DE3004869B1

DE3004869B1 - Verbundkoerper und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE3004869B1
Application number: DE19803004869
Authority: DE
Inventors: Heinz 8013 Ottendiehl Huber
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1981-12-17
Also published as: DE3004869C2

Description

Ein Grundkörper 1 aus Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, ist beispielsweise aus Gründen des Erosionsschutzes mit einem Oberflächenüberzug 2 aus einem hoch schmelzenden Metall, wie Titan od. dgl., versehen. Da der Oberflächenüberzug 2 aus Gründen der Wirtschaft- lichkeit durch thermisches Spritzen hergestellt werden soll, sind diesbezüglich Vorbeugungsmaßnahmen gegen eine Verkokung oder dergleichen Schädigung des Kunststoffes zu treffen. Das geschieht durch Zwischenfügen einer Kunststofflage 3 (z. B. Polyesterharz) unmittelbar auf dem Grundkörper 1 in Kombination mit einer Zwischenschicht 4, welche als Verbundschicht des Oberflächenüberzuges 2 und der Kunststofflage 3 sowohl aus demselben Kunstharz als auch aus dem für den Oberflächenüberzug gewählten Stoff (Metall) besteht. Hierbei ist die Zwischenschicht 4 von solcher Beschaffenheit, daß sie ausgehend von der Kunststofflage 3 im Kunststoffanteil lagenweise (Fig.l) oder kontinuierlich (F i g. 2) bis zu wenigstens annähernder Kunststofffreiheit am Übergang zum Oberflächenüberzug 2 abnimmt. Diese Verteilung des Kunststoffes in der im übrigen aus dem Überzugsstoff bestehenden Zwischenschicht 4 nach Maßgabe des jeweils (beim thermischen Spritzen) nötigen Schutzgrades vor Überhitzung des Kunststoffes des Grundkörpers 1 wird beim thermischen Spritzen, beispielsweise Plasmaspritzen (mit sogenanntem Plasmabrenner), durch Änderung des Verhältnisses Kunststoff zu Überzugsstoff im Wege der Vermengung der pulverisierten Stoffe bewirkt. Die Änderung des Mengenverhältnisses wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in Lagen 4.1, 4.2 erfolgen, dagegen bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ständig je nach geforderter Kontinuität der Kunstharzabnahme in der Zwischenschicht 4.
Schließlich kann auch je nach Art des Kunststoffes des Grundkörpers 1 auf das erste reine Kunststoffspritzen (z. B. mittels einfacher Spritzpistole), also auf die Kunststofflage 3 verzichtet werden und bereits bei der ersten Spritzlage mit einem Anteil von dem für den Oberflächenüberzug 2 gewählten Stoff begonnen werden. Das jeweils gewünschte Mengenverhältnis läßt sich mittels eines üblichen Mischers (Zyklon) erreichen, dem zwei Pulverbehälter mit steuerbarer Dosiervorrichtung für je einen der beiden Stoffe (in Pulverform) über Transportgasleitungen vorgeschaltet sind; die Steuerung der z. B. nach Art von Schaufelrädern wirksamen Dosiervorrichtungen kann über drehzahlgeregelte Elektromotoren geschehen. Da solche Mittel hinlänglich bekannt sind, wird auf die Darstellung und Erläuterung weiterer Einzelheiten verzichtet.
Letztlich bleibt hervorzuheben, daß bei dem Verbundkörper gemäß der Erfindung auch den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Stoffe (des Grundkörpers 1 und des Oberflächenüberzugs 2) bestmöglich Rechnung getragen und somit höchstmögliche Haftfestigkeit des Oberflächenüberzuges gewährleistet ist. Die Dicken von Oberflächenüberzug 2, Kunststofflage 3 und Zwischenschicht 4 bzw. ihrer Lagen 4.1,4.2 werden für den speziellen Anwendungsfall festgelegt, beispielsweise durch experimentelle Untersuchungen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind die faserverstärkten Kunststoffe, insbesondere bei Rotorblättern für Drehflügelflugzeuge.

Claims

Patentansprüche: 1. Verbundkörper mit einem durch thermisches Spritzen gebildeten Oberflächenüberzug aus einem hochschmelzenden Stoff, wie Metalle und/oder deren Oxide, Karbide, auf einem Kunststoffgrundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenüberzug (2) an den Kunststoffgrundkörper (1) über eine Zwischenschicht (4) gebunden ist, welche sowohl aus einem thermisch spritzbaren Kunststoff als auch aus dem für den Oberflächenüberzug (2) gewählten hochschmelzenden Stoff derart beschaffen ist, daß sie ausgehend vom Kunststoffgrundkörper (1) nach außen lagenweise oder kontinuierlich im Kunststoffanteil abnimmt und im Anteil des hochschmelzenden Stoffes zunimmt bis zu wenigstens annähernder Kunststofffreiheit am Übergang zum Oberflächenüberzug (2).
2. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffgrundkörper (1) mit dem thermisch spritzbaren Kunststoff grundiert ist (Kunststofflage 3).
3. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Oberflächenübci-zug durch thermisches Spritzen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (4) auf dem Kunststoffgrundkörper (1) bzw. grundierten Kunststoffgrundkörper nach dessen Aushärtung durch das thermische Spritzen mit von Spritzlage zu Spritzlage oder ständig im Wege der Vermengung der pulverisierten Stoffe geändertem Verhältnis des Kunststoffes zu dem hochschmelzenden Stoff hergestellt und hiernach das Aufspritzen des Oberflächenüberzugs (2) auf die Zwischenschicht vorgenommen wird.

Die Erfindung betrifft zunächst einen Verbundkörper mit einem durch thermisches Spritzen gebildeten Oberflächenüberzug aus einem hochschmelzenden Stoff, wie Metalle und/oder deren Oxide, Karbide, auf einem Kunststoffgrundkörper.

Ein derartiger Körper ist in der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 29 27 983 vorgeschlagen.

Das thermische Spritzen hochschmelzender Stoffe ist bekannt. Es konnte bisher zum Bilden von Oberflächenüberzügen bei Kunststoffkörpern nicht eingesetzt werden, da die Oberfläche des Kunststoffs dabei verkoken würde. Bisher war daher das thermische Spritzen bei Kunststoffkörpern bloß mit niedrigschmelzenden Stoffen möglich. Eine gute Haftung des Oberflächenüberzugs ließ sich dabei nur sicherstellen, wenn die Oberfläche des Kunststoffgrundkörpers aufgerauht wurde, z. B. durch Sandstrahlen.

Nach der älteren Anmeldung wird das thermische Spritzen hochschmelzender Stoffe nun in der Weise für den Kunststoffgrundkörper schädigungsfrei zur Bildung der Oberflächenschicht auf diesem angewendet, daß der Körper in einer Form hergestellt wird. Dabei wird die wärmefeste Formfläche zunächst durch thermisches Spritzen mit der Schicht aus dem hochschmelzenden Stoff beschichtet und dann wird der Kunststoff in die Form eingebracht. Zwischen dem Kunststoff der Überzugsschicht ergibt sich eine feste mechanische Bindung.

Die Herstellung der Verbundkörper nach der älteren Anmeldung ist somit nur in einer Form möglich.

Aus der DE-AS 11 53 512 ist für das Verbinden zweier sich schlecht verbindender Kunststoffe die Verwendung einer Zwischenschicht aus einem Gemisch der Stoffe beider Massen in einem von der einen zur anderen Masse entsprechend abgestuften Mischungsverhältnis bekannt. Diese Zwischenschicht ist ausschließlich aus Haftungsgründen zwischen den zu verbindenden Massen vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verbundkörper der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei ihm das Herstellen des Oberflächenüberzugs durch thermisches Spritzen uneingeschränkt möglich wird und hierzu vorhergehende Haftgrund erzeugende Maßnahmen nicht notwendig sind.

Diese Aufgabe ist gemäß diesem Teil der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 beschrieben.

Die Erfindung betrifft sodann ein Verfahren zur Herstellung des zunächst vorgeschlagenen Verbundkörpers. Ausgegangen wird von einem Verfahren, bei dem der Oberflächenüberzug durch thermisches Spritzen gebildet wird, wie es in der eingangs genannten älteren Anmeldung vorgeschlagen ist.

Gemäß diesem Teil der Erfindung ist ein derartiges Verfahren in der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 angegebenen Weise ausgestaltet.

Hierdurch ist erreicht, daß auch hochschmelzende Stoffe auf einen Kunststoffgrundkörper aufgespritzt werden können. Für das Aufbringen des Oberflächenüberzugs wird eine Form nicht mehr benötigt.

Gegenüber dem Vorschlag nach der älteren Patentanmeldung P 29 27 983.2 ist die Herstellung somit vereinfacht durchführbar.

Die Zwischenschicht ermöglicht eine für den Kunststoffgrundkörper schädigungsfreie Anwendung des thermischen Spritzen. Hierbei fungiert der Kunststoff der Zwischenschicht in der vorgeschlagenen, den beiden zu verbindenden Stoffen angepaßten, Verteilung primär als ein Mittel geringer Wärmekapazität, welches erwärmt dem Kunststoff des Grundkörpers unschädlich ist und bei welchem es in Vermengung mit dem höher schmelzenden Überzugsstoff dennoch nicht unter thermischem Spritzen zu einer Schädigung kommt.

Die Herstellung des Verbundkörpers erfolgt in drei nacheinander ablaufenden Phasen, von denen die Zwischenphase der Bindung der Zwischenschicht einerseits einen (in erster Phase) ausgehärteten und somit formbeständigen Kunststoffgrundkörper, welcher auch gemäß Anspruch 2 mit dem thermisch spritzbaren Kunststoff schon grundiert sein kann, voraussetzt und andererseits die Voraussetzung ist für das bezüglich des Kunststoffgrundkörpers (in dritter Phase) schädigungsfreie Aufspritzen des Oberflächenüberzugs.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung in F i g. 1 und 2 jeweils einen Querschnitt durch einen Ausschnitt aus einem Verbundkörper mit einem Oberflächenüberzug.