DE69206568T2

DE69206568T2 - Verfahren zum elektrophoretischen Aufbringen eines Metallpulvers zur Beschichtung von Werkstücken durch Wärmediffusionsbehandlung und dazu benutztes Bad.

Info

Publication number: DE69206568T2
Application number: DE69206568T
Authority: DE
Inventors: Marie-Josephe Bodin
Original assignee: SOCHATA ENERGY 1 SOC
Current assignee: SOCHATA ENERGY 1 SOC
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: US5336382A; JPH05247690A; EP0537063B1; US5411582A; DE69206568D1; FR2682401A1; EP0537063A1; JP2761330B2; FR2682401B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum elektrophoretischen Aufbringen von Metallpulvern. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Ausführung von dicken Ablagerungen, die für eine Beschichtung von Teilen, insbesondere aus einer Superlegierung auf Nickelbasis uns insbesondere für Luftfahrt- oder Turbomaschinen-Anwendungen verwendet werden, wobei die Beschichtung unter Verwendung von Wärmediffusions-Techniken erhalten wird. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Zusammensetzung eines Produkts, das in Form einer in einer wässerigen Lösung dispergierten Ablagerungsmischung abgelagert wird.
Sowohl bei der Reparatur als auch bei der Herstellung von Neuteilen ist es bekannt, eine Beschichtung auf Teilen unter Verwendung von Wärmediffusions-Techniken auszuführen, wobei die Zufuhr verschiedene Formen und insbesondere die einer Metallpulvermischung aufweisen kann; die beispielsweise in Form einer Paste durch Einspritzen mittels einer Spritze vor Ort vorgesehen werden kann. Ausführungsbeispiele dieser Techniken sind insbesondere in der EP-A-75 497 oder EP-A-165 104 beschrieben.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine alternative Lösung für das Vorsehen vor Ort der Zufuhr vor der Ausführung der Wärmediffusionsbehandlung zu schaffen, die mit schon vorher verwendeten und an sich bekannten Techniken ausgeführt wird, um die erwünschte Beschichtung zu erhalten.
Aus der GB-A-1 466 204 ist weiterhin ein Verfahren zur Ausführung einer Anti-Korrosions-Umhüllung auf Superlegierungsteilen bekannt, das eine elektrophoretische Abscheidung einer Aluminiumpulver-Mischung und eines Chrom-Aluminium-Legierungspulvers, die ausgehend von einer Suspension dieser Pulver in einem organischen Dielektrikum auf der Grundlage von Isopropylalkohol, Nitromethan und Zein erhalten wird, sowie eine Wärmediffusionsbehandlung umfaßt.
Die FR-A-2 308 704 beschreibt ein Verfahren zur metallischen Oberflächenbeschichtung durch Elektrophorese ausgehend von einer wässrigen Dispersion eines Aluminiumpulvers und eines wärmehärtbaren Acrylharzes.
Das Verfahren der elektrophoretischen Abscheidung einer Beschichtung von Teilen, das eine vorteilhafte Lösung bezüglich der bekannten Techniken darstellt, ist dadurch charakterisiert, daß das verwendete elektrophoretische Bad aus einer wässrigen Lösung mit 7,5 bis 17,5 Gramm pro Liter eines Bindemittels auf Naturgummibasis gebildet wird, das eine Gelierungstemperatur von 85 ºC aufweist, und dem metallische Partikel mit 1,75 bis 2,25 kg pro Liter hinzugegeben werden, die aus einer Mischung von zwei Pulvern einer an sich bekannten Zusammensetzung hervorgehen, die zu der Beschichtung geeignet sind, und daß das zu beschichtende Teil als Anode angeordnet wird und die folgenden Parameter verwendet werden:
- Elektrodenabstand : 10 bis 80 mm,
- elektrisches Gleichfeld : 5 bis 30 V/cm,
- Stromdichte : 0,2 bis 2 A/dm²,
- Aufbringtemperatur : Umgebung, ungefähr 20 ºC,
um eine Beschichtungsdicke zwischen 0,1 und 2 mm zu erhalten, und dadurch, daß der elektrophoretischen Aufbringung eine Lufttrocknung folgt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung besser ersichtlich.

Zusammensetzung der Aufbringungsmischung

Zur Ausführung der elektrophoretischen Aufbringung wird eine wässrige Lösung vorbereitet, dadurch daß in dem Wasser 7,5 bis 17,5 Gramm pro Liter eines Bindemittels auf Naturgummibasis, nämlich Agar-Agar, hinzugefügt wird. Somit wird in der wässrigen Lösung ein Schleim erhalten, der durch seine erhöhte Viskosität auffällt. Die Rolle des Bindemittels ist:
- Gewährleistung einer homogenen Suspendierung der Metallpartikel in einer hochviskosem Umgebung,
- Gewährleistung des Transports der Metallpartikel unter der Einwirkung eines elektrophoretischen Feldes,
- Gewährleistung einer geeigneten mecnanischen Widerstandsfähigkeit der Rohablagerung.
Der wässrigen Lösung wird daraufhin eine Dispersion metallischer Partikel aus einer Mischung von zwei Pulvern hinzugegeben. Es handelt sich dabei um eine an sich bekannte Mischung zum Erhalten von Beschichtungen auf Teilen durch Anwendung einer Wärmediffusionsbehandlung. In dem Anwendungsbeispiei fur Luftfahrt- oder Turbomaschinenteile aus Superlegierungen auf Nickelbasis hat die verwendete Mischung eine Dichte von 8,35, und die Körnigkeit der Pulver ist niedriger als 53 um. Der wässrigen Lösung werden 1,75 bis 2,25 kg pro Liter des Metallpulvers zur Bildung des elektrophoretischen Bads hinzugegeben. Der pH-Wert der Lösung liegt zwischen 4,5 und 6, und die erhaltene Lösung weist einen Nicht-Newton-Charakter auf: ihre Viskosität steigt als Funktion gewisser physikalischer Parameter, wie beispielsweise der Temperatur oder der mechanischen Bewegung des Bads.

Ausführungsbeispiel:

In dem Fall einer elektrophoretischen Aufbringung ausgehend von dem oben beschriebenen Bad auf einer ebenen Fläche von 8 cm², wurden die folgenden Betriebsbedingungen angewendet.
Es wird eine Anoden-Aufbringung durch Anbringung des Substrats in der Anodenposition ausgeführt. Es wird eine gitterförmige Kathode aus einer nichtoxydierbaren Legierung verwendet.
Der Elektrodenabstand ist 10 bis 80 mm.
Das ausgeübte elektrische Gleichfeld liegt zwischen 5 und 30 V/cm.
Die Stromdichte ist zwischen 0,2 und 2 A/dm².
Die Aufbringung wird bei Umgebungstemperatur, d. h. ungefähr 20 ºC ausgeführt.
Während der Aufbringung erfolgt keinerlei Umrührung in dem Bad.
Somit werden Aufbringungsdicken von 0,1 bis 2 mm abhängig von der Aufbringungszeit und den verwendeten Parameterwerten erhalten.
Somit wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
- Dicke in um: 100, 800, 1500
- elektrisches Feld in V/cm: 3,3 ; 10 ; 16,7
- Zeit in Sekunden: 5; 30; 45.
Die erhaltenen Niederschläge bzw. Aufbringungen sind perfekt einheitlich und haftend. Die Zusammensetzung der Aufbringung ist die des elektrophoretischen Bads. Die Rohablagerung der Elektrophorese weist einen Wasseranteil von 20 bis 40 % auf. Eine Lufttrocknungs-Behandlung ermöglicht die Entfernung des Wassers, sei es nach 24 Stunden bei Umgebungstemperatur oder sei es zwei Stunden bei 120 ºC.
Nach der Trocknung ist die mechanische Widerstandsfähigkeit der Ablagerungen ausreichend, um eine Handhabung und die Ausführung einer Wärmediffusionsbehandlung zu ermöglichen, die das Erhalten einer Verfestigung der Ablagerung und einer Beschichtung gestattet, die die gewünschten mechanischen und metallurgischen Merkmale aufweist.
Die Betriebsbedingungen und die Parameterwerte sind an sich bekannt und werden bei jeder Anwendung abhängig von dem speziellen Material des zu beschichtenden Teils oder Substrats und des übertragenen Zufuhrmaterials bestimmt.
Nach der Verfestigung der Ablagerung durch Wärmediffusionsbehandlung wird eine mikrographische Struktur der Ablagerung gewonnen, die identisch mit der bei den zuvor erhaltenen Ablagerungen ist, bei denen die Anbringung der Zufuhr vor der Behandlung durch andere bekannte Mittel erfolgt, wie beispielsweise durch eine Spritze in Form einer die metallische Pulvermischung enthaltenen Paste.
Das Verfahren zur elektrophoretischen Aufbringung von metallischen Pulvern zur Beschichtung von Teilen durch Wärmediffusionsbehandlung kann verwendet werden, um eine Beschichtung bei der Reparatur von Teilen und/oder Herstellung von Neuteilen zu erhalten.
Wenn gewisse Bereiche des Teils nicht umhüllt werden sollen, wird eine Maskierung dieser Bereiche unter Verwendung an sich bekannter Mittel ausgeführt. Die Außenbereiche werden insbesondere mittels eines geeigneten Haftbandes maskiert, und für die Innenhohlräume werden Silikonstopfen verwendet.
Für den Fall, daß das Teil auf zwei Seiten beschichtet werden soll, wird das Teil während der Ausführung der elektrophoretischen Aufbringung zwischen zwei Elektroden vorgesehen, die in einem gleichen Abstand liegen, gemäß den zuvor festgelegten Bedingungen.

Claims

1. Verfahren zum elektrophoretischen Aufbringen eines Metallpulvers zur Beschichtung von Superlegierungsteilen durch eine Wärmediffusionsbehandlung,

dadurch gekennzeichnet,

daß das verwendete elektrophoretische Bad aus einer wässerigen Lösung mit 7,5 bis 17,5 g/l einer Verbindung auf Naturgummibasis gebildet wird, die Agar-Agar genannt wird, und der metallische Partikel mit 1,75 bis 2,25 kg/l hinzugegeben werden, die aus einer Mischung von zwei Pulvern einer an sich bekannten Zusammensetzung hervorgehen, die zu der Beschichtung geeignet sind, daß das zu beschichtene Teil als Anode angeordnet wird und die folgenden Parameter verwendet werden:

- Elektrodenabstand: 10 bis 80 mm,

- elektrisches Gleichfeld: 5 bis 30 V/cm,

- Stromdichte: 0,2 bis 2 A/dm²,

- Aufbringtemperatur: Umgebung, ungefähr 20ºC, um eine Beschichtungsdicke zwischen 0,1 und 2 mm zu erhalten, und dadurch daß der elektrophoretischen Aufbringung eine Lufttrocknung folgt.

2. Bad zur elektrophoretischen Aufbringung eines Metallpulvers zur Beschichtung von Superlegierungsteilen durch Wärmediffusionsbehandlung,

dadurch gekennzeichnet,

daß es die folgende Zusammensetzung enthält:

- Eine mit 7,5 bis 17,5 g/l in destilliertem Wasser gelöste Verbindung auf Naturgummibasis, die Agar-Agar genannt wird, und

- ein mit 1,75 bis 2,25 kg/l in der wässrigen Lösung dispergiertes Metallpulver, das aus einer Mischung einer an sich bekannten Zusammensetzung von zwei Metallpulvern hervorgeht, die zu der Beschichtung geeignet ist.