DE2328395C3

DE2328395C3 - Verfahren zum Herstellen eines volumenbeständigen Plasma-Spritzauftrags unter Verwendung von Zirkon

Info

Publication number: DE2328395C3
Application number: DE2328395A
Authority: DE
Inventors: Miloslav Dipl.-Ing. Bartuska; Karel Dipl.-Ing. Zverina
Original assignee: VYSOKA SKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKA PRAHA PRAG
Current assignee: VYSOKA SKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKA PRAHA PRAG
Priority date: 1972-06-02
Filing date: 1973-06-04
Publication date: 1980-02-07
Also published as: ATA464173A; CS155480B1; CA994182A; AT360411B; DE2328395A1; FR2186852A5; DE2328395B2; SE392294B; CH582247A5

Description

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Tiegels oder eines Rohrs, niederschlagen. In dem auf- sität liegt unter 20%, und die Rohdichte ist größer

getragenen Material überwiegen die stabile tetrago- als 3,30 g/cm³. Das Material widesteht ohne Zerstö-

na]e Form des Zirkoniumdioxids und die glasige Form rung z, B, einer fünfzehnmaligen Erwärmung auf eine

des Siliziumdioxids. Der Temperaturausdehnungsko- Temperatur von 1500° C bei einem Temperaturan-

effizientbeträgt 47· 10~⁷° C"¹, die scheinbare Poro- 5 stieg von 100 bis 150° C/min,

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines votumenbeständigen Plasma-Sptitzauftrags auf einem Gegenstand, bei dem ein Zirkonkcinzentrat in den Strom eines Plasmas gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkonkonzentration in den Strom eines Plasmas gebracht wird, das aus einem mit Hilfe von Wasser stabilisierten Plasmabrenner austritt, so daß der auf der Oberfläche des Gegenstandes gebildete Spritzauftrag im wesentlichen aus einem Gemisch aus tetragonalem stabilen Zirkoniumdioxid und glasigem Siliziumdioxid besteht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines volumenbeständigen Plasma-Spritzauftrags auf einem Gegenstand, bei dem ein Zirkonkonzentrat in den Strom eines Plasmas gebracht wird.

Die Technologie eines Plasma-Spritzauftrags ermöglicht, einwandfreie Schutzschichten auf Metallen und auf Nichtmetallen mit Hilfe von feuerfesten Stoffen, wie Zirkon (ZrSiO₄) herzustellen. Mit derselben Technologie können auch ganze vollkeramische Formstücke und Bauteile, z. B. Rohre und Tiegel, gebildet werden. Mit Hilfe von Zirkon hergestellte Aufträge sind insbesondere gegen Korrosion von Metallen und Legierungen widerstandsfähig; sie widerstehen auch den Schmelzen einiger Gläser und dem Verschleiß unter hohen Temperaturen. Die Temperaturen in einem Plasmabrenner sind jedoch außerordentlich hoch, z. B. 24000° C, so daß auch während eines kurzfristigen Kontakts mit dem Plasma das Zirkon in seine Komponenten, d. h. in Zirkoniumdioxid und in Siliciumdioxid, zerlegt wird. Einen Nachteil der bisherigen, aus der FR-PS 1 536493 bekannten Verfahrens, das unter Verwendung von durch Gase der Gruppe Stickstoff, Wasserstoff, Argon, Helium stabilisierten Plasmabrennern arbeitet, bildete die Abscheidung von Zirkoniumdioxid in seiner instabilen Form, die eine reversible Umwandlung des Gefüges beim Übergang von der monoklinen Modifikation in die tetragonale Modifikation durchmacht. Diese Umwandlungerfolgt bei einer Erwärmung zwischen 1050 und 1250° C und ist mit einer heftigen linearen Schwindung von etwa 3% verbunden. Bei der Abkühlung verläuft diese Umwandlung /wischen 950 und 750" C und ist mit einer entsprechenden Avisdehnung verbunden. Die Volumenänderungen führen daher bei einem Wiederholten Einsatz des SpfifzäUftrags in der angeführten kritischen Temperaturzone zum Verlust der Festigkeit des Spritzauftrags Und zum Abplatzen desselben Vöri der Unterlage.

Andererseits ist es aus »Sprechsaal für Keramik, Glas, Email, Silikate«, 1965, No. 10, Siefen 263>266, bekannt, für das Pläsma-SpfStzverfahren auch flüssig' keits·· t. B, wassersfäbilisierte Plasmabrenner zu verwenden, doch erwähnt diese Druckschrift keine Beziehungen zwischen der Zusammensetzung des Plasmas und der Phasenzusammensetzung des Spritzauftrags allgemein oder eines beim Spritzen von Zir-

ϊ kon erhaltenen Spritzauftrages. Für den Fall von keramischen Spritzüberzügen auf Metall, die infolge von Temperaturwechselbeanspruchungen abplatzen können, wird vielmehr vorgeschlagen, statt dessen Verbundschichten aus gemischten Metall-Keramik-Pul-

Hi vern aufzuspritzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so auszugestalten, daß es zu möglichst volumenbeständigen und temperaturwechselbeständigen Auftragsschichten oder Form-

ij stücken führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß i'sdurch gelöst, daß das Zirkonkonzentrat in den Strom eines Plasmas gebracht wird, das aus einem mit Hilfe von Wasser stabilisierten Plasmabrenner austritt, so daß

2» der auf der Oberflache des Gegenstandes gebildete Spritzauftrag im wesentlichen aus einem Gemisch aus tetragonalem stabilen Zirkoniumdioxid und glasigem Siliziumdioxid besteht.

Obwohl auch bei diesem Verfahren das ursprüngli-

2Ί ehe Zirkon im Plasmastrahl in seine Bestandteile, Zirkoniumdioxid und Siliziumdioxid, zerlegt wird, ergibt sich eine gute Volumenbeständigkeit, was darauf zurückzuführen ist, daß in diesem Falle bei der Zerlegung des Zirkons unter der Wirkung der bei der Zer-

_yjo setzung des Wassers gebildeten Ionen die auch im Bereich von niedrigeren Temperaturen, d. h. unter 1050° C volumenbestandige stabile tetragonale Modifikation des Zirkoniumdioxids entsteht. Diese Form des Zirkoniumdioxids ist weder einer Änderung im

s> Volumen noch Modifikationsänderungen unterworfen und verursacht deshalb kein Abspringen des Spritzauftrags. Ein zweites Produkt der Zerlegung des mit Hilfe eines wasserstabilisierten Plasmabrenners aufgetragenen Zirkons bildet das glasige Siliziumdi-

4(i oxid, das einen außerordentlich niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten (α = 6 10 ⁷⁰C ) besitzt. Den resultierenden Spritzauftrag bildet daher eine Mischung aus r» ständigem tetragonalen Zirkoniumdioxid und Quarzglas. Er besitzt folglich einen

4-, niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten, ist volumenbestandig, platzt auch bei einem wiederholten Einsat/ im Bereich von hohen Temperaturen nicht ab und ist temperaturwechselbestär>iig. Bei Verwendung bei einer Temperatur über 1200" C wird im

in Sp'itzauftrag aus dem Gemisch des Zirkoniumdioxids und des Siliziumdinxids in reversibler Form das Zirkon synthetisiert und sämtliche vorteilhaften technischen Eigenschaften bleiben erhalten.

Ausführungsbeispiel

Den Ausgangsrohstoff bildet ein technisch reines Zirkonkon/entrat. das auf eine Korngröße von 0,04 bis 0.1 mm gembhlen wird und mit Vorteil pneumatisth bei der Mundung des wasserstabilisierten Bren-(,,j ners mit einer Leistung von 16Ö bis 240 kW in den Strom des Plasmas eingebracht wifd, das durch die bei der Zersetzung dös Wassers entstehenden Ionen gebildet wird, Das Zirkon schmilzt im Plasma Und zer* setzt sich in seine Komponenten, die sich als homoge* ties Gemisch auf der Oberfläche des Gegenstands ab* scheiden, der mit dem Spritzäufträg versehen Werden soll, oder auf der Oberfläche einer Form für die Herstellung eines vollkerämischenl Teils, Wie Z. B, eines