DE256925C

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Publication number: DE256925C
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um vermittels eines aus Metallstaub bzw. -pulver bestehenden Ausgangsmateriales homogene metallische Schichten auf beliebigen Oberflächen herzustellen.The present invention relates to a method by means of a metal dust or powder existing starting material to produce homogeneous metallic layers on any surface.

Es sind Verfahren bekannt, nach denen metallähnliche Schichten derart hergestellt werden, daß Metall in Form von Bronzen auf beliebige, entsprechend vorbereitete Oberflächen geblasen wird, wobei Überzüge von mehr oder weniger metallischem Aussehen ■ erhalten werden. Derartige Schichten weisen jedoch keinen homogenen metallischen Charakter auf, sind nicht bearbeitungsfähig, somit selbstverständlich auch nicht zum wirksamen Schütze von Körpern gegen chemische und Witterungseinflüsse geeignet. Es ist auch nicht möglich, an Hand dieser Verfahren Schichten mit eigener Formgebung, wie z. B. Metallreproduktionen nach Matrizen als Ersatz für Galvanos usw. herzustellen. Methods are known by which metal-like layers are produced in this way that metal in the form of bronzes on any, appropriately prepared surfaces is blown, with coatings of more or less metallic appearance ■ are obtained. Such layers have However, they do not have a homogeneous metallic character and are therefore not machinable of course not for the effective protection of bodies against chemicals and weather conditions. It is also not possible to use these procedures Layers with their own shape, such as. B. to produce metal reproductions according to matrices as a substitute for galvanos, etc.

Bei. bekannten Verfahren zur Herstellung von diesen Anforderungen genügenden Metallschichten, nach welchen flüssiges Metall zerstäubt und sodann aufgespritzt wird, ist es für die Ausübung dieser Metallspritzverfahren unerläßlich, daß als Ausgangsmaterial flüssiges Metall vorhanden ist. Die Vorrichtungen zur Ausübung dieses Verfahrens : müssen mit Schmelztiegeln und Feuerungen versehen sein, wodurch die konstruktive Ausbildung von transportablen Apparaten oder von solchen mit beweglichen Zerstäuberdüsen außerordentlich erschwert wird.At. known processes for the production of metal layers that meet these requirements, according to which liquid metal is atomized and then sprayed on It is essential for the practice of this metal spraying process that as a starting material liquid metal is present. The devices for performing this procedure : must be provided with crucibles and furnaces, which increases the constructive training is made extremely difficult by transportable devices or by those with movable atomizer nozzles.

Beim Verfahren nach vorliegender Erfindung dient hingegen als Ausgangsmaterial fertiges, erstarrtes Metallpulver bzw. Metalloxydpulver. Schmelzen, Zerstäuben und Aufschleudern sind hier zeitlich und räumlich getrennte Vorgänge, die bei den Metallspritzverfahren mit flüssigem Metall eine einheitliche Prozedur darstellen und auch mit Vor- _ richtungen ausgeübt werden, die den Charakter des einheitlichen Ganzen aufweisen.In the method according to the present invention, on the other hand, serves as the starting material finished, solidified metal powder or metal oxide powder. Melting, atomizing and spinning are temporally and spatially separate processes that occur in metal spraying processes with liquid metal represent a uniform procedure and can also be exercised with devices that enhance the character of the unified whole.

Wird z. B. eine Bleikugel mit Gewalt auf eine Steinplatte geschleudert, so wird sie plattgedrückt und erwärmt sich. Wird dieselbe Bleikugel nicht nur geschleudert, sondern auf eine glatte und harte Platte geschossen, so bringt die beim Aufschlagen erzeugte Hitze das Blei zum Fließen, die betreffende Stelle der Zielplatte ist mit einem festhaftenden Bleiüberzug bedeckt, ferner sind in konzentrischem Abstande von der getroffenen Stelle der Platte meist eine Menge von blanken Bleispritzern bemerkbar.Is z. B. If a lead ball is thrown forcefully onto a stone slab, it is flattened and warms up. If the same lead bullet is not only thrown, but shot at a smooth and hard plate, so the heat generated by the impact makes the lead flow, the point in question the target plate is covered with an adherent lead coating, furthermore are in concentric Distances from the hit point of the plate usually a lot of bare lead splatters noticeable.

In ähnlicher Weise wird bei dem Verfahren nach vorliegender Erfindung den feinen Metallteilchen eine sehr hohe Geschwindigkeit erteilt, wobei dann diese Geschwindigkeit beim Aufschlagen der Teilchen teils in mechanische Arbeit und teils in Wärme umgewandelt wird, derart, daß die Teilchen zu einer homogenen und dichten Schicht zusammenschweißen bzw. ineinanderfließen. Wie großSimilarly, in the method of the present invention, the fine metal particles granted a very high speed, this speed being partly mechanical when the particles hit the ground Work and partly converted into heat, in such a way that the particles become one Weld together a homogeneous and dense layer or flow into one another. How large

die den Metallteilchen zu erteilende Geschwindigkeit sein muß, hängt von den verschiedenen Faktoren ab, unter anderm von der Feinheit des Metallpulvers, von der spezifischenthe speed to be imparted to the metal particles depends on the various Factors, including the fineness of the metal powder, the specific

₍5 Schweiß- und Schmelzbarkeit sowie der spezifischen Dichte, oder allgemein von den physikalischen und chemischen Konstanten des betreffenden Metalles sowie der Beschaffenheit und Temperatur des Druckmittels, z. B. Preßluft. Bei Metallen mit hohem Schmelzpunkt empfiehlt es sich, das zerteilte Metall schon im Behälter vorzuwärmen und z. B. erhitzte Preßluft zu verwenden. Außer der rein mechanischen und thermischen Wirkung der Preßluft kann auch die chemische zugezogen werden, in dem "Sinne, daß dieselbe auf das Metallpulver z. B. reduzierend wirkt. Man kann das Gemisch von Luft und Metall auch noch nach Verlassen der Strahldüse erhitzen, ₍ 5 Weldability and fusibility as well as the specific density, or in general on the physical and chemical constants of the metal in question as well as the nature and temperature of the pressure medium, e.g. compressed air. For metals with a high melting point, it is recommended that the divided metal is already in the Preheating containers and using, for example, heated compressed air. In addition to the purely mechanical and thermal effects of the compressed air, the chemical can also be added, in the sense that it has a reducing effect on the metal powder, for example Heat the air and metal even after leaving the jet nozzle,

z. B. indem man es auf seinem Wege von derz. B. by putting it on its way from the

' Düse zur Oberfläche zwingt, . eine oder mehrere, vorteilhaft ringförmig angeordnete und z. B. reduzierend wirkende Flammen zu passieren, oder auch, indem man mit dem Metallpulver ein brennbares Gas, z. B. Wasserstoff, durch die Streudüse bläst und das der Düse entströmende Gemisch von Gas und Metallpulver entzündet. Blei, Nickel, Aluminium und noch einige andere Metalle zeigen die bekannte merkwürdige Eigenschaft, in feinzerteiltem Zustande bei Berührung mit Luft sich bis zum Glühendwerden zu erhitzen. Es ist naheliegend, diese pyrophoren Eigenschaften bei gewissen Metallen ebenfalls zur Erzeugung der nötigen plastischen Konsistenz heranzuziehen. 'Force nozzle to surface. one or more, advantageously arranged in a ring and Z. B. reducing flames to happen, or by using the metal powder a flammable gas, e.g. B. hydrogen, blows through the nozzle and the mixture of gas and metal powder flowing out of the nozzle ignited. Lead, nickel, aluminum and a few other metals show the well-known Strange property, in finely divided condition, that it heats up to glowing on contact with air. It is Obviously, these pyrophoric properties are also used in certain metals of the necessary plastic consistency.

Wie schon angedeutet, ist es nicht immer erforderlich, daß die Metallteilchen bei ihrem Auftreffen in flüssigem Zustande sind; an-As already indicated, it is not always necessary that the metal particles in their Impacts are in a liquid state; at-

4n scheinend spielt sich der Vorgang am glattesten ab, wenn die Teilchen plastisch auftreffen. Pulverisiertes Eisen vermittels eines gewöhnlichen Sandblasapparates kalt aufzublasen, würde z. B. genau wie Quarzsand lediglich eine mechanische Reibungsarbeit leisten. ·The process seems to be the smoothest when the particles impinge plastically. Powdered iron by means of a ordinary sandblower cold inflation, z. B. just like quartz sand only do a mechanical friction work. ·

Für die Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung ist es naheliegend, an Vorrichtungen zu denken, wie sie unter dem Namen »Sandstrahlgebläse« in der Metall- und Glasindustrie für Oberflächenbehandlung seit langem bekannt sind. Die Metallspritzapparate sind lediglich in ihrer Arbeitsweise, aber nicht in ihrer Wirkungsweise dem Sandstrahlgeblase ähnlich, da ja, wie hervorgehoben, ganz verschiedene technische Effekte hervorgebracht werden sollen und werden. Beispielsweise kann das Metallpulver durch einen mit großer Geschwindigkeit vorbeiziehendenLuftstrom aus einem Behälter abgesaugt und sodann gegen das Arbeitsstück geschleudert werden. Ebenso geeignet sind für die Ausübung des vorliegenden Verfahrens Vorrichtungen, die nach dem Typus der sogenannten »Druck-Sandstrahlgebläse« gebaut sind. Bei derartig wirkenden Apparaten steht der Behälter für das Metallpulver unter Druck, und die vorteilhaft erhitzte Preßluft nimmt den von oben in geregeltem Strome in die Leitung eintretenden Metallstaub einfach mit.For practicing the method according to the invention, it is obvious to use devices to think as they go by the name of »sandblasting blowers« in the metal and glass industries have long been known for surface treatment. The metal spray guns are only in their way of working, but not similar in their mode of action to the sandblasting blower, since, as emphasized, quite various technical effects should and will be produced. For example the metal powder can be transported by a stream of air passing by at high speed sucked out of a container and then thrown against the workpiece will. Devices are also suitable for carrying out the present method, which are built according to the type of the so-called "pressure sandblasting blower". In the case of such an apparatus, the container is stationary for the metal powder under pressure, and the advantageously heated compressed air takes the metal dust entering the line from above in a regulated flow.

In den meisten Fällen wird die Herstellung von festhaftenden oder abtrennbaren Metallschichten erwünscht sein, die eine möglichst dichte Struktur, vereint mit schönetn metallischen Aussehen, aufweisen. Diesem Ziel kommt man im allgemeinen, wie leicht ersichtlich, um so näher, mit je größerer Gewalt die Metallteilchen aufgespritzt werden und j e mehr man dem Metall Gelegenheit gibt, bei dem Auf treffen plastische Eigenschaften aufzuweisen, z. B. durch einen langen, erhitzten Zuströmungsweg und durch Berührung mit geeigneter, chemisch wirkender Luft oder Gasen, eventuell ebenfalls in erhitztem Zustande. Je nach den gegebenen Verhältnissen kann es auch von Vorteil sein, dem aufzuspritzenden Metall schon im Vorratsbehälter geeignete Körper beizumischen, wie z. B. Kohlenstaub, von denen eine günstige Einwirkung auf die aufzubringende Metallschicht zu erwarten ist.In most cases, the production of firmly adhering or separable metal layers is used It is desirable to have a structure that is as dense as possible, combined with beautiful metallic elements Appearance. This goal is generally achieved, as can be easily seen, the closer, the greater the force the metal particles are sprayed on and the more the metal is given the opportunity to do so to meet the plastic properties, z. B. by a long, heated one Inflow path and through contact with suitable, chemically acting air or gases, possibly also in a heated state. Depending on the given circumstances, it can also be advantageous to spray the spray on Metal already in the storage container to mix suitable bodies, such. B. Coal dust, one of which is beneficial is to be expected on the metal layer to be applied.

Ferner kann es in gewissen Fällen zur Erzielung eines bessern Wirkungsgrades wichtig sein, die Luft oder das Gas, nachdem sie den Metallteilchen die nötige Geschwindigkeit erteilt haben, nach dem Verlassen des Mischstrahles aus der Düse abzusaugen, währenddem das Metallpulver infolge seines größeren Beharrungsvermögens gegen die betreffende Oberfläche weiterfliegt. Große und schwere Werkstücke behandelt man am zweckmäßigsten nach Art des »Freistrahles«, d. h. man legt den Gegenstand frei auf und richtet den aus dem beweglichen Mundstück, z.B. dem des Schlauches, austretenden Strahl feinzerteilten Metalles gegen die Oberfläche.It can also be important in certain cases to achieve better efficiency be the air or the gas after giving the metal particles the necessary speed have given to suction after leaving the mixed jet from the nozzle, during that the metal powder as a result of its greater inertia against the relevant Surface flies on. Large and heavy workpieces are best handled according to the type of "free jet", d. H. you lay the object freely and straighten it The jet emerging from the movable mouthpiece, e.g. that of the hose, is finely divided Metal against the surface.

Die Härte solcher Metallschichten entspricht dem normalen Wert des aufgeschleuderten Metalles und kann denselben bei geeigneten Versuchsbedingungen sogar übertreffen, no Ähnlich verhält es sich mit den andern technologischen Eigenschaften. Diese gewiß überraschende Tatsache findet vermutlich darin ihre Erklärung, daß die ersten unter Druck auf getroffenen Teilchen von den nachfolgen- 1x5 den, ebenfalls mit großem Druck auftreffenden Teilchen in sehr intensiver Weise gewissermaßen gehämmert und bearbeitet werden. The hardness of such metal layers corresponds to the normal value of the centrifuged one Metal and can even surpass it under suitable test conditions, no The situation is similar with the other technological properties. This certainly surprising one The fact is probably explained by the fact that the first were under pressure on hit particles from the following 1x5, also hit with great pressure Particles are hammered and worked on in a very intense way.

Wie eingangs erwähnt, gestattet das Verfahren sowohl festhaftende als auch abtrennbare Schichten zu erzielen, wobei die StärkeAs mentioned at the beginning, the method allows both firmly adhering and separable ones Layers to achieve the strength

der Schicht unter sonst gleichen Versuchsbedingungen lediglich von der Dauer der Bestrahlung abhängt. Im allgemeinen wird ein inniges und dauerndes Haften dadurch begünstigt, daß man die zu überziehenden Gegenstände in geeigneter Weise reinigt und eventuell vorwärmt. Will man abhebbare Metallschichten erzeugen, wie z. B. Abklatsche von Druckklischees oder Stempeln, sothe layer under otherwise identical test conditions depends only on the duration of the irradiation. In general, intimate and permanent adherence is favored by that the objects to be coated are cleaned in a suitable manner and possibly preheated. Do you want withdrawable Generate metal layers, such as. B. imitations of printing blocks or stamps, like this

ίο wendet man diese Vorsichtsmaßregeln im negativen Sinne an, d. h. man fettet die zu behandelnden Matrizen ein oder behandelt die Matrize, falls sie aus Metall besteht, z. B. mit einer heißen Schwefelleberlösung oder sonstwie, um das Loslösen der aufgebrachten Metallschicht zu befördern. Wie leicht ersichtlich, wird das Loslösen unter sonst gleichen Verhältnissen um so mehr begünstigt, je glatter die Oberflächenbeschaffenheit der Unterlage ist. Beispielsweise haften Metallschichten, die auf geschliffenem Glas niedergeschlagen worden sind, lediglich infolge desίο one applies these precautionary measures in the negative sense, i. H. the matrices to be treated are greased or treated Die, if it is made of metal, e.g. B. with a hot sulfuric liver solution or otherwise, to promote the detachment of the applied metal layer. As can be seen the detachment is all the more favored under otherwise identical conditions, ever the surface quality of the base is smoother. For example, metal layers adhere which have been deposited on cut glass, merely as a result of the

; äußern atmosphärischen Druckes und erinnern in ihrem Verhalten und Aussehen an die auf Spiegelglas gequetschten photographischen Abzüge, die Hochglanz erhalten sollen:; express atmospheric pressure and are reminiscent of their behavior and appearance the photographic prints squeezed onto mirror glass, which are given a high gloss should:

Daß eine sehr große Anzahl von Industrien aus der vorliegenden Erfindung Nutzen ziehen wird, kann keinem Zweifel unterliegen, da sich eben aus jedem beliebigen Metall einschließlich des galvanisch nicht verarbeitungsfähigen Aluminiums, Schichten aller Art und von jeder beliebigen Dicke herstellen lassen, und zwar sowohl für Verzierung und Schutz von Oberflächen als auch abtrennbare Schichten von beträchtlicher Dicke mit eigener Formgebung. Ein weiterer in die Augen springender Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß man nicht an ein Bad gebunden ist und Körper irgendwelcher Gestalt und Größe an beliebigem Orte behandeln kann.That a very large number of industries will benefit from the present invention there can be no doubt, since it is made of any metal including of the galvanically non-processable aluminum, layers of all types and of any thickness can be produced, for decorating and protecting surfaces as well as separable layers of considerable thickness with its own shape. Another in the eye The main advantage of the new process is that you are not tied to a bathroom and can handle bodies of any shape and size in any place.

Es ist nicht hier der Ort, auf die außerordentlich zahlreichen und mannigfaltigen Anwendungsmöglichkeiten für die vorliegende Erfindung hinzuweisen; als Beispiel sei an die Konservierung von Holzoberflächen vermittels Metallüberzügen erinnert, wie Telephon- und Telegraphenstangen, Schiffsbäuche, Holzkonstruktionen in den Tropen zum Schütze gegen Termiten usw. Auch Brückenbauten, Krahne, überhaupt beliebige Eisenkonstruktionen können auf billige Weise einen dauerhaften, einem »Metallanstrich« entsprechenden Metallüberzug als Rostschutz erhalten. Die teuern und zeitraubenden galvanoplastischen Verfahren werden mit Vorteil durch das neue »Metall-Gebläseverfahren« ersetzt werden, da z. B. in der überraschend kurzen Zeit von 15 bis 20 Sekunden von einer Matrize ein Metallabklatsch hergestellt werden kann, der sich von galvanischen Reproduktionen technisch in nichts unterscheidet. It is not here that it is extraordinarily numerous and varied To indicate possible applications for the present invention; Take the preservation of wooden surfaces as an example reminiscent of the use of metal coatings, such as telephone and telegraph poles, ship's bellies, wooden structures in the tropics for protection against termites, etc. Also bridge constructions, cranes, any iron constructions in general can be given a permanent, "metal paint" in a cheap way corresponding metal coating received as rust protection. The expensive and time-consuming electroforming Processes will advantageously be replaced by the new "metal blower process", since z. B. in the surprising A metal impression can be produced from a die in a short time of 15 to 20 seconds which technically does not differ from galvanic reproductions in any way.

Claims

Patent Claims:

1. Process for the production of metal coatings by spin coating finely divided metal driven under high pressure against the surface to be coated, characterized in that the metal to be thrown on is already in the apparatus in a powdery, solid state is located and in this also leaves the mouth of the apparatus.

2. The method according to claim 1, characterized by an addition of liquid or fine-grain solid body to the metal powder or the centrifugal agent.