DE2646554A1

DE2646554A1 - Verfahren zum beschichten von metallischen werkstoffen

Info

Publication number: DE2646554A1
Application number: DE19762646554
Authority: DE
Inventors: Erwin Huehne
Original assignee: Castolin SA
Current assignee: ECG Immobilier SA
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2646554C3; DE2646554B2

Description

Verfahren zum Beschichten von metallischen Werkstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von metallischen Werkstoffen, insbesondere von Legierungen auf Eisenbasis, wobei selbstfließende Metallpulverlegierungen mittels eines Fördergases oder zum Brenn- bzw. AuStragsbereich gefördert und das Pulver auf die Auf tragsfläche aufgesprüht und ohne Anschmelzung der Auftragsfläche mit dieser verbunden wird.
Ein solches Verfahren zum Beschichten von metallischen Werkstoffen mit Metallpulver ist allgemein bekannt, wobei als Fördergas Sauerstoff, Brenngas oder ein Sauerstoff-Brenngasgemisch benutzt wird. Bei dieser allgemein als Pulverschweißverfahren bezeichneten Methode werden für die Auftragsschweißung die selbstfließenden Metallpulver bei Temperaturen von ca. 11 - 12000C bei Nichtanschmelzung der metallisch sauber vorbereiteten und zu beschichtenden Unterlage aufgetragen, wobei die Betriebsmittelkomponenten (Pulver, Brenngas und oxidationsgas) in einer sogenannten Innenmischung gemischt werden und den Brennerkopf aus einer zentralen Behrung verlassen, d.h. der ganze Auf tragsvorgang erfolgt gewissermaßen zweistufig.
Beim sogenannten Spritzschweißen, bei dem sowohl Innen- als auch Außenmischung, letztere bevorzugt, erfolgen kann, wird zweistufig gearbeitet, wobei nach dem Aufsprühen des selbstfließenden Pulvers die aufgetragene Schicht ohne weitere Pulverzufuhr unter Anschmelzung der Unterlage eingesintert bzw. eingeschmolzen wird.
Schließlich ist noch das sogenannte thermische Flammspritzen bekannt, bei dem mit exotherm reagierenden Pulvern gearbeitet wird, die keiner nachträglichen Einschmelzung bedürfen, da sich die mit den verschiedensten Fördergasen gefprderten Pulverpartikel, die nach Innen- oder Außenmischung mit den Betriebsgasen zur Flamme gelangen, selbst partiell mit der Unterlage verschweißen.
Angeknüpft wird im vorliegenden Fall an das einleitend genannte Verfahren, bei dem die Auftragsschichten noch hinsichtlich der Oberflächenglätte und der Härte zu wünschen übrig lassen.
Wenn das ausströmende Brenngas-Sauerstoffgemisch gezündert ist, muß das Pulver zwangsläufig durch das sehr heiße Zentrum der Flamme austreten und wird dabei erhitzt bzw. beschleunigt. Die Atmosphäre der Sekundärflamme ist oxidierend, so daß die hocherhitzten Pulverpartikel mit Sauerstoff reagieren. Es kommt hierbei zu Abbrand von Legierungskomponenten, wie Bor, Silicium u.a.
Die hocherhitzen schmelzplastischen Pulverpartikel haften auf der Oberfläche des metallischen Grundwerkstoffes, werden dort anlegiert, ohne den Grundwerkstoff selbst anzuschmelzen. Bei diesem sogenannten Pulverschweißprozeß kommt es beim Verarbeiten von beispielsweise hochwolframkarbidhaltigen Pulvern zum Oxidieren der Partikeloberflächen, so daß ein einwandfreies Benetzen bzw.
Anlegieren der Matrix an diesen Partikeln und am Grundwerkstoff nur bedingt eintritt. Durch Abbrand von Chrom, Nickel, Bor, Silicium und Eisen bzw. Abbrand an Legierungskomponenten an Kobaltbasislegierungen wird selbstverständlich auch die Härte des Binders negativ beeinflußt. Bei Anwendung dieser bekannten Pulverschweißtechnologie kommt es außerdem zu relativ großen Pulverspritzverlusten und zu einem ungünstigen Wirkungsgrad.
Der Er-findung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben, d.h., es soll das eingangs genannte Pulverschweißver fahren dahingehend verbessert werden, daß sich bei geringen Spritzverlusten eine wesentlich glattere Oberfläche mit größerer Härte ergibt.
Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Fördergas mit dem Pulver separat in Bezug auf den Brenngasstrom in den Brenn- bzw.
Auf tragsbereich der autogenen Brennflamme eingeführt wird, wobei als Fördergas solches Gas zugeführt wird, das den freien Sauerstoffanteil in der Sekundärflamme mindestens nicht oder nicht wesentlich erhöh.Unter der Maßgabe "mindestens" ist hierbei zu verstehen, daß ggf. auch solche Gase verwendet werden können, die den freien Sauerstoffanteil in der Flamme sogar noch reduzieren.
Im Gegensatz zum bisherigen Pulverschweißverfahren, bei dem nur mit "Innenmischung" gearbeitet wurde, erfolgt hierbei also die Zusammenführung einerseits des pulverbeladenen Fördergasstromes und andererseits des Brenngasgemisches vor dem Brennkopf in der Flamme mit der weiteren Maßgabe, daß als Fördergas ein den freien Sauerstoffanteil in der Flamme nicht oder nicht wesentlich erhöhendes Gas benutzt wird. Neben reinen Edelgasen, aber auch Stickstoff, -hat sich überraschenderweise C02 als besonders vorteilhaft erwiesen, ganz abgesehen davon, daß es sich * um eine kostengünstige Betriebsmittelkomponente handelt.
Vorzugsweise und vorteilhaft wird bei dieser Verfahrensweise das Fördergas mit dem Pulver in an sich bekannter Weise zentral von innen in die autogene Flamme eingefördert. Die mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise erzielbaren oxidarmen Auf tragsschichten zeigen eine geradezu verblüffende, nahezu glasartige Oberflächenglätte, wobei, wie Messungen ergeben haben, die Rauhigkeiten nur noch in der Größenordnung von 5 /u liegen. Die Spritzverluste des Pulvers sind um ca. 30% reduziert und die * dabei Härte der erzielbaren Schichten ist etwa um 5-10 % erhöht.
Dieses überraschende Ergebnis wurde beispielsweise beim automatischen Beschichten von Siebdekanterschneken aus Werkstoff 4571 erzielt, wobei 5-20 1/min C02 beim Auftragen einer Metallpulverlegierung verwendet wurden, die handelsüblich ist unter der Nr.
12 496 der Firma Castolin. Eine besondere Gestaltung des Pulverauftragsgerätes ist dabei nicht erforderlich, d.h., es können handelsübliche Brenner benutzt werden, die einen zentralen Fördergaspulver-Kanal haben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Beschichten von metallischen Werkstoffen, insbesondere von Legierungen auf Eisenbasis, wobei selbstfließende Metallpulverlegierungen mittels eines Fördergases zum Brenn- bzw. Auftragsbereich gefordert und das Pulver auf die Auftragsfläche aufgesprüht und ohne Anschmelzung der Auf tragsfläche mit dieser verbunden wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Fördergas mit dem Pulver separat in Bezug auf den Brenngasstrom in den Brenn- bzw.

Auf traqI eieich der autognenen Brennerflamme eingeführt wird, wobei als Fördergas solches Gas zugefördert wird, das den freien SauerstofEanteil in der Sekundärflamme mindestens nicht oder nicht wesentlich erhöht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Fördergas mit dem Pulver in an sich bekannter Weise zentral von innen in die autogene Flamme eingefördert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Fördergas C02 zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Fördergas ein Inertgas, wie Argon oder dergl. zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Fördergas Stickstoff zugeführt wird.