DE2830376C2

DE2830376C2 - Verfahren zur Herstellung kugelförmiger Teilchen für das Spritzauftragen von Schutzschichten

Info

Publication number: DE2830376C2
Application number: DE2830376A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Lausanne Simm; Hans-Theo Crissier Steine
Original assignee: Castolin Sa 1025 Lausanne St Sulpice Vaud Ch
Current assignee: Castolin Sa 1025 Lausanne St Sulpice Vaud Ch
Priority date: 1977-07-13
Filing date: 1978-07-11
Publication date: 1983-03-03
Also published as: GB2001947A; BE868963A; JPS6140723B2; SE7807726L; CH622452A5; JPS5419459A; SU1436861A3; DE2830376A1; GB2001947B; FR2397253A1; FR2397253B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. die Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung kugelförmiger Teilchen für die Spritzauftragung von Schutzschichten auf einem Untergrund.

Nach »Metall Progress« (Nov. 1966) Seiten 127, 128, 130, ist das Anschmelzen von unrunden metallischen und nichtmetallischen Teilchen innerhalb einer Plasmaflamme zum Zwecke der Herstellung runder Teilchen bekannt Wegen der hohen Plasmatemperaturen können auch hochschmeizende Nichtmetalle, wie die Oxide, Karbide und Boride beispielsweise des Zirkoniums, erfolgreich eine; solchen Behandlung unterzogen werden.

Nach »Metall« Jahrgang 28, Oktober 1974, Heft 10, Seiten 987 und 990, ist es ferner bekannt, ein Metall mit einem anderen Metall in einer Plasmabogenstrecke aufzulegieren.

Sonst für Spritzauftragungen verwendete Plasmabrenner wurden für die Herstellung von Legierungen aus zwei Metallen verwendet, indem das Legierungsmetall in Pulverform in die Plasmabogenstrecke, durch die das Basismaterial in schmelzflüssiger Form hindurchgeführt wurde, eingebracht wurde.

Bei diesen bekannten Verfahren besteht jedoch das Problem, die beteiligten Legierungspartner schon mit möglichst gleichmäßiger Verteilung in einen Plasmastrahl einzubringen, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine solche möglichst gleichmäßige Einbringung in den Bereich zu sorgen, in dem die Teilchen zusammengebracht werden sollen, um schon diesen zusammengebrachten Teilchen die Homogenität zu vermitteln, die die damit aufgebrachte Auflraguiigsschicht haben soll.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung durch das im Anwendungsanspruch Erfaßte gelöst

Als Bindemittel kommen dafür solche auf organischer Harz- oder Lackbasis in Frage.

Das Verfahren wird dabei in bekannter Weise derart durchgeführt, daß die Wärmebehandlung in eitler die Teilchen mit mindestens einer chemischen Reaktion, wie Oxydation, Reduktion oder mit einer zu Verbindungen in Form von Hydriden, Karbiden oder Nitriden führenden Reaktion, beeinflussenden Gasatmosphäre erfolgt

Wesentlich ist also, daß die Legierungs- bzw. Reaktionspartner von vornherein in gleishmäßiger Verteilung in agglomerierten und vom Bindemittel zusammengehaltenen Teilchen vorliegen, so daß bspw. weder im Pulvervorratsbehälter, noch bei der Einbringung in den Reaktionsbereich Entmischungen auftreten können, was zu inhomogenen Teilchen und entsprechend inhomogenen Auftragsbeschichtungen führen würde. Die beanspruchte Behandlung geschieht vor dem eigentlichen Spritzauftragsvorgang, der in bekannter Weise durchgeführt wird.

Die Behandlungstemperatur liegt mindestens bei etwa 600⁰C, wobei die Temperatur gewählt wird in Abhängigkeit von der Art des Ausgangsmaterials für das Pulver. Für den Fall, daß das Material bspw. zum größten Teil aus Metalloxyden oder aus hochschmelzenden Karbiden, Nitriden, Bonden oder Karbonitriden besteht, wird die Behandlungstemperatur zwischen 1200 und 2000° C oder sogar darüberliegend gewählt Die Wärmebehandlung kann auch unter einem Druck ausgeführt werden, der gleich, größer oder kleiner ist als der Atmosphärendruck.

Für die Erwärmung des agglomerierten, durch das Bindemittel zusammengehaltenen und in weitgehend homogener Verteilung innerhalb der Teilchen vorliegenden Ausgangsmaterials können Gasflammbrenner, wie Sauerstoff-Azethylen-Brenner, Sauerstoff-Wasserstoff-Brenner, Plasmabrenner, Hochfrequenzheizeinrichtung oder elektrische Widerstandsbrennöfen benutzt werden.

Für die Herstellung der agglomerierten kugelförmigen Teilchen, die per Spritzen aufgetragen werden sollen, sind alle dafür geeigneten in Temperatur und Druck regelbaren Mischgeräte anwendbar.

Als Ausgangskomponenten kommen insbesondere Metallverbindungen gemäß folgender Tabelle in Frage:

Al

Ti

Mg

Cr

Hf

Mo

Oxyde oder Hydride

Boride

Silicide

Carbide

Nitride

Karbonilride

X χ

X X

X X X

X X

Um pulverformig agglomerierte Teilchen /u erhalten, die eine hochschmeizende Schicht ermöglichen, kann insbesondere eine Mischung aus mindestens einer der in der Tabelle angegebenen Verbindungen und mindestens einem Metall, wie Kupfer, Nickel. Risen. Kobalt oder Aluminium bcnut/t werden.

Was die Art der erwähnten chemischen Reaktion betrifft, so kann auch diese breit variieren; Die Reaktion kann insbesondere zur Bildung neuer Verbindungen führen durch Reaktion des Ausgangsmaterials in sich und/oder mit der Gasatmosphäre oder durch Bildung neuer Phasen, bestehend aus festen Lösungen, die mindestens zwei der Ausgangskomponenten enthalten, wobei die Reaktionen auch vollständig oder nur teilweise sein können. Im letzten Fall können die Teilchen möglicherweise zu einer weitergehenden oder vollständigen Reaktionsstufe weiterreagieren bei der Temperatur, bei der das Auftragsmaterial zu einer Schicht aufgetragen wird.

Beispiel 1 is

Eine pulverförmige Mischung aus Al und Ni, gebildet aus Agglomeraten von Al- und Ni-Partikeln, wird unter Erwärmung bis 200⁰C und unter Anwendung herkömmlicher organischer Bindemittel auf Phenolharzbasis in an sich bekannter Weise hergestellt, wobei die durchschnittlichen Gewichtsanteile 20% Al und 80% Ni betragen. Nach Absieben der Mischung derart, daß nur Agglomerate mit einer Teilchengröße zwischen 40 und 80 μπι verbleiben, wird die Mischung einer Wärmebehandlung bei 1400° C in einem oxidierenden Plasma unterzogen. AuF diese Weise wird ein Pulver aus kugelförmigen Teilchen mit 40 bis 80 μηι Durchmesser erhalten, wobei jedes der .iügelchen aus einem Cermet von Aluminiumoxyd und Nickel oder Aluminium in Form eines Agglomerates besteht, bestehend aus teilweise oxidierten Al- und Ni-Partikeln, die durch Teil verschmelzung aneinander haften.

Dieses Pulver ist insbesondere geeignet zur Herstellung einer sehr abriebfesten Cennet-Schutzbeschichtung auf einer metallischen Fläche durch Aufspritzen bei hoher Temperatur unter Verwendung bspw. eines Plasmabrenners.

Die damit erzielte Cerrnet-Beschichtung ist in sich sehr homogen.

Beispiel 2

Eine pulverförmige Mischung einer Nickel-Chrom-Legierung (80% Ni und 20% Cr) und Niobkarbid (15 Gew,-%) wird mittels eines organischen Binders auf Phenolharzbasis in Agglomeration^ einer durchschnittlichen Zusammensetzung gebracht. Diese Mischung wird dann einer Behandlung in einem Stickstoffplasma unterworfen, um die Agglomerate in kugelförmige Partikel umzuwandeln, die mit einer Ni-Cr-Legierungsmatrix umhüllte Einschlüsse des Niob-Karbonitrides darstellen.

Beispiel 3

Cine pulverförmige Mischung, bestehend aus Agglomeraten mit einer Teilchengröße zwischen 30 und 60μηι, worin Kupfer- und AbOj-Teilchen mit einer maximalen Größe von 7 μπι in angenähert gleichem Verhältnis enthalten sind, mit einem Bindemittel auf organischer Lackbasis, wird einer Wärmebehandlung in einem reduzierenden Plasma unterzogen, wobei die Agglomerate in kugeiförmige Teilchen umgewandelt werden, die innen im wesentlichen Cu und aus einer teilweise Reduzierung entstandenes Al enthalten und an der Oberfläche einen hohen Anteil von Al₂Oj aufweisen.

Beispiel 4

Entsprechend den vorangegangenen Beispielen wird eine pulverförmige Mischung aus 40% TiO₂; 40% AI₂O₃ und 20% SiO₂ behandelt.

Nach der Wärmebehandlung in einem oxydierenden Plasma entstehen kugelförmige Teilchen aus einem Mischoxyd, die eine homogene, mit der Gesamtzusammensetzung der Ausgangsmischung identische Zusammensetzung haben.

Auf diese Weise wird ein Pulver erhalten, das die Herstellung einer Schutzschicht durch Aufsprühen bzw. Aufspritzen unter hoher Temperatur auf einer Metalifläche erlaubt, die sehr gut auf der Aufiragsfläche haftet und die eine hohe Abriebfestigkeit hat.

Claims

Patentanspruch:

Anwendung des Verfahrens der Legierungs- und/oder Verbindungsbildung unter hoher Temperatur in einer Gasatmosphäre auf die Herstellung kugelförmiger Teilchen für die Spritzauftragung von Schutzschichten aus Metallen und/oder Legierungen und/oder Nichtmetallen, wobei die unter hoher Temperatur wärmebehandelten und miteinander reagierenden teilchenförmigen Partner vorher durch Bindemittel agglomeriert worden sind.