DE2456238A1 - Spritzpulver fuer die herstellung von schichten mit hoher verschleiss- und brandspurfestigkeit - Google Patents

Description

GOET ZEWERKE Burscheid, d. 8. November 1974

Friedrich Goetze AG Z B T 329"/Lö/Mo. (1521) ·

Spritzpulver für die Herstellung von Schichten mit hoher Verschleiß- und Brandspurfestigkeit

Die Erfindung betrifft ein Spritzpulver für die Herstellung von Schichten mit hoher Verschleiß- und Brandspurfestigkeit als Überzug auf den Laufflächen von reibend beanspruchten Maschinenteilen, insbesondere als Überzug von Laufflächen von Kolbenringen von Mittel- und Großkolbenmotoren für den Schwerölbetrieb.

Kolbenringe von Verbrennungskraftmaschinen werden während des Betriebes hohen Verschleiß- und Hitzbeanspruchungen ausgesetzt. Deshalb werden die Laufflächen von Kolbenringen nach bekannten Verfahren mit Schutzschichten überzogen. Solche Überzüge bestehen in erster Linie aus galvanisch aufgebrachten Hart chromschichten oder aus durch thermische Spritzverfahren aufgetragenen Molybdänschichten. Jedoch kommt es bei Mittel- und Großkolbenmotoren, die im Schwerölbereich arbeiten, immer wieder zu Ausfällen von Motoren infolge zu hohen Kolbenringverschleißes. Da außerdem auch noch von den Motorenherstellern die Mitteldrücke und Drehzahlen erhöht wurden, entstanden zusätzliche Schwierig-

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keiten durch Brandspurbildung in der Einlaufphase bzw. nach kurzer Laufzeit.

Es wurde daher zunächst versucht, dickere Chromschichten galvanisch auf die Laufflächen der Kolbenringe aufzutragen. Die hohen Eigenspannungen solcher Überzüge jedoch lösen Makrorisse aus, und diese wiederum erzeugen bei dynamischer Beanspruchung Kerbspannungen, welche Dauerbrüche und damit den Ausfall der Ringe bewirken.

Es wurden daraufhin Versuche mit thermisch aufgebrachten Spritzschichten durchgeführt. Doch die sonst im Motor eingesetzten molybdängespritzten Kolbenringe versagten infolge ihrer geringen Verschleißfestigkeit völlig. Günstigere Ergebnisse wurden erzielt mit den im Plasmaspritzverfahren aufgetragenen bekannten Schichten auf Basis Molybdän - Chromkarbid. Während hier jedoch die Verschleißfestigkeit befriedigte, war das Brandspurverhalten nicht befriedigend.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spritzpulver als Überzugsmaterial für die Laufflächen von Kolbenringen zu finden, welches insbesondere den stark beanspruchten Laufflächen von Kolbenringen für Mittel- und Großkolbenmotoren eine gute Brandspur- und Verschleißfestigkeit verleiht.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Spritzpulver aus einem Pulvergemisch ünd/öder einemLe gie rungs pulvergemischaus 3o bis 80 Gewichtsprozent Eisen mit den üblichen Eisenbegleitern, ο bis 60 Gewichtsprozent Molybdän und 4 bis 5o Gewichtsprozent Bor gelöst. Und zwar hat es sich gezeigt, daß der Anteil an Molybdän im Spritzpulver je nach Verwendungszweck der Kolbenringe für Motoren mit hohem öder niedrigem Mitteldruck beziehungsweise hoher oder niedriger Drehzahl variiert werden muß. Unsere Versuche haben ergeben, daß für langsam laufende Motoren mit Umdrehungszahlen von unter 600 U/Min, fast reine Eisenborbeschichtungen ausreichend sind, während jedoch für schneilauf ende Motoren mit Drehzahlen von über 2. 000 U/Min. ein hoher Molybdängehalt zur Verminderung der Brandspurbildung notwendig ist.

Besonders gute Verschleiß- und Brandspurfestigkeiten werden erzielt, wenn das Spritzpulver statt aus einem Pulvergemisch der einzelnen Elemente aus einem Gemisch von Ferrobor und Molybdän innerhalb der angegebenen Grenzen besteht. Genauso wirkungsvoll zeigen sich auch beispielsweise Spritzpulvergemische aus Ferrobor - Molybdänborid, Molybdänborid - Eisen und Ferrobor Ferromolybdän.

Das Verschleißverhalten dieser Schichten wird außerdem gesteigert, wenn das Molybdän- bzw. das Molybdänlegierungspulver die Gase 0 zu ο bis 8, ο Gewichtsprozent und / oder N zu ο bis o, 5 Ge-

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wichtsprozent und / oder H zu ο bis o, 5 Gewichtsprozent überwiegend gelöst enthält. Ebenso kann bis zu 9, ° Gewichtsprozent Kohlenstoff im Pulver vorhanden sein. Die Anreicherung dieser Elemente geschieht, indem das Molybdän- bzw. Molybdänlegierungspulver vorher thermisch in eine die entsprechenden Gase enthaltende Atmosphäre verspritzt wird. Dabei wird der Kohlenstoffgehalt durch Spritzen in ein Kohlenwasserstoffgas erzeugt. Durch die Partialdrucke der Gase in der Spritzkammer können die Gasgehalte im Pulver direkt eingestellt werden.

Versuche haben außerdem gezeigt, daß das Molybdän ganz oder teilweise durch Wolfram ersetzt sein kann. Außerdem kann das Molybdän teilweise durch alle anderen Elemente ersetzt werden, die mit ihm Mischkristalle bilden. Und zwar sind diese vor allem die Elemente Nickel, Kobalt, Eisen, Titan, Vanadium, Chrom, Aluminium, Tantal, Rhenium und / oder Zirkon. Es ist dabei gleichgültig, ob diese Elemente mit dem Molybdän legiert oder lediglich als Pulver zugemischt sind. Es soll jedoch nur maximal 6o Gewichtsprozent des Molybdäns ersetzt sein.

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Claims (7)

-ε- GOETZEWERKE Burscheid, d. 8. November 1974 Friedrich Goetze AG ZBT 329/Lö/Mo. (1521) PATENTANSPRÜCHE

1. ) Spritzpulver für die Herstellung von Schichten mit hoher

Verschleiß- und Brandspurfestigkeit auf den Laufflächen von reibend beanspruchten Maschinenteilen, insbesondere als Überzug auf Laufflächen von Kolbenringen von Mittel- und Großkolbenmotoren für den Schwerölbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzpulver aus einem Pulvergemisch von 3o bis 8o Gewichtsprozent Eisen mit den üblichen Eisenbegleitern, ο bis 6o Gewichtsprozent Molybdän und 4 bis 5o Gewichtsprozent Bor besteht.

2. ) Spritzpulver nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Molybdänmenge zum Spritzpulver für die Herstellung von Überzügen auf Kolbenringen für Motoren mit kleiner Drehzahl ( η ^ 6oo U/Min. ) gering ist, und daß die Zugabemenge an Molybdän zum Spritzpulver für die Herstellung von Überzügen auf Kolringen mit hoher Drehzahl ( η^ 2.ooo U/Min. ) hoch ist.

3. ) Spritzpulver nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch

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gekennzeichnet, daß das Bor ganz oder teilweise im Pulvergemisch in Form von Ferrobor und / oder Molybdänborid vorliegt.

4. ) Spritzpulver nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Molybdän und / oder das Molybdänlegierungspulver ο bis 8p Gewichtsprozent Sauerstoff, ο bis o, 5 Gewichtsprozent Stickstoff und / oder ο bis o, 5 Gewichtsprozent Wasserstoff in vorwiegend gelöster Form enthält.

5. ) Spritzpulver nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Molybdän und / oder das Molybdänlegierungspulver ο bis 9 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält.

6. ) Spritzpulver nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Molybdän im Gemisch teilweise oder ganz durch Wolfram ersetzt ist.

7. ) Spritzpulver nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Molybdän im Gemisch bis zu 6o Gewichtsprozent durch die Elemente Nickel, Kobalt, Eisen,

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Titan, Vanadium. Chrom, Aluminium, Tantal,. Rhenium und/oder ^Zirkonium ersetzt ist.

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FRIEDRICH pOETZE AKTIENGESELLSCHAFT

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