DE2729753A1

DE2729753A1 - ALUMINUM BRONZE FLAME SPRAY ALLOY POWDER

Info

Publication number: DE2729753A1
Application number: DE19772729753
Authority: DE
Inventors: Mahesh S Patel; Joseph F Quaas
Original assignee: Eutectic Corp
Current assignee: Eutectic Corp
Priority date: 1976-07-19
Filing date: 1977-07-01
Publication date: 1978-02-02
Also published as: BR7703371A; DE2729753C2; FR2359212B1; FR2359212A1; GB1577075A; CA1083856A; AT358356B; ATA501877A; JPS5311837A; CH620711A5; JPS608302B2; BE854289A

Description

Aluminiumbronzeflamaspritzlegiertmgspulver Aluminum bronze flame spray alloy powder

Di· Erfindung betrifft AluminiumbrwuBeflajamspritzlegierungs pulver, ein Flammspritzverfahren zur Herstellung von Beschichtungen au· dieses Pulver und die damit hergeatellte Beaohichtung aelbat.The invention relates to sprayed aluminum burnt flask alloy powder, a flame spraying process for the production of coatings this powder and the one made with it Beaohierung aelbat.

Aluminiuabronzef lamapritzpulver aind zur Heratellung von Metallbeaohichtungen auf aetalliaohen Unterlagen bekannt, die eine gewlaae Schmierfähigkeit und Resistenz gegen Oxi dation und Abrieb zeigen. Eine typiache Legierung, die
Ublicherveiae als feinstzerkleinertes Pulver verwendet
vird, beateht im veaentliehen aus etwa 2,0 Ctew.Jf Fe, 10
Al und der Rest als Ausgleich im wesentlichen aus Kupfer,Aluminum bronze lamapritz powder is also known for the production of metal coatings on metallic substrates, which show a good lubricity and resistance to oxidation and abrasion. A typical alloy that
Ublicherveiae used as a finely ground powder
vird, beateht im veaentliehen from about 2.0 Ctew.Jf Fe, 10
Al and the rest of the balance essentially made of copper,

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beispielsweise 88 Gew.Ji.for example 88 wt.

Eine bevorzugte Methode zur Erzeugung einer anhaftenden Beschichtung aus einer solchen Legierung besteht darin, zuerst eine Bindemetallsohioht auf der Metallunterlage anzubringen und darauf folgend eine Beschichtung aus der Aluminiumbronzelegierung aufzuspritzen. Ein besonderes Bindemetall ist ein Metallpulver, das durch Agglomerieren von Nickelpulver mit Aluminiumpulver unter Verwendung eines Harzes als Bindemittel hergestellt ist. Dieses agglomerierte Pulver kann in seiner Zusammensetzung aus etwa 3 bis 15 Gew.* Al (vorzugsweise 3 Gew.* bis 10 Gew.*) und der Rest im wesentlichen aus Nickel bestehen. Eine Binderschicht, die aus einem solchen Nl-Al-System hergestellt 1st, zeigt gutes Haftvermögen auf der Metallunterlage und dient als Haftzwisohensohlcht, auf der die Aluminiumbronzelegierung sehr fest haftet. Auf diese Weise kann eine ziemlich dicke Schicht aus der Almminiumbronzelegierung aufgebracht werden, die sieh leicht mit einer Karbidwerkzeugschneide bearbeiten UIBt.A preferred method of creating an adherent coating from such an alloy is to first attach a binding metal bracket to the metal base and then spraying on a coating of the aluminum bronze alloy. A special Binder metal is a metal powder made by agglomerating nickel powder with aluminum powder using a Resin is made as a binder. The composition of this agglomerated powder can consist of approximately 3 to 15 wt. * Al (preferably 3 wt. * To 10 wt. *) And the remainder consist essentially of nickel. A binder course made from such an Nl-Al system, shows good adhesion to the metal base and serves as an adhesive pad to which the aluminum bronze alloy adheres very firmly. That way one can pretty much Thick layer of the aluminum bronze alloy can be applied, which can be easily seen with a carbide tool edge edit UIBt.

Einer der Nachteile der vorgenannten Aluminiumbronzezusammensetzungen besteht darin, daß sie aufgetragen eine verhältnismäßig geringe Härte aufweist, die zwischen etwa 65 bis 70 Rb liegt, wodurch die Verwendung solcher Beschichtungen nur auf bestimmte Anwendungsfälle beschränktOne of the disadvantages of the aforementioned aluminum bronze compositions is that it has a relatively low hardness applied, between about 65 to 70 Rb, which means that the use of such coatings is limited to certain applications

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Aus diesem Grund· besteht ein Bedürfnis nach Alualnlt bronzebesohichtungen höherer Härte, wobei aber noch die Schmierfähigkeit in Kombination alt Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit erhalten bleiben soll·For this reason · there is a need for aluminum bronze coatings of higher hardness, but still the lubricity in combination old wear resistance and oxidation resistance should be retained

Es ist deshalb Hauptaufgabe der Erfindung, ein Aluminiumbronzeflammspritzlegierungspulver zu schaffen, das sich durch verbesserte Härte nach dem Auftragen auszeichnet.It is therefore the main object of the invention to provide an aluminum bronze flame spray alloy powder to create, which is characterized by improved hardness after application.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Verbesserung der Beschichtungshärte, Oxidationsbeständigkeit und Abriebfestigkeit man zunächst eine Beschichtung aus einem Bindemetall auf die zu beschichtende Metallunterlage und dann die Aluminiumbronzelegierung auf das Bindemetall aufbringt, wobei die Aluminiumbronzelegierung in Gew.-Jf im wesentlichen aus etwa 0 bis etwa 5% Fe, etwa 5 bis 14* Al und einem Anteil von Nickel gebildet ist, der mindestens ausreicht, um nach dem Aufbringen der Schicht deren Härte um mindestens 10Ji über die Härte dieser Legierung ohne Nickel zu steigern, wobei der Rest im wesentlichen aus Kupfer besteht.According to the invention, this object is achieved in that, in order to improve the coating hardness, oxidation resistance and abrasion resistance, a coating of a binding metal is first applied to the metal substrate to be coated and then the aluminum bronze alloy is applied to the binding metal, the aluminum bronze alloy essentially consisting of weight about 0 to about 5% Fe, about 5 to 14 * Al and a proportion of nickel which is at least sufficient to increase its hardness after application of the layer by at least 10Ji above the hardness of this alloy without nickel, with the remainder consists essentially of copper.

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2 7 2 9 7 b2 7 2 9 7 b

AOAO

Ein veiter·· Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer anhaftenden Aluminiumbronzebeschichtung auf einer Metallunterlage zu schaffen, die gekennzeichnet ist durch nach dem Auftragen verbesserte Härte.Another object of the invention is to provide a method to create an adherent aluminum bronze coating on a metal base, the is characterized by improved hardness after application.

Die Erfindung und weitere Aueführungsformen werden nachfolgend anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert, in der The invention and further embodiments are explained in more detail below with reference to a graphic representation in which

Fig. 1 Kurven zeigt, aus denen die Wirkung von Nickel hinsichtlich Härtesteigerung der Aluminiumbronzelegierung ersichtlich ist;Fig. 1 shows curves from which the effect of nickel on increasing the hardness of the aluminum bronze alloy can be seen;

Fig. 2 in section a gravity fed

Auftragsgerät, wie es bei der Herstellung einer Auftragsschicht aus dem erfindungsgemäeen Pulver verwendet werden kann undApplication device, as it is in the production of an application layer from the powder according to the invention can be used and

Flg. 3 sohematically a device for measuring the Abrasion resistance of the applied coating

Als eine AusfUhrungsform wird ein Aluminiumbronzeflammspritz· legierungspulver hergestellt, das im wesentlichen,bezogen auf das Oewieht, aus etwa 0 bis 5* Fe, etwa 2 bis 8% Nl,As an embodiment, an aluminum bronze flame spray alloy powder is produced which, based on the weight, consists essentially of about 0 to 5 % Fe, about 2 to 8% Nl,

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etwa 5 bis 159(Al und deren Rest la wesentlichen aus Kupfer besteht· Vorzugsweise setzt sich das Ganze lsi wesentlichen aus etwa 0 bis 3% Fe, etwa 4 bis 6% Ni₉ etwa 8 bis 129(Al und der Rest im wesentlichen aus Kupfer tu■ wanabout 5 to 159 (Al and the remainder la consists essentially of copper. Preferably the whole lsi consists essentially of about 0 to 3% Fe, about 4 to 6% Ni ₉ about 8 to 129 (Al and the remainder essentially of copper do ■ wan

Allgemein soll die zugegebene Niokelmenge mindestens ausreichend sein, ua die Härte der Beschichtung naoh Aufbringen der Legierung um Mindestens 10Ji zu steigern und zwar um 10% gegenüber diner Schicht ohne Nickel.In general, the amount of nickel added should be at least sufficient, including the hardness of the coating after application of the alloy by at least 10Ji by 10% compared to the layer without nickel.

Es wurde gefunden, daß bei einem Arbeiten mit die o.g. Nlokelmengen übersteigenden Betragen eine merklich erhöhte Hlrte der aufgetragenen Schicht erreichbar ist im Vergleich mit einer aufgebrachten Legierung dme Nickel, was aus Fig. 1 erkennbar 1st, die ein Ansteigen der Hlrte erkennen met, wenn Nickel «ur Legierung Im der Or00eaerdnung ταη etwa 2 bis 6* Nickel, vorzugsweise etwa 4 bis $% Nickel zugesetzt wird.It has been found that when working with amounts in excess of the above-mentioned quantities, a noticeably increased hardness of the applied layer can be achieved in comparison with an applied alloy such as nickel, which can be seen from FIG About 2 to 6% nickel, preferably about 4 to $% nickel, is added to the alloy in the or00eaerdnung ταη.

Das Vorhandensein von Nickel beeinfluit nicht nachteilig die Oxidationsresistenz der Legierung und die Abriebfestigkeit, so daß eine verbesserte Hlrte zugleich mit diesen obengenannten Eigenschaften erzielbar 1st· Der Zusatz von Nickel Indert auch nicht den ansprechenden Aluminiumbronzefärbten. Dicken von bis zu etwa 3,Oi mm und mehr lassenThe presence of nickel does not adversely affect the alloy's oxidation resistance and abrasion resistance, so improved hardness concurrently with these Above mentioned properties is achievable · The addition of Nickel Indert not even the attractive aluminum bronze colored. Allow thicknesses of up to about 3.0 mm and more

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sich erzielen, die fest auf dar Matalluntarlaga anhaften, wenn man eine Blndeaohloht aus einem anderen Metall als der Unterlageschicht anbringt, wobei diese Bindesohlcht in der Regel eine Dicke von etwa 0,12 bis 0,36 mm hat. Die Aluminiumbronzebeachichtung kann in ihrer Dicke zwischen etwa 0,12 bia 3*06 mm und generell bei etwa 0,25 bis 2,4 mm liegen.attain who are firmly attached to the Matalluntarlaga, if you have a blindfold made of a different metal than of the backing layer, this binding sole typically having a thickness of about 0.12 to 0.36 mm. the The thickness of the aluminum bronze coating can range from about 0.12 to 3 * 06 mm and generally from about 0.25 to 2.4 mm lie.

Das Aluminiumbronzepulver verwendet man vorzugsweise in feinstzerkleinerter Form, die ungewöhnlich gute FlieBeigenschaft hat. Ein solches Pulver eignet sich zur Verwendung in Auftragsbrennern mit Schwerkraftförderung des Pulvers, wie einer beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. Eine bevorzugte Teilchengröße liegt im Durchschnitt in der Größenordnung von etwa - 100 Maaohen bis + 325 Maschen, insbesondere bei etwa - 14O Masehen bis zu + 325 Maschen. Bei der Herstellung einer Schicht aus der Aluminiumbronzelegierung auf einer Metallunterlage wird die Unterlage zunächst In üblicher Weise gereinigt und anschlle6end mit Stahlsohrot abgestrahlt oder in anderer Weise mechanisch behandelt, und ea wird eine Unterlageschioht aus Bindemetall durch Flammspritzen aufgebracht.The aluminum bronze powder is preferably used in extremely fine-grained form, which has unusually good flow properties Has. Such a powder is suitable for use in application torches with gravity feed of the powder, as shown in FIG. 2, for example. One preferred particle size is on average in the order of magnitude of about - 100 Maaohen to + 325 mesh, especially with about -14O meshes up to + 325 meshes. When making a layer of the aluminum bronze alloy on a metal base, the base is first Cleaned in the usual way and then blasted with steel red or otherwise mechanically treated, and ea becomes a base sheet made of binding metal applied by flame spraying.

Sin bevorzugtes Bindemetall besteht aus einem Pulver von agglomerierten, metallischem nickel und Aluminium, wieA preferred binder metal consists of a powder of agglomerated, metallic nickel and aluminum, such as

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bereits erwähnt. Diese· Pulver stellt man durch Mischen von Nickel - alt Aluminiumpulver in einer Lösung eines verdampfbaren, organischen Lösungsmittels her, das ein Bindeharz enthält, bspv. Phenolharz, wie Phenolformaldehyd, gelöst in Äthylalkohol, Methylmetakrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol und dergleichen, und zwar derart, daß, wenn das organische Lösungsmittel verflüchtigt und agglomeriert ist, ein Pulver erhalten wird, das irgendwo im Bereich von etwa 1 Gew.Jf bis 5 Gew.Ji des Harzes enthält, vorzugsweise 3 Gew.Jt und in Form von Agglomeraten vorliegt.already mentioned. This · powder is made by mixing Nickel - old aluminum powder in a solution of a vaporizable, organic solvent that is a binder resin contains, e.g. Phenolic resin, such as phenol formaldehyde, dissolved in ethyl alcohol, methyl methacrylate, polyvinyl chloride, Polyvinyl alcohol and the like such that when the organic solvent is volatilized and agglomerated is obtained a powder containing anywhere in the range of about 1 wt. Jf to 5 wt. Ji of the resin, preferably 3% by weight and in the form of agglomerates.

Die zusammengebackene Masse wird zerbröckelt, indem man sie durch Siebe drückt, um ein Pulver zu erhalten, dessen Körnung in der Größenordnung zwischen etwa - 100 Maschen bis + 325 Maschen liegt, vorzugsweise im wesentlichen bei etwa - 140 Maschen bis + 325 Maschen.The caked mass is crumbled by forcing it through sieves to obtain a powder, its Grain size in the order of about - 100 mesh to + 325 stitches, preferably substantially at about -140 stitches to + 325 stitches.

Wie vorerwähnt, können die Agglomerate, ohne das Harz, 3 bis 15Ji und den Rest im wesentlichen als Nickel (vorzugsweise 3 bis 10# Al, bspw. 6% Al) enthalten. Das Aluminiumpulver wird durch das Harz fest anhaftend an das Nickelpulver gebunden, wobei die Teilchengröße des Aluminiumpulvers nicht die Hälfte etwa der durchschnittlichen Teilchengröße des Nickelpulvers überschreitet und vorzugsweise nicht größer 1st als 1/4 der durchschnittlichen Teilehen-As mentioned above, the agglomerates, excluding the resin, can contain 3 to 15Ji and the remainder essentially as nickel (preferably 3 to 10 # Al, e.g. 6% Al). The aluminum powder is firmly adhered to the nickel powder by the resin, the particle size of the aluminum powder not exceeding approximately half the average particle size of the nickel powder and preferably not greater than 1/4 of the average particle size.

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größe des Nickelpulvers. Dae Nickelpulver kann bezüglich seiner Teilchengröße in eine« Bereich von etwa 60 bis 80 Mikgrn und die des Aluminiumpulver« bei veniger als etwa 15 Mikron, z.B. 2 bis 7 Mikron im Durchschnitt liegen.size of nickel powder. Dae nickel powder can be regarding its particle size in a range of about 60 to 80 Mikgrn and that of aluminum powder «at less than about 15 microns, e.g. 2 to 7 microns on average.

Die Nickelaluminiumbindeschicht kann mittels verschiedener Arten von Flammspritzgeräten gebräuchlicher Form aufgebracht werden. Was solche Geräte betrifft, sowird dabei das Pulver in einen Brenngasstrom injiziert, vom Brenner ausgesprUht und auf die Metallunterlage aufgebracht.The nickel-aluminum bond coat can be applied by means of various types of flame spray devices of conventional form will. As for such devices, it will be included the powder is injected into a flow of fuel gas, sprayed out by the burner and applied to the metal base.

Das feinstzerkleinerte Aluminiumbronzepulver kann in gleicher Weise mit einer Brennerart aufgetragen werden, auf die nachstehend Bezug genommen wird. Bevorzugt ist ein Brenner mit Schwerkraftförderung des Pulvers gemäß Fig. 2 und gemäß US-PS 3 620 454 zu benutzen.The finely ground aluminum bronze powder can be used in can similarly be applied with a type of torch referred to below. Is preferred to use a gravity-fed burner of the powder according to FIG. 2 and according to US Pat. No. 3,620,454.

Gemäß Fig. 2 hat der Brenner 25 ein fünfeckiges Gehäuse, wobei ein Schenkel den Handgriff 27 bildet, ein anderer die Basis 28, ein weiterer Schenkel den Zufuhrteil 29 und schließlich ein weiterer Schenkel das Oberteil 30 des Brenners. Das Gehäuse 26 ist mit einer Pulverzufuhreinrichtung 31 und mit einem Gasführungsrohr 32 versehen, an dem eine Düse 33 sitzt. Der Oberteil 30 ist für den Anschluß eines Pulvervorratsbehälters 35 mit einem Ver-According to FIG. 2, the burner 25 has a pentagonal housing, one leg forming the handle 27 and another the base 28, another leg the supply part 29 and finally another leg the upper part 30 of the Burner. The housing 26 is provided with a powder feed device 31 and with a gas guide tube 32, on which a nozzle 33 is seated. The upper part 30 is for the connection of a powder storage container 35 with a

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bindungsstUck 34 versehen. Eine Dosiervorrichtung dient zur Beaessung der Pulverzufuhr und besteht aus einem Schieber 36, der gleitbar In einer Schlitzführung 37 gelagert 1st, die ihrerseits Im Oberteil 30 des Gehäuses unterhalb des Verbindungsstuckes 34 angeordnet ist. Der Schieber 36 hat einen über das Oehäuse ragenden Griff 38, alt de* der Schieber 36 in Bezug auf das Zufuhrteil 29 verstellt werden kann.Binding piece 34 provided. A metering device is used to measure the powder supply and consists of a slide 36 which is slidably mounted in a slot guide 37, which in turn is arranged in the upper part 30 of the housing below the connecting piece 34. The slide 36 has a handle 38 protruding over the housing, old de * the slide 36 can be adjusted in relation to the supply part 29.

Das Pulver fließt durch Schwerkraft ungehindert durch eines der LOcher 39, die eine Größenordnung von 1,84 bis 2,9 an haben können und zwar jeweils für verschiedene Legierungspulver, wobei die Pulverzufuhr aufrechterhalten bleibt, Über einen Kruaaungsbereich von etwa - 100 bis zu + 300 Naschen· Das feinstzerklelnerte Pulver, dessen Teilchen etwa Kugelfora haben, ist ganz besonders geeignet für diese Art von durch Schwerkraft gespeiste Auftragsgeräte·The powder flows unhindered by gravity through one of the holes 39, which are of the order of 1.84 to 2.9 each for different alloy powders, whereby the powder supply is maintained, Over a curvature range from about - 100 to + 300 Snacking · The finely chopped powder, the particles of which are roughly spherical, is particularly suitable for this Type of gravity fed applicator

Zur Einstellung der gewünschten Fördermenge wird der Schieber 36 selektiv auf die Pulverzufuhr 39 eingestellt, ua die Zuf luSaenge von Pulver aus de· Pulvervorratsbehälter 33 variabel einzustellen, die durch die Pulverzufuhr 39» durch eine Leitung 40 und durch eine variierbare Austragseinrichtung 41 erfolgt, die aus eine« Gehäuse 42 besteht, in des ein Pulveraustragsrohr 43 gehalten 1st, aus einesThe slide valve is used to set the desired delivery rate 36 is selectively set to the powder supply 39, including the supply of powder from the powder storage container 33 adjustable by the powder feed 39 »through a line 40 and through a variable discharge device 41 takes place, which consists of a "housing 42 in which a powder discharge tube 43 is held, from one

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Hohlzylinder 44, der gleitbar teleskopartig verstellbar Innerhalb des Austragerohres 43 sitzt und In direkter Verbindung alt der Leitung 40 steht, um damit Pulver direkt durch freien FIuB dem Pulverauetragerohr 43 zuzuführen, aus dem das Pulver am Auslesende 45 austritt. Ein Teil der äußeren Oberfläche des Pulveraustragerohres 43 1st mit Markierungen oder Nuten 46 versehen, wodurch mittels einer Fixierung 47 die Einstellung des Pulveraustragsrohres 43 möglich ist, um das Auslesende 45 auf den richtigen Abstand zur Düse 33 zu justieren. Die Fixierung 27 besteht aus einem Sperrstift 48 mit Druckknopf 50, der normalerweise gegen eine der Nuten 46 durch eine Feder 49 gehalten wird. Durch Niederdrucken des Druckknopfes 40 wird der Sperrstift aus den Nuten 46 ausgerückt und das Pulveraustragerohr entsprechend in die gewünschte Stellung versetzt.Hollow cylinder 44, which is slidably adjustable in a telescopic manner Inside the discharge pipe 43 sits and is in direct connection with the line 40 so as to direct powder to be fed by free flow to the powder carrier tube 43, from which the powder emerges at the readout end 45. A part of outer surface of the powder discharge pipe 43 is provided with markings or grooves 46, whereby by means of a Fixation 47 the setting of the powder discharge tube 43 is possible to the readout end 45 at the correct distance to be adjusted to nozzle 33. The fixation 27 consists of a locking pin 48 with a push button 50, which is normally is held against one of the grooves 46 by a spring 49. By depressing the push button 40, the locking pin disengaged from the grooves 46 and displaced the powder discharge tube accordingly into the desired position.

Das Gasfuhrungsrohr 32 ist in einem Gleitstück 51 verschieblieh gelagert, das verrastbar längs einer QleitfUhrung verstellt werden kann, die an der Basis 28 des Gehäuses 26 angeordnet ist und wobei zur Sperrung ein Sperrstift 51 vorgesehen ist. Die Röhre 53 des Gasftthrungsronres 32 sitzt fest im Gleitstück 51 und hat am dUsenfernen Ende einen Anschluß 54 für die Sauerstoff- und Azetylenzufuhr·The gas guide tube 32 is slidably mounted in a slider 51, which can be locked along a guide guide can be adjusted, which is arranged on the base 28 of the housing 26 and wherein a locking pin for locking 51 is provided. The tube 53 of the gas supply tube 32 is firmly seated in the slide 51 and has at the end remote from the nozzle a connection 54 for the oxygen and acetylene supply

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Das Pulver fließt nach unten duroh das Pulveraustragsrohr 43 und gelangt in dl· Fla»·, di· vor der DU»· 33 brennt. Di· Bindesohioht, dl· alt d*r vorbesohrlebenen Art eines Brenner· «rhalten wird, bat la allgemeinen eine Stärke von ungefähr 0,12 bis O₉36 mm. Die Alumlniumbronzoboschichtung wird auf dl· Blndebesohlohtung mit einer Dicke von etwa 1,96 mm aufgetragen.The powder flows down through the powder discharge pipe 43 and arrives in the bottle, which is in front of the DU 33 burns. Di · Bindesohioht, dl · d old * r vorbesohrlebenen type of burner · "will get to know said bat la general, a thickness of about 0.12 to O ₉ 36 mm. The aluminum bronze coating is applied to the strip surface with a thickness of about 1.96 mm.

Zur Erläuterung wird folgendes Beispiel gegebent DreialUBlnluBbronzeleglerungspulver wurden alt folgender Zusammensetzung hergestellt:The following example is given by way of illustration Composition made:

(1) 88Ji Cu, 10Ji Al, 2Ji Fe(1) 88Ji Cu, 10Ji Al, 2Ji Fe

(2) 83% Cu, 10% Al, 2% Fe, 5% Ni(2) 83% Cu, 10% Al, 2% Fe, 5% Ni

(3) 78% Cu, 10% Al, 2% Fe, 10% Ni(3) 78% Cu, 10% Al, 2% Fe, 10% Ni

Diese Pulver wurden zur Herstellung eines Auftrags auf eine Bindeschichtung benutzt, die auf einer 1020-Stahlunterlage aufgebracht war. Die TeilohengrOee lag bei - 140 bis zu + 323 Maschen.These powders were used to make an overlay on a bond coat that was on a 1020 steel backing was upset. The part height was from - 140 to + 323 stitches.

Die Bindeschicht wurde durch Aufspritzen eines Agglomerationspulvers aus dem Nl-Al-System hergestellt mit einem Oehalt von 6% Al und 94% Ni, wobei das Aluminiumpulver an das Nickelpulver durch ein Harz gebunden war. Die Dicke der Blndesehlcht betrug 0,196 mm.The binding layer was produced by spraying on an agglomeration powder from the Nl-Al system with a content of 6% Al and 94% Ni, the aluminum powder being bonded to the nickel powder by a resin. The thickness of the Blndesehlcht was 0.196 mm.

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Im Anschluß an den Auftrag der Bindeschicht wurden Pulver (1), (2) und (3) unter Verwendung eines Auftragsgerätes gemäß Fig. 2 aufgetragen. Die Auftragsschichten hatten eine Dicke von etwa 1,96 ma.Following the application of the binding layer, powders were made (1), (2) and (3) are applied using an applicator according to FIG. 2. The job shifts had one Thickness of about 1.96 ma.

Die Beschichtungen wurden dann auf Härte geprüft unter Verwendung eines üblichen RockwellprUfgerätes und eines gebräuchlichen Tukonmikrohärteprüfers unter Verwendung eines KnoopprUfers (Knoop indenter KHN). Die Knoophärtewerte wurden direkt an aufgespritzten Partikel in der Deckschicht erhalten, indes man dem Bereich des Partikels oder der Partikelehen unter dem Mikroskop lokalisierte. 10 Härtewerte wurden für Jede Legierung ermittelt. Die Ergebnisse waren wie folgtsThe coatings were then tested for hardness using a conventional Rockwell tester and a conventional one Tukon micro hardness tester using a KnoopprUfers (Knoop indenter KHN). The knoop hardness values were obtained directly from the sprayed-on particles in the top layer, while the area of the particle or the Particle vision localized under the microscope. 10 hardness values were determined for each alloy. The results were as follows

Legierung Zusammensetzung durch- durch-Nr. schnittl. schnlttl.Alloy composition through-through no. average fast

Rb »» KHNRb »» KHN

(1) 88% Cu, 10% Al, 2% Fe
*(2) 83% Cu, 10% Al,2% Fe,5% Ni (3) 78% Cu, 10% Al,2% Fe,10% Ni(1) 88% Cu, 10% Al, 2% Fe
* (2) 83% Cu, 10% Al, 2% Fe, 5% Ni (3) 78% Cu, 10% Al, 2% Fe, 10% Ni

* Gemäß Erfindung
♦♦ Rockwell B-Härte* According to the invention
♦♦ Rockwell B hardness

Wie aus Fig. 1 entnehmbar, wird die bemerkenswerte Verbesserung der Härte einer Beschichtung gemäß vorliegenderAs can be seen from Fig. 1, the remarkable improvement in hardness of a coating becomes more in accordance with the present invention

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67.67. VJlVJl 280280 93.93. OO 428428 53,53 55 230230

Beschreibung mit 5% Ni im Vergleich zur Legierung (1) ohne Ni und der Legierung (3) mit 10* Ni erzielt. Die Verbesserung gegenüber der Legierung (1) betragt über 37Ji für die Rockwell-B-Härte und über 50* für die Knoophärte.Description achieved with 5% Ni compared to alloy (1) without Ni and alloy (3) with 10 * Ni. The improvement over alloy (1) is over 37Ji for the Rockwell B hardness and over 50 * for the Knoop hardness.

Eine metallographische untersuchung der Mikrostruktur der vorliegenden Legierung (2) zeigte eine ausgezeichnete Teilchenbindung der aufgespritzten Aluminiumbronzelegierung, und die Überzugsintegrität war sehr gut.A metallographic study of the microstructure of the present alloy (2) showed excellent particle bonding of the sprayed-on aluminum bronze alloy, and the coating integrity was very good.

Der Trend der Härte im Verhältnis zum Ni-Gehalt ist ersichtlich aus Fig. 2. Spitzenhärten wurden mit 5% Ni erzielt. Allgemein kann sich der Ni-Oehalt bei etwa 2 bis 8Ji bewegen, noch vorteilhafter Jedoch bei etwa 4 bis 6%, The trend of the hardness in relation to the Ni content can be seen from FIG. 2. Peak hardnesses were achieved with 5% Ni. In general, the Ni content can range from about 2 to 8Ji, but more advantageously from about 4 to 6%,

Es 1st nicht eindeutig erklärbar, weshalb die Härte abfällt, sobald sich der Ni-Gehalt 10* nähert. Vermutlich ist die bemerkenswert verbesserte Härte, wie man sie zwischen 2 und 8% Ni erhält, auf die Ausfällung von Hartphasen zurückzuführen, die nicht unter dem Mikroskop bei gewöhnlichem Licht erkennbar sind. Was auch immer die Gründe sein mögen, die Ergebnisse sind überraschend und unerwartbar. Anschließende Prüfungen auf Verschleißfestigkeit ergaben, daß der Zusatz von Ni die Festigkeit der Schicht gegenüber Verschleiß nicht nachteilig beeinflußt.It cannot be clearly explained why the hardness drops as soon as the Ni content approaches 10 *. Presumably the remarkably improved hardness, as obtained between 2 and 8% Ni, is due to the precipitation of hard phases which cannot be seen under the microscope in ordinary light. Whatever the reasons, the results are surprising and unexpected. Subsequent tests for wear resistance showed that the addition of Ni did not adversely affect the resistance of the layer to wear.

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Concealment test:

VerschleieprUfungen wurden zweifach aufgeführt mit den Legierungen (1) und (2), wobei (2) verglichen wurde mit den Verschleißeigenachaften der Legierung (1). Die VerachleieprUfungavorrlchtung ist achematisch In Flg. 3 veranschaulicht und besteht aua einem Winkelhebel 14, dessen Arme im rechten Winkel zueinander stehen und wobei der eine dieser Arme 144 eine Probe 13 trägt, die an eine sich drehende Scheibe 12, wie dargestellt, angelegt 1st, wobei der Winkelhebel 14 drehbar in einem Gelenk 15 gelagert ist. Die Abmessungen der Probe 13 betrugt ca. 1800,79 nm , die Anlage-Wear tests were listed twice with the Alloys (1) and (2), where (2) was compared with the wear properties of alloy (1). The verification device is achematic In Flg. 3 illustrates and consists aua an angle lever 14, the Arms are at right angles to each other and one of these arms 144 carries a sample 13 that is attached to a rotating Disc 12, as shown, is applied, the angle lever 14 being rotatably mounted in a joint 15. The dimensions of sample 13 was approx. 1800.79 nm, the system

flache an der Scheibe 12 betrug 600,25 mm . Das freie Ende des Winkelhebels 14 trägt ein Gewicht 16, das 392 mm vom Gelenk 15 zwecks Ausübung eines Druckes auf die Probe in Berührung mit der Umfangefläche 12A der Scheibe 12 entfernt angeordnet war·flat on disk 12 was 600.25 mm. The free end of the bell crank 14 carries a weight 16 which is 392 mm from the hinge 15 for the purpose of exerting pressure on the sample in contact with the peripheral surface 12A of the disc 12 was located remotely

Ein Vorratsbehälter 10 enthält harte Haterialteilohen, bspw. SiO₂, SlC oder dergleichen, die nach Öffnung der TriohtermUndung 1OA nach unten in die Schurr el 1 gelangen, die gegen die Horizontale des Winkelhebels 14 geneigt ist und sich bis zur Probe 13 erstreckt. Die Verschleißteilchen 17 fallen nach Passage der Verschleiß*lache zwischen Probe 13 und Umfangsfläohe 12A der Scheibe 12 nach unten heraus.A storage container 10 contains hard material parts, for example SiO ₂ , SiC or the like, which, after opening the TriohtermUndung 10A, pass down into the chute 1, which is inclined to the horizontal of the angle lever 14 and extends as far as the sample 13. After passing through the wear area between sample 13 and peripheral surface 12A of disk 12, wear particles 17 fall out downwards.

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Die folgenden Bedingungen wurden bei den Versuchen eingehalten ι The following conditions were met in the tests

Abriebprüfung:
(-20+40 Naschen Sand)
Testdauert 15 Minuten Abrasion test:
(-20 + 40 nibbles of sand)
Test takes 15 minutes

Flieegeschwindlgkeit von Sand: ca· 1 Pfd./min. Die Durchschnittswerte von zwei Proben werden wie folgt angegebensFlying speed of sand: approx. 1 lb / min. The average values of two samples are given as follows

88JiCu 109(Al 2#Fe 83#Cu 1OJiAl 29(Fe 5*Ni Gewichtsverlust (0) 1,25 1,0888JiCu 109 (Al 2 # Fe 83 # Cu 1OJiAl 29 (Fe 5 * Ni Weight Loss (0) 1.25 1.08

Abrasion factor 6.8 7.85

Der Abriebfaktor ist definiert als der reziproke Wert des Volumenverlustes der Beschichtung während des Versuchs· Ow Gewichtsverlust in g 1st dabei ungerechnet in cm . Je höher der Wert des Abriebfaktors ist, desto größer ist die Abriebfestigkeit. Wie man feststellt, wird die Abriebfestigkeit nicht nachteilig durch den Zusatz von Ni beeinflußt sondern sie wird im Gegenteil verbessert. Der Abriebfaktor der Legierung mit 5% Ni ist um über 15* besser im Verhältnis zu einer Legierung ohne Ni. Eine Welle aus 1020 Stahl mit einer Beschichtung (2) wurde sehr glatt mit einem Karbidspitzenschneidwerkzeug bearbeitet, daß eine Schleifglätte gemessen in Nikrozoll von 20 bis 25 RMS (quadratischer Mittelwert) hatte. Eine Welle aus 1020 Stahl mit einer Be-The abrasion factor is defined as the reciprocal value of the volume loss of the coating during the test · Ow weight loss in g is here not calculated in cm. The higher the value of the abrasion factor, the greater the abrasion resistance. It is found that the abrasion resistance is not adversely affected by the addition of Ni, but on the contrary, it is improved. The abrasion factor of the alloy with 5% Ni is over 15 * better in relation to an alloy without Ni. A shaft made of 1020 steel with a coating (2) was machined very smoothly with a carbide-tipped cutting tool that had a grinding smoothness measured in Nikroinches of 20 to 25 RMS (root mean square). A shaft made of 1020 steel with a loading

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schichtung (2) wurde sehr glatt mit einem Karbidspitzenschneidwerkzeug bearbeitet, das eine Schleifglätte,gemessen in Mikrozoll von 20 bis 30 RMS (quadratischer Mittelwert) hatte·Layering (2) became very smooth with a carbide tip cutting tool machined that has a sanding smoothness measured in microinches from 20 to 30 RMS (root mean square) would have·

Ganz allgemein kann die Aluminiumbronzelegierung Anwendung finden tür Flächen aus Eisenmetallen, bspw· Stahl, Gußeisen, oder dergleichen, eben so gut aber auch für Nichteisenmetalle, wie Monelmetall (67* Ni-33*Cu) und andere metallische Flächen.In general, the aluminum bronze alloy may find application door surfaces of ferrous metals, like for example · steel, cast iron, or, equally well, but also for non-ferrous metals, such as Monel metal (67 * Ni-33 * Cu) and other metallic surfaces.

Es ist klar ersichtlich, daB der Zusatz von Ni im Bereich von 2 bis 8% und vorzugsweise 4 bis 6% zu Aluminiumbronzelegierungen zu bemerkenswert verbesserten Ergebnissen in Bezug auf die Steigerung der Härte und dabei Erhaltung der VerschleiB- und Abriebfestigkeit von Besohiohtungen aus dieser Aluminiumbronzelegierung führt.It can be clearly seen that the addition of Ni in the range of 2 to 8% and preferably 4 to 6% to aluminum bronze alloys leads to remarkably improved results in terms of increasing the hardness while maintaining the wear and abrasion resistance of coatings made from this aluminum bronze alloy .

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Claims

Claims x

1 aluminum bronze flame spray alloy powder, characterized, that to improve hardness in connection with oxidation resistance and abrasion and wear resistance of the powder in the applied state as a metal coating on a metallic base Powder by weight essentially consists of 0 to about 35 # Fe, about 5 to 15 * Al and such a nickel content, which is at least sufficient to exceed the hardness achieved by spraying to at least 10 # to increase the hardness of an alloy without nickel and that essentially contain copper to compensate is.

2. Powder according to claim 1,

characterized,

that the Ni content is measured approximately between 2 to 8%.

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ORIGINAL INSPECTED

3 powder according to claim 1,

characterized,

that the Ni content is about 4 to 6% and the Al content is about 8 to 1296.

4. Powder according to claim 1,

characterized,

that the alloy powder is designed as a finely comminuted powder with an average Particle size essentially in the range of about -10 to +325 mesh.

5. Aluminum bronze thermal spray alloy powder characterized in that for the improvement of hardness in combination with oxidation resistance and abrasion - is and wear resistance of the powder in the applied state as Netallbeschichtung on a metallic substrate, the powder in wt # consisting essentially of about O to 5 * Fe ₉ approximately. 2 up to 8 * Nl, about 5 to 15 # Al and the remainder la essentially of copper.

6. Powder according to claim 5 »

characterized,

that the Ni content is measured between about 4 to 6%.

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7. Powder according to claim 5,

characterized in that the proportion of Al is approximately between 8 and 12X is.

8. Powder according to claim 5,

characterized,

that the alloy powder is designed as a finely comminuted powder with an average Particle size essentially in the range of from about -10 to +325 hashes.

9. Aluminum flame spray alloy powder, characterized in that to improve the hardness in connection with oxidation resistance and abrasion and wear resistance, the powder in the applied state as a metal coating on a metallic base, the powder in weight K consists essentially of about 0 to 5% Fe, about 2 to 8Ji Ni, about 5 to 15 * Al and the remainder essentially of copper, the average particle size being in the range from essentially -100 mesh to + 325 mesh.

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10. Powder according to claim 9,

characterized in that the powder is designed as a finely comminuted powder and consists essentially of about 0 to 3% Fe, about 4 to 6% Ni, about 8 to 12 * Al and the remainder essentially of copper, the average particle size in the range is essentially from about - 140 to + 325 meshes

11. Flame spray process for making an aluminum bronze spray coating on a metal base, characterized in that to improve the hardness of the coating, oxidation resistance and abrasion resistance you first apply a coating of a binding metal to the coating metal base and then the aluminum bronze alloy applied to the binder metal, wherein the aluminum bronze alloy in weight X consists essentially of about 0 to 5 * Fe, about 5 to 14 * Al and one The proportion of Ni is formed which is at least sufficient to reduce its hardness after the layer has been applied at least 10Jf over the hardness of this alloy without Ni, with the remainder being essentially copper

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12 method according to claim 11,

characterized in that the binding metal layer is formed by spraying on of a powder agglomerate made of Ni in physical combination with Al, the said Alumlumbronzelalierung is designed as a crushed powder with about 2 to 8 * nickel and one average particle size in the range of essentially about -10 up to +325 mesh.

13 method according to claim 12,

characterized in that the aluminum bronze alloy is formed essentially from approximately 0 to 3% Fe, approximately A to 6% Ni, approximately 6 to 12 * Al and the remainder essentially from Rupfer

14. Metallic carrier with sprayed coating made of aluminum bronze alloy firmly connected to the carrier,

characterized in that the alloy consists essentially of about 0 to 59 about 5 to 15% Al and a proportion of nickel which is at least sufficient, after applying the layer, whose hardness is at least 10% higher than the hardness the alloy without increasing nickel, with the rest

Consists essentially of copper

70 98 6 B ro 6 40

15. Metallic carrier with coating, characterized in that the Ni content in the coating is between 2 and B% .

16. Metallic carrier with coating, characterized in that the coating consists essentially of about 0 to 3% Fe, about 4 to 6% Ni, about 8 to 12 * Al and the remainder consists essentially of copper.

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