DE3490081C3 - Pulverförmiger Werkstoff zum thermischen Spritzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pulverförmigen Werkstoff zum thermischen Spritzen, umfassend ein Gemisch aus einem selbstfließenden Matrixlegierungspulver und aus einem metallischen Karbidpulver, wobei der Karbidgehalt des Gemisches zwischen 20 bis 80 Gew.-% bezüglich des Gesamtgewichts des Gemischs liegt.

Aus der WO 82/01 897 ist bereits bekannt, pulverförmige Werkstoffe der oben angegebenen Art zu verwenden, um korrosions- und erosionsbeständige Schichten auf metallischen Substraten durch thermisches Spritzen, insbesondere Flammspritzen, zu erzeugen. Üblicherweise ist die Matrixlegierung des Werkstoffs eine Hartlegierung auf der Basis der Elemente Ni-Cr-Fe-B-Si, die im allgemeinen erheblich weniger als 17 Gew.-% an Cr aufweist. Von den verwendeten Karbiden wird im allgemeinen Wolframkarbid vorzugsweise verwendet.

Der Abnutzungswiderstand, der mit solchen bekannten Werkstoffen erzeugten Schichten erweist sich jedoch in vielen Fällen als unzureichend, insbesondere im Fall des Auftretens der kombinierten Belastungen sowohl durch Korrosion als auch durch Erosion. Dies trifft z. B. im Falle von Transportschnecken oder endlosen Dekanterschnecken für Feststoffe und Flüssigkeiten zu, die sich mit relativ hoher Geschwindigkeit drehen und die in der chemischen Industrie Verwendung finden. Die üblichen Schichten aus Matrixlegierungen mit eingelagerten Karbiden werden bei diesen Bedingungen besonders stark von den Erosionen betroffen, wobei angenommen wird, daß dies schlechte Verhalten auf der Bildung von M₆C-Karbiden in der Übergangszone zwischen Matrixlegierung und den Karbidteilchen beruht, sowie auf den schlechten Elastizitätseigenschaften der Matrixlegierung, die ungefähr dem Bereich

E = 1,864 × 10¹¹ - 1,962 × 10¹¹ Pa

bei einer Härte in der Größenordnung von 60 R_c entsprechen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pulverförmigen Werkstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine Schicht erhalten wird, die einen verbesserten Widerstand sowohl gegen Erosion als auch gegen Korrosion aufweist. Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Werkstoff erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.

D. h., es wurde überraschenderweise gefunden, daß eine Erhöhung des Cr-Gehaltes der Matrixlegierung eine Verbesserung der Elastizität ermöglicht, so daß man Werte von

E = 1,471 × 10¹¹ bis 1,570 × 10¹¹ Pa

erhält, ohne Verringerung der Härte der Matrixlegierung. Demzufolge ist es möglich geworden, den Widerstand gegen Korrosion einer unter Verwendung dieser Matrixlegierung gebildeten Schicht erheblich zu erhöhen. Es wurde ferner gefunden, daß eine derartige Matrixlegierung mit in dieser Legierung eingelagerten Karbidteilchen eine erhebliche Verbesserung ihrer Korrosionsbeständigkeit aufweist, was möglicherweise aus der Verringerung der Neigung zur Bildung von M₆-Karbidteilchen im Übergangsbereich zwischen der Matrixlegierung und den Karbidteilchen resultiert und demzufolge der üblichen Neigung zur Versprödung dieser Schicht.

Der pulverförmige Werkstoff zum thermischen Spritzen gemäß der Erfindung weist ein Gemisch eines selbstfließenden Matrixlegierungspulvers mit der folgenden Zusammensetzung, in Gewichtsprozenten, auf:

Cr|22,0-35,0%
Fe	0,1-25,0%
B	0,5-4,5%
Si	0,5-5,5%
C	0,01-2,0%
Mo	0-15,0%
Nb	0-2,0%
Ni	Rest

mit einem Pulver wenigstens eines metallischen Karbids wobei der Gehalt an Karbid des Gemisches zwischen 20 und 80 Gew.-% des Gemisches liegt. Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Karbid Wolframmonokarbid verwendet, um eine zusätzliche Erhöhung des Widerstandes gegen Erosion zu erhalten. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel werden die Karbide in Form von Wolfram-Schmelzkarbidteilchen verwendet. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Karbidteilchen mit Nickel beschichtet. In diesem Fall weist die auf einem metallischen Substrat durch thermisches Spritzen des erfindungsgemäßen pulverförmigen Gemischs gebildete Schutzschicht eine noch höhere Schlagfestigkeit auf, da die Karbidteilchen elastischer in der Schicht eingelagert sind. Dies ermöglicht auch die Verwendung von Karbidteilchen größerer Abmessungen.

Beispiel

Auf einer Transportschnecke mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Länge von 1500 mm wurde mittels Flammspritzen mit gleichzeitigem Einschmelzen im Verschleißbereich eine Schicht aufgebracht, derart, daß man eine Schutzschicht mit einer Dicke von 1 mm erhielt. Als Flammspritzwerkstoff wird ein pulverförmiges Gemisch einer Matrixlegierung mit einer Korngröße entsprechend 125 µm mit einem Wolfram-Schmelzkarbidpulver mit entsprechender Korngröße von 105 µm verwendet. Das Gewichtsverhältnis des Gemischs war 50 : 50 und die Zusammensetzung der Matrixlegierung, in Gewichtsprozenten, war wie folgt:

Cr|22%
Fe	4%
B	3,5%
Si	4,1%
C	0,6%
Mo	2,5%
Nb	0,1%
Ni	Rest

Es wurde festgestellt, daß sich die Lebensdauer der Transportschnecke von drei Monaten auf ungefähr ein Jahr erhöhte, im Vergleich zu einer Schnecke, die mit einer Schutzschicht der herkömmlichen Art beschichtet war und die unter gleichen Bedingungen eingesetzt wurde.

Claims (2)

1. Pulverförmiger Werkstoff zum thermischen Spritzen aus einem selbstfließenden Matrixlegierungspulver der folgenden Zusammensetzung, in Gewichtsprozenten, Cr|22,0-35,0%; Fe 0,1-25,0%; B 0,5-4,5%; Si 0,5-5,5%; C 0,1-2,0%; Mo 0-15,0%; Nb 0-2,0%; Ni Rest, sowie einem metallischen Karbidpulver, dessen Teilchen ohne zusätzliche metallische Beschichtung sind und dessen Anteil am Gemisch zwischen 20 und 80 Gew.-% des Gesamtgewichts des Gemisches liegt.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbid das Wolframmonokarbid ist.