DE4204896C2 - Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundkörpers unter An­ wendung thermischer Spritzverfahren, der vorzugsweise in Platten- oder Rohrform die Fe­ stigkeit und Elastizität eines leicht formbaren Grundkörpers mit der Härte, Verschleiß- und Temperaturfestigkeit einer Deckschicht aus anorganischem Material vereint.

Eine ganze Reihe bekannter technischer Lösungen gilt der Problematik der Haftvermittlung zwischen Grundkörper und Deckschicht sowie den dabei verwendeten, meist anorganischen Werkstoffen beim thermischen Spritzen einschließlich des in letzter Zeit besondere Bedeu­ tung erlangenden Plasmaspritzens.

Zumeist geht es dabei um das Aufspritzen keramischer (oxidischer) Schichten auf Metallkör­ per meist unter Nutzung einer Haftvermittlerschicht (DE-OS 30 33 332, DE-OS 36 08 286, DE-OS 36 17 034, DE-PS 37 06 207). Die dort angewandten Einbrennarbeitsgänge, bei­ spielsweise mittels Laserstrahlen oder Eingießvorgänge zur Erzielung einer großen Haftfe­ stigkeit verbieten sich bei Grundkörpern aus Polymerstoffen, wie solchen aus glasfaserver­ stärktem Polyester, die große Vorteile wegen ihrer Leichtigkeit, Festigkeit und einfachen Formgebung aufweisen, aber für die genannten Beschichtungsverfahren einschließlich der er­ forderlichen Nachbehandlung nicht genügend hitzebeständig sind.

Einen prinzipiellen Fortschritt verspricht hierbei ein gleichfalls von der Beschichtung von Metallkörpern bekanntes Verfahren, bei dem in der Umgebung der Auftreffstelle der Spritz­ partikel durch Strahlen von Kohlensäuregas und Kohlensäureschnee intensiv gekühlt wird (DE-OS 41 41 020). Die Erfindung macht von diesem Grundgedanken Gebrauch, jedoch wird das Kühlmedium, das aus hochkomprimiertem Kohlendioxid erzeugt wird, als zu auf­ wendig eingeschätzt. Bei Anwendung reiner Gasstrahlen zum Kühlen ist die Haftfestigkeit der aufgebrachten Schichten noch verbesserungswürdig.

Im speziellen Fall der Aufbringung von Kupferschichten auf Bootskörper aus glasfaserver­ stärkten Polymeren wird dieses Problem der Haftfestigkeit durch Spritzen auf eine noch klebrige Haftvermittler-(Klebstoff-)schicht gelöst (US-PS 47 51 113). Da der Schmelzpunkt von Kupfer niedriger ist als derjenige keramischer bzw. oxidischer Beschichtungswerkstoffe, ist eine bloße Übertragung dieser Verfahrensweise auf die letztgenannten Werkstoffe eben­ falls nicht erfolgversprechend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auf gut formbare jedoch hitzeempfindliche Grundkörper aus faserverstärktem Epoxidharz durch Plasmaspritzen verschleißfeste und chemische resistente anorganische Schichten hoher Haftfestigkeit aufzubringen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen beschriebene Erfindung gelöst.

Bei dem nachfolgend als Ausführungsbeispiel beschriebenen Erzeugnis lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Haftfestigkeiten anorganischer Schichten von über 20 N/mm² erreichen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Ein Rohr aus glasfaserverstärktem Epoxidharz mit den Abmessungen Länge = 1000 mm, Durchmesser = 100 mm und Wanddicke 3 mm wird mit einer Thermoplastschicht versehen und durch einen heißen Gasstrahl aufgerauht und anschließend im Plasmaspritzverfahren 0,05 mm dick mit Aluminiumoxid (Korund) beschichtet. Als Beschichtungsanlage findet ein Plasmatron nach Patent DD 265 306 Anwendung, bei dem sich zwischen einer düsenförmigen Anode einer Kathode, die darin koaxial angeordnet und axial verstellbar ist, ein rotierender Lichtbogen ausbildet, in den durch windschief auf den Lichtbogenfußpunkt gerichtete Düsen ein weitgehend laminarer Strom von Plasmagas geleitet wird. Diesem hoch aufgeheizten Strom von Plasmagas wird unmittelbar hinter dem Lichtbogen das Beschichtungsmaterial in Gestalt granulierten Aluminiumoxidpulvers zugeführt.

Die auf diese Weise erzeugte Schicht wird mit unvernetztem, dünnflüssigen Epoxidharz eingestrichen und nochmals Aluminiumoxid bis zur endgültigen Schichtdicke von 0,8 mm aufgespritzt. Das Epoxidharz durchdringt die erste, dünne Schicht bis zum Grundkörper und wird beim zweiten Ausspritzarbeitsgang durch die UV-Strahlung des Lichtbogens ausgehärtet. Auf diese Weise wird die Wirksamkeit der Haftvermittlerschicht wesentlich unterstützt. Zweckmäßig ist es die erste Schicht als Haftvermittlerschicht bewußt rauh und porös aufzu­ bringen, um die Adhäsion der Deckschicht zu unterstützen. Die gleiche Verfahrensweise ist bei der Aufbringung von Metallschichten, auch solchen aus hochschmelzenden Metallen, wie Wolfram, anwendbar.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundkörpers mit einem Grundkörper aus faser­ verstärktem Epoxidharz, einer plasmagespritzten Haftvermittlerschicht aus einem Werkstoff, dessen Oberflächenspannung im schmelzflüssigen Zustand eine gute Benetzung des Grund­ körpers sichert und einer gleichfalls plasmagespritzten anorganischen Deckschicht unter Zu­ fuhr eines inerten Kühlgases während des Plasmaspritzens, welches durchgeführt wird, in­ dem das Kühlgas in zwei symmetrischen Paaren quer zur Plasmatronachse breitgestreckter Gasstrahlen etwa gleichen Durchsatzes zugeführt wird, wobei sich das eine Paar auf der Plasmatronachse zwischen Plasmaflamme und Auftreffstelle des Teilchenstrahls auf dem Grundkörper beziehungsweise auf die Haftvermittlerschicht trifft, während das andere Paar unmittelbar vor und hinter dieser Auftreffstelle direkt auftrifft, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Haftvermittlerschicht eine Thermoplastschicht aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplastschicht durch einen heißen Gasstrahl aufgerauht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Haftvermittlerschicht eine lösliche Kunststoffschicht aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lösliche Kunststoffschicht nach dem Aufbringen der Haftvermittler- oder der Deckschicht durch eindiffundierende Lö­ sungsmittel angelöst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der Deckschicht ein Tränken der Schichten mit einem Kleber niederer Viskosität erfolgt.