DE3712684C2

DE3712684C2 -

Info

Publication number: DE3712684C2
Application number: DE19873712684
Authority: DE
Inventors: Reinhard Wien At Polak
Original assignee: Castolin Sa Lausanne-St Sulpice Waadt/vaud Ch
Current assignee: Castolin Sa Lausanne-St Sulpice Waadt/vaud Ch
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1991-06-06
Also published as: EP0287023A3; EP0287023A2; DE3712684A1; FI86748B; FI881474A0; CN88102725A; CA1315613C; BR8801864A; FI881474A; IN169734B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer gleithemmenden Oberfläche mit in einer metallhaltigen Schicht vorgesehenen harten Partikeln oder Hartstoffen, insbesondere Keramikpartikeln, auf einem Werkstück unter Einsatz von thermischem Spritzen. Außerdem erfaßt die Er findung besondere Verwendungsmöglichkeiten dazu.

Thermisch gespritzte Schichten weisen nach dem Spritzen eine rauhe Oberfläche auf, deren Rauhigkeitsmaß innerhalb eines verhältnismäßig großen Schwankungsbereiches liegt. Die Rauhigkeiten ergeben sich durch das Zerspratzen schmelzflüssiger Partikel beim Auftreffen auf die zu be schichtende Werkstückoberfläche. Dieses Zerspratzen kann je nach Temperatur des Partikels stärker oder schwächer sein, wodurch sehr unterschiedliche Rauhigkeiten auf einer einzi gen Oberfläche auftreten können. Bei Einsatz solcher Ober flächen in Bereichen, in denen einerseits eine besondere Griffigkeit der Oberfläche erforderlich ist, anderseits diese Griffigkeit nicht zu einer Beschädigung des Produktes führen darf, ist die Verwendung der eingangs beschriebenen Schichten durch die genannten Rauhigkeitsschwankungen nicht möglich. Zudem sind die Standzeiten solcher Oberflächen je nach verwendeter Legierung für viele Anwendungszwecke zu gering. Eine Abhilfe wurde hier mit mäßigem Erfolg dadurch erreicht, da man die gespritzten Oberflächen in einem zwei ten Arbeitsgang schleift und damit in gewissen Grenzen zu einer definierten Rauhigkeit gelangt.

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art für das Her stellen einer verschleißfesten Schicht an einer Flugzeug kufe kann der DE-AS 12 36 345 entnommen werden; diese Schicht weist eine abschleifende Oberfläche mit harten Ab riebpartikeln - beispielsweise Karbide auf Wolframbasis, Siliciumkarbide, Borkarbide, Tantal-Karbide, Titankarbide und Oxyde sowie Nitrite und Silicide - auf, die ein Trä gerglied, eine Schicht aus den darauf aufgelöteten Parti keln sowie eine mit dem Trägerglied verbundene und jene feuerfesten Partikel einbettende Metallgrundschicht auf. Letztere kann flammgespritzt sein und wird von den Parti keln bis zur Verschleißoberfläche durchsetzt. Es handelt sich hier um ein besonderes Einsatzgebiet mit spezifischen groben Parametern, die auf den Einsatz etwa im Maschinenbau nicht ohne weiteres übertragen werden können.

In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfin der das Ziel gesetzt, das gattungsgemäße Verfahren und des sen Verwendung insbesondere bezüglich der Schichtstandzei ten zu verbessern, seinen Einsatz bei feineren mechanischen Arbeiten zu ermöglichen sowie eine Oberflächenschicht mit eindeutig definierter Rauhigkeit in verhältnismäßig einfa cher Handhabung anzubieten.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des Patentanspru ches 1.

Es wird eine gespritzte, ungesinterte Schicht einer Ober flächenrauhigkeit im Bereich von R_a10 bis 100 µm mit einer definierten Rauhigkeit von R_ax ± 20 µm erzeugt wird, worin x eine Zahl von 10 bis 100 µm ist, wobei der aufgespritzte pulverförmige Werkstoff eine Mischung der Hartstoffe und einer Matrix aus Co- und/oder Fe- und/oder Ni-Basislegie rung aufweist und die Hartstoffe eine Kornverteilung mit maximalem Anteil zwischen 25 bis 150 µm besitzen. Dabei hat sich eine aufgespritzte Schicht einer definierten Oberflä chenrauhigkeit von R_a · x ± 10 µm als günstig erwiesen, wobei die Hartstoffe im übrigen einen Schmelzpunkt von etwa 200°C und höher aufweisen sollten. Die definierte Rauhigkeit ist beispielsweise in der VSM-Norm 58 300 der Schweizerischen Maschinenbaustalten erortert.

Weitere Einzelheiten der Schicht sind den Unteransprüchen zu entnehmen, vor allem, daß der Hartstoffanteil der Mi schung zwischen 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt zwischen 3 bis 60 Gew.-%, ausgewählt wird und als Hartstoffkomponente vor teilhafterweise ein Wolframschmelzkarbid oder ein Karbid aus Wolframkarbid-Kobalt mit einem Kobaltgehalt unter 25% Co dient.

Dank dieser Maßgaben werden die Oberflächen mit einer defi nierten Rauhigkeit von x ± 20 µm, vorzugsweise x ± 10 µm - wobei x die gewünschte Oberflächenrauhigkeit in µm ist - im Bereich von 10 bis 100 µm beschichtet und große Stand zeiten erreicht, wenn man als pulverförmigen Werkstoff ein gemischtes Pulver einsetzt, das aus zwei oder mehreren Kom ponenten besteht, die ein größeres Schmelzintervall sowie Hartstoffe aufweisen. Am besten eignet sich für eine solche Matrix pulverförmige Werkstoffe auf einer Legierungsbasis von Ni, Co und/oder Eisen. Das Schmelzpunktintervall dieser Legierungen soll zwischen 900 und 1400°C, vorzugsweise zwi schen 1000 und 1300°C, liegen und ein Intervall von mehr als 50°C aufweisen.

Das Mischungsverhältnis der beiden Komponenten Ma trix/Hartstoff sollte zwischen 20 und 80 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-%, für den Hartstoffanteil liegen. Die Be einflussung der Oberflächenrauhigkeit erfolgt über die Kornverteilung des Hartstoffanteils, d. h. der maximale An teil der Kornverteilung wird sehr eng gehalten, während die Gesamtverteilung in den Bereichen von 37 bis 125 µm bzw. 45 bis 105 µm bzw. 45 bis 90 µm bzw. 37 bis 75 µm liegt.

Die Hartstoffpartikel sollen durch Sprühtrocknen, Agglome rieren mit und ohne Sintern oder durch Schmelzen mit nach träglichem Brechen und Mahlen hergestellt werden. Ein spä teres Überziehen der Hartstoffe mit Ni, Co und/oder Fe hat sich als vorteilhaft herausgestellt. Der Anteil sollte un ter 40 Gew.-% liegen, bevorzugt unter 20 Gew.-%.

Die durch das beschriebene Verfahren entstehenden Oberflä chen können vor allem in der Papierindustrie eingesetzt werden, wo Transportrollen oder Greiferfinger dünne Papier bahnen oder Kartonbögen aufnehmen sollen, ohne daß es zu den geringsten Beschädigungen des transportierten Gutes kommt.

Nicht nur bei den bevorzugten Verwendungsgebieten, sondern ganz allgemein hat es sich als besonderer Vorteil des er findungsgemäßen Verfahrens erwiesen, daß während des Her stellungsvorganges eine bestimmte Oberfläche entsteht, die einer Nachbehandlung nicht mehr bedarf.

Claims

1. Verfahren zum Aufbringen einer gleithemmenden Oberfläche mit in einer metallhaltigen Schicht vorgesehenen harten Partikeln oder Hartstoffen, insbesondere Keramikpartikeln, auf einem Werkstück unter Einsatz von thermischem Spritzen, gekennzeichnet durch das Spritzen des pulverförmigen Werkstoffes aus einer Mischung der Hartstoffe und einer Matrix aus Co- und/oder Fe- und/oder Ni-Basislegierung, wobei die Hartstoffe eine Kornverteilung mit maximalem Anteil zwischen 25 bis 150 µm aufweisen sowie eine gespritzte, ungesinterte Schicht einer Oberflächenrauhigkeit im Bereich von R_a 10 bis 100 µm mit einer definierten Rauhigkeit von R_a · x ± 20 µm erzeugt wird, worin x eine Zahl von 10 bis 100 µm ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine definierte Oberflächenrauhigkeit der aufgespritzten Schicht von R_a · x ± 10 µm.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartstoffanteil der Mischung zwischen 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt zwischen 30 bis 60 Gew.-%, ausgewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, mit einem Karbid auf Wolframbasis als Hartstoffkomponente, gekennzeichnet durch ein Wolframschmelzkarbid.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Karbid auf Wolframbasis als Hartstoffkomponente, gekennzeichnet durch ein Karbid aus Wolframkarbid-Kobalt mit einem Kobalt gehalt unter 25% Co.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartstoffpulver durch Sprühtrocknen erzeugt oder durch Agglomerien sowie Brechen oder Mahlen hergestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartstoffpulver gesintert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmige Hartstoffe vor dem Mischen mit der Matrix mit Ni, Co und/oder Fe überzogen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 und 8, gekennzeichnet durch einen Nickelanteil auf den überzogenen Hartstoffkernen unter 40 Gew.-%, bevorzugt unter 20 Gew.-%.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximum der Kornverteilung des Hartstoffanteils zwischen 37 und 125 µm, bevorzugt zwischen 45 und 105 µm, gewählt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximum der Kornverteilung des Hartstoffanteils zwischen 45 und 99 µm, insbesondere zwischen 37 und 75 µm, gewählt wird.

12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kornverteilung der Matrix legierung zwischen 150 und 5 µm gewählt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix eine Nickel-Chrom-Basislegierung eingesetzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Eisen enthaltende Basislegierung.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix eine Nickel-Chrom-Bor-Silicium-Legierung eingesetzt wird.

16. Verwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 zum Herstellen der Oberfläche von Transportrollen für die Papiererzeugung.

17. Verwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Herstellen von Greiferfingern für den Transport von Papier- oder Kartonbogen.