DE2636840A1

DE2636840A1 - Ueberzugsmaterial hoher haerte in form einer durch flammspritzen auftragbaren legierung auf nickelbasis

Info

Publication number: DE2636840A1
Application number: DE19762636840
Authority: DE
Inventors: Mahesh S Patel
Original assignee: Eutectic Corp
Current assignee: Eutectic Corp
Priority date: 1975-08-18
Filing date: 1976-08-16
Publication date: 1977-03-03
Also published as: GB1508533A; JPS5224943A; CA1054399A; US4031278A; FR2321552A1; CH610011A5; FR2321552B3

Description

As/P

Patentanwalt·

JNfel. Ing. Hans-Jürgen Mftller

Dr* rer. nat Thomas Bereadt

M Μ***·η 60 Luclle-Grahn-SiraBe 38

Eutectic Corporation, 40-40 172nd Street, Flushing, New York 11358 (V. St. A.)

Überzugmaterial hoher Härte in Form einer durch Flammspritzen auftragbaren Legierung auf Nickelbasis

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufspritzwerkstoff in Form eines Metallpulvers, insbesondere eines Gemisches aus einem selbstgehenden (self-fluxing) Legierungspulvergemisch auf Nickelbaeis sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Überzuges optimaler Dichte und Härte auf der Oberfläche eines Grundwerkstoffes oder Trägerkörpers aus Metall.

Es ist bekannt, Metallkörper, beispielsweise aus Stahl, durch Überziehen mit einer selbstgehenden Legierung auf Nickelbasis mit einer harten Oberfläche zu versehen. Eine Zusammensetzung eines solchen Materials sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Überzüge sind in der US-PS 3 488 205 beschrieben. Eine Legierungszusammensetzung,- die als für die Herstellung von Hartmetallüberzügen brauchbarer Verschleißhärte geeignet bezeichnet wird, besteht aus ca. 2,5 bis 20 % Cr, ca. 0,5 bis 6 % Si, 0,5 bis 5 % B, ca. 0,2 bis 6 % Fe, ca.

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0,01 bis 0,85 $ C, Rest im wesentlichen Nickel.

Beim Aufspritzen einer Legierung des angegebenen Typs mit einer durchschnittlichen Teilchengröße im Bereich von ca. bis 325 gemäß US-Standard-Siebnorm (entsprechend I50 bis 44 ,um) unter Verwendung einer Spritzpistole des in der US—PS 3 620 454 beschriebenen und beanspruchten Typs hat es sich jedoch als schwierig erwiesen, einen im wesentlichen porenfreien Auftrag optimaler Härte zu erzielen. Prüfungen an Überzügen, die unter Verwendung einer Spritzpistole des genannten Typs hergestellt waren, ließen erkennen, daß die aufgespritzten Teilchen nicht vollständig benetzt waren und daher keine dichten Überzüge ergaben.

Es ist bekannt, einem Aufspritzpulver zur Verbesserung der Spritzbarkeit des aufzuspritzenden Pulvermaterials einen Katalysator zuzusetzen. Xn diesem Zusammenhang wird auf die US-PS 2 9^3 951 vom 5. Juli I960 hingewiesen, die auf ein Verfahren zum Aufspritzen gewisser Typen von feuerfestem Material auf Trägerflächen gerichtet ist. Bei einer Ausführungsform werden mit einem Film aus Siliciumdioxyd überzogene Siliciumteilchen mit gepulvertem Aluminium gemischt, das mit Sauerstoff unter heftiger Wärmeentwicklung reagiert, so daß beim Aufspritzen des Pulvergemische8 der Oberflächenfilm aus Siliciumdioxyd durch das Aluminium reduziert wird, wodurch ein Zusammensintern der Siliciumteilchen an der bespritzten Oberfläche erzielt wird.

Xb Beispiel 1 dieser Patentschrift ist ein Gemisch aus 92 Gew.-% MoSi₂-TeIlchen mit einem dünnen SiO₂-PiIm, 3 % Cobaltoxyd und 5 Gew.-fL Aluminiumpulver beschrieben, das zue Aufspritzen in 15 Gew.-% Polyäthylen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pulvergenisches, diepergiert wird. Die Teilchengröße des MoSi₂-Pulvers liegt im Bereich von 5 bis 10 /um, und die Teilchengröße des Aluminiumpulvers beträgt ca. 4o /um, so daß die

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Teilchengröße des Aluminiums weit höher als die des Grundpulvers ist.

Es ist versucht worden, ein Gemisch aus Aluminiumpulver von ca. 30 /am Teilchengröße mit einer Legierung auf Nickelbasis mit einem Gehalt an Bor und Silicium von dem oben bereits beschriebenen Typ mit einer Teilchengröße zwischen Nr. 14O und Nr. 325 laut US-Standard-Siebnorm (105 bis kh ,um, im Durchschnitt 75 /um) in einem Metallaufspritzsystem zu verarbeiten, Jedoch war der so erzielte Auftrag nicht dicht, undseine Härte war wegen der Porosität des Auftrages ungleichmäßig und niedrig und lag im Bereich von ca. 25 bis 27 RC.

Es wäre erwünscht, ein Pulvergemisch zu schaffen', mit dem Überzüge aus einer Legierung auf Nickelbasis hergestellt werden können, die sich durch optimale Härte und hohe Dichte auszeichnen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein besseres Pulvergemisch mit einer Legierung auf Nickelbasis als Hauptbestandteil zu schaffen.

Damit im Zusammenhang steht die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Überzuges aus Aufspritz-Hartmetallegierung auf Nickelbasis auf Metallkörpern, der sich durch hohe Dichte, und optimale Härte auszeichnet.

Die Erfindung schafft also ein Aufspritzmetall in Form eines Pulvergemisches, das sich dadurch auszeichnet, daß es auf der Oberfläche eines Grundmetalls oder Trägerkörpers aus Metall einen dichten Überzug zu bilden vermag, und das aus einem Pulver aus einer selbstgehenden Legierung auf Nickelbasis (selffluxing nickel-base alloy powder) besteht, mit dessen Oberfläche ein Aluminiumpulver in Mengen im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-% durch Beimischen innig verbunden ist, wobei da«

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Verhältnie der durchschnittlichen Teilchengröße des Pulvers
aus Legierung auf Nickelbaeis zu der des Aluminiumpulver« über 5 : 1 beträgt und die durchschnittliche Teilchengröße des Aluminiumpulver geringer ist als ca. 15 /um. Ein bevorzugtes
Verfahren zum Aufspritzen des Pulvers besteht darin, daß es
unter der Wirkung der Schwerkraft in die Flamme eines Flammspritzbrenners geleitet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung eingehender beschrieben.

Fig. 1 und 2 sind Wiedergaben von Mikrophotographien eines

Aufspritzmetallüberzuges gemäß der Erfindung
bzw. abweichend von der Erfindung bei 100-facher Vergrößerung ;

Fig. 3 und 4 sind Wiedergaben von Mikrophotographien ähnlich
denen gemäß Fig. 1 und 2, jedoch bei 300-facher
Vergrößerung;

Figo 5 zeigt einen Mischer zur Verwendung beim Zusammenmischen der Pulver;

Fig. 6 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Flammspritzbrenners für das Aufspritzen des verbesserten Überzugmaterials gemäß der Erfindung;

Fig, 7 ist eine Kurve zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Anzahl der Aluminiumteilchen je Teilchen
einer Legierung auf Nickelbasis und der durchschnittlichen Korngröße des Aluminiumpulvers in dem Gemisch; und

Fig. 8 und 9 sind Wiedergaben von Mikrophotographien eines aufgespritzten Metallüberzuges, der unter Verwendung eines Pulvergemisches erzielt wurde, das verhältnismäßig grobes Aluminiumpulver enthielt, bei 100-facher

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bzw. 300-facher Vergrößerung.

Es hat sich gezeigt, daß Überzüge hoher Dichte aus einer selbstgehenden (self-fluxing) Legierung auf Nickelbasis hergestellt werden können, die sich durch optimale Härte auszeichnen, vorausgesetzt, daß dem Pulver der Legierung auf Nickelbasis vor dem Aufspritzen desselben auf ein Grundmetall oder einen Trägerkörper, beispielsweise aus Stahl, eine kleine, aber wirksame Menge an Aluminiumpulver beigemischt wird.

Es wurde gefunden, daß es zur Erzielung der mit der Erfindung angestrebten Wirkungen wichtig ist, daß das dem Pulver der Legierung auf Nickelbasis beigemischte Aluminiumpulver zu dem Pulver der Legierung auf Nickelbasis in einem bestimmten Teilchengrößenverhältnis steht, und zwar soll das Verhältnis der durchschnittlichen Größe der Teilchen des Pulvers auf Nickelbasis zu der der Teilchen des Pulvers aus Aluminiumlegierung über 5*1 betragen und vorzugsweise im Bereich vom ca. 7:1 bis 35 J 1 für Aluminiumpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 15 /um und vorzugsweise von weniger als ca· 13 oder 10 /um liegen.

Das als selbstgehende Legierung verwendete Pulver auf Nickelbasis enthält ca. 2,5 bis 20 % Cr, 0,5 bis 6 % Si, 0,5 bis 5 % B, bis zu ca. 1 % C, bis zu ca» IO % Fe, Rest im wesentlichen Nickel, und die durchschnittliche Teilchengröße des Pulvers fällt in den Bereich von Nr. 100 bis Nr.325 gemäß US-Standard-Siebnorm bzw.150 bis 44 /ÜB. Ein bevorzugter Bereich ist der von Nr. 14O bis 325 gemäß US-Standard-Siebnorm, entsprechend 105 bis 44 /tun. Durch Zerstäuben erzeugtes Pulver aus der Legierung auf Nickelbasis ist vorzuziehen, denn es fließt unter der Wirkung der Schwerkraft leicht der Flamme des Spritzbrenners des in Fig, 6 der Zeichnung gear·igt en Typs zu. Vozugsweise enthält die Legierung auf Nickelbasis ca. 10 bis 20 % Cr,

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ca. 2 bis 6 % Si, ca. 1,5 bis 5 % B. bis zu ca» 1 % C und bis zu 10 % Pe, Rest im wesentlichen Ni.

Bei der Herstellung des Gemisches ist es wichtig, daß die kleine, jedoch, wirksame Menge an Aluminium mit der Oberfläche des Pulvers aus Nickellegierung innig verbunden wird. Die Menge des zugesetzten Aluminiums kann im Bereich von ca. O,5 bis Gew.-^o, vorzugsweise von 1 bis 4 Gew.-$> der gesamten Gemischmenge liegen. Dies entspricht annähernd 1 bis 15 bzw· 3 bis 11 YoI·-£ .

Die Verwendung von Aluminiumpulver in dem genannten Bereich der Zusammensetzungen ist vorteilhaft, da dieses Pulver die Wärme der aufzuspritzenden Teilchen aus Nickellegierung um die sehr hohe Oxydationswärme des Aluminiums erhöht. Es wird also den Teilchen eine Überhitzung mitgeteilt, die zur Erzeugung von Überzügen hoher Dichte ausreicht.

Aluminium liefert bei der Reaktion mit Sauerstoff bei erhöhter Temperatur eine hohe Oxydationswärme.- Eine im wesentlichen vollständige Nutzung der zusätzlichen Wärme wird erzielt, wenn das mit der zerstäubten Legierung auf Nickelbasis gemischte Aluminium mit der Oberfläche der Teilchen innig verbunden wird, Die Erzielung eines innigen Anhaftens des feinen Aluminiumpulvere an der Oberfläche der Teilchen des Nickellegierungspulvers beim mechanische».Zusammenmischen der Pulver dürfte auf elektrostatische Kräfte zurückzuführen sein. Das feine Aluminiumpulver folgt also beim Aufspritzen dem Pulver der Legierung auf Nickelbasis alt geringster Neigung, sich von dieses zu lösen, und liefert unter exothermischer Oxydation die zusätzlich· Wärme zum überhitzen des Pulvers der Nickellegierung.

Ein. Verfahren zur Erzielung des angestrebten Gemisches besteht darin, die Pulver in einer Rolltrommel des schematisch in

+ der korrekten Teilchengrößenbeziehungen

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Fig, 5 veranschaulichten Typs zu mischen, die, wie dort dargestellt, aus einer Doppelkegelkonstruktion besteht, wie sie unter der Handelsbezeichnung ROTa-CONE bekannt ist. Der Mischer 10 weist zwei Hohlkegel 11, 12 auf, deren Grundflächen 11A, 12A durch einen hohlzylindrischen Teil 13 verbunden sind. Der Mischer hat von den Seiten horizontal vorspringende ¥ellenstummel 14, 15, die, mittels einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung drehbar, gelagert sind. Mischer dieses Typs sind vorteilhaft, da sie ein inniges Mischen der Pulver gewährleisten.

Wie bereits erwähnt, ist es zur Erzielung des gewünschten Gemisches wichtig, daß das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengröße des Nickellegierungspulvers zu der des Alumini— umpulvere über 5 s 1 beträgt und vorzugsweise im Bereich von Ca₀ 7 ι 1 bis 35 : 1 liegt. Vorteilhafterweise soll das herzustellende Pulvergemisch für eine durchschnittliche Teilchen—

ca. größe des Aluminiums von weniger als/15 /im im Durschschnitt mindestens 5 Aluminiumteilchen je Teilchen der Nickellegierung enthalten. Eine bevorzugte Beziehung ist in Fig. 7 veranschaulicht. Beispielsweise sind bei einer durchschnittlichen Teilchengröße des Aluminiums von ca· 10 /tun und der Legierung auf Nickelbasie von ca. 75 /ua im DurohÄchnitt zwischen 12 und 13 Aluminiumiteilchen je Teilchen der Legierung auf Nickelbasis vorhanden. Bei einer durchschnittlichen Teilchengröße von ca. Ik /um für das Aluminium beträgt die durchschnittliche Anzahl der Aluminiumteilchen je Teilchen der Legierung auf Nickelbasis über 5·

Es wurde gefunden, daß die durch die Erfindung erzielbaren Ergebnisse nicht erzielt werden, wenn etwa versucht wird, Aluminiumpulver einer durchschnittlichen Teilchengröße von ca. 30 ,um mit der Nickellegierung einer durchschnittliehen Teilchengröße von ca. 75 /um, also in einem Teilchengrößenverhältnis des Nickellegierungspulvers zum Aluminiumpulver von

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ca» «.»50 : 1 zu mischen.

Wie oben bemerkt, wird das Nickelpulver vorzugsweise in zerstäubter Form verwendet. Eine spezielle Zusammensetzung besteht aus 11 % Cr, 3 % Si, 2 % B, 3 % Pe (alle Angaben in Gewe-%), Rest im wesentlichen Nickel, und das Pulver ist als allgemein grobes Pulver einzureihen und enthält vorzugsweise Teilchen im Bereich von JTr. 14O bis Nr. 325 gemäß US-Standard-Sienorm (entsprechend 105 bis 44 /Um), wobei maximal ca, 15 % durch ein Sieb Nr. 325 und maximal 5 % durch ein Sieb Nr. gemäß US-Siebnorm hindurchgehen.

Das genannte Pulver wird vorzugsweise mit einem Brenner des in Fig. 6 gezeigten Typs mit Schwerkraftbeschickung aufgespritzt. Zur Verwendung dieses Spritnbrenners wurde die folgende Pulverzusammensetzung vorbereitet.

Ca. 99 Gew.-% zerstäubten Pulvers der Nickellegierung von Teilchengrößen zwischen Nr. 14O und Nr. 325 (105 bis 44 ,um), entsprechend einer durchschnittlichen Teilchengröße von 75 /UiB) wurden mit 1 Gew.-% zerstäubten Aluminiumpulvers von cao 10 /Um Teilchengröße gemischt; die Nickellegierung enthielt ca. 11 % Cr, 2 % B, 3 % Si, 3 % Fe, Rest Ni. Das Mischen wurde in dem in Fig, 5 schematisch dargestellten ROTO-CONE-Mischer durchgeführt. Für eine Charge von 45,4 bis 454 kg (IOO bis 1000 Ib) wurde eine Mischdauer von ca. 20 bis 60 min aufgewendet.

Eine typische Charge besteht aus 4 kg (9 Ib) Aluminium und 268,5 kg (591 Ib) Legierungspulver. Dies entspricht ca. 1,5 % Al. Überschüssiges Al wird dazu verwendet, Verluste durch Anhaften innerhalb der Trommel auszugleichen. Das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengröße der Nickellegierung (75 /um) zu der des Aluminiums (1O ,um) beträgt 7,5 : 1. Bei

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«9=

diesem Teilchengrößenverhältnis entfallen ca. 12 bis 13 Aluminium teilchen auf ein Teilchen der Nickellegierung. Die» ist vorteilhaft, denn as «i-stöglielit «■£& g;I<£iGl»ILß±e·· Miscteca der-Pulver und ergibt ©in Spritzpulver, &®± dme. <£*e JJ.uiäIniL3§ »±t den Teilchenoberflächen des Pulvers auf Nickelbasis innig verbunden ist. Da jedes Teilchen der Nickellegierung; bei« Spritzen von einer Schale hoher Dichte aus kleinen AluminiuMteilchen umgeben ist, ist gewährleistet, daß jedes Teilchen der Legierung auf Nlek*!basis durch die Oxydation des Aluminiums zusätzliche Wärme erhalt. Dies g-csM; &u& <ίΦΆ wicdergegebc-iaen Mikrophotographien hervor.

Unter Verwendung des oben angegebenen Gemisches wurde «la csu 1,5 mm (o,O6^H) dicker gespritzter Übernug auf einer Stahlplatte Nr. 1020 (US-Norm) erzielt. Zu« Vergleich wurde ein Spritsüberzug aus dmm Pulver aus Nickelbasis ohne Aluminiurazuf atz hergestellt.

Der dargestellte Spritzflammbrenner ist für die Zufuhr eP.es besprochenen Legierungspulvergemisches unter der Wirkung der Schwerkraft direkt zu der aus einer Düse austretenden Flamme eingerichtet. Der Brenner hat ein Gehäusa in der Form eines Fünfecks, dessen eine Seite zu einem Handgriff 27, eine andere zu einem Basisteil 28, eine weitere zu einem Zuführteil 29 und eine zu einem Oberteil des Brenners ausgebildet ist. An dem Gehäuse Z6 ist eine Pulverzuführanordnung 31 und ein Flammteil 32 angeschlossen, mit dem eine Düse 33 mit mehreren Gasaustrittsöffnungen 33a in einer dem Düsenenda benachbarten konischen Fläche gekoppelt

Der Oberteil 30 ist mit oineic StatEo.n 34 versehen, d@r tlls die Aufnahme eines Gefäßes 35 für die Aufgabe des das Spritες-iit bildenden Legierungpulvere geeignet ausgebildet ist,und ram Steuern der Pulverzufuhr ist eine Dosiervorrichtung vorgesehen,

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aus einer Bosierungsbetätigungsplatte 36 besteht, die in ©£»*» unterhalb des Stutsene 34 im Oberteil des Gehäuses 30 aegöer-dneten Schiit» 37 verschiebbar Montiert ist. Die DosierpL&fci« 36 ist eii «ine« Knopf 33 versehen» der Über das Gehäuee hinaus nach efce» vorspringt und das Verschieben der Dosierg*l&tt· 36 gegen «|«κ Zuführteil 29 des Gehäuses hin bsw. von dies·« fort gestattet.

bei JPl aseaprit »brennern verwendeten Metallpulver sind be-Leisntlich von eaBJsisf&itiger Zusammensetzung» und ihre Teil-Qhangrößen reieit©a von Nr. 25 {us-Stand&^d-Siehnor»), entsprechend 710 film au feineren Teiichengrößan, und solche Pulver i-s.ben unterschiedliche Pließeigenschaften. Optimale Ergebnisse bein Pulverspritzen für bestiaate Anwendungsfälle erhält man innerhalb bestimmter Pulverspritzdichten, die durch den PuJ.verfluß (die Pulvermenge je Zeiteinheit) bestimmt sind. 2QCtB Ergebnisse werden durch, direkte Zufuhr unter der Wirkung ■!as? Schwerkraft abzielt, die durch Versuch für jedes Pulver ss» ermitteln ist* So hat es sich gezeigt, daß Pulverzufuhrüiid Spritzmengen für Pulver, die unter der Wirkung der Schwerkraft ungehindert durch kreisförmige Öffnungen im Größenbereich von 1,9 bis 3,05 mm (0,075 bis 0,120") fließen, für unterschiedliche Legierungspulver über einen Haschenweitenbereich von 50 bis 400 (US-Siebnorm), entsprechend 297 bis 37 /um, im wesentlichen konstantgehalten werden können.

Zur Erzielung der gewünschten Durchflußmenge wird die Dosierplatte 36 nach Bedarf derart ausgerichtet, daß die Pulverdurchtrittsöffnungen 39 in variabler Weise die Durchflußmenge des Pulvers aus dem Behälter 35 durch die Druchtrittsöffnung in der Gehäusewand, die Durchtrittsöffnungen 39, die Leitung 4o und eine einstellbare Spritzgutsteueranordnung 41 steuern. Diese Anordnung 41 weist ein Gehäuse 42 auf, in dem ein Pulverzuführrohr 43, an einem ortsfesten, direkt mit der das Pulver führenden Leitung 4θ leitend verbundenen, zentralen, hohlen Kernzylinder 44 teleskopisch verschiebbar gehalten ist,

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so daß das Pulver unter der Wirkung der Schwerkraft direkt in das Pulverzuftihrrohr 43 und von dort durch das Austrittsende 45 der aus der Düse austretenden Flamme zugeführt wird. Ein Teil der Außenfläche des Zuführrohres 43 ist mit Einstelleinrichtungen oder Nuten 46 versehen, die im Zusammenwirken mit einer Sperrvorrichtung 47 das Einstellen des Pulverzuführrohres 43 in solcher Weise gestatten, daß das Austrittsende 45 auf den korrekten Abstand von d em Brenndüsenende 33 einstellbar ist. Diese Sperranordnung besteht aus einem Raststift-48, der normalerweise mittels einer Feder 49 in eine der Rastnuten 46 eingedrückt ist und mittels einer Handhabe 50 zum Verstellen betätigbar ist. Durch Eindrücken der Handhabe 50 wird der Stift aus der jeweiligen Rast ausgehoben, und das Rohr 43 kann dann in die gewünschte Stellung verschoben werden. Diese Einstellung kann gegebenenfalls bereits im Werk vorgenommen werden, so daß spätere Einstellungen nicht mehr erforderlich s ind.

Die Brenneranordnung 32 ist in einem verschiebbaren Lager 51 gehalten, das entlang einer Führung 52 entlang der unteren Fünfeckseite des Gehäuses 26 verschiebbar und mittels eines Verriegelungsstiftes 51a feststellbar ist. Das Gaeführungsrohr 53 ist in dem verschiebbaren Bock 51 fest gehalten und kann bereits im Werk eingestellt werden, und am einen Ende des Rohres ist eine Kupplung 54 für den Anschluß an eine Sauerstoff- und Acetylenquelle vorgesehen.

Beim Aufspritzen des Legierungspulvers wurde eine normale . Sauerstoff-Acetylen-Flamme verwendet, wie sie normalerweise zum Flammspritzen verwendet wird.

Daw Legierungspulver ohne Aluminiumzusatz wurde auf die Stahlplatte Nr. 1020 bis zu einer Dicke von ca. 1,5 mm (o,O6^H) aufgespritzt. Ein ähnlicher Überzug wurde unter Terwendung des Pulvers mit Aluminiumzusatz hergestellt*

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Die erzielten Ergebnisse ließen eine ausgeprägte Überlegenheit des gemäß der Erfindung hergestellten Überzuges hinsichtlich Qualität und Ei-.genschaften im Vergleich zu dem ohne Aluminiumzusatz hergestellten Überzug erkennen. Dies geht deutlich aus Figo 1 bis 4 hervor, in denen Mikrophotographien bei 100-facher bzw· 300-facher Vergrößerung wiedergegeben sind_e

So läßt Fig. 1 (100-fach vergrößert),die einen Überzug aus Legierung auf Nickelbasis ohne Aluminium darstellt, eine sehr poröse Struktur erkennen, was auf mangelndes Schmelzen der Teilchen und unzureichendes Verschmelzen derselben in dem Überzug zurückzuführen ist. Die durchschnittliche Härte des ge-pritzten Überzuges lag im Bereich von 22 bis 25 RC. Der gleiche Überzug ist bei 300-facher Vergrößerung in Fig. 3 gezeigt, aus der zu erkennen ist, daß die aufgespritzten Teilchen ihre Eigenständigkeit im wesentlichen Beibehalten haben.

Wurde hingegen ein Gemisch aus Nickellegierung und Aluminium verspritzt, so wurde der Grad der Porosität, wie aus Fig. 2 (bei 100-facher Vergrößerung) und deutlicher aus Fig. 4 (bei 300-facher Vergrößerung) ersichtlich,

drastisch vermindert. Die Härte des Überzuges war erheblich höher, sie lag nämlich im Bereich von ca. 35 bis 39 RC.

Prüfversuche an dem gemäß der Erfindung hergestellten Überzug zeigten, daß praktisch kein Aluminium aufgetragen war, was darauf schließen läßt, daß das Aluminium bei dem Spritzvorgang im wesentlichen zur Gänze oxydiert und dabei an die verspritzte Legierung ihre Wärme abgegeben hatte. Geringfügige Spuren von Aluminiumoxyd wurden in dem Überzug festgestellt.

Eine topologisch^ Untersuchung zeigte, daß die Oberfläche des gemäß der Erfindung hergestellten Überzuges gleichmäßig war,

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was anzeigte, daß die Legierung im wesentlichen zur Gänze geschmolzen worden war. Hingegen ließ der nicht gemäß der Erfindung hergestellte Überzug nur eine teilweise Verschmelzung der Teilchen der Nickellegierung erkennen.

Bei einer Prüfung, bei der der Ni-Cr-Si-B-Legierung 2 % Aluminium zugesetzt worden waren, zeigte der Überzug eine Härte von ca· 45 RC. Die Microstruktur des Überzuges war im wesentlichen porenfrei.

Die Bedeutung der Einhaltung der Teilchengröße geht aus der folgenden Prüfung hervor.

Ein zerstäubtes Aluminiumpulver von ca. 1 Gew«-$> mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 30 /um (Bereich von 37 bis 20 /um) wurde mit 99 $> durch Zerstäuben erhaltenes Nickellegierungspulver von ca. 75 /um durchschnittlicher Teilchengröße (11 % Cr, 3 Si, 2 % B, 3 % Pe, Rest im wesentlichen Nickel) 30 Minuten lang gemischt. Das gemischte Pulver wurde unter Verwendung des Brenners gemäß Pig· 6 auf eine Stahlplatte Nr. 1020 aufgespritzt» ¥ie aus Fig. 8 (100-fach) und Figo 9 (300-fach) ersichtlich, wurde ein poröser Überzug von ca. 1,5 bis 2 mm (θ,θ6 bis 0,08") erhalten. Es ist auch zu bemerken, daß ein Teil des Aluminiums nicht oxydierte und in Form von Teilchen zusammen mit der Nickellegierung an der Bildung des Überzuges beteiligt war. Ein Teil der Legierung auf Nickelbasis war nicht geschmolzen, was andeutete, daß grobes Aluminiumpulver keine ausreichende Oxydationswärme zum Schmelzen der Legierungsteilchen liefert. Außerdem war das Teilchenverhältnis der Nickellegierung zum Aluminium mit 75 : 30 » 2,50 : 1 zu niedrig.

Obwohl die Erfindung nur anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist für den Fachmann die Möglichkeit von Abwandlungen ohne Abweichen von Erfindungegedanken erkennbar.

+ Dicke Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1« Aufspritzwerkstoff in Form eines Metallpulvers zur Herstellung von Überzügen hoher Dichte auf Trägerkörpern aus Metall, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Aufspritzwerkstoff aus einem innigen Gemisch eines Pulvers aus einer Legierung auf Nickelbasis mit Aluminiumpulver besteht;

b) ein größerer Teil des Pulvers der Legierung auf Nikkeibasis eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von ca. Nr. 100 bis Nr. 325 gemäß US-Standard-Siebnorm entsprechend 150 bis 44 /um (vgl. Lueger, Lexikon der Technik, Bd. 5 Hüttentechnik, S. 788, Tabelle 18) hat}

c) das Pulver aus Legierung auf Nickelbasis (in Gew.-^ ausgedrückt) ca. 2,5 bis 20 % Cr, 0,5 bis 6 % Si, 0,5 bis 5 % B, bis zu ca. 1 % C, bis zu ca. 10 % Fe, Rest im wesentlichen Nickel enthält;

d) das mit dem Pulver der Legierung auf Nickelbasis gemischte Aluminiumpulver eine Teilchengröße von weniger als 15 /um hat, sein Gewichtsanteil von ca. 0,5 bis 5% beträgt und die Teilchen desselben in inniger Verbindung mit der Oberfläche der Legierung auf Nickelbasis stehen; und

e) das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengröße des Pulvers der Legierung auf Nickelbasis zur durchschnittlichen Teilchengröße des Aluminiumpulvers Über 5 ί 1 beträgt.
2. Aufspritzwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengrößen der Pulver im Bereich von ca. 7 ί 1 bis 35.* 1 liegt.
3«, Aufspritzwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Teilchengröße des Aluminiumpulver weniger als ca· 13 /Um beträgt.
4. Aufspritzwerkstoff nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Zusammensetzung der Legierung auf Nickelbasis in den Bereichen von ca. 10 bis 20 % Cr, ca.

2 bis 6 % Si, ca. 1,5 bis 5 # B, bis zu 1 # C, bis zu 10 % Fe, Rest im wesentlichen Nickel liegt.
5. Verfahren zum Flammspritzen eines Pulvers aus einer selbstgehenden Legierung auf Nickelbasis (self -fluxing isickel-base alloy powder) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 auf einen Trägerkörper aus Metall zur Bildung eines Überzuges hoher Dichte und optimaler Härte, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein inniges Gemisch einer Legierung auf Nickelbasis mit ca. 0,5 bis 5 Gew«-$ Aluminiumpulver einer durchschnittlichen! Teilchengröße von weniger als 15 verwendet wird, wobei die durchschnittliche Teilchengröße des Pulvers der Legierung auf Kickelbasis in dem Bereich von ca. Nr, TOO bis Nr. 325 gemäß US-StandardT Siebnorm entsprechend 150 bis 44 #um (vgl. Lueger, Lexikon der Technik, Bd. 5 Hüttentechnik, S.788, Tabelle 18) fällt,

aa) die Legierung auf Nickelbasis (in Gew.-^ ausge-

> drückt) ca. 2,5 bis 20 £ Cr, ca. 0,5 bis 6 # Si,

ca. 0,5 bis 5% B, bis zu ca. 1 % C, bis zu ca. 10 i» Fe, Rest im wesentlichen Nickel enthält, und

ab) das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengröße des Pulvers der Legierung auf Nickelbasis zu der des Aluminiumpulvere über 5 ί 1 beträgt

+ des größeren Teiles

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und das Aluminiumpulver mit der Oberfläche des Bulvers aus Legierung auf Nickelbasis innig verbunden wird; und

b) dieses Pulvergemisch auf den Trägerkörper durch Flammspritzen aufgetragen wird,

ba) wodurch ein Überzug hoher Dichte aus Legierung

auf Nickelbasis erzielt wird, der sich durch optimale Härte auszeichnet.
6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengrößen des Pulvers der Legierung auf Nickelbasis und des Aluminiumpulvers im Bereich von 7 * 1 bis 35 * 1 liegt.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenrazeichnet, daß die durchschnittliche Teilchengröße des Aluminiumpulvers weniger als ca. 13 /^um beträgt.

Verfahren nach Anspruch 6 oder 7« dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Pulvers aus Legierung auf Nickelbasis in den Bereichen von ca. 10 bis 20 % Cr., ca« 2 bis 6 io Si, ca. 1,5 bis 5 % B, bis zu 1 % C, bis zu 10 % Fe, Rest im wesentlichen Nickel liegt.

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