DE2809709A1 - Keramischer schutzueberzug fuer thermisch hochbelastete bauteile, insbesondere waffenkomponenten - Google Patents
Keramischer schutzueberzug fuer thermisch hochbelastete bauteile, insbesondere waffenkomponentenInfo
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Description
Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, I6.o2.j8
Gesellschaft mit 8274
beschränkter Haftung, BToI Jk/sz München
Keramischer Schutzüberzug für thermisch hochbelastete Bauteile, insbesondere Waffenkomponenten
Die Erfindung betrifft einen keramischen Schutzüberzug, erhalten nach einem thermischen Spritzverfahren, für thermisch hochbelastete
Bauteile, insbesondere Waffenkomponenten, wie Abschui3rohre oder Treibpulver- und Geschoßlager automatischer Waffen zum Verschießen
hülsenloser Munition.
Es ist u.a. aus "Werkstoffe und Korrosion", i960, Heft lo, Seite
611, bekannt, einschichtige keramische Schutzüberzüge in Rede stehender Zweckbestimmung mit Hilfe eines thermischen Spritzverfahrens
unmittelbar auf die zu schützende Bauteiloberfläche aufzubringen.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen auf einfache Weise realisierbaren Schutzüberzug eingangs genannter Gattung zu entwickeln,
der bezüglich Wärmedämmung, Haftvermögen am Untergrund und mechanischer Eigenfestigkeit dem vorbeschriebenen bekannten
Schutzüberzug überlegen und im Vergleich zu letzterem bedarfsweise auch merklich leichter nachbearbeitbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß er auf einem auflösbaren Formteil durch zeitlich nacheinander erfolgendes
Aufspritzen einer Metallschicht und/oder einer Keramikschicht, einer oder mehrerer Cermet-Schichten mit kontinuierlich oder
schichtweise abnehmendem Keramikanteil und einer weiteren Schicht aus Metall hergestellt und mit letztgenannter Metallschicht, vor-
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zugsweise vor Beseitigung des Formteils, durch Schrumpfen oder
dergleichen in feste Verbindung mit der zu schützenden Bauteiloberfläche gebracht wurde.
Die vorbeschriebenen Maßnahmen sind auf einfache Art und Weise durchzuführen. Zum Resultat haben sie einen sowohl thermisch als
auch mechanisch hoch belastbaren Überzug, der mit dem zu schützenden
Bauteil einen festhaftenden Verbund bildet und hervorragende wärmedämmende Eigenschaften aufweist. Seine Erklärung findet
dieser positive Sachverhalt in dem speziellen mehrschichtigen Aufbau, der den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des zu schützenden Bauteils und der beispielsweise aus Doppeloxiden, sogenannten Spinellen, bestehenden Keramikschicht
des Schutzüberzuges in der Weise Rechnung trägt, da3 besagter Unterschied in den Zwischenschichten einen allmählichen
Ausgleich erfährt.
Als weiterer Vorteil ist zu nennen, daß sich eine Nachbearbeitung des erfindungsgemäßen Schutzüberzuges als völlig unproblematisch
erweist, da hierfür dessen Metallschicht bzw. Metallschichten zur Verfügung stehen. Vorgenommen werden kann solch
eine beispielsweise zur Einhaltung vorgegebener Toleranzen erforderliche Nachbearbeitung auf dem Formteil im Anschluß an die
Überzugsherstellung oder nach erfolgter Fixierung des Schutzüberzugs
am zu schützenden Bauteil. Letztgenannte Alternative kommt allerdings nur für Überzugsausführungen in Betracht, bei
deren Herstellung auf dem Formteil für den Aufbau der ersten Schicht ebenso wie für den Aufbau der letzten Schicht ein Metall
Verwendung findet.
Bleibt schließlich noch zu erwähnen, daß sich der Formteil auch als nützlich erweist für den Schrumpfprozeß zum Verbinden des zu
schützenden Bauteils mit dem Schutzüberzug.
Dieser Nutzen besteht zum einen in seiner Stützfunktion, derer ein solcher Schutzüberzug bei allzu großem Massendefizit gegen-
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über dem zu schützenden Bauteil bedarf, um durch die auftretenden
Schrumpfkräfte keinen Schaden zu nehmen. Als weiterer Vorteil
kommt hinzu, daß durch den Formteil bei sehr dünn ausgebildeten Schutzüberzügen die zum Einschrumpfen notwendige Temperaturdifferenz
zwischen Schutzüberzug und und zu schützendem Bauteil erreicht werden kann.
In Ausgestaltung der Erfindung werden beim Spritzen der Cermet-Schicht
bzw. Cermet-Schichten in diese durch eine Wärmebehandlung wieder entfernbare Substanzen, beispielsweise solche organischer
Beschaffenheit, eingelagert. Alternativ läßt sich die wärmedämmende Wirkung der Cermet-Schicht bzw. Cermet-Schichten
auch steigern durch Einlagerung bei Betriebstemperatur vom festen in den flüssigen oder vom flüssigen in .den dampfförmigen
Aggregatzustand übergehender Metalle oder dergleichen Stoffe.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schutzüberzugsanordnung in einem abschnittsweise wiedergegebenen zylindrischen Bauteil,
Figur 2 einen übergroß wiedergegebenen Ausschnitt des Schutzüberzuges
gemäß Fig. 1 und
Figur 3 eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Überzugsausführung.
Bei dem in Fig. 1 mit 1 bezeichneten zylindrischen Bauteil kann es sich beispielsweise um ein Abschußrohr oder ein Geschoßlager
für eine automatische Waffe zum Verschießen hülsenloser Munition handeln. In solch einem Geschoßlager herrschen während des Betriebs
Drücke in der Größenordnung von ^ooo bar und Gastemperaturen
im Größenordnungsbereich von 26oo bis 28oo C. Aufgrund dessen würde es ohne einen Schutzüberzug 2 bereits nach wenigen
Schußfolgen soweit aufgeheizt werden, daß eine Selbstentzündung
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der Munition einträte. Besagter Schutzüberzug 2 vermag den auftretenden
hohen thermischen und mechanischen Belastungen standzuhalten. Ihm kommt die Funktion zu, eine Aufheizung des stählernen
Geschoiölagers 1 aus bereits genannten Gründen über Temperaturen
in der Größenordnung von 3°o°C hinaus zu unterbinden.
Hergestellt wurde der in Rede stehende Schutzüberzug 2 - wie aus Pig. 2 ersichtlich - auf einem Kern 3 aus Aluminium oder'dergleichen
chemisch auflösbarem Material, und zwar durch mittels eines Plasma- oder Flammstrahles zeitlich nacheinander vollzogenes Aufspritzen
einer Keramikschicht h- aus ZrOp oder dergleichen Oxiden,
zweier Cermet-Schichten 5 und 6 aus Ni/ZrOp oder dergleichen
Mischwerkstoffe aus oxidkeramischen Massen und Metall sowie einer Schicht 7 aus Ni oder dergleichen Metall. Bezüglich der Cermet-Schichten
5 und 6 ist in diesem Zusammenhang noch zu erwähnen,
daß die erstere einen niedrigeren Keramikgehalt aufweist als die letztere.
Beim wie vorbeschrieben gefertigten Schutzüberzug 2, dessen Schichten K, 5* 6 und 7 in der genannten Reihenfolge beispielsweise
Stärken im Großenordnungsberexch von o,7 mm, o,3 mm, o,3 trim und 2o u aufweisen, besteht eine leichte Nachbearbeitungsmöglichkeit
auf der Seite der Metallschicht J. Zwischen letztgenannter Schicht 7 und der zu schützenden Oberfläche des Geschoßlagers
1 wird auf dem Wege eines Schrumpfprozesses eine feste Verbindung geschaffen. Während des Schrumpfprozesses verbleibt
dabei der relativ dünne Schutzüberzug 2 aus Zweckmäßigkeitsgründen auf dem Kern 3j der im Anschluß daran beispielsweise ausgeätzt
wird.
Fig· 3 gibt bruchstückweise und übergroß einen abgewandelten
Schutzüberzug 12 vorbeschriebener Zweckbestimmung wieder. Dieser Schutzüberzug 12 wurde auf die gleiche Art hergestellt und mit
der zu schützenden Oberfläche des Bauteils 1 verbunden wie der Schutzüberzug 2 gemäß Figuren 1 und 2. Aufbaumäßig ist er jedoch
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von letzterem unterschieden. Dieser Unterschied besteht darin, daß auf den chemisch auflösbaren Kern 3 insgesamt drei Schichten
14, 15 und 16 thermisch aufgespritzt wurden. Von diesen besteht die zuerst aufgebaute Schicht 14, ebenso wie die zuletzt
aufgebaute Schicht 16 aus Metall. Der Aufbau der Zwischenschicht 15 ist wie folgt: Auf der Seite der Metallschicht 14 wird sie
ausschließlich aus keramischen Einzeloxiden oder Doppeloxiden 15a, sogenannten Spinellen, wie AIpO^, · MgO gebildet. Ihr an die
Metallschicht 16 angrenzender Bereich 15c besteht dagegen aus
einem hochmetallhaltigem Cermet, wobei durch entsprechende Materialwahl ein kontinuierlicher Übergang 15b vom erstgenannten
Schichtbereich 15a- zum letztgenannten Schichtbereich 15c realisiert
wurde.
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Claims (2)
- 28Q9708Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 16.02.78Gesellschaft mit 8274beschränkter Haftung, BToI Jk/sz MünchenKeramischer Schutzüberzug-für thermisch hochbelastete Bauteile, insbesondere WaffenkomponentenPatentansprüche1/ Keramischer Schutzüberzug, erhalten nach einem thermischen Spritzverfahren, für thermisch hochbelastete Bauteile, insbesondere Waffenkomponenten, wie Abschußrohre oder Treibpulver- und Geschoßlager automatischer Waffen zum Verschießen hülsenloser Munition, dadurch gekennzeich-909837/0197net, daß er auf einem auflösbaren Formteil (J>) durch zeitlich nacheinander erfolgendes Aufspritzen einer Metallschicht (14) und/oder einer Keramikschicht (4, 15a), einer oder mehrerer Cermet-Schichten (5, 6; 15b, 15c) mit kontinuierlich oder schichtweise abnehmendem Keramikanteil und einer weiteren Schicht (7, l6) aus Metall hergestellt und mit letztgenannter Metallschicht (J, 16), vorzugsweise vor Beseitigung des Formteils (5)> durch Schrumpfen oder dergleichen in feste Verbindung mit der zu schützenden Bauteiloberfläche gebracht wurde.
- 2. Schutzüberzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung seiner Cermet-Schicht bzw. Cermet-Schichten (5, 6; 15b, 15c) in diese durch eine Wärmebehandlung wieder entfernbare Substanzen eingelagert werden.J>. Schutzüberzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung seiner Cermet-Schicht bzw. Cermet-Schichten (5, 6; 15b, 15c) in diese bei Betriebstemperatur schmelzende oder verdampfende Substanzen eingelagert werden.^ 97
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