EP0052186B1 - Verbundkörper - Google Patents

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EP0052186B1
EP0052186B1 EP81106667A EP81106667A EP0052186B1 EP 0052186 B1 EP0052186 B1 EP 0052186B1 EP 81106667 A EP81106667 A EP 81106667A EP 81106667 A EP81106667 A EP 81106667A EP 0052186 B1 EP0052186 B1 EP 0052186B1
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EP
European Patent Office
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melting
intermediate layer
surface coating
plastics material
plastic
Prior art date
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Expired
Application number
EP81106667A
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English (en)
French (fr)
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EP0052186A1 (de
Inventor
Heinz Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B05D1/08—Flame spraying
    • B05D1/10—Applying particulate materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2201/00—Polymeric substrate or laminate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2508/00—Polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2601/00—Inorganic fillers
    • B05D2601/20—Inorganic fillers used for non-pigmentation effect

Definitions

  • thermal spraying of high-melting substances is known, but could not previously be used to form surface coatings on plastic bodies, because the surface of the plastic would coke. Therefore, thermal spraying was only possible with low-melting substances, for example with pure aluminum, whereby only a relatively low adhesive strength of the surface coating on the plastic base body could be achieved, even if the surface had previously been roughened.
  • thermal spraying is now applied without damage to a plastic base body to form a firmly adhering surface coating from a high-melting substance in such a way that the surface coating is bound via an intermediate layer, which is both made of a thermally sprayable plastic as well as the high-melting material chosen for the surface coating.
  • the intermediate layer decreases from the plastic base body to the outside in the plastic portion and correspondingly in the portion of the high-melting substance to at least approximately plastic freedom at the transition to the surface coating.
  • the high-melting substance is thus already contained in the intermediate layer that binds the surface coating.
  • this substance initially only has a small proportion in relation to the plastic of the intermediate layer, this plastic will nevertheless have to meet relatively high requirements for its resistance to decomposition when heated by thermal spraying, and not under certain circumstances, depending on the choice of the high-melting substance to coke yourself.
  • the invention is therefore based on the object of providing a composite body of this type for binding the surface coating with a thermally sprayable intermediate layer, with which thermal damage is reliably ruled out both with regard to the plastic of the base body and with regard to the plastic component itself.
  • the drawing shows in section a section of a base body 1 made of plastic, e.g. Polyvinyl chloride, which for reasons of erosion protection is provided with a surface coating 2 made of a high-melting metal, e.g. Titanium is provided. Since the surface coating 2 is used by thermal spraying, e.g. Plasma spraying, which is to be produced, a thermally sprayed intermediate layer 3 is provided as a composite layer between the base body 1 and the surface coating 2 to prevent coking or similar damage to the plastic.
  • the intermediate product for the intermediate layer 3 is a mixture e.g. Made of polyester resin and aluminum alloyed with silicon.
  • This mixture is available in the quantity ratio required for the intended function as so-called 601 NS powder from METCO INC., 1101 Prospect Ave., Westbury, LI, New York and has so far been used in engines for surface coatings of metal surfaces which are used in the Protect the run-in phase of the blades against their contact. It has been shown that the intermediate layer 3 sprayed from such powder, the low-melting metal part of which is harmless to the plastic of the base body 1, not only does not suffer any damage during the subsequent thermal spraying of the surface coating 2, but also ensures the desired high adhesive strength of the surface coating.
  • the invention is not limited to an intermediate layer with an unchanged ratio of metal to plastic.
  • it can, starting from the plastic base body, decrease the intermediate layer in layers or continuously in the plastic portion and increase accordingly in the proportion of the low-melting metal up to at least approximately plastic freedom at the transition to the surface coating.

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Description

  • Das thermische Spritzen hochschmelzender Stoffe ist bekannt, konnte aber bisher zum Bilden von Oberflächenüberzügen bei Kunststoffkörpern nicht eingesetzt werden, weil die Oberfläche des Kunststoffs dabei verkoken würde. Daher war das thermische Spritzen bloss mit niedrigschmeizenden Stoffen möglich, beispielsweise mit reinem Aluminium, wobei sich nur eine relativ geringe Haftfestigkeit des Oberflächenüberzugs am Kunststoffgrundkörper erreichen liess, selbst wenn dessen Oberfläche zuvor aufgerauht wurde.
  • Nach der nicht veröffentlichten DE-B 3 004 869 wird daher das thermische Spritzen nun in der Weise für einen Kunststoffgrundkörper zur Bildung eines festhaftenden Oberflächenüberzugs aus einem hochschmelzenden Stoff schädigungsfrei angewendet, dass der Oberflächenüberzug über eine Zwischenschicht gebunden wird, welche sowohl aus einem thermisch spritzbaren Kunststoff als auch aus dem für den Oberflächenüberzug gewählten hochschmelzenden Stoff besteht. Hierbei nimmt die Zwischenschicht ausgehend vom Kunststoffgrundkörper nach aussen im Kunststoffanteil ab und entsprechend im Anteil des hochschmelzenden Stoffes zu bis zu wenigstens annähernder Kunststofffreiheit am Übergang zum Oberflächenüberzug.
  • Bei diesem Verbundkörper ist somit bereits in der den Oberflächenüberzug bindenden Zwischenschicht dessen hochschmelzender Stoff enthalten. Obgleich dieser Stoff im Verhältnis zum Kunststoff der Zwischenschicht an dieser zunächst nur einen geringen Anteil hat, wird dieser Kunststoff dennoch relativ hohen Anforderungen an seine Resistenz gegen eine Zersetzung unter Erhitzung beim thermischen Spritzen genügen müssen, um nicht unter Umständen, je nach Wahl des hochschmelzenden Stoffes, selbst zu verkoken.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Verbundkörper für die Bindung des Oberflächenüberzugs mit einer thermisch spritzbaren Zwischenschicht zu versehen, mit der beim thermischen Spritzen sowohl hinsichtlich des Kunststoffs des Grundkörpers als auch hinsichtlich des eigenen Kunststoffanteils eine Schädigung gleichermassen sicher ausgeschlossen ist.
  • Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Demnach wird in der Erkenntnis, dass zur Bindung des Oberflächenüberzugs der Metallanteil der Zwischenschicht in der Regel nicht aus dem für den Oberflächenüberzug gewählten Stoff beschaffen zu sein braucht, auf diesen Stoff (für die Zwischenschicht) völlig verzichtet und auf ein niedriger schmelzendes Metall, wie Aluminium (Patentanspruch 2), zurückgegriffen als Anteil einer Zwischenschicht, die, gegenüber dem Vorschlag der vorgenannten nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung, im Mengenverhältnis Metall zu Kunststoff vom Grundkörper aus bis zum Oberflächenüberzug unverändert sein kann. Hierbei hat sich erwiesen, dass mit einem Pulver aus Aluminium und mindestens 50% Polyesterharz (Patentanspruch 3) eine festhaftende Zwischenschicht erreicht wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung im Schnitt einen Ausschnitt aus einem Grundkörper 1 aus Kunststoff, z.B. Polyvinylchlorid, welcher aus Gründen des Erosionsschutzes mit einem Oberflächenüberzug 2 aus einem hochschmelzenden Metall, z.B. Titan, versehen ist. Da der Oberflächenüberzug 2 aus Wirtschaftlichkeitsgründen durch thermisches Spritzen, z.B. Plasmaspritzen, hergesteflt werden soll, ist zur Vorbeugung gegen eine Verkokung oder dergleichen Schädigung des Kunststoffs eine ebenfalls thermisch gespritzte Zwischenschicht 3 als Verbundschicht zwischen dem Grundkörper 1 und dem Oberflächenüberzug 2 vorgesehen. Hierbei ist das Vorprodukt für die Zwischenschicht 3 ein Gemenge z.B. aus einem Polyesterharz und aus mit Silizium legiertem Aluminium. Dieses Gemenge ist in dem für die zugedachte Funktion erforderlichen Mengenverhältnis als sogenanntes 601 NS-Pulver von der Firma METCO INC., 1101 Prospect Ave., Westbury, L.I., New York beziehbar und wird bisher bei Triebwerken für Oberflächenüberzüge von Metaltflächen angewendet, welche in der Einlaufphase der Schaufeln gegen deren Berührung zu schützen sind. Es hat sich erwiesen, dass die aus solchem Pulver gespritzte Zwischenschicht 3, deren niedrigschmelzender Metallanteil dem Kunststoff des Grundkörpers 1 unschädlich ist, nicht nur beim anschliessenden thermischen Spritzen des Oberflächenüberzugs 2 keinen Schaden nimmt, sondern auch die angestrebte hohe Haftfestigkeit des Oberflächenüberzugs gewährleistet.
  • Es bleibt schliesslich anzumerken, dass die Erfindung nicht auf eine Zwischenschicht mit unverändertem Mengenverhältnis Metall zu Kunststoff beschränkt ist. Es kann also, entsprechend dem Vorschlag der vorgenannten nicht veröffentlichten Patentanmeidung, ausgehend vom Kunststoffgrundkörper die Zwischenschicht nach aussen lagenweise oder kontinuierlich im Kunststoffanteil abnehmen und entsprechend im Anteil des niedrigschmelzenden Metalls zunehmen bis zu wenigstens annähernder Kunststofffreiheit am Übergang zum Oberflächenüberzug. Das bedeutet für die Verwendung des vorgenannten fertigen Pulvers, dass diesem beim Spritzen lediglich das legierte Aluminium beigemengt zu werden braucht unter entsprechender Verminderung der jeweiligen Menge an fertigem Pulver; eine hierzu geeignete Einrichtung ist schon in der vorgenannten Patentanmeldung erläutert.

Claims (4)

1. Verbundkörper mit einem durch thermisches Spritzen gebildeten Oberffächenüberzug (2) aus einem hochschmelzenden Stoff, wie Metalle und/ oder deren Oxide, Karbide, auf einem Kunststoffgrundkörper (1), an den der Oberflächenüberzug (2) über eine durch thermisches Spritzen eines mit einem Kunststoff vermengten Metalls gebildete Zwischenschicht (3) gebunden ist, wobei zur Vermeidung einer thermischen Schädigung des Kunststoffs der Metallanteil der Zwischenschicht (3) dem hochschmelzenden Stoff gegenüber ein niedriger schmelzendes Metall oder eine niedriger schmelzende Metallegierung ist.
2. Verbundkörper nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (3) ein Gemenge aus einem Kunstharz und Aluminium bzw. einer seiner Legierungen ist.
3. Verbundkörper nach Anspruch 2, wobei das Kunstharz ein Polyester ist mit einem Anteil von mindestens 50% am Gemenge.
4. Verbundkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei ausgehend vom Kunststoffgrundkörper die Zwischenschicht nach aussen lagenweise oder kontinuierlich im Kunststoffanteil abnimmt und entsprechend im Anteil des niedriger schmelzenden Metalls zunimmt bis zu wenigstens annähernder Kunststofffreiheit am Übergang zum Oberflächenüberzug.
EP81106667A 1980-11-14 1981-08-27 Verbundkörper Expired EP0052186B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803042922 DE3042922A1 (de) 1980-11-14 1980-11-14 Verbundkoerper
DE3042922 1980-11-14

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EP0052186A1 EP0052186A1 (de) 1982-05-26
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EP81106667A Expired EP0052186B1 (de) 1980-11-14 1981-08-27 Verbundkörper

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EP0052186A1 (de) 1982-05-26

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