Dichtmaterial.of the porous coatings obtained in accordance with the present invention are better than the properties of commercially available, abrasion-resistant sealing material.

Benötigte Leistung zum selektiven Entfernen von ab riebfähigem Dichtmaterial (PS)Required power for the selective removal of abrasive sealing material (PS)

Tiefe der KratzerDepth of scratches

Probe nach
Beispiel ISample after
Example I.

Probe nach Beispiel 2Sample according to example 2

Probe aus »Feltmetal«Sample from "Feltmetal"

(Metaliniz)(Metaliniz)

0,01
0,0150.01
0.015

0,10
0,430.10
0.43

0,31 0,790.31 0.79

Claims

Patent claims:

I. Procedure for removing abrasive Diehtmaterial on a base, in particular s on the inner wall of turbine housings, with Metal powder fixed on the base using an oiling agent and then subjected to a heat treatment is metallurgically bonded to the substrate with volatilization of the lubricant, characterized in that on the base a 25 to 76 μm thick adhesive layer is applied, on these powders of chromium, nickel or alloys of these metals with a particle size between 1 and 300μηι scattered and excess! - is Total, non-adhesive powder is thrown off, the application of glue and powder at least once, preferably several times, repeated and the coated substrate under a reducing atmosphere heated to temperatures above 1150 C. will.

2. The method according to claim 1, characterized in that flaky metal powder with a length of the scales between 25 and 200μιη and a thickness between 1 and 10 μm, in particular Metal flakes with a surface area of 100 x 100 μm and a thickness of 5 μηι, be sprinkled.

3. The method according to claim 1, characterized in that after the heat treatment on the yo sintered porous sealing material, a very fine suspension of silicon, aluminum, titanium and / or chromium oxides is applied and heated again to temperatures at which the oxides soften and coat the porous sealing material with a vitreous oxide layer.

4. The method according to claim 3, characterized in that heated to 125O ° C under nitrogen will.

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