DE3152549C2 - Pulverförmiger Beschichtungswerkstoff zum thermischen Beschichten - Google Patents
Pulverförmiger Beschichtungswerkstoff zum thermischen BeschichtenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen pulverförmigen Beschichtungswerkstoff
zum thermischen Beschichten von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Beschichtungswerkstoff geht aus der DE-AS 11 85 034 hervor. Die Wolframcarbid-Verbundteilchen
sind dabei aus Carbidteilchen aufgebaut, die durch das ι. B. aus Nickel oder Kobalt bestehende Metall
zusammengehalten werden. Die Korngröße der Carbidverbundteilchen beträgt 44 bis 105 μπι und ihr
Anteil in dem Gemisch mit der selbstfließenden Legierun2 40 bis 90%.
In einem Induktionsofen wurde eine Wolframschmelzcarbid-Legierung
mit der Zusammensetzung 4.0% C. 0.3% Fe. Rest W erschmolzen, anschließend in
einer Hammermühle gebrochen und auf eine Korngröße von weniger als 75 μιτι abgesiebt. Nach dem Sieben
wurden die Hartstoffkörner mit 10% Nickel unter Verwendung eines elektrochemischen Verfahrens überzo-
bO gen.
Das so erhaltene Hartstoffpulver wurde anschließend im Verhältnis 60% zu 40% mit einer Legierung der
Zusammensetzung 0.2% C, 3.0% Si, 1.5% Cr, 1,0% Fe, Rest Ni gemischt. Dieses Pulvergemisch wurde mit ei-
b5 nem Flammspritzbrenner auf ein Maschinenteil aufgespritzt
und anschließend eingeschmolzen. Bei der darauffolgenden Bearbeitung durch Schleifen und Polieren,
sowie beim Einsatz in der Maschine konnte kein Aus-
brechen der harten Bestandteile aus der Schicht festgestellt werden. Die mikroskopische Untersuchung zeigte
in der Übergangszone zwischen der gebildeten metallischen Matrix und den Wolframschmelzcarbid-Legierungsteilchen
keinerlei spröde intermetallische Phase. Die Standzeit des Maschinenteils wurde gegenüber einem
mit einer üblichen Beschichtung versehenen Teil um das Dreifache erhöht.
Eine im Induktionsofen erschmolzene Wolframschmelzcarbid-Legierung
mit der Zusammensetzung 5.5% C. 2.8% Fe. 1.0% V. Rest W wurde in einer Kugelmühle
gebrochen und anschließend mit 20% Kobaltpulver. Korngröße 1 bis ΙΟμίη, und einem Stearat durch
Agglomerieren ummantelt. Danach wurde das Stearat im Ofen abgedampft und das Hartstoffpulver bei einer
Temperatur von 1300— 1400sC unter reduzierender Atmosphäre
geshü.rt Anschließend wurde das so herge-Eteüte
Pulver aui eine Korngröße von weniger als 45 um
gesiebt und mit einer Legierung der Zusammensetzung 1.0% C. 25.0% Cr. 15.0% Ni. 5.0 Mo. Rest Co im Verhältnis
30% Hartstoffpulver zu 70% Metallegierung gemischt.
Mit diesem Pulvergemisch wurde ein Verschleißteil nach dem Flammspritzverfahren mit gleichzeitigem
Einschmelzen beschichtet. Nach längerem Einsatz unter Stoß- und Schlagbelastung konnten keine Risse und
Ausbrüche festgestellt werden. Bei der mikroskop'!- jo sehen Untersuchung wurde eine gleichmäßige Verteilung
der Hartstoff-Teilchen in der Schicht festgestellt.
J5
In einem Lichtbogenofen wurde eine Wolframschmelzcarbid-Legierung
mit der Zusammensetzung 3.0% C. 1.5% Fe, 1.0% Mo. 0.5% V. 0.2% Nb. Rest W
erschmolzen und anschließend nach einem üblichen Verfahren gebrochen. Das so erhaltene Pulver wurde
auf eine Krongröße von weniger als 62 μπι gesiebt und
nach dem CVD-Verfahren mit 2% Ni überzogen.
Dieses Hartstoffpulver wurde in einem Verhältnis vOn 80% zu 20% mit einem Metallpulver einer selbstfließenden
Legierung der Zusammensetzung 1,0% C, 17.0% Cr, 3,1% B.4,2% Si. 5.0% Fe, Rest Ni gemischt.
Dieses Gemisch wurde in einer Plasmaspritzanlage auf einen Ventilatorflügel in einer Schichtdicke von
1.0 mm aufgebracht und anschließend im Ofen unter Schutzgas eingeschmolzen. Die so hergestellte Schicht
zeigte nach dem Bearbeiten keine Ausbrüche und Risse. Auch nach längerem Einsatz wurden keinerlei Fehler
festgestellt, die auf Bildung einer spröden Phase hinweisen könnten.
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Claims (7)
1. Pulverförmiger Beschichtungswerkstoff zum thermischen Beschichten von Werkstücken, der aus
einem mechanischen Gemisch von Metallen aus einer selbstfließenden Legierung auf Ni-. Fe oder Co-Basis
und aus einem Wolframcarbid-Hartstoffpulver besteht, wobei die Wolframcarbid-Hartstoffteilchen
im Verbund mit einem Metall vorliegen, dadurch
gekennzeichnet, daß das Metall, mit dem die Hartstoffteilchen in Verbund vorliegen, einen höheren
Schmelzpunkt als die selbstflieUende Legierung aufweisen, der Verbund aus den Hartstoffteilchen
und dem einen höheren Schmelzpunkt als die selbstfließende Legierung aufweisenden Metall durch einzeln
vorliegende, mit diesem Metall ummantelte Hartstoffteilchen gebildet wird, der Wolframcarbid-Hartstoff
aus einer Wolframschmeizcarbid-Legierung
mit. in Gewichtsprozent. 3—7% C. 0—3% Fe. maximal 2% anderen Legierungseiementen und W
als Rest besteht, die Teilchengröße der ummantelten Hartstoffteilchen kleiner als 75 μΐη ist und der Hartstoffpulveranteil
in dem Gemisch mit dem Metallpulver zwischen 10 und 95 Gew.-% liegt.
2. Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Wolframschmelzcarbid-Legierung
aus. in Gewichtsprozent. 3.5—5.5% C. maximal 0.2% Fa. maximal 0.1% anderen Elementen.
Rest W besteht.
3. Beschichtungswerkstoff nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Metall, mit dem
Hartstoffteilchen ummantelt sind. aus. in Gewichtsprozent des Hartstoffpulvers. 2.0—20% Ni. Fe oder
Co besteht.
4. Beschichtungswerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die
Teilchengröße der ummantelten Hartstoffteilchen kleiner als 62 um ist.
5. Beschichtungswerkstoff nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die
selbstfließende Legierung aus. in Gewichtsprozent. Ο.Ι-18':·Ό Cr. 1.5-4.5% B. 1.0-4.5% Si. 01.-1.5%
C. 2-20.0% Fe. Rest Ni besteht.
6. Beschichtungswerkstoff nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die
selbsifließende Legierung aus. in Gewichtsprozent.
10-35% Cr. 0.2-30.0% Ni. 0.05-1.5% CO- 1.5%
W. 0-10% Mo. Rest Co besteht.
7. Beschichtungswerkstoff nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartstoffpulveranteil in dem Gemisch mit dem
Metallpulver zwischen 40 und 80% liegt.
Dabei neigen jedoch das Carbid zur Oxydation und zur Bildung von intermetallischen Phasen der Form
MpC in der Übergangszone zwischen den Carbidteilen
und der Matrixlegierung, in der sie eingelagert sind. Diese intermetallischen Phasen sind sehr spröde und führen
bei Stoß- oder Schlagbelastung zum Ausbrechen der Carbidteilchen. Ferner stellt sich heraus, daß beim Auftragen
solcher Schichten, unabhängig vom spezifischen Gewicht der Wolframcarbide und der Kornverteilung.
ίο eine starke Tendenz zum Absinken der Carbidteilchen
besteht, so daß bei dickeren Schichten von beispielsweise 1.0 mm Dicke aufwärts, die Carbidteilchen in der Bindezone
zwischen dem Grundmaterial des Werkstücks und der Auftragung angereichert sind. Dadurch erhält
die Schicht ungleichmäßige physikalische Eigenschaften und weist insbesondere eine carbidärmere Oberfläche
auf. die nicht ausreichend schlag- und abri^iibeständig
ist.
Aus der DE-AS 11 43 373 ist es bekannt. Wolframcarbid-Teilchen
mit z. B. Kobalt stromlos zu ummanteln.
Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet
ist. liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff zu schaffen, der es ermöglicht. Schichten von sehr
hoher Abrieb- und Schlagfestigkeit herzustellen und
:5 insbesondere Schichten, die auch bei größerer Dicke
gleichbleibende Eigenschaften in ihrer ganzen Dicke aufweisen.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch die Verwendung von insbesondere mit Ni, Fe oder Co
jo ummanteltem Wolframschmelzcarbid-Legierungspulver
in den angegebenen Verhältnissen und in der gewählten Korngröße, ein Absinken der Hartstoffteilchen
beim Auftragen vermieden wird und die Bildung von MDC-Verbindungen praktisch vollständig verhindert
wird. Eine gegebenenfalls vorhandene Fiederstruktur der Wolframschinelzcarbide führt ferner zu einer Erhöhung
der Zähigkeit der Schicht und damit zu einer weiteren Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber
Schlag- und Stoßbelastungen.
Die Ummantelung der Hartstoffkörner erfolgt vorzugsweise nach einem der an sich bekannten chemischen,
elektrochemischen. CVD-. PVD-. oder Agglomerationsverfahren oder einem Agglomerationsverfahren mit
nachträglichem Sintern.
Die nachstehenden Beispiele geben verschiedene Ausführungs- und Anwendungsformen der Erfindung
an. die sich jedoch in jedem gegebenen Fall in vielfältiger Weise entsprechend den Besonderheiten der jeweiligen
Beanspruchung abwandeln lassen
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