DE2432125C2

DE2432125C2 - Flammspritzwerkstoffe

Info

Publication number: DE2432125C2
Application number: DE2432125A
Authority: DE
Inventors: John H. Warwick N.Y. Harrington; Edward Robert Mineola N.Y. Novinski
Original assignee: Metco Inc
Current assignee: Metco Inc
Priority date: 1973-07-06
Filing date: 1974-07-04
Publication date: 1989-02-23
Also published as: DE2432125A1; CA1025243A; FR2236014B1; US3841901A; GB1459035A; FR2236014A1; JPS5028442A; JPS5526180B2; IT1013217B

Description

Die Erfindung betrifft Flammspritzwerkstoffc in Form eines Verbundmaterials aus exotherm miteinander reagierenden Metallkomponenten, die als Komponenten Aluminium, Molybdän und wenigstens eines der Metalle Nickel, Kupfer und Eisen enthalten. Diese FlammspritzWerkstoffe zeichnen sich durch sehr gute Bearbeitbarkeit der beschichteten Oberflächen aus..

Es ist'üblich, Metalloberflächen mit anderen Metallen mit anderen mechanisch hervorragenden Eigenschaften zu überziehen, um die besten Eigenschaften beider Metalle zu erzielen. Als Beispiel sind Zylinder in Motorblöcken aus Aluminium zu nennen, die mit Eisenblechen ausgekleidet sind, um die Vorteile des niedrigen Gewichts von Aluminium und der Verschleißeigenschaften von

ίο Eisen zu erzielen. Eine Verbesserung dieser Methode ist der Auftrag der Verschleißschicht auf die aufnehmende Oberfläche durch Flammspritzen. Um einwandfreies Verschweißen zwischen Werkstück und Spritzmetall zu gewährleisten, war es üblich, die Werkstückoberfläche durch mechanisches Aufrauhen vorzubereiten. Eine weitere Verbesserung dieser Methode beschreiben die US-PS25 88 421 und 25 88 422. Hier wird Molybdän zuerst durch Flammspritzen auf das Werkstück aufgebracht, ohne daß eine besondere Vorbereitung des Werkstückes erforderlich ist. Anschließend kann eine harte Verschleißschicht, z.B. aus kohlenstoffreichem Stahl, aufgespritzt werden. Das Laminat wird fest und einwandfrei zusam-. mengehalten. _? .,

Die US-PS 33 22 515 beschreibt einen Flammspritz-Verbundwerkstoff aus zwei Komponenten, die in geschmolzenem Zustand exotherm miteinander reagieren. Diese zwei Komponenten, können beispielsweise Nickel und Aluminium sein. Die US-PS 33 22 515 beschreibt außerdem Mischungen dieser zwei Komponenten-Verbundwerk-

jo stoffe mit anderen Materialien, wie z. B. mit Molybdän. Dabei handelt es sich nicht um einen 3-Komponenten-Verbundwerkstoff, sondern ein Gemisch eines 2-Komponenten-Verbundwerkstoffes und des zugefügten dritten Materials, z.B. des Molybdäns. Gemäß Beispiel 25 der US-PS 33 22515 werden 65 Gew.-% Molybdänpulver mit 35 Gew.-% eines Nickel-Aluminium-Verbundwerkstoffes gemischt, worauf dieses Pulvergemisch aufgespritzt wird. Dabei erhält man eine hoch abriebfeste, harte Oberfläche. Demgegenüber bestehen die Flammspritzwerkstoffe gemaß vorliegender Erfindung aus einem Verbundmaterial, bei dem immer wenigstens ein 3-Komponenten-Verbundwerkstoff vorliegt, der immer Aluminium und Molybdän und als dritte Komponente wenigstens eines der Metalle Nickel, Kupfer und Eisen enthält. Derartige flammge-

•45 spritzte Verbundwerkstoffe ergeben auf dem Werkstück eine leicht bearbeitbare Oberfläche.

Die DE-AS 1198 568 bzw. die ihr entsprechende US-PS 2936229 beschreiben ein Verfahren zur Herstellung von porenfreien Spritz-Schweiß-Überzügen. Spritz-

ϊ» Schweiß-Überzüge werden in einem zweistufigen Verfahren zunächst durch Aufspritzen und dann durch Verschweißen hergestellt. Für das Spritz-Schweißen werden Bor und Silicium enthaltende Nickel oder Nickel-Chrom oder Nickel und/oder Cobalt enthaltende Legierungen verwendet. Diesen können noch gewisse Mengen Aluminium zugesetzt werden. Die in der DE-PS 1198 568 bzw. der US-PS 29 36229 beschriebenen Flammspritzmaterialien sind keine Flammspritzwerkstoffe in Verbundform.

wi Es gibt eine wichtige Voraussetzung, die Verbundspritzwerkstoffe erfüllen müssen, wenn das gespritzte Werkstück weiter mechanisch bearbeitet werden muß. Insbesondere hatten die selbstverschweißten und -verwachsenen Spritzschichten keine gute Bearbeitbarkeit,

h5 gleichgültig, ob sie aus Molybdän oder Nickel-Aluminium bestanden. Molybdän ist zu hart und muß geschliffen und nicht einfach bearbeitet werden. Schleifen ist weit teurer, sowohl hinsichtlich der Apparaturen als auch des Arbeits-

aufwandes. Nickel-Aluminium führt zu schnellem Werkzeugverschleiß und rauher Oberflächenbeschaffenheit Diese Probleme werden auch durch Veränderung der Mengenverhältnisse von Nickel und Aluminium nicht gelöst

Die Erfindung stellt sich demgemäß die Aufgabe, flammspritzbare Verbundwerkstoffe verfügbar zu machen, die selbstverschweißend und selbstverwachsend sind und Spritzschichten ergeben, die sich leicht bearbeiten lassen, ohne sich vom Werkstück zu trennen.

Diese Aufgabe wird durch den Flammspritzwerkstoff gemäß der Erfindung in Form eines Verbundmaterials aus exotherm miteinander reagierenden Metallkomponenten, der als Komponenten Aluminium, Molybdän und wenigstens eines der Metalle Nickel, Kupfer und Eisen enthält, gelöst und dadurch gekennzeichnet ist, daß er, bezogen auf das Gewicht von Nickel, Kupfer, Eisen, Aluminium und Molybdän, das Nickel plus Kupfer plus Eisen in einer Menge von 66 bis 97,5 Gew.-%, das Aluminium in einer Menge von 2 bis 18 Gewr% und das Molybdän in einer Menge von 0,5 bis 16 Gew-% enthält.

Nickel, Kupfer oder Eisen können als solches oder als Legierung miteinander vorliegen, die wahlweise eine geringe Menge anderer Bestandteile, z. B. bis 10 oder sogar 20 Gew.-% oder mehr an Stoffen wie Silicium, Bor, Chrom, Kobalt enthält, wie in der US-PS 3322515 beschrieben. Die Nickel-Kupfer-Eisen-Komponente bildet vorzugsweise einen Kern, der mit dem Aluminium und Molybdän umhüllt ist Bei Verwendung in Form von Spritzpulver sollte der Verbundwerkstoff aus mit Aluminium und Molybdän umhüllten Nickel-Kupfer-Eisen-Teilchen die allgemeine Gesamtform und -größe üblicher Flammspritzpulver haben.

Das Aluminium und das Molybdän werden vorzugsweise in feinteiliger Form in einem Bindemittel auf die Nickel-Kupfer-Teilchen aufgebracht.

Das Aluminium und das Molybdän werden in möglichst feinteiliger Form, z. B. mit einer Teilchengröße bis 44 pm in den erforderlichen Mengenverhältnissen mit einem Bindemittel oder Lack gemischt, so daß in Wirklichkeit ein Anstrichmittel gebildet wird, in dem die Aluminium- und Molybdänteilchen dem Pigment entsprechen. Das Anstrichmittel wird dann zum Umhüllen der Nickelkernteilchen verwendet und dem Erhärten oder Trocknen überlassen.

Beliebige bekannte oder übliche Bindemittel können verwendet werden, um eine Umhüllung zu bilden oder die Teilchen miteinander oder an einer Werkstückoberfläche abzubinden. Als Bindemittel dient vorzugsweise ein Lack, der ein Harz als Lackfeststoff enthält und ein Harz enthalten kann, das zur Bildung eines getrockneten oder gehärteten Films nicht vom Abdampfen oder Verdunsten eines Lösungsmittels abhängt. Der Lack kann beispielsweise ein katalysiertes Harz als Lackfeststoff enthalten. Als Bindemittel eignen sich beispielsweise die üblichen phenolischen Epoxy- oder Alkydharze, Lacke, die trocknende Öle, z. B. Tungöl und Leinöl, enthalten, Kautschuk- und Latexbinder.

Das Umhüllen der Nickel-Kupfer-Eisen-Kernkomponente mit dem das Aluminium und Molybdän enthaltenden »Anstrichmittel« kann in beliebiger bekannter oder gewünschter Weise erfolgen. Es ist lediglich notwendig, die beiden Materialien zu mischen und die Bindemittel erhärten oder trocknen zu lassen, wobei ein ziemlich frei fließendes oder rieselfähiges Pulver erhalten wird, das aus dem mit Aluminium und Molybdän umhüllten Nickel-Kupfer-Eisen-Kern besteht.

Als Molybdänpulver eignen sich beliebige bekannte Pulver einschließlich Molybdänlegierungen, die mehr als 50% Molybdän enthalten. Besonders bevorzugt sind Molybdänpulver mit einer Teilchengröße im Bereich zwischen 1 und 20 pm.

Die Pulver werden in üblicher Weise unter Verwendung einer Pulverflammspritzpistole verspritzt, jedoch ist es auch möglich, sie unter Verwendung eines Kunststoffs oder ähnlichen Bindemittels, z.B. mit Polyethylen, das sich in der Heizzone der Pistole zersetzt, in die Form eines

ίο Drahtes oder Stabes zu bringen. Wenn sie zu Drähten geformt werden, können diese übliche Größen und Genauigkeitstoleranzen für Flammspritzdrähte haben und beispielsweise in der Größe zwischen 6,35 mm und 0,95 mm variieren.

Das Metallspritzen kann in jeder Hinsicht in üblicher Weise vorgenommen werden, wie es bisher für selbstver-. schweißende und -verwachsende Flammspritzwerkstoffe, insbesondere für Nickel-jÄluminium-Verbundspritzwerkstofte üblich war. Aufgrund der Eigenschaften der Selbstverschweißung und Selbstverwachsung ist eine besondere Oberflächenvorbereitung außer sorgfältiger Reinigung nicht erforderlich, jedoch kann, falls gewünscht, die Werkstückoberfläche in üblicher Weise vorbereitet werden. Das Pulver gemäß der Erfindung kann durch Flammspritzen als Verankerungsschicht für anschließend aufgebrachte Flammspritzwerkstoffe oder für beliebige Zwecke, bei denen das Molybdän enthaltende Nickel-Kupferaluminid gebildet werden soll, aufgebracht werden. Die Verbundwerkstoffe können ferner in Verbindung mit anderen üblicherweise verwendeten Flammspritzwerkstoffen oder zusätzlich dazu verspritzt werden.

Der hier gebrauchte Ausdruck »Flammspritzwerkstoff in Form eines Verbundmaterials« bezeichnet eine strukturell integrale Einheit und umfaßt keine bloßen Gemische der Bestandteile, die physikalisch ohne Zerstörung der Struktur getrennt werden können, und ist in der US-PS 33 22515 ausführlich definiert.

Die Rammspritzwerkstoffe gemäß der Erfindung können in üblicher Form, z. B. als Pulver oder als Drähte verwendet werdei_M wie das beispielsweise in der US-PS 33 22 515 beschrieben wird.

Die erfindungsgemäßen Spritzpulver, deren Teilchen aus Kern und Hülle bestehen, können in beliebiger bekannter oder gewünschter Weise hergestellt werden.

Hierzu gehören bekannte chemische Metallisierungsverfahren, bei denen der Werkstoff der Hülle auf einen Kern aus einem anderen Werkstoff aufgebracht wird, oder bei denen mehrere Schichten aus verschiedenen Werkstoffen auf dem Werkstoff des Kerns aufgebaut werden, oder bei denen verschiedene Werkstoffe gleichzeitig als Einzelschicht auf den Kernwerkstoff aufgebracht werden.

Diese Spritzpulver oder auch Spritzdrähte können beispielsweise nach den in der US-PS 3322515 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die Pulver gemäß der Erfindung sollten die allgemeine Gesamtform und -größe üblicher Flammspritzpulver haben. Ihre Größe sollte beispielsweise zwischen 3 und 250 pm, vorzugsweise 10 und 105 pm, liegen. Besonders bevorzugt wird eine möglichst gleichmäßige Korngröße des Pulvers, wobei die Einzelkörner um nicht mehr als 250 pm, vorzugsweise um nicht mehr als 75 pm variieren.

In Abhängigkeit von dem jeweiligen Flammspritzverfahren und dem gewünschten Zweck können die Mehrkomponentenpulver allein oder in Kombination mit anderen verschiedenen Mehrkomponentenpulvern oder in Kombination mit anderen üblichen Flammspritzpulvern oder Pulverkomponenten verspritzt werden.

Die Pulver werden vorzugsweise als solche mit einer

Pulverflammspritzpistole verspritzt, jedoch ist es auch möglich, das Pulver in Form eines Drahtes oder Stabes unter Verwendung eines Kunststoffes oder ähnlichen Bindemittels, das sich in der Heizzone der Spritzpistole zersetzt, abzubinden. In gewissen Fällen können die Pulver auch in Form eines Stabes oder Drahtes gepreßt und/ oder zusammengesintert werden. Die Drähte müssen die üblichen Größen und Genauigkeitstoleranzen für Flammspritzdrähte haben und können beispielsweise in der Größe zwischen 6,35 mm und 0,95 mm variieren und haben vorzugsweise die folgenden Größen: 4,76 mm + 12,7 pm bis 63,5 pm, 3,2 mm + 12,7 pm bis 63,5 pm, 3,18 mm + 12,7 pm bis 63,5 pm und 1,79 mm + 2,5 pm. Sie müssen eine glatte, saubere Oberfläche haben, die frei von Narben, Fehlern oder Defekten ist. Die Drähte werden in üblicher Weise unter Verwendung üblicher Drahtflammspritzpistolen verspritzt.

Die Verwendung der Nickel-, Kupfer- und/oder Eisen-Aluminium-Molybdän-Verbundwerkstoffe führt zu einer allgemeinen Verbesserung der Haftfestigkeit und Verbindung des insgesamt aufgespritzten Werkstoffes und damit auch der anderen Komponente oder Komponenten am Werkstück, so daß das Gemisch in gewissen Fällen selbstverschweißend wird. Die Verbindung der Teilchen untereinander wird verbessert, und die Spritzschicht wird dichter, so daß ihre Porosität verringert werden kann. Im allgemeinen genügen bereits 5 Gew.-°/o der Verbundwerkstoffe gemäß der Erfindung, um die Fähigkeit anderer Flammspritzwerkstoffe, z. B. üblicher Flammspritzmetalle, -legierungen oder Keramikstoffe, sich untereinander und mit der Werkstückoberfläche zu verbinden, wesentlich zu verbessern und ihre Porosität zu verringern. Die Menge ist natürlich nach oben nicht begrenzt, da der Verbundwerkstoff als solcher verspritzt werden kann, jedoch sind im. allgemeinen wenigstens 20 Gew.-% der anderen Komponente erforderlich, wenn diese Komponente eine ausgesprochene Wirkung auf die Eigenschaften der Spritzschicht haben soll. Wenn der neue Verbundwerkstoff in Mischung verwendet wird, kann er beispielsweise 5 bis 80 Gew.-°/o des Gemisches ausmachen. Vorteilhaft beträgt sein Anteil 10 bis 50%, vorzugsweise 10 bis 20%.

Zu den repräsentativen Werkstoffen, mit denen die neuen Verbundwerkstoffe flammgespritzt werden können, gehören selbstfiießende Metallpulver, wie sie in den US-PS 28 75 043, 2936229 und 33 05 326 beschrieben werden, sowie Carbide, wie sie in der US-PS 33 05 326 beschrieben werden, und Gemische dieser Werkstoffe. Die selbstfließenden Spritz-Schweißpulver gehören vorzugsweise zum Nickel- oder Cobalttyp und enthalten Bor, insbesondere Bor und Silicium als selbstfließendes EIement. Besonders bevorzugt als spritzschweißbare selbstfließende Metallpulver werden die Nickelpulver oder Nickel-Chrom-Legierungspulver, die Bor und Silicium enthalten. Außer dem Grundmetall, d.h. dem Nickel und/oder Cobalt, und dem aus dem Bor oder aus dem Bor und Silicium bestehenden Flußmittel können die Pulver weitere Legierungsbestandteile, z. B. bis zu 20% Chrom, um Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit zu erzielen, Kohlenstoff in einer Menge von niclit mehr als einigen Prozent und Eisen in einer Menge von nicht mehr als 10%, vorzugsweise 5 Gew.-% der Gesamtlegierung enthalten. Eine typische spritzschweißbare Legierung vom Bor-Nickel-Typ, aus dem das Pulver besteht, kann beispielsweise aus 0,7 bis 1% Kohlenstoff, 3,4 bis 4,5% Silicium, 2,75 bis 3,75% Bor, 3 bis 5% Eisen, bis zu 18% Chrom, b5 z.B. 16 bis 18% Chrom, Rest Nickel, bestehen.

Eine typisch spritzschweißbare Cobaltlegierung kann beisoielsweise 1.5 bis 3% Bor, 0 bis 4,5% Silicium, 0 bis 3% Kohlenstoff, 0 bis 20% Chrom, O bis 30% Nickel, 0 bis 20% Molybdän, 0 bis 20% Wolfram, Rest Cobalt, enthalten.

Wenn den neuen Verbundwerkstoffen, die wahlweise mit einem selbstfließenden Metallpulver gemischt sind, außerdem ein feuerfestes Carbid, z.B. Wolframcarbid, Titancarbid, Zirkoniumcarb.'d, Tantalcarbid, Niobcarbid, Hafniumcarbid und Chromcarbid, zugemischt wird, werden äußerst hochwertige Spritzschichten erhalten, die in verschiedener Hinsicht den üblichen Carbidüberzügen überlegen sind.

Die bei dieser Ausführungsform verwendeten Carbide sollten eine Teilchengröße zwischen 8 und 105 pm, vorzugsweise zwischen 15 und 53 pm haben, wobei die Menge der Carbide zwischen 10 und 75%, vorzugsweise zwischen 45 und 55 Gewr%, bezogen auf das Gesamtpulvergemisch, liegt.

Wenn das feuerfeste Carbidpulver in einer Form verwendet wird, bei der das feuerfeste Carbid in einer Matrix eingebettet ist, z. B. in einer Cobalt- oder Nickel-Matrix, die 5 bis 20 Gew.-% Cobalt oder Nickel enthält, werden ungewöhnlich harte und verschleißfeste Spritzschichten gebildet, bei denen nicht die einzelnen Carbidteilchen in einer verschweißten Matrix eingebettet sind, sondern die statt dessen Legierungsphasen enthalten, die tatsächlich eine wesentlich höhere Mikrohärte haben, als sie gewöhnlich mit einem verschweißten Carbid erzielt wird.

Das feuerfeste Carbid braucht nicht in einer Matrix abgebunden zu sein, sondern sollte ein reines kristallines Carbid sein, das außerdem die vorstehend genannte Teilchengröße haben und in den oben genannten Mengen verwendet werden sollte.

In den folgenden Beispielen verstehen sich alle Teile als Gewichtsteile, falls nicht anders angegeben.

Beispiel 1

Feines Aluminiumpulver (Teilchengröße bis 44 pm) wurde trocken mit verschiedenen in Tabelle 1 angegebenen Pulvern (Teilchengröße bis 37 pm) in unterschiedlichen Mengen gemischt. Das Pulvergemisch wurde dann mit einem üblichen Phenolharzlack mit einem Festkörpergehalt von 10% in einer solchen Menge gemischt, daß ein Gemisch, das die Konsistenz eines schweren Sirups hatte und 60 Gew.-% Metallteilchen enthielt, gebildet wurde. 100 g des Gemisches aus Lack und Pulver wurden dann zu 900 g Nickelpulver mit einer Teilchengröße von 44 bis 74 pm gegeben. Die beiden Bestandteile wurden gut gemischt, wobei das Mischen fortgesetzt wurde, bis der Lack getrocknet war und ein ziemlich frei fließendes Pulver zurückblieb, in dem alle Nickelkernteilchen mit einem trockenen Film, der die Aluminiumteilchen und andere ausgewählte Teilchen enthielt, umhüllt waren. Das Pulver wurde dann auf 121° C erhitzt, um vollständiges Trocknen zu gewährleisten. Es wurde dann gesiebt und von Hand gemahlen, um ein Pulver mit einer Teilchengröße bis 149 pm zu bilden. Das Pulver wurde dann durch Flammspritzen auf eine Flußstahlplatte aufgebracht, deren Oberfläche durch Langschleifen gereinigt worden war. Das Spritzen wurde aus einem Abstand von 15,2 cm zum Werkstück mit einer Pulverfiammspritzpistole durchgeführt, wie sie in der US-PS 2961335 beschrieben ist. Verspritzt wurden stündlich 2,27 bis 4,54 kg Pulver unter Verwendung von Acetylen als Brenngas unter einem Druck von 1,74 bar und in einer Menge von 1,02 mVh und unter Verwendung von Sauerstoff als Oxidationsgas unter einem Druck von 2,01 bar und in einer Menge von 0,85 mVh. Während des Spritzens wurde eine Spritzschicht bis zu einer Dicke zwischen 762 pm und 1,27 mm aufgebaut.

Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 genannt, in der die Prozentsätze das auf den Gesamtverbundwerkstoff bezogene Gewicht des Zusatzes bedeuten. In allen Fällen betrug der Nickelgehalt 89 bis 95,5% und der Aluminiumgehalt 4 bis 6%. Die Härlewerte wurden nach den genormten ASTM-Methoden zur Bestimmung der Rockwell-Härte ermittelt. Die Bearbeitbarkeit der Spritzschicht wurde unter Verwendung eines D-förmigen Werkzeugs aus Wolframcarbid bei Dreh-

geschwindigkeiten (Oberflächengeschwindigkeit) von 3,05 m/min, 9,14 m/min, 15,24 m/min und 30,5 m/min bestimmt. Die Ergebnisse sind in Zahlen auf einer Skala von 1 bis 11 ausgedrückt, wobei 1 das beste und 11 das schlechteste Ergebnis ist. Die Schnitte waren 2,54 bis 5,08 mm mit 635 pm Umkehrdurchgang. Als Kühlmittel wurde ein lösliches Öl verwendet. Die Oberflächen wurden auf Einbrennstellen, Qualität der Fräsrille und Anzeichen von herausgerissenen Teilchen untersucht.

Tabelle

Bewertung der Bearbeitbarkeit

Ver	Zusatz	Strecke	Härte'*'	Drehgeschwindigkeit (m/min)	30,5	Bewertung
such			der		der Bear
			Spritz		beitbar
			schicht		keit¹«'
Nr.		cm	RB	3,05 9,14 15,2

2% Ferrosilicium
Fe/50 Si

2% Ferrosilicium
Fe/75 Si

2% Ferroaluminium
Fe/50 Al

2% Kupfer
2°'o Titanhvdrid

2% Molybdän

2% Elektrolytchrom

5% Elektrolytchrom

ohne Zusatz^{1 cl}

ohne /.usatz"-·'

5% selbst-

fiießende

Legierung"

15,2
15,2
15,2

15,2
15.2

15.2

56

54

54
61

15,2 60

5% Molybdän 15,2 73

15,2 62

15,2 54

10,16 43

22.9 6ö

57

gerissen¹¹" gerissen

mäßig gerissen

Einbrennstellen

leichte Einbrennstellen

Einbrennstellen

ausgezeichnete Fräsung

ziemlich

gute

Fräsung

Einbrennstellen mäßig gerissen Einbrennstellen

Einbrennstellen leichte Einbrennstellen leichte Einbrennstellen

leichte Einbrennstellen

gute

Fräsung schlechte bis mäßige

Fräsung mäßige Fräsung^lcl

ziemlich gute

Fräsung^lcl Einbrennstellen

gerissen gerissen

Einbrennstellen

gerissen

leichte Einbrennstellen

gute Fräsung^lbl

gute Fräsung

gerissen

tinbrennstellen'⁰¹

Einbrennstellen

gerissen gerissen gerissen

gerissen gerissen

gute Fräsung^(b)

ausgezeichnete Fräsung^{1 bl}

gerissen

gerissen^(c) gerissen¹'

gerissen·¹'

gerissen

11 10

(aj Bewertung gegen Drehgeschwindigkeit abgewogen: 1 = bestes Ergebnis, 11 = schlechtestes Ergebnis.

(b) Die bearbeitete Oberfläche wies keine Einbrennstellen auf: sehr geringer Werkzeug-Verschleiß. Die molybdänhaltige Legierung

scheint die Reibung der Verschleiß- und Schneidflächen zu verringern. (C) Übermäßiger Werkzeugverschleiß,
(d) Teiichen herausgerissen.

(ei 4.5^Γ;ο Al. Rest Nickel-Verbundpulver, hergestellt gemäß Beispiel 31 der US-PS 33 22 515.

(fi Selbstfließende Cobalt-Legierung mit 27 Ni, 18 Cr. 6 Mo. 3 Si. 3 B. max. 0.5 C; Teilchengröße 53 pm bis 15 μίτι. (ei RB bezeichnet die Rockwell B Härte.

Beispiel 2

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde mit Ni-AI-Mo-Pulvern von unterschiedlicher Zusammensetzung unter Verwendung eines geschliffenen Werkstücks aus Stahl wiederholt. Ferner wurden mehrere Spritzwerk-

stoffe mit der in der US-PS 2961335 beschriebenen Pulverspritzpistole mit einer Durchflußmenge des Acetylens von 708 l/h gespritzt. Die Ergebnisse der Versuche sind nachstehend in Tabelle 2 genannt.

Tabelle 2

Zusammensetzung und Versuchsergebnisse

Ver	Zusammensetzung	Härte	Haftfestigkeit	Bemerkungen
such		der	bei Zug
		Spritz	beanspruchung
		schicht**
Nr.	Gew.-%	RB	N/mm^!
13	95,5 Ni 4,5 Al	65	1- 45,9	_
			2- 38,4
14	83 Ni 9 Al 8 Mo	72	1- 54,3	* Versuch 14 bei Alpha-
			2- 56,6	LFW-Verschleißtest besser
				als Versuch 13
15	86 Ni 9 Al 5 Mo	71	1- 44,4
			2- 34,0
16	86 Ni 6 Al 8 Mo	75	39,3	-
17	89 Ni 6 Al 5 Mo	72	38,0	-
18	88 Ni 0 Al 12 Mo	68	-	Biegetest schlecht
19	92 Ni 6 Al 2 Mo	66	-	Biegetest gut
20	95 Ni 3 Al 2 Mo	67	_	Biegetest schlecht bis
				ziemlich gut
21	92 Ni 3 Al 5 Mo	69	-	Biegetest schlecht
22	89 Ni 3 Al 8 Mo	73	-	Biegetest ziemlich gut
23	79 Ni 9 Al 12 Mo	70	-	Biegetest ziemlich gut
24	76 Ni 9 Al 15 Mo	77	_	Biegetest schlecht

* Bei den Verschleißprüfungen mit der Alpha-LFW-l-Verschleißprüfmaschine sowohl mit 20 GewA Öl als auch Kerosin hatte der Spritzwerkstoff mit 9 Al - 8 Mo - 83 Ni einen niedrigeren Reibungskoeffizienten als der Spritzwerkstoff 95,5 Ni - 4,5 AI ohne Molybdän. Die Reibungs- und Verschleißprüfmaschine ist so konstruiert, daß die Reibungs- und Verschleißeigenschaften von Werkstoffen unter simulierten Praxisbedingungen in bezug auf Belastung und Geschwindigkeit geprüft werden.

** Hergestellt mit einer Pulverflammspritzpistole nach US-PS 29 61335.

Beispiel 3

Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurden Spritzscbichten verglichen, die durch Flammspritzen eines Verbundspritzwerkstoffs mit 83 Ni, 9 Al und 8 Mo und eines Verbundspritzwerkstoffs mit 95,5 Ni und 4,5 Al aufgebracht wurden. Der Dreikomponentenwerkstoff zeigt überlegene Haftfestigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit und Bearbeitbarkeit, wobei die Eigenschaften in bezug auf Schrumpffestigkeit, Beständigkeit gegen Luftoxidation und Korrosion durch Salzwasser mit denen der Vergleichsprobe vergleichbar waren.

Bei jeder dieser Prüfungen wurden zwei Prüfkörper mit aufgebrachter Spritzscbicht gleichzeitig gegen eine Gußeisenfläche gerieben, die in einer Aufschlämmung von 150 g des Schleifmittels auf Basis von Aluminiumoxyd in 500 ml Wasser getaucht war. Die Prüfungen wurden 10 Minuten bei 235 UpM unter einer Belastung von 1400 g durchgeführt Die Spritzbedingungen und die Verlustverhältnisse sind nachstehend in Tabelle 3 genannt Tabelle 3

Werk	65	Spritzgerät und	Gewicht Dicke Gesamt
stoff		Bedingungen	durch
		schnitt
60 Ni-Al	Spritzpistole gemäß	1,19* 1,37* 1,28*
Ni-Al-Mo	US-PS 2961335;
	Spritzabstand
	15,2 cm;
O₂: 850 l/min;
C₂H₂:1019 l/min.

" Durchschnitt von 2 Prüfungen.

Verschiedene Prüfkörper wurden ferner auf Haftfestigkeit geprüft. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 4 genannt.

Tabelle 4
Haftfestigkeit (N/mm²)

Spritzpistole gemäß
US-PS 29 61335

Versuch 1

Versuch 2

Dicke der	(pm)	305-508	1270
Spritzschicht		Haftfestigkeit	(N/mm²)
Werkstoff	Durchschnitt	41,7	!9,8
Ni-Al	Bereich	35,6-46,0	18,0-21,6
	Durchschnitt	55,4	26,4
Ni-Al-Mo	Bereich	48,7-59,8	24,5-28,3
		Beispie! 4

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde mit folgenden Änderungen wiederholt: Das Nickel wurde durch Kupfer ersetzt, und der Verbundwerkstoff aus umhüllten Teilchen enthielt Kupfer, Aluminium und Molybdän im Verhältnis 80:12:8. Zum Vergleich wurde ein aus Kupfer und Aluminium im Verhältnis von 80:20 bestehendes Pulver hergestellt. Mit den beiden Spritzwerkstoffen wurden Spritzschichten aufgetragen. Die molybdänfreie Spritzschicht hatte eine RB-Härte von 50-51, während die Molybdän enthaltende Spritzschicht eine Härte von RB 56-63 hatte. Die Bearbeitbarkeit und die Lebensdauer des Werkzeugs waren ebenfalls insgesamt verbessert.

Beispiel 5

5 Teile feinteiliges Aluminium und 8 Teile feinteiliges Molybdän wurden mit einem Phenolharzlack mit einem Fettkörpergehalt von etwa 50% in einer solchen Menge gemischt, daß ein Gemisch, das die Konsistenz eines schweren Sirups hatte und 60 Gew.-% der Metalle enthielt, erhalten wurde. 100 g dieses Gemisches aus Lack, Aluminiumpulver und Molybdänpulver wurden zu je 83 Teilen von zwei Metallpulvern (Ni:Cu:Si = 68:28:4 und Ni.Cu = 70:30) mit einer Korngröße zwischen 44 und 74 pm gegeben. Die beiden Bestandteile wurden gut gemischt, wobei so lange gemischt wurde, bis das Harz trocken war und ein ziemlich frei fließendes Pulver zurückblieb, in dem alle Monel-Kernteilchen mit einem trockenen Film umhüllt waren, der aus Aluminium- und Molybdänteilchen bestand, die durch den Phenolharzlack als Bindemittel miteinander und mit dem Kernwerkstoff verbunden waren. Das Pulver wurde dann auf 121° C erhitzt, um vollständiges Trocknen zu gewährleisten.
Im Pulver waren einige kleine Agglomerate vorhanden, die ausgesiebt und mit der Handmühle zu einem Pulver mit einer Teilchengröße bis 149 pm gemahlen wurden. Das Pulver wurde mit einer Flammspritzpistole auf eine Flußstahlplatte verspritzt und bildete Spritzschichten mit

ίο ausgezeichneten qualitativen Hafteigenschaften und verbesserter Härte. In der gleichen Weise wurde Ferronickelpulver (64% Fe + 36% Ni) als Kern mit Molybdän (8%) und Aluminium (9%) umhüllt. Der Mehrkomponentenwerkstoff wurde unter den vorstehend genannten Bedingungen verspritzt. Die Spritzschichten zeigten ausgezeichnete qualitative Hafteigenschaften und eine hohe Härte von RB 83.

Beispiel 6

2c Ein mehradriger Draht, der eine Dicke von 3,2 mm hat und Ni, Al und Mo im Verhältnis von 83:9:8 enthält, kann durch Wickeln von Einzeldrähten aus Nickel, Aluminium und Molybdän hergestellt werden. Der Draht kann aus einer Spritzpistole mit Acetylen unter einem Druck von 2,01 bar und einer Durchflußmenge von 1,048 m³/h und mit Sauerstoff als Oxidationsgas bei einem Druck von 3,60 bar und einer Durchflußmenge von 2,124 m³/h verspritzt werden. Als Transportgas dient Luft unter einem Druck von 4,81 bar mit einer Durchflußmenge von

U) 0,85 mVmin.

Beispiel 7

Ein Aluminiumrohr von 9,53 mm Außendurchmesser wird mit einem Gemisch aus Nickelpulver und Molybdänpulver in solchen Mengen gefüllt, daß der Werkstoff Ni, Al und Mo im Verhältnis von 83:9:8 enthält. Die Rohrenden werden zugeschweißt, und das Ausgangsmaterial von 9,53 mm Durchmesser auf einen Durchmesser von 6,35 mm, dann auf einen Durchmesser von 4,76 mm und dann auf den endgültigen Drahtdurchmesser von 3,175 mm gereckt. Der Draht wird dann getempert und zu einem Drahtbund gewickelt. Er wird dann mit der üblichen Drahtspritzpistole verspritzt. Zum Spritzen wird Acetylen unter einem Druck von etwa 2,01 bar in einer Durchflußmenge von 1,048 m³/h und Sauerstoff als Oxidationsgas unter einem Druck von 3,63 bar in einer Durchflußmenge von 2,124 mVh verwendet. Als Transportgas dient Luft unter einem Druck von 4,81 bar mit einer Durchflußmenge von 0,85 mVmin. Der Draht wird in

so einer Menge von 1,524 m/min verspritzt. Der Spritzwerkstoff wird auf eine Oberfläche aus geschliffenem und maschinenbearbeitetem kaltgewalzten Stahl aufgebracht.

Claims

Patentansprüche:

1. Flammspritzwerkstoff in Form eines Verbundmaterials aus exotherm miteinander reagierenden Metallkomponentc;, der als Komponenten Aluminium, Molybdän und wenigstens eines der Metalle Nickel, Kupfer und Eisen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er, bezogen auf das Gewicht von Nickel, Kupfer, Eisen, Aluminium und Molybdän, das Nickel plus Kupfer plus Eisen in einer Menge von 66 bis 97,5 Gew.-%, das Aluminium in einer Menge von 2 bis 18 Gewr% und das Molybdän in einer Menge von 0,5 bis 16 Gewr% enthält

2. Flammspritzwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er, bezogen auf das Gewicht von Nickel, Kupfer, Eisen, Aluminium und Molybdän, Nickel plus Kupfer plus Eisen in einer Menge von 73 bis 89%, das Aluminium in einer Menge von 5 bis 15% und das Molybdän in einer Menge von 6 bis 12% enthält.

3. FlammspritzwerkstofFnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium und das Molybdän mit einem Bindemittel auf einem Kern aus Nickel, Kupfer oder Eisen festhaftend aufgebracht sind. '

4. Flammspritzwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er als Bindemittel einen Lack enthält

5. Flammspritzwerkstoff nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er pulverförmig ist und Nickel, Aluminium und Molybdän enthält, und daß, bezogen auf das Gewicht von Nickel, Aluminium und Molybdän, das Nickel in einer Menge von 73 bis 89%, das Aluminium in einer Menge von 5 bis 15% und das Molybdän in einer Menge von 6 bis 12% vorhanden ist. _;

6. Flammspritzwerkstoff nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er pulverförmig ist und Kupfer, Aluminium und Molybdän enthält, und daß, bezogen auf das Gewicht von Kupfer, Aluminium und Molybdän, das Kupfer in einer Menge von 73 bis 89%, das Aluminium in einer Menge von 5 bis 15% und das Molybdän in einer Menge von 6 bis 12% vorhanden ist.

7. Flammspritzwerkstoff nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er pulverförmig ist und Eisen, Aluminium und Molybdän enthält, wobei, bezogen auf das Gewicht von Eisen, Aluminium und Molybdän, das Eisen in einer Menge von 73 bis 89%, das Aluminium in einer Menge von 5 bis 15% und das Molybdän in einer Menge von 6 bis 12% vorhanden ist.

8. Flammspritzwerkstoff nach den Ansprüchen 5 bis 7 in Form eines Pulvers, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver mit einem selbstfließenden Legierungspulver gemischt ist, wobei der Verbundwerkstoff 5 bis 80 Gew.-% des Gemisches ausmacht.

9. Flammspritzwerkstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem ein Metallcarbid enthält und der Verbundspritzwerkstoff 10 bis 20 Gew.-% des Gemisches ausmacht.