DE3031583A1

DE3031583A1 - Plasma spray powder coated piston rings - with coating of iron, molybdenum and silicon

Info

Publication number: DE3031583A1
Application number: DE19803031583
Authority: DE
Inventors: Harold Edward Ballwin Mo. McCormick
Original assignee: Ramsey Corp Manchester Mo; Ramsey Corp
Current assignee: TRW Automotive Products Inc
Priority date: 1980-08-21
Filing date: 1980-08-21
Publication date: 1982-02-25
Also published as: DE3031583C2

Abstract

A piston ring comprises a ferrous body having a bearing surface formed by plasma spraying of a Mo-Fe-Si powder of which at least 95% passes 170 mesh screen. Fe:Mo ratio is 9-3.2:1 and Fe+Mo constitute 90-99% and Si 0.4-6% of the powder. Fe used in combination with Si as inexpensive extender for Mo without loss of properties of high Mo concn. coatings.

Description

Plasmaspritzpulver Plasma spray powder

Die Erfindung betrifft ein Pulver in Form eines Gemischs oder einer Zusammensetzung, das sich insbesondere zur Erzeugung einer Lageroberfläche mit hoher Abnutzungs- und Abriebbeständigkeit unter Anwendung des Plasmaspritzverfahrens eignet. Das erfindungsgemäße Pulver eignet sich insbesondere zur Erzeugung von Lageroberflächen auf Kolbenringen oder Scheiteldichtungen in Verbrennungskraftmaschinen, z.B. Diesel- oder Benzinmotoren.The invention relates to a powder in the form of a mixture or a Composition that is particularly suitable for creating a bearing surface with high Wear and abrasion resistance using the plasma spray process is suitable. The powder according to the invention is particularly suitable for producing bearing surfaces on piston rings or crown seals in internal combustion engines, e.g. diesel or gasoline engines.

Ein Legierungsüberzug auf einem Kolbenring oder einer Scheitelabdichtung in einem Rotationsmotor trifft auf Bedingungen, wie sie für andere Lageroberflächen nicht üblich sind. Andere Lagerflächen, z.B. Hauptkurbelwellenlagerflächen und Kurbelzapfenlagerflächen, sind einer ziemlich gleichmäßigen Temperatur in einem ölbad ausgesetzt, während ihre Kontaktfläche unterschiedliche Drücke erfährt. Eine Kolbenring-Lagerfläche muß andererseits sehr viele Bedingungen aushalten. Es sind dies z.B. große Temperaturschwankungen, große Druckschwankungen, Kontakt mit reaktionsfähigen chemischen Verbrennungsprodukten, eine Mindestschmierung, verglichen mit Kurbelwellenlagern, Kontakt mit eine Schleifwirkung ausübenden Fremdteilchen usw..An alloy coating on a piston ring or crown seal in a rotary engine encounters conditions that are common to other bearing surfaces are not common. Other bearing surfaces, e.g. main crankshaft bearing surfaces and crank pin bearing surfaces, are exposed to a fairly uniform temperature in an oil bath while their Contact surface experiences different pressures. A piston ring bearing surface, on the other hand, must withstand a great many conditions. These are e.g. large temperature fluctuations, large pressure fluctuations, contact with reactive chemical combustion products, a minimum lubrication, compared to crankshaft bearings, contact with a grinding effect exerting foreign particles, etc.

Eine Legierung, die sich für eine Umgebung eignet, ist somit nicht unbedingt in einer anderen Umgebung brauchbar. Der Kolbenring ist dafür ein hervorstechendes Beispiel. Ein Material, welches erfolgreich die für einen Kolbenring in einem Verbrennungsmotor herrschenden zahlreichen Bedingungen erfüllt, hält jedoch oft auch die Bedingungen aus, die in einer anderen Umgebung als in einer Verbrennungskraftmaschine irgendwo auftreten.An alloy that is suitable for an environment is therefore not necessarily usable in a different environment. The piston ring is a prominent one Example. A material that is successfully used for a piston ring in an internal combustion engine fulfills the prevailing numerous conditions, but often also holds the conditions from that in a different environment than in an internal combustion engine somewhere appear.

Es wurden bisher komplizierte Ueberzüge als Lageroberflächen entwickelt, die von Hartmetallen (US-Patentschriften 3 539 192, 3 690 686, 3 725 017, 3 814 447) bis zu hochschmelzenden Metalloxiden (US-Patentschriften 3 697 091 und 3 794 334) reichten. Jeder dieser Ueberzüge besitzt seinen besonderen Vorteil in einer bestimmten Umgebung, entweder in bezug auf die Herstellung oder die Endverwendung. Ein besonders geeignetes Material auf der Basis von Molybdän ist in der US-Patentschrift 3 690 686 beschrieben und wird derzeit verbreitet auf Kolbenringen für Verbrennungskraftmaschinen verwendet. Sein Hauptproblem ist das der Wirtschaftlichkeit, da der Preis von Molybdän in den letzten drei Jahren um bis zu 20 % gestiegen ist. Infolgedessen sind die Kosten für das als Ausgangsmaterial dienende Pulver sehr hoch. Etwa die Hälfte des durch Plasmaspritzen aufgebrachten Materials wird bei der Fertigstellung überzogener Kolbenringe gemäß der US-Patentschrift 3 690 686 abgeschliffen und obwohl ein Teil davon aus der gebildeten Schleifbrühe wiedergewonnen wird, ist die Kostendifferenz hoch. Es besteht daher ein Bedarf nach einem billigeren Ersatz für die kostspieligen molybdänreichen Uberzüge.Up to now, complicated coatings have been developed as bearing surfaces, those of hard metals (U.S. Patents 3,539,192, 3,690,686, 3,725,017, 3,814 447) to refractory metal oxides (U.S. Patents 3,697,091 and 3,794 334) were enough. Each of these coatings has its special advantage in one specific environment, either in terms of manufacture or end use. A particularly suitable molybdenum-based material is disclosed in US Pat 3 690 686 and is currently used widely on piston rings for internal combustion engines used. Its main problem is that of economy, given the price of molybdenum has increased by up to 20% in the past three years. As a result, the The cost of the powder used as the starting material is very high. About half of the material applied by plasma spraying becomes more coated upon completion Piston rings according to U.S. Patent 3,690,686 sanded off and although some of it is recovered from the formed grinding liquor, that is High cost difference. There is therefore a need for a cheaper replacement for the expensive molybdenum-rich coatings.

Lageroberflächen aus einer Legierung von Molybdän mit einer größeren Menge Eisen, die durch Plasmaspritzen aufgebracht werden, sind nicht ganz neu. Verwiesen sei z.B. auf die US-Patentschrift 3 819 384, in welcher ein Pulver, enthaltend 50 bis 75 % Molybdän und 50 bis 25 % Eisen, als geeignet zum Überziehen der Oberflächen von Kolbenringen beschrieben ist. Auch die US-Patentschrift 3 991 240 lehrt die Erzeugung von Lageroberflächen aus einem durch Flammspritzen aufgebrachten Pulver, enthaltend Gußeisen, Molybdän und Bor. Auch die deutsche Patentschrift 2 456 238 beschreibt eine Zusammensetzung aus einem Eisen, Molybdän und Bor enthaltenden Pulver.Bearing surfaces made of an alloy of molybdenum with a larger one Amounts of iron applied by plasma spray are not brand new. Referred see, for example, U.S. Patent 3,819,384 in which a powder containing 50 up to 75% molybdenum and 50 to 25% iron, as suitable for coating the surfaces of piston rings is described. U.S. Patent 3,991,240 also teaches Creation of bearing surfaces from a powder applied by flame spraying, Contains cast iron, molybdenum and boron. Also the German patent specification 2,456,238 describes a composition of a powder containing iron, molybdenum and boron.

Eisen, Molybdän und Silizium enthaltende Legierungssysteme sind alt und in solchen Systemen ist ein verhältnismäßig weiter Siliziumbereich bekannt. Die US-Patentschrift 2 383 969 beschreibt einen Permanentmagnet, enthaltend 70 % Eisen, 17 % Molybdän und 0,1 % Silizium. Die US-Patentschrift 3 655 365 beschreibt eine Werkzeuglegierung aus 20 bis 48 % Eisen, 25 bis 50 % Kobalt, 10 bis 40 % Molybdän, 0,5 bis 4 % Kohlenstoff und einer kleineren Menge Silizium. Die Legierung wird durch Warmverfestiqung von drei Legierungspulvern gebildet. Die US-Patentschrift 3 856 478 beschreibt eine Legierung für Ventilsitze aus 10 bis 12 % Molybdän, 88 bis 90 % Eisen und 0,05 bis 20 % Silizium.Alloy systems containing iron, molybdenum and silicon are old and a relatively wide range of silicon is known in such systems. U.S. Patent 2,383,969 describes a permanent magnet containing 70% Iron, 17% molybdenum and 0.1% silicon. U.S. Patent 3,655,365 describes a tool alloy made from 20 to 48% iron, 25 to 50% cobalt, 10 to 40% molybdenum, 0.5 to 4% carbon and a smaller amount of silicon. The alloy is through Hot work hardening formed from three alloy powders. U.S. Patent 3,856 478 describes an alloy for valve seats made of 10 to 12% molybdenum, 88 to 90 % Iron and 0.05 to 20% silicon.

Etwas höhere Siliziumkonzentrationen werden in der US-Patentschrift 2 124 877 für eine harte Werkzeuglegierung beschrieben. Die Molybdänkonzentration beträgt 4,5 bis 10 %, Silizium 0,2 bis 1,25, Rest Eisen. Die Anwesenheit von Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor und Mangan wird ebenfalls genannt. Andere Publikationen, die Legierungen mit dazwischenliegenden Siliziumkonzentrationen beschreiben, sind z.B. die US-Patentschriften 2 219 462 und 2 354 147.Slightly higher silicon concentrations are described in the US patent 2 124 877 for a hard tool alloy. The molybdenum concentration is 4.5 to 10%, silicon 0.2 to 1.25, the remainder iron. The presence of carbon Sulfur, phosphorus and manganese are also mentioned. Other publications that Describing alloys with intermediate silicon concentrations are e.g. U.S. Patents 2,219,462 and 2,354,147.

Höhere Siliziumkonzentrationen in Legierungen sind in der US-Patentschrift 3 428 442 beschrieben. Diese Zusammensetzung enthält eine verhältnismäßig geringe Menge Molybdän, d.h. 0,0 bis 5,0 %. Die US-Patentschrift 3 161 948 beschreibt eine niedrigschmelzende Zusammensetzung, die Eisen und Molybdän zusammen mit Silizium in einer Menge von 5 bis 25 % enthält. Die US-Patentschrift 2 289 365 beschreibt eine Phosphor - Silizium - Eisenlegierung, die Molybdän in Mengen bis zu 35 Gew.% enthalten kann. Phosphor/Silizium sind bis zu einem Maximum von 26 % zugegen, wobei der Phosphor 2 bis 13 % und das Silizium 6 bis 22 % betragen können. Der Rest ist Eisen. Die deutsche Patentschrift 2 433 814 beschreibt ebenfalls eine Zusammensetzung aus Eisen, Molybdän und Silizium mit 45 % oder weniger Eisen.Higher concentrations of silicon in alloys are disclosed in the US patent 3,428,442. This composition contains a relatively small one Amount of molybdenum, i.e. 0.0 to 5.0%. U.S. Patent 3,161,948 describes one low melting point composition containing iron and molybdenum along with silicon contains in an amount of 5 to 25%. U.S. Patent No. 2,289,365 describes a phosphorus-silicon-iron alloy containing molybdenum in amounts up to 35% by weight may contain. Phosphorus / silicon are present up to a maximum of 26%, where the phosphorus can be 2 to 13% and the silicon 6 to 22%. the rest is Iron. German patent specification 2,433,814 also describes a composition made of iron, molybdenum and silicon with 45% or less iron.

Keine bekannte Veröffentlichung beschreibt ein Pulvergemisch oder ein zusammengesetztes Pulver, aus welchem durch Plasmaspritzen eine Lageroberfläche gebildet werden kann, die 70 bis 87 % Eisen, 10 bis 25 % Molybdän, 0,5 bis 6 % Silizium, 0,0 bis 4 % Kohlenstoff und wahlweise ein organisches Bindemittel in einer Menge von 0,0 bis 25 t enthält, wobei diese Bestandteile insgesamt 100 % ergeben.No known publication describes a powder mixture or a composite powder from which, by plasma spraying, a bearing surface can be formed that contains 70 to 87% iron, 10 to 25% molybdenum, 0.5 to 6% silicon, 0.0 to 4% carbon and optionally an organic binder in an amount contains from 0.0 to 25 t, these components totaling 100%.

Die vorliegende Erfindung schafft eine solche Zusammensetzung. Eine vehältnismäßig kleine Menge des kostspieligen Molybdän wird in Kombination mit einer Mischung aus Eisen und einer kleinen Menge Silizium, wahlweise zusammen mit einer kleinen Menge Kohlenstoff, verwendet. Es wurde so gefunden, daß für einen Überzug eines Kolbenrings oder einer Scheitelabdichtung Eisen zusammen mit einer kleinen Menge Silizium als billiges Streckmittel für das teure Molybdän verwendet werden kann, ohne daß die Eigenschaften der Uberzüge mit hohen Molybdängehalten wesentlich verschlechtert werden.The present invention provides such a composition. One A vehemently small amount of the costly molybdenum is used in combination with a Mixture of iron and a small amount of silicon, optionally together with one small amount of carbon, used. It was found that for a coating a piston ring or a crown seal iron along with a small one Amount of silicon can be used as a cheap extender for the expensive molybdenum can without significantly affecting the properties of the coatings with high molybdenum contents be worsened.

Kurz ausgedrückt, besteht die Erfindung aus einem Pulvergemisch von Molybdänpulver, gestreckt mit einem hauptsächlich aus Eisenpulver und einer kleinen Menge Siliziumpulver bestehenden Streckmittel. Das Streckmittel kann dem Spritzpulver entweder als Mischung oder als zusammengesetztes Pulver unter Verwendung eines organischen oder anorganischen Binders einverleibt werden.In short, the invention consists of a powder mixture of Molybdenum powder, stretched with one mainly made of iron powder and a small one Amount of silicon powder existing extender. The extender can be the wettable powder either as a mixture or as a composite powder using an organic or inorganic binder.

Das Streckmittelgemisch besteht aus 98,5 bis 99,5 Gew.% Eisenpulver, Rest Siliziumpulver. Dieses Streckmittel kann gegebenenfalls Kohlenstoff bis zu vier Teilen pro hundert Teile des Eisen/Siliziumstreckmittels enthalten. Das Molybdänpulver wird durch Einmischen von 790 bis 900 Gewichtsteilen des Streckmittels auf 100 Teile Molybdän oder, wie oben angegeben, durch einen Binder gestreckt. Vorlegierungen von Eisen und Molybdän, die 50 bis 75 % Molybdän enthalten und im übrigen aus Eisen bestehen (Spuren von Verunreinigungen), können verwendet werden, wenn nur die Elementaranalyse des fertigen Pulvers innerhalb des vorstehend angegebenen Zusammensetzungsbereichs liegt. Gegebenenfalls können bis zu etwa 4 Teile Mangan auf 100 Teile Molybdän und bis zu etwa 25 Teile organisches Material auf 100 Teile Molybdän zugegen sein.The extender mixture consists of 98.5 to 99.5% by weight of iron powder, The rest of the silicon powder. This extender can optionally contain up to carbon contain four parts per hundred of the iron / silicon extender. The molybdenum powder is made by mixing in from 790 to 900 parts by weight of the extender to 100 parts Molybdenum or, as indicated above, stretched by a binder. Master alloys of iron and molybdenum, which contain 50 to 75% molybdenum and the rest of iron consist (traces of impurities) can be used if only elemental analysis of the finished powder within the composition range given above lies. Optionally, up to about 4 parts of manganese per 100 parts of molybdenum can be used and up to about 25 parts of organic material per 100 parts of molybdenum may be present.

Wenn diese Zusammensetzung durch Plasmaspritzen auf ein Eisensubstrat aufgebracht und mit einer feinen Siliziumkarbid (verglast) -Schleifscheibe zu einem glatten feinen Endzustand geschliffen wird, erhält man eine äußerst zufriedenstellende Lageroberfläche, die sich insbesondere zur Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine als Lageroberfläche für Kolbenringe oder Scheiteldichtungen eignet.When this composition is plasma sprayed onto an iron substrate applied and combined with a fine silicon carbide (glazed) grinding wheel smooth fine final state is ground, one obtains an extremely satisfactory one Bearing surface that is particularly suitable for use in an internal combustion engine suitable as a bearing surface for piston rings or crown seals.

In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht, zum Teil geschnitten, einer aus Kolbenring und Zylinder bestehenden Anordnung, wobei der Kolben mit Verdichtungs- und blabstreifringen versehene Ringnuten besitzt, wovon jede eine an der Zylinderwand anliegende Lagerfläche aufweist, welche aus einer in situ durch Plasmaspritzen aufgebrachten, mit Eisen gestreckten Molybdänlegierung gemäß der Erfindung besteht, Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht des obersten Verdichtungsrings von Fig. 1, Fig. 3 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, welche jedoch den zweiten Verdichtungsring in dem Kolben von Fig.The drawings show: FIG. 1 a side view, partly in section, an arrangement consisting of a piston ring and cylinder, the piston with compression and has ring grooves provided with wiping rings, each one on the cylinder wall has adjacent bearing surface, which consists of a plasma spray applied in situ, with iron expanded molybdenum alloy according to the invention, Fig. 2 is a enlarged partial sectional view of the uppermost compression ring of FIGS. 1, 3 a representation similar to FIG. 2, but showing the second compression ring in the piston of Fig.

zeigt, Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 2, welche jedoch den ölabstreifring in der dritten Ringnut des Kolbens von Fig. 1 zeigt, Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig. 2, welche jedoch den blabstreifring in der vierten Ringnut des Kolbens von Fig. 1 zeigt, Fig. 6 eine schematische Schnittansicht durch eine Plasmaspritzpistole, wie sie üblicherweise zum Überziehen eines Basismaterials aus Gußeisen gemäß der Erfindung verwendet wird, Fig. 7 eine vergrößerte Teilschnittansicht durch eine Zwischenfläche zwischen einer eine Nut füllenden Legierungsmatrix und dem Gußeisenkörper eines Werkstücks und Fig. 8 eine Schnittansicht durch eine Plasmaspritzpistole zur Aufbringung der harten Oberfläche auf einen Kolbenring oder ein anderes Werkstück. Fig. 4 shows a representation similar to FIG. 2, but which shows the shows oil control ring in the third annular groove of the piston of Fig. 1, Fig. 5 shows a representation similar to FIG. 2, but which shows the blabstreifring in the fourth Shows the annular groove of the piston of FIG. 1, FIG. 6 shows a schematic sectional view through a plasma spray gun, as is commonly used for coating a base material made of cast iron is used according to the invention, Fig. 7 is an enlarged partial sectional view through an interface between a groove-filling alloy matrix and the cast iron body of a workpiece, and FIG. 8 shows a sectional view through a plasma spray gun for applying the hard surface to a piston ring or other workpiece.

Die aus Kolben und Zylinder bestehende Anordnung 10 von Fig.The piston and cylinder arrangement 10 of FIG.

besitzt einen üblichen, in einem Zylinder arbeitenden Kolbenring eines Verbrennungsmotors mit vier Ringnuten. Die Anordnung 10 besteht aus dem Kolben 11 und einem Motorzylinder 12 mit einer den Kolben 11 aufnehmenden Bohrung 13. Der Kolben 11 besitzt einen Kopf 14 mit dem Ringband 15 mit vier umlaufenden peripheren Ringnuten 16, 17, 18 und 19. In der obersten Ringnut 16 befindet sich ein geschlitzter fester gußeiserner Kompressionsring 20. Die zweite Ringnut 17 besitzt einen geschlitzten festen zweiten Kompressionsring 21, der etwas breiter ist als der Ring 20. Die dritte Ringnut 18 trägt einen aus zwei Stücken bestehenden blabstreifring 22.has a conventional piston ring working in a cylinder Internal combustion engine with four ring grooves. The arrangement 10 consists of the piston 11 and an engine cylinder 12 with a bore 13 receiving the piston 11 Piston 11 has a head 14 with the ring band 15 with four circumferential peripherals Annular grooves 16, 17, 18 and 19. In the uppermost annular groove 16 there is a slotted one solid cast iron compression ring 20. The second annular groove 17 has a slotted one fixed second compression ring 21, which is slightly wider than the ring 20. The third Annular groove 18 carries a two-piece air scraper ring 22.

Die vierte oder unterste Ringnut 19 trägt eine aus drei Teilen bestehende ölabstreifringanordnung 23. Sowohl die Kolbenringe aus Gußeisen als auch die blabstreifringe aus Stahl können mit erfindungsgemäßen Lagerflächen versehen sein.The fourth or lowermost annular groove 19 carries one consisting of three parts Oil control ring assembly 23. Both the cast iron piston rings and the oil control rings made of steel can be provided with bearing surfaces according to the invention.

Wie Fig. 2 zeigt, besitzt der oberste Kompressionsring 20 einen Hauptkörper 24 aus Gußeisen, vorzugsweise Grauguß, mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 3,5 Gew.%. Der Außenumfang 25 dieses Rings ist mit einem durch Plasmaspritzen aufgebrachten Uberzug 26 aus den die Legierung bildenden erfindungsgemäßen Pulvern bedeckt.As shown in Fig. 2, the uppermost compression ring 20 has a main body 24 made of cast iron, preferably gray cast iron, with a carbon content of about 3.5 Weight%. The outer circumference 25 of this ring is applied by plasma spraying Coating 26 made of the powders according to the invention which form the alloy.

Wie Fig. 3 zeigt, besitzt der zweite Kompressionsring 21 einen Hauptkörper 27 aus dem gleichen Gußeisen wie der Körper 24 des Rings 20. Der Außenumfang 28 des Körpers 27 ist von der Bodenkante des Rings aus nach oben -und innen geneigt und eine Umfangsnut 29 ist rund um diese geneigte Umfangsfläche gebildet. Die Nut 29 ist mit einer Legierungsmatrix 26 gefüllt.As shown in FIG. 3, the second compression ring 21 has a main body 27 made of the same cast iron as the body 24 of the ring 20. The outer circumference 28 of body 27 is inclined upward and inward from the bottom edge of the ring and a circumferential groove 29 is formed around this inclined circumferential surface. The groove 29 is filled with an alloy matrix 26.

Wie Fig. 4 zeigt, besteht die Ölabstreifringanordnung 22 in der dritten Ringnut 18 aus einem einstückigen flexiblen Ringkanal 30 und einem blechernen Dehnungsring 31, dessen Schenkel in den Kanal zur Aufweitung des Rings 30 hineinreichen. Der Ring und der Aufweitungsring sind in der US-Patentschrift 3 281 156 näher beschrieben.As shown in FIG. 4, the oil control ring assembly 22 is the third Annular groove 18 made of a one-piece flexible annular channel 30 and a sheet-metal expansion ring 31, the legs of which extend into the channel for expanding the ring 30. Of the The ring and expansion ring are described in more detail in U.S. Patent 3,281,156.

Der einstückige blabstreifring 30 besitzt ein Paar in axialem Abstand voneinander angeordnete, radial vorspringende Bördelungen 32. Der Kreisumfang dieser Bördelungen 32 ist mit dem Überzug 26 versehen.The one-piece wiper ring 30 has an axially spaced pair radially projecting flanges 32 arranged from one another. The circumference of these Flanges 32 are provided with the coating 26.

In Fig. 5 besitzt die Clabstreifanordnung 23 einen federnden Abstandhalter-Aufweitungsring 33, der einen aufweitenden geschlitzten dünnen Ring 34 trägt. Die Anordnung 23 ist von der in der US-Patentschrift 2 817 564 beschriebenen Art. Die äußeren Umfangsflächen der blabstreifringe 34 sind mit der erfindungsgemäßen Legierungsmatrix 26 überzogen.In Fig. 5, the clip wiper assembly 23 has a resilient spacer expansion ring 33, which carries an expanding slotted thin ring 34. The arrangement 23 is of the type described in U.S. Patent 2,817,564. The outer peripheral surfaces the air scraper rings 34 are coated with the alloy matrix 26 according to the invention.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Lagerflächen jedes der Verdichtungs- und blabstreiEringe 20, 21, 22 und 23 mit dem Legierungsüberzug 26 versehen sind, der eine erfindungsgemäße Molybdän-Eisen-Siliziumphase enthält. Die so überzogenen Lagerflächen 26 gleiten auf der Wand der Bohrung 13 des Motorzylinders 12 und sind daran abgedichtet. Die Kolbenringe 20, 21, 22 und 23 werden in der Bohrung 13 so komprimiert, daß sie sich leicht auf die Wand der Bohrung zu ausdehnen und damit eine gute Gleitabdichtung mit annehmbaren Verschleiß- und Abriebeigenschaften bilden.From the above description it can be seen that the bearing surfaces each of densification and blistering rings 20, 21, 22 and 23 with the alloy coating 26 are provided which contains a molybdenum-iron-silicon phase according to the invention. The bearing surfaces 26 coated in this way slide on the wall of the bore 13 of the engine cylinder 12 and are sealed to it. The piston rings 20, 21, 22 and 23 are in the bore 13 compressed so that they can easily expand on the wall of the bore and thus a good sliding seal with acceptable wear and abrasion properties form.

In Fig. 6 wird die den überzug 26 bildende Legierungsmatrix auf die Ringe, z.B. auf die Ringe 21, durch Stapelung mehrerer Ringe auf einem Dorn oder einer Spindel 35 aufgebracht, wobei die Ringe so zusammengepreßt sind, daß ihre geschlitzten Enden sich nahezu berühren. Die Spindel mit dem darin eingepreßten Stapel von Ringen kann in der Drehbank montiert werden und die Nuten 29 werden dann auf den Umfangs flächen der Ringe maschinell gebildet. Die äußeren Umfangsflächen der Ringe 21 werden dann auf der Spindel mit einer Plasmaspritzpistole 36 mit der erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung überzogen. Die Pistole 36 besitzt ein isoliertes Gehäuse 37, z.B. aus Nylon, aus welchem eine rückwärtige Elektrode 38 absteht, deren Ausladung verstellbar durch den Schraubgriff 39 geregelt wird. Die Vorderseite des Gehäuses nimmt eine Frontelektrode 40 auf. Das Gehäuse 37 und die Elektrode 40 sind hohl und besitzen einen Wassermantel, so daß das Kühlmittel von einem Einlaß 41 zu einem Auslaß 42 hindurchzirkulieren kann. Plasmagas üblicher Zusammensetzung wird durch einen Einlaß 43 in die durch das Gehäuse 37 und die Elektrode 40 gebildete Kammer zugeführt und strömt um die Elektrode 38.In Fig. 6, the alloy matrix forming the coating 26 is applied to the Rings, e.g. on the rings 21, by stacking several rings on a mandrel or a spindle 35 applied, the rings are compressed so that their slotted ends almost touch. The spindle with the one pressed into it Stack of rings can be assembled in the lathe and the grooves 29 are then Machined on the circumferential surfaces of the rings. The outer peripheral surfaces the rings 21 are then on the spindle with a plasma spray gun 36 with the Coated powder composition according to the invention. The gun 36 has an isolated one Housing 37, for example made of nylon, from which a rear electrode 38 protrudes, its Outreach adjustable by the screw handle 39 is regulated. The front of the Housing accommodates a front electrode 40. The case 37 and the electrode 40 are hollow and have a water jacket so that the coolant from an inlet 41 to an outlet 42 can circulate therethrough. Plasma gas of usual composition is formed by the housing 37 and the electrode 40 through an inlet 43 Chamber and flows around the electrode 38.

Das vordere Ende der Elektrode 40 bildet einen Düsenauslaß 44 für die Plasmaflamme und die die Legierung des Überzugs 26 bildenden Bestandteile werden dieser Düse durch einen Pulvereinlaß 45 unmittelbar vor dem Entladungsauslaß der Düse zugeführt.The front end of the electrode 40 forms a nozzle outlet 44 for the plasma flame and the constituents making up the alloy of the coating 26 become this nozzle through a powder inlet 45 immediately before the discharge outlet of the Nozzle fed.

Ein aus ionisiertem Gas bestehendes Plasma wird erzeugt, indem man das Plasmagas aus dem Einlaß 43 durch einen zwischen den Elektroden 38 und 40 ezeugten Lichtbogen strömen läßt. Dieses Plasmagas ist nicht-oxidierend und besteht aus Stickstoff oder Argon in Kombination mit Wasserstoff. Die aus der Düse 44 austretende Plasmaflamme zieht das legierungsbildende Pulver infolge einer Ansaugwirkung mit sich und setzt die Bestandteile des Pulvers so hohen Temperaturen aus, daß sie sich miteinander legieren.A plasma consisting of ionized gas is generated by the plasma gas is generated from inlet 43 through one between electrodes 38 and 40 Lets the arc flow. This plasma gas is non-oxidizing and consists of nitrogen or argon in combination with hydrogen. The plasma flame emerging from the nozzle 44 pulls the alloy-forming powder with it as a result of a suction effect and sets the constituents of the powder are exposed to such high temperatures that they mix with one another alloy.

Das Spritzpulver ist für gewöhnlich in einem Trägergas suspendiert. Der Strahl aus der Spritzpistole fördert die Legierung auf dem Boden der Ringnut 29 jedes Kolbenrings unter Auffüllung der Nut.The wettable powder is usually suspended in a carrier gas. The jet from the spray gun conveys the alloy to the bottom of the ring groove 29 each piston ring with filling of the groove.

Das dem Pulvereinlaß 45 der Spritzpistole 36 bevorzugt zugeführte Pulver besteht aus Molybdän, das mit einem Eisen/ Siliziumstreckmittel gestreckt ist und wahlweise eine kleine Menge Kohlenstoff und/oder organischen Binder und/oder Mangan in den vorstehend angegebenen Anteilen enthält.That preferably fed to the powder inlet 45 of the spray gun 36 Powder is made up of molybdenum that is elongated with an iron / silicon extender and optionally a small amount of carbon and / or organic binder and / or Contains manganese in the proportions given above.

Wie Fig. 7 zeigt, wird die Legierung 26 in situ in der Nut 29 gebildet und wird mit dem Basiskörper 27 des Rings entlang einer eindiffundierten Zwischenfläche oder Schweißzone 46 verbunden. Diese Zwischenfläche oder Zone 46 besteht aus den Materialien der Legierung 26 und dem Material des Ringkörpers 27, d.h. in der Regel aus Grauguß.As FIG. 7 shows, the alloy 26 is formed in situ in the groove 29 and is with the base body 27 of the ring along a diffused interface or weld zone 46 connected. This interface or zone 46 consists of the Materials of alloy 26 and the material of ring body 27, i.e. typically made of gray cast iron.

Während des Plasmaspritzens wird zweckmäßig in der Nut 29 eine solche Temperatur aufrechterhalten, daß ein zu starkes Schmelzen und Wegbrennen von Metall des Körpers 27 verhindert, jedoch die Benetzung der Oberfläche durch die Legierung nicht wesentlich gestört wird. Zu diesem Zweck wird die Spindel mit dem Ringstapel vorzugsweise durch einen äußeren Strahl eines inerten Gases gekühlt, der auf beide Seiten der Pistolenflamme auftrifft. Es empfiehlt sich, die Temperatur der Ringe 21 auf etwa 204"C oder darunter zu halten. Anschließend bedürfen die durch den Plasmastrahl überzogenen Ringe keiner weiteren Wärmebehandlung, sondern man läßt sie lediglich spontan in Luft abkühlen.Such a groove is expediently provided in the groove 29 during the plasma spraying Maintain temperature to prevent excessive melting and burning of metal of the body 27 prevents, however, the wetting of the surface by the alloy is not significantly disturbed. For this purpose, the spindle with the ring stack preferably cooled by an external jet of an inert gas applied to both Sides of the gun flame. It is best to keep the temperature of the rings 21 must be kept at about 204 "C or below. Subsequently, the plasma jet requires coated rings do not undergo any further heat treatment, they are simply left cool spontaneously in air.

Die Zuführung des Pulvers zu dem Einlaß 45 erfolgt vorzugsweise mittels eines Ansauggases, durch Vibration, mittels eines mechanischen Getriebes usw.. Das gesamte Pulver wird vollständig geschmolzen und tritt in den Mittelkegel der Plasmaflamme ein.The supply of the powder to the inlet 45 is preferably carried out by means an intake gas, by vibration, by means of a mechanical transmission, etc .. The all of the powder is completely melted and enters the central cone of the plasma flame a.

Die Anbringung des Legierungsüberzugs 26 in einer Nut unter Bildung eines Bandes rund um den Kreisumfang des Kolbens 21 z.B. nutzt das Körpermetall des Rings als Anschlußfläche entlang der Nut zur Bildung einer Schnellbremse in der Ringoberfläche, wie dies in der genannten US-Patentschrift 3 133 739 beschrieben ist. Die abgeschrägte Umfangsfläche des Rings 21 kann durch Schleifen mit einer Siliziumkarbidschleifscheibe oder auf die in dem vorstehend genannten US-Patent beschriebene Weise erfolgen.The application of the alloy coating 26 in a groove to form a band around the circumference of the piston 21, for example, uses the body metal of the ring as a connection surface along the groove to form a quick brake in the ring surface, as described in the aforementioned US Pat. No. 3,133,739 is. The tapered peripheral surface of the ring 21 can be made by grinding with a Silicon carbide grinding wheel or those in the aforementioned US patent described manner.

Der Vorgang des Plasmaspritzens wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 näher erläutert, welche eine Spritzpistole und deren Arbeitsweise erläutert. Die Spritzpistole 47 kann bei 48 fest angebracht sein. Gezeigt ist ferner ein Elektrodenhalter 49 und eine Elektrode 50. Die Pistole wird durch ein aus einer Quelle 51 kommendes, zirkulierendes Kühlmittel gekühlt. Der Lichtbogen 52 wird durch eine Quelle 53 erzeugt. Das an der Stelle 54 zugeführte Plasmagas ist eine Kombination aus Stickstoff oder Argon mit Wasserstoff, um eine zu starke Oxidation zu verhindern. Das in einem Trägergas suspendierte Spritzpulver tritt durch die Öffnung 55 ein und wird in die Plasmaflamme 56 in der Düse 57 geführt.The process of plasma spraying will be further elucidated with reference to FIG explains which explains a spray gun and how it works. The spray gun 47 can be permanently attached at 48. An electrode holder is also shown 49 and an electrode 50. The gun is driven by a source 51 circulating coolant cooled. The arc 52 is generated by a source 53. The plasma gas supplied at point 54 is a combination of nitrogen or Argon with hydrogen to prevent excessive oxidation. That in a carrier gas Suspended wettable powder enters through opening 55 and is into the plasma flame 56 guided in the nozzle 57.

Die Plasmaflamme wird natürlich durch Ionisierung und Verbrennung des Plasmagases erzeugt. Gezeigt ist ferner ein das Basismaterial bildes Werkstück 58, das durch die Spritzschablone 60 mit aufgespritztem Material 59 überzogen wird. Wie bereits gesagt, wird die Pistole relativ zu dem Basismaterial vor und zurückbewegt, um mehrere Schichten aufzubauen, welche dann den fertigen Überzug bilden. Im Fall der Spindel 35 wird die Pistole ortsfest gehalten und die Spindel rotiert.The plasma flame is made naturally through ionization and combustion of the plasma gas generated. Also shown is a workpiece forming the base material 58, which is coated with sprayed material 59 through the spray stencil 60. As already said, the gun is moved back and forth relative to the base material, to build up several layers, which then form the finished coating. In the case the spindle 35, the gun is held stationary and the spindle rotates.

Die erfindungsgemäßen Streckmittel können vorlegiert und dann auf übliche Weise pulverisiert werden. So können Eisen und Silizium bei Legierungstemperaturen erschmolzen, abgekühlt und unter Bildung von Ferrosilizium pulverisiert werden, welches die jeweiligen Elemente in den vorstehend für die unlegierten Elemente angegebenen Anteilen enthält.The extenders according to the invention can be pre-alloyed and then on be pulverized in the usual way. So can iron and silicon at alloy temperatures melted, cooled and pulverized to form ferrosilicon, which the respective elements in the above given for the unalloyed elements Contains shares.

Auch kann ein Teil oder das gesamte Eisen mit dem Molybdän vorlegiert und dann vor dem Plasmaspritzen gepulvert werden, wobei das Silizium während der Vorlegierung zugegen sein kann oder nicht. Bevorzugt werden jedoch die elementaren Pulver entsprechend den angegebenen Prozentbereichen gemischt wie dies in den spezifischen Beispielen erläutert wird.Part or all of the iron can also be pre-alloyed with the molybdenum and then be powdered before plasma spraying, with the silicon during the Master alloy may or may not be present. However, the elementary ones are preferred Powder mixed according to the specified percentage ranges as specified in the specific Examples is explained.

Wie bereits gesagt, werden in zusammengesetzten Pulvern im Gegensatz zu Pulvergemischen Binder verwendet. Als Binder kann ein üblicher Phenollack dienen. Andere Beispiele für organische geeignete Binder sind bekannte, mit Epoxid oder Öl modifizierte Alkydlacke, trocknende Öle, z.B. Leinsamenöllack, Tungöl, natürlicher oder synthetischer Kautschuk als Lösung in einem Lösungsmittel oder als Latex usw.. Organische Harze verschiedener Arten, welche durch Lösungsmittelverdampfung oder durch chemische oder durch Wärmeaushärtung trocknen oder härten, können verwendet werden. Die Art des organischen Binders ist unwesentlich, solange er nur auf irgendeine Weise aushärtet, um im wesentlichen dem gesamten zu verspritzenden Pulver eine vorherbestimmte Analyse des unlegierten Zustands zu bewahren.As stated earlier, in composite powders are as opposed to used to make powder mixtures binder. A conventional phenolic varnish can serve as a binder. Other examples of suitable organic binders are known, with epoxy or Oil modified alkyd varnishes, drying oils, e.g. linseed oil varnish, tung oil, more natural or synthetic rubber as a solution in a solvent or as latex, etc. Organic resins of various kinds obtained by solvent evaporation or dry or harden by chemical or heat curing can be used will. The type of organic binder is immaterial as long as it is applied to any one Way cures to substantially all of the powder to be sprayed in a predetermined manner Analysis of the unalloyed state to preserve.

Der Binder wird auf jeden Fall in der Plasmaflamme zerstört und bildet keinen Teil der erhaltenen Legierung.The binder is definitely destroyed and formed in the plasma flame no part of the alloy obtained.

Die folgenden Beispiele erläutern typische erfindungsgemäße Pulverzusammensetzungen, welche die harten Legierungsoberflächen aus mit Eisen und Silizium gestrecktem Molybdän ergeben.The following examples explain typical powder compositions according to the invention, which are the hard alloy surfaces of molybdenum expanded with iron and silicon result.

Beispiel 1 Eine typische Streckmittelzusammensetzung gemäß der Erfindung ist die folgende: Eisenpulver (-170 mesh) 97 % Siliziumpulver (-17Q mesh) 1 % Kohlepulver (-170 mesh) 2 % Beispiel 2 Eine andere Streckmittelzusammensetzung gemäß der Erfindung ist die folgende: Eisenpulver (-170 mesh) 98,5 % Silziumpulver (-170 mesh) 1,5 % Beispiel 3 Eine weitere Streckmittelzusammensetzung gemäß der Erfindung ist die folgende: Eisenpulver (-170 mesh) 96 % Siliziumpulver (-170 mesh) 0,5 % Kohlepulver (-170 mesh) 3,5 % Beispiel 4 Eine weitere Streckmittelzusammensetzung gemäß der Erfindung, die noch Mangan enthält, ist die folgende: Eisenpulver (-170 mesh) 94,2 % Siliziumpulver (-170 mesh) 1,0 % Manganpulver (-170 mesh) 2,4 % Kohlepulver (-170 mesh) 2,4 % Beispiel 5 Eine bevorzugte Streckmittelzusammensetzung gemäß der Erfindung ist die folgende: Eisenpulver (-170 mesh) 95,0 % Siliziumpulver (-170 mesh) 1,0 % Kohlepulver (-170 mesh) 2,9 % Manganpulver (-170 mesh) 0,2 % organischer Binder (-170 mesh) 0,9 % Viele Variationen der vorstehenden Streckmittelzusammensetzungen ergeben sich für den Fachmann von selbst. -Diese Streckmittel werden mit Molybdänpulver (-170 mesh) in bekannten Mischeinrichtungen und nach bekannten Methoden zu einer so gleichförmigen Mischung der Pulver wie möglich gemischt. Obwohl die Teilchengröße der Pulver vorstehend mit -170 mesh angegeben wurde, bedeutet-dies, daß mindestens 95 % des Pulvers durch 170 mesh US-Standardsieb hindurchgehen, während zweckmäßig mindestens 20 % durch ein 325 mesh Sieb hindurchgehen sollen. Die Pulver sollen von Fremstoffen frei sein. Example 1 A typical extender composition according to the invention is the following: iron powder (-170 mesh) 97% silicon powder (-17Q mesh) 1% carbon powder (-170 mesh) 2% Example 2 Another extender composition according to the invention the following is: iron powder (-170 mesh) 98.5% silicon powder (-170 mesh) 1.5% Example 3 Another extender composition according to Invention is the following: iron powder (-170 mesh) 96% silicon powder (-170 mesh) 0.5% carbon powder (-170 mesh) 3.5% Example 4 Another extender composition according to the invention, which still contains manganese, is the following: iron powder (-170 mesh) 94.2% silicon powder (-170 mesh) 1.0% manganese powder (-170 mesh) 2.4% carbon powder (-170 mesh) 2.4% Example 5 A preferred extender composition according to Invention is the following: Iron powder (-170 mesh) 95.0% silicon powder (-170 mesh) 1.0% carbon powder (-170 mesh) 2.9% manganese powder (-170 mesh) 0.2% organic Binder (-170 mesh) 0.9% Many variations on the above extender compositions are obvious to the person skilled in the art. These extenders are made with molybdenum powder (-170 mesh) in known mixing devices and according to known methods to one Mix the powders as uniformly as possible. Although the particle size the powder was indicated above as -170 mesh, this means that at least 95% of the powder will pass through 170 mesh US standard sieve while appropriate should pass at least 20% through a 325 mesh screen. The powders are supposed to be free from foreign matter.

Beispiel 6 Ein typisches Beispiel eines erfindungsgemäßen Plasmaspritzpulvers zur Aufbringung auf einen gußeisernen Kolbenring oder eine Scheitelabdichtung besitzt die folgende Zusammensetzung: Molybdänpulver (-170 mesh) 10 % Streckmittel von Beispiel 1 90 % Beispiel 7 Ein anderes erfindungsgemäßes Plasmaspritzpulver zur Aufbringung auf einen gußeisernen Kolbenring oder eine Scheitelabdichtung besitzt die folgende Zusammensetzung: Molybdänpulver (-170 mesh) 23,8 % Streckmittel von Beispiel 1 76,2 % Beispiel 8 Ein anderes erfindungsgemäßes Plasmaspritzpulver zur Aufbringung auf einen gußeisernen Kolbenring oder eine Scheitelabdichtung besitzt die folgende Zusammensetzung: Molybdänpulver (-170 mesh) 21 % Streckmittel von Beispiel 2 79 % Beispiel 9 Ein anderes erfindungsgemäßes Plasmaspritzpulver zur Aufbringung auf einen gußeisernen Kolbenring oder eine Scheitelabdichtung besitzt die folgende Zusammensetzung: Molybdänpulver (-170 mesh) 14,3 % Streckmittel von Beispiel 3 85,7 % Beispiel 10 Ein anderes erfindungsgemäßes Plasmaspritzpulver zur Aufbringung auf einen gußeisernen Kolbenring oder eine Scheitelabdichtung besitzt die folgende Zusammensetzung: Molybdänpulver (-170 mesh) 14,3 % Streckmittel von Beispiel 4 85,7 % Beispiel 11 Das beste bekannte Plasmaspritzpulver zur Aufbringung auf einen gußeisernen Kolbenring oder eine Scheitelabdichtung besitzt die folgende Zusammensetzung: Molybdänpulver (-170 mesh*) 15 % Streckmittel von Beispiel 5 (-170 mesh*) 85 % *Mindestens 20 % gehen durch ein 325 mesh Sieb. Example 6 A typical example of a plasma spray powder according to the invention for application to a cast iron piston ring or a crown seal the following composition: molybdenum powder (-170 mesh) 10% extender of example 1 90% Example 7 Another plasma spray powder according to the invention for application on a cast iron piston ring or a crown seal has the following Composition: Molybdenum powder (-170 mesh) 23.8% extender from Example 1 76.2% Example 8 Another plasma spray powder according to the invention for application to a cast iron piston ring or a crown seal the following composition: molybdenum powder (-170 mesh) 21% extender of example 2 79% Example 9 Another plasma spray powder according to the invention for application on a cast iron piston ring or a crown seal has the following Composition: Molybdenum powder (-170 mesh) 14.3% extender of Example 3 85.7 % Example 10 Another plasma spray powder according to the invention for application a cast iron piston ring or a crown seal has the following composition: Molybdenum powder (-170 mesh) 14.3% Extender from Example 4 85.7% example 11 The best known plasma spray powder for application to a cast iron piston ring or a crown seal has the following composition: molybdenum powder (-170 mesh *) 15% extender from Example 5 (-170 mesh *) 85% * at least 20% go through a 325 mesh sieve.

Beispiel 12 Ein anderes erfindungsgemäßes Plasmaspritzpulver zur Aufbringung auf Gußeisen unter Bildung einer Lagerfläche nach dem Schleifen besitzt die folgende Zusammensetzung: Molybdänpulver (-170 mesh) 25 % Streckmittel von Beispiel 5 75 % Beispiel 13 Ein anderes erfindungsgemäßes Plasmaspritzpulver zur Aufbringung auf Gußeisen unter Bildung einer Lagerfläche nach dem Schleifen besitzt die folgende Zusammensetzung: Molybdänpulver (-170 mesh) 10,0 % Streckmittel von Beispiel 5 90,0 % Beispiel 14 Ein anderes erfindungsbemäßes Plasmaspritzpulver zur Aufbringung auf Gußeisen unter Bildung einer Lagerfläche nach dem Schleifen besitzt die folgende Zusammensetzung: Molybdänpulver (-170 mesh) 16,5 % Streckmittel von Beispiel 5 83,5 % Bei Verwendung eines Binders kann angenommen werden, daß die vorherrschende Komponente, das Eisen, mit einem Überzug versehen ist, der einen Binder und das Molybdän und Silizium in unlegiertem oder vorlegiertem Zustand enthält. Example 12 Another plasma spray powder according to the invention for Has application to cast iron to form a bearing surface after grinding the following composition: molybdenum powder (-170 mesh) 25% extender of example 5 75% Example 13 Another plasma spray powder according to the invention for application on cast iron to form a bearing surface after grinding has the following Composition: Molybdenum powder (-170 mesh) 10.0% extender from Example 5 90.0 % Example 14 Another plasma spray powder according to the invention for application Cast iron to form a bearing surface after grinding has the following Composition: Molybdenum powder (-170 mesh) 16.5% extender of Example 5 83.5% Using a binder it can be assumed that the The predominant component, iron, is coated with one Binder and the molybdenum and silicon in unalloyed or pre-alloyed state.

In den vorstehenden Zusammensetzungen können andere Bestandteile in Mengen zugegen sein, welche die Legierungen auf den Lageroberflächen nicht ungünstig beeinflussen. Solche Bestandteile finden sich als Verunreinigungen, z.B. Phosphor, Arsen, Selen usw.. Das Silizium in den vorstehenden Zusammensetzungen kann ganz oder teilweise durch Schwefel ersetzt werden.In the above compositions, other ingredients can be included in Amounts to be present which the alloys on the bearing surfaces do not adversely affect influence. Such components are found as impurities, e.g. phosphorus, Arsenic, selenium, etc. The silicon in the above compositions can be whole or partially replaced by sulfur.

Die bevorzugten Plasmaspritzpulver gemäß der Erfindung kennzeichnen sich durch einen außergewöhnlich hohen Eisengehalt in bezug auf den Molybdängehalt für diese Art der Anwendung.Characterize the preferred plasma spray powders according to the invention is characterized by an exceptionally high iron content in relation to the molybdenum content for this type of application.

Die Anwesenheit von Silizium mit oder ohne Kohle (vorzugsweise mit) unterstützt die Verschleißfestigkeit. Im allgemeinen zeigt sich, daß das Gewichtsverhältnis in den vorstehenden Beispielen von Eisen zu Molybdän im Bereich von 9:1 bis 3,2:1 liegt und daß Eisen und Molybdän zusammen 90 bis 99 Gew.% des Pulvers bilden. Silizium ist zwischen 0,4 und 6 Gew.% des Pulvers zugegen.The presence of silicon with or without carbon (preferably with) supports wear resistance. In general, the weight ratio is found to be in the above examples from iron to molybdenum in the range of 9: 1 to 3.2: 1 and that iron and molybdenum together form 90 to 99% by weight of the powder. silicon is present between 0.4 and 6% by weight of the powder.

Die Plasmaspritzpulver der Beispiele 6 bis 15 ergeben eine allgemeine Analyse wie folgt: Molybdän 10 bis 25 Gew.% Eisen 87,6 bis 70,0 Gew.% Silizium 0,4 bis 6,0 Gew.% Mangan 0,0 bis 0,4 Gew.% Kohle 2,0 bis 4,0 Gew.% organischer Binder 0,0 bis 2,5 Gew.% Natürlich sind die vorstehend genannten Pulverelemente selten im reinen Zustand zu einem vernünftigen Preis erhältlich. Infolgedessen kann man zwar reagenzienreine Pulver verwenden, wenn man jedoch deren Kosten verringern will, können mit sehr zufriedenstellenden Ergebnissen handelsübliche Pulver verwendet werden, die Spurenmengen an normalen Verunreinigungen, z.B. Silizium, Nickel, Kobalt, Chrom, Aluminium, Kohlenstoff usw., enthalten.The plasma spray powders of Examples 6-15 provide a general one Analysis as follows: Molybdenum 10 to 25 wt% iron 87.6 to 70.0 % By weight silicon 0.4 to 6.0% by weight manganese 0.0 to 0.4% by weight carbon 2.0 to 4.0% by weight organic binder 0.0 to 2.5 wt.% Of course, the above powder elements are rarely available in the pure state at a reasonable price. As a result, can You can use pure reagent powders, but if you reduce their costs commercially available powders can be used with very satisfactory results the trace amounts of normal impurities, e.g. silicon, nickel, cobalt, Chromium, aluminum, carbon, etc. contain.

Die Bedingungen beim Plasmaspritzen sind die dem Fachmann bekannten, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 3 819 384 beschrieben sind. Eine geeignete Gruppe von Bedingungen zum Plasmaspritzen ist folgende: Tabelle 1 Metco-Spritzpistole, Typ 3MB Düse G Pulverteil #2 primärer Stickstoff bei 50 Pfund/Zoll2 100 Std. FuB3/Min.The conditions for plasma spraying are those known to the person skilled in the art, as described, for example, in U.S. Patent 3,819,384. A suitable one Set of conditions for plasma spraying is as follows: Table 1 Metco Spray Gun, Type 3MB Nozzle G Powder Part # 2 Primary Nitrogen at 50 lbs / in2 100 hr FuB3 / min.

sekundäres H2 bei 50 Pfund/Zoll2 15 SCFM Ampere 500 Spannung 70 - 75 Trägerstrom 37 SCFM Pulverzuführungsgeschwindigkeit 10 Pfund/Stunde Abstandspritzpistole-Werkstück 3,75 bis 4,5 Zoll Rückdruck 40 Pfund/Zoll RPM (Kolbenringe) 19 Vernier-Einstellung 44 Bei Aufbringung eines Ueberzugs direkt auf ein Gußeisensubstrat, z.B. einen Verdichtungsring eines Kolbens, wird das Substrat zweckmäßig, obwohl dies nicht unerläßlich ist, auf eine Temperatur von 93 bis 2320C vorerwärmt.secondary H2 at 50 pounds / inch2 15 SCFM amps 500 voltage 70 - 75 Carrier Stream 37 SCFM Powder Feed Rate 10 pounds / hour distance spray gun-workpiece 3.75 to 4.5 in. Back pressure 40 lbs / in RPM (piston rings) 19 vernier setting 44 When applying a coating directly to a cast iron substrate, e.g. a compression ring of a piston, the substrate becomes convenient, though this is not essential, preheated to a temperature of 93 to 2320C.

Claims

Claims 1. From a plasma spray powder mixture by plasma spraying formed alloy containing molybdenum, iron and silicon, characterized in, that the weight ratio of iron to molybdenum in the powder is between 9: 1 and 3.2: 1, the iron and molybdenum make up 90 to 99% by weight of the powder and that the silicon is in an amount between about 0.4 and 6.0 percent by weight of the powder is present, the powder having a particle size such that at least Pass 95% through a 170 mesh screen.

2. Alloy formed by plasma spraying according to claim 1, characterized in that characterized in that the starting powder still contains 2 to 4% by weight of coal.

3. Alloy according to claim 1, characterized in that the starting powder still contains manganese in an amount not exceeding 0.4% by weight.

4. Alloy according to claim 1, characterized in that the starting powder still contains an organic resin in an amount not exceeding 2.5% by weight.

5. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that that the starting powder has the following composition: iron 87.6 to 71.1 % By weight molybdenum 10.0 to 21.0% by weight silicon 0.4 to 6.0% by weight manganese 0.0 to 4.0 % By weight coal 0.0 to 4.0% by weight organic binder 0.0 to 2.5% by weight.

6. Plasma spray powder mixture to create an alloy on one Iron substrate by plasma spraying, characterized in that the particles of the Powders are of a size such that at least 95% will pass through a standard 170 mesh screen and further characterized by the following composition: molybdenum powder 10.0 to 25% by weight iron powder 70.0 to 87.6% by weight silicon powder 0.5 to 6.0% by weight Manganese powder 0.0 to 0.4% by weight carbon powder 0.0'bits 4.0% by weight organic binder 0.0 to 2.5% by weight.

7. Piston ring with an iron body and a coating on it Bearing surface made from a plasma sprayed one essentially made from molybdenum, iron and silicon powder formed alloy, characterized in that the weight ratio of iron to molybdenum in the powder between 9: 1 and 3.2: 1 is that the iron and molybdenum make up 90 to 99% by weight of the powder and that the silicon is present in an amount between about 0.4 and 6.0% by weight of the powder is, the powder having a particle size such that at least 95% through pass a 170 mesh sieve.

8. Composite plasma spray powder, characterized in that that its individual particles as unalloyed components molybdenum, cast iron and silicon contain, the molybdenum component being molybdenum or a ferromolybdenum alloy and the silicon component is silicon or a ferrosilicon alloy and where the powder 10 to 25 wt.% molybdenum, 0.4 to 6.0 wt.% silicon and 70 to 87.6 Contains% iron by weight.

9. Piston ring according to claim 7, characterized in that the plasma spray powder mixture still contains 0 to about 3.5% by weight of carbon powder.

10. Piston ring according to claim 7, characterized in that the plasma spray powder mixture still contains 0 to about 2.4 wt.% manganese powder.