DE3941853C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von ver­ schleißfesten Dispersionsbeschichtungen aus Matrixmetall und Hart­ stoffpartikeln auf metallische Bauteile mittels Plasmaspritzver­ fahren, wobei das Matrixmetall in mehreren dünnen Lagen nacheinander aufgebracht wird und die Hartstoffpartikel gesondert in das plastisch noch leicht verformbare Matrixmetall jeder Lage eingestrahlt werden und abschließend als Deckschicht eine Lage aus Matrixmetall aufge­ spritzt wird.

Es ist bekannt, daß Hartstoffpartikel mittels zweier unter­ schiedlicher Plasmaspritzverfahren mit dem Matrixmaterial auf zu schützende Bauteilbereiche aufgebracht werden. Wie aus FR-25 40 889 bekannt ist, werden in einem der beiden Verfahren die Hartstoffparti­ kel in den Plasmabrenner mit dem Matrixmetall eingebracht und mit dem Plasmastrahl auf das zu beschichtende Bauteil gespritzt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß im heißen Plasmastrahl die Scharfkantig­ keit der Hartstoffpartikel durch Anschmelzen oder Rundschmelzen von Spitzen, Kanten und Graten verloren gehen kann und ein weiterer Nach­ teil ist die Schwierigkeit der Dosierung und Verteilung der Hart­ stoffpartikel, da die Hartstoffpartikel von oben auftreffen. So pral­ len bei hoher Dosierung die Hartstoffpartikel auf der Bauteilober­ fläche aufeinander, werden in den Plasmastrahl zurückgeschleudert und bilden beim Wiederauftreffen Matrixlöcher auf ihrer Unterseite, was zu einer minimalen Verankerung führt, so daß sich die Hartstoffparti­ kel bereits bei geringer Verschleißbeanspruchung aus dem Matrixmetall lösen. Darüberhinaus besteht die Gefahr von Agglomerationen von Hart­ stoffpartikeln im Matrixmetall.

Um ein Rundschmelzen der Hartstoffpartikel zu vermeiden werden bei dem zweiten aus US-PS 46 18 511 bekannten Verfahren die Hartstoff­ partikel unter Schwerkrafteinwirkung nach dem Plasmastrahlen des Matrixmetalls auf die noch plastische Matrixmetallschicht gespritzt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß sich lose oder zurückprallende Hartstoffpartikel unverankert oder agglomeriert auf der Matrixschicht ablagern und von einer nachfolgenden Beschichtung bedeckt werden. Derartig einseitig lose Hartstoffpartikel können besonders im Bereich einer Agglomeration von auf- oder eingespritzten Hartstoffpartikeln bei zentrifugaler Belastung der Beschichtung zum teilweisen Ablösen oder vollständigen Abplatzen der darüberliegenden Beschichtungslagen führen. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich Hartstoffpartikel aus dem Matrixmetall vorzeitig lösen, da sie nicht ausreichend auf ihrer Unterseite mit dem Matrixmetall verankert sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren anzuge­ ben, das eine Porenbildung beim Einbringen der Hartstoffpartikel in das Matrixmetall vermeidet und eine verbesserte Verankerung der Hart­ stoffpartikel erreicht. Ferner soll das Verfahren einen anhäufungs­ freien Einbau von Hartstoffpartikel in der Metallmatrix ermöglichen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Strahl der Hartstoffpartikel in einem Bereich des Matrixmetalles auftrifft, von dem lose oder zurückprallende Hartstoffpartikel unter Einfluß der Schwerkraft nach unten fallen können. Damit wird vorteilhaft eine Agglomeration von Hartstoffpartikeln verhindert, da ein Aufeinanderschichten von Hart­ stoffpartikeln unterbleibt und lose, unverankerte Partikel nach unten fallen können. Der Hartstoffpartikelstrahl kann bei einem synchronen Aufbringen von Matrixmetall und Hartstoffpartikeln dem Matrixmetall­ strahl in kurzem Abstand folgen. Dieser Abstand wird nach oben durch die zunehmende Festigkeit und Härte des Matrixmaterials beim Abkühlen der Plasmaschmelze begrenzt.

Werden Matrixmetall und Hartstoffpartikel nicht synchron sondern taktweise nacheinander aufgebracht, so wird vorteilhaft vor dem Aufbringen von Hartstoffpartikeln das Bauteil mit einer Matrixmetall­ schicht auf Temperaturen, bei denen das Matrixmaterial plastisch leicht verformbar wird, aufgeheizt. Dadurch können ohne hohe Ver­ formungsenergie die Hartstoffpartikel eingebracht und verankert wer­ den. Durch eine nachfolgende Matrixmetallage werden schließlich die Hartstoffpartikel vollständig in das Matrixmetall eingebettet.

Eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens besteht darin, daß das Bau­ teil mittels einer Vorschubbewegung vorzugsweise einer Rotations­ bewegung nacheinander einem Plasmaspritzstrahl und einem Hartstoff­ partikelstrahl ausgesetzt wird.

Mit dieser vom Plasmaspritzstrahl unabhängigen Zuführung der Hart­ stoffpartikel kann vorteilhaft die Einbaurate an Hartstoffpartikeln gesteuert werden. Mit der Vorschubbewegung des Bauteils wird es mög­ lich, daß der Hartstoffpartikelstrahl auf das plasmagespritzte Ma­ trixmetall zeitlich um Sekundenbruchteile später auftrifft und damit noch in plastisch leicht verformbares Material eindringt. Bei einer rotatorischen Vorschubbewegung ergibt sich der Vorteil, daß in schneller Folge mehrere Lagen aus Matrixmetall und Hartstoffpartikeln aufbringbar sind.

Die folgenden Figuren sollen ein Anwendungsbeispiel der Erfindung darstellen:

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Beschichtung eines Anstreifbelages auf einer Rotorscheibe,

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Rotorscheibe mit Anstreifschicht.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Beschichtung eines Anstreifbelages 1 auf einer Rotorscheibe 2. Die Rotorscheibe 2 wird dazu um ihre Achse in Pfeilrichtung 3 gedreht. Ein Plasmastrahl 10 aus Ni/Co Matrix­ metall wird seitlich auf die Mantelfläche 4 der Rotorscheibe 2 mit­ tels eines Plasmabrenners 5 gespritzt. In das plastisch leicht ver­ formbare Matrixmetall 6 werden 1/8 Umdrehung später mit einem Hart­ stoffpartikelstrahler 7 mittels kinetischer Energie Hartstoffpartikel 11 eingebracht. Abprallende und abfallende Hartstoffpartikel 8 können in einem nicht skizierten Sammelbehälter aufgefangen und dem Hart­ stoffpartikelstrahler 7 zugeführt werden. Dieser Hartstoffpartikel­ strahler 7 kann als Druckgaspistole mit Injektion von Hartstoffparti­ keln beispielsweise aus Keramikpulver ausgebildet sein, wenn diese Anordnung zur Beschichtung in Schutzgasatmosphäre betrieben wird. In evakuierten Räumen wird der Hartstoffpartikelstrahler 7 bei­ spielsweise als Schleuderrad ausgebildet.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Rotorscheibe 2 mit Anstreifschicht 1. Beim Beschichten werden die Schulterbänder 9 abgedeckt, so daß lediglich die Mantelfläche 4 mit einer verschleißfesten Disperions­ schicht versehen wird.

Claims (2)

1. Verfahren zum Aufbringen von verschleißfesten Dispersionsbe­ schichtungen aus Matrixmetall und Hartstoffpartikeln auf metalli­ sche Bauteile mittels Plasmaspritzverfahren, wobei das Matrix­ metall in mehreren dünnen Lagen nacheinander aufgebracht wird und die Hartstoffpartikel gesondert in das plastisch noch leicht ver­ formbare Matrixmetall jeder Lage eingestrahlt werden und abschlie­ ßend als Deckschicht eine Lage aus Matrixmetall aufgespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl der Hartstoffpartikel (11) in einem Bereich des Matrixmetalles (6) auftrifft, von dem lose oder zurückprallende Hartstoffpartikel (8) unter Einfluß der Schwerkraft nach unten fallen können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil mittels einer Vorschubbewegung vorzugsweise einer Rotationsbe­ wegung nacheinander einem Plasmaspritzstrahl und einem Hartstoff­ partikelstrahl ausgesetzt wird.