EP0725159B1 - Coating process - Google Patents

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EP0725159B1
EP0725159B1 EP96100605A EP96100605A EP0725159B1 EP 0725159 B1 EP0725159 B1 EP 0725159B1 EP 96100605 A EP96100605 A EP 96100605A EP 96100605 A EP96100605 A EP 96100605A EP 0725159 B1 EP0725159 B1 EP 0725159B1
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EP
European Patent Office
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coating
substrate
active ingredient
layer
islands
Prior art date
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EP96100605A
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Wilhelm Dr. Funk
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Maschinenfabrik Rieter AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter AG
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Publication date
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    • 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
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
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    • 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
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    • Y10T428/257—Iron oxide or aluminum oxide

Definitions

  • This invention relates to the coating of articles (e.g. Components) and on objects with appropriate coatings.
  • the invention is especially but not exclusively for use in the Coating of thread-guiding elements designed, especially of Elements for guiding threads, synthetic fibers or filaments exhibit (e.g. stretching rolls for chemical fiber plants).
  • the Invention is particularly interesting in the manufacture of elements related to freestanding surfaces have a catalytic effect to the To achieve decomposition of deposits on these surfaces. This can a self-cleaning effect can be brought about.
  • the decomposition can by the action of oxygen from the air.
  • it can also be a catalytic effect in the general sense, e.g. for better Combustion of exhaust gases or for the catalysis of chemical processes of all Art.
  • a thread-guiding element according to the invention is on the thread-guiding surface provided a coating with a catalytic effect, and according to the invention other features listed in the characterizing part of the first claim on one Surface of the object a layer of a treatment material by means of a thermal spray process is formed and an active ingredient is co-injected with the treatment material.
  • the treatment material can form a protective layer, e.g. against wear, corrosion or similar damage is particularly resistant. Ceramic layers are particularly well suited for this purpose.
  • the active ingredient can accordingly in all layers or only in predetermined Layers of the treatment layer are provided.
  • the use of the Active ingredient in individual selected locations is preferred where the Active ingredient itself is expensive (e.g. platinum) and its effect only on a certain one Surface (e.g. on a free-standing surface).
  • thermal spraying includes at least plasma spraying, Flame spraying, high speed flame spraying (HVOF) and detonation coating.
  • a spraying process requires the supply of injectable material in the mold of particles with a predetermined minimum u. Maximum size. This Particles can be roughly spherical prior to spraying, but become Impact on the workpiece "flattened", being in the forming Layer are embedded, or merge with this layer. It This creates a permanent connection between each newly arriving particle and the existing layer-forming material. The result is a composite material the "islands" of the active substance in the substrate of the Includes material.
  • the particles can have a size of approx. 10 ⁇ m before spraying, such particles are not respirable.
  • the particle size influences the Surface finish. It can be sprayed with surfaces Roughness values between Ra 0.1 ⁇ m and 10 ⁇ m can be generated. The Connections within the layer are so tight that the product can be sanded or brushed.
  • the invention further provides a thread guiding element, in particular a component, which is provided with a coating formed by thermal spraying, an active ingredient being embedded in the coating by co-injection, that the active ingredient on a free-standing surface of the object Comes out.
  • the coating can be formed in such a way that discrete islands of a predetermined active ingredient in the substrate of the Coating divided and embedded or edged therein.
  • the active ingredient can make up about 50% of the total weight of the coating represent, usually up to 10% (especially between 2% and 10%) of this weight as an active ingredient to achieve the desired effect should be enough.
  • the substrate can be formed from a material that is resistant to wear and tear while producing a predetermined surface quality, e.g. achieving one predetermined roughness value or (in cooperation with a predetermined Mating surface) coefficient of friction.
  • Fig. 1 shows schematically in cross section a protective cabin 10, the one Robot 12 and a workpiece carrier 14 envelops.
  • the robot 12 is in accordance with a conventional design today and includes a drive system (not shown), that can be controlled by a programmable controller 16.
  • the controller 16 is integrated in a control panel (not shown) which is provided outside the cabin 10.
  • the drive (not shown) of the workpiece carrier is controlled by the same controller 16.
  • the holder 14 carries a cylindrical workpiece 18, which is driven by the Holder 14 are rotated about the axis 20 at a predetermined speed can.
  • the robot 12 can be controlled by a gripper 22 to move back and forth in axial directions relative to the workpiece 18.
  • the gripper 22 carries a spray gun 24, the mouth part of which follows is described in more detail with reference to Figure 2.
  • the gun 24 is with two Provide powder injectors 26,28, each with a flexible line 30,32 a respective wettable powder storage 34, 36 are connected.
  • a Transport gas supply (not shown) is connected to each store 34, 36, so that when the gas supply is activated, powder from at least one store 34 or 36 can be supplied via the respective injector 26, 28.
  • the transport gas supply can be activated selectively from the control panel.
  • the mouth portion of the gun 24 includes a tube 38 with an open end, which faces the workpiece 18.
  • An electrode 40 is in the tube 38 provided, and an arc (plasma) 42 is generated in operation, which extends to the workpiece 18 and a transport path in the direction of Workpiece 18 forms.
  • the injector 28 (and / or 26) emerging powder particles 44 introduced and immediately in the direction of the workpiece 18 entrained and against the one currently opposite Surface part 46 of the workpiece 18 flung.
  • the temperature of the plasma is so high that the powder particles 44 partially melt before they reach the surface of the workpiece 18. There arrived, but they are pressed flat on the surface portion 46, where they give off their heat to the workpiece 18 and solidify immediately. Thereby connect with the material they encounter.
  • a thin layer also called “lamella", not shown
  • a layer 50 Fig. 3 of the sprayed Material on the surface of the workpiece 18.
  • the thickness of the lamella depends i.a. powder feed rate and quantity and linear speed the gun 24 in the axial direction of the workpiece 18. If each layer is formed the same, the thickness of layer 50 depends on that Number of repetitions of layer formation. More details of the Spray technology are from the aforementioned treatise by the company Plasmatechnik AG, or from the general literature.
  • FIG. 3 shows schematically an example of the structures made possible by this invention become.
  • the greatest part of the layer thickness is in this case a substrate material 52, wherein during the formation of individual Lay a second material (an active ingredient) is injected, and forms discrete "Islands" 54, which are embedded or enclosed in the substrate 52.
  • the active ingredient is only used during the formation of the last one Was supplied to the arc, so that at least individual islands 54 of free-standing surface 56 of layer 50 appear.
  • the system could be set so that practically all islands 54 at least appear partially on the surface 56, which is particularly interesting is when the active ingredient to achieve a certain effect on the Surface 56 is provided.
  • an "active ingredient” can be influenced by the environment, e.g. among other things from the temperature and working atmosphere, e.g. of the Air composition or air circulation.
  • the component can therefore Installation in an aggregate, which is a suitable "environment” guaranteed or enabled, e.g. contains a heater (around a maintain a predetermined or a minimum temperature) or a Extraction or supply includes (e.g. to remove vapors or fresh air or supply gases).
  • the component normally becomes Mounting in a predetermined unit may be suitable, e.g. as Rod are formed, which is held in a liquid (flow) by means of a holder is immersed to act as a catalyst for predetermined chemical reactions to serve this liquid.
  • the well-known problem of "poisoning" must naturally be taken into account when selecting the active ingredient.
  • the catalyst should have a "self-cleaning" effect, it can be used Oxidation of deposits can be provided. In this case it is natural important that oxygen also interacts with both the catalyst as well as with the material to be oxidized. To accomplish this Requirement, it may be important to over the active ingredient as evenly as possible distribute the area to be protected so that the drug islands are not all can be covered. A spraying process with a suitable selection of the Particle size and uniformity of the application comes to fulfillment contrary to this distribution task.
  • the invention is not based on the use of a ceramic Treatment material restricted. Any injectable material could Form substrate.
  • the ceramic materials are for this purpose particularly interesting because of its wear resistance.
  • a high abrasion resistance is associated with thread guiding Elements of particular importance, but less so in other cases be important.
  • the invention could e.g. related to manufacturing used by self-cleaning walls for baking ovens - cf. e.g. US-A-3266477 - where catalytic activity is also important, abrasion resistance (compared e.g. with a stretching roller) can be very low.
  • the selection of the active ingredient to achieve a catalytic effect must also be made with regard to the end use.
  • a great many materials are suitable for acting as catalysts in a suitable environment, even metal oxides (Al 2 0 3 , TiO 2 ), which are also resistant to wear. The selection is therefore in no way limited to the precious metals.
  • the simultaneous delivery of both the substrate material and the Active ingredient can take place in that the memory 34 (FIG. 1) with the Substrate powder and the memory 36 are filled with the active ingredient powder and the transport gas is fed to both stores 34, 36. But this becomes too Problems arise where the amount of active ingredient is only a fraction of that The amount of substrate material is. In the latter case, however, a powder mixture mixed with the predetermined proportions of the two components and filled into a memory 34 or 36. Where the active ingredient is should appear in individual layers, the transport gas supply to the suitable time switched on or off the corresponding memory be provided with a different wettable powder in the other store can be.
  • the workpiece 18 is the godet (ie the thread-carrying part) of a draw roll unit for use in the spinning of continuous filaments made of synthetic polymers. Designs of such units are shown, for example in EP-A-454618 and in our Swiss patent application No. 925/94 of March 28, 1994 (PCT / CH94 / 00104).
  • the godet itself is made of steel and its outer cylindrical surface (over which the filaments run during operation) is prepared for receiving a protective layer 50 (FIG. 3) according to the known measures of spray technology. 1, a layer 50 with Al 2 O 3 as a substrate with a total thickness of, for example, 150 ⁇ m is built up.
  • the binding of the active ingredient (platinum) to the ceramic is so strong that the coated godet can then be ground to a to produce predetermined surface quality without doing an essential one Platinum loss in surface 56 must be accepted.

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Description

Diese Erfindung bezieht sich auf das Beschichten von Gegenständen (z.B. Bauteile) und auf Gegenstände mit entsprechenden Beschichtungen. Die Erfindung ist insbesondere aber nicht ausschliesslich zur Anwendung in der Beschichtung von fadenführenden Elementen konzipiert, insbesondere von Elementen zum Führen von Fäden, die synthetische Fasern oder Filamente aufweisen (z.B. Streckrollen für Chemiefaseranlagen). Durch das Beschichten nach dieser Erfindung können verschiedene Wirkungen erzielt werden, aber die Erfindung ist besonders interessant in der Herstellung von Elementen, die an freistehenden Oberflächen eine katalytische Wirkung aufweisen, um die Zersetzung von Ablagerungen an diesen Flächen zu erzielen. Dadurch kann eine selbstreinigende Wirkung herbeigeführt werden. Die Zersetzung kann durch die Einwirkung von Sauerstoff aus der Luft erfolgen. Natürlich kann es auch eine katalytische Wirkung im allgemeinen Sinn sein, z.B. zur besseren Verbrennung von Abgasen oder zur Katalyse von chemischen Prozessen aller Art.This invention relates to the coating of articles (e.g. Components) and on objects with appropriate coatings. The invention is especially but not exclusively for use in the Coating of thread-guiding elements designed, especially of Elements for guiding threads, synthetic fibers or filaments exhibit (e.g. stretching rolls for chemical fiber plants). By coating Various effects can be achieved according to this invention, but the Invention is particularly interesting in the manufacture of elements related to freestanding surfaces have a catalytic effect to the To achieve decomposition of deposits on these surfaces. This can a self-cleaning effect can be brought about. The decomposition can by the action of oxygen from the air. Of course it can also be a catalytic effect in the general sense, e.g. for better Combustion of exhaust gases or for the catalysis of chemical processes of all Art.

Stand der TechnikState of the art

Aus US-A-3080134 ist es bekannt, einen Bauteil mit einer harten Keramikbeschichtung zu versehen, welche eine vorbestimmte Oberflächengüte aufweist, und zwar sowohl bezüglich der Mikrostruktur der Oberfläche (mit abgerundeten eher als scharfkantigen Hervorhebungen) als auch des daraus entstehenden Rauheitsgrades. Aus US-A-3902234 ist es bekannt, eine Streckrolle zur Verwendung beim Spinnen von synthetischen Garnen vorerst mit einer Beschichtung nach US-A-3080134 zu versehen und anschliessend zwischen den Hervorhebungen metallisches Platin oder metallisches Palladium abzulagern. Diese Metalle sollten als Katalysatoren wirken, um die Zersetzung von Ablagerungen auf der Oberfläche der Streckrolle durch die Einwirkung von Sauerstoff aus der Luft zu fördern, d.h. um ein langsam vor sich gehendes "Verbrennen" solcher Ablagerungen (bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur des synthetischen Materials) zu erzielen. From US-A-3080134 it is known to produce a component with a hard To provide ceramic coating, which has a predetermined surface quality has, both with regard to the microstructure of the surface (with rounded rather than sharp-edged highlights) as well as the one from it resulting degree of roughness. From US-A-3902234 it is known a Drawing roller for use in spinning synthetic yarns for now to be provided with a coating in accordance with US-A-3080134 and then between the highlights metallic platinum or metallic palladium to deposit. These metals should act as catalysts to prevent decomposition of deposits on the surface of the stretching roller due to the action of Promote oxygen from the air, i.e. a slow moving one "Burn" of such deposits (at temperatures below the To achieve melting temperature of the synthetic material).

Das Konzept einer derartigen Katalysatorbeschichtung ist ausgezeichnet. Die Erstellung einer solchen Beschichtung nach dem im US-A-3902234 vorgeschlagenen Verfahren ist allerdings mit einigen Nachteile verbunden. Das Metall soll sich nach einer chemischen Reaktion in einer Lösung als Partikel zwischen den Hervorhebungen ablagern. Das Verfahren muss in mehreren Schritten durchgeführt werden, da die Reaktionskomponenten einzeln auf das Werkstück aufgetragen werden müssen, wonach das Stück geheizt werden muss, um die Reaktion zu bewirken. Da das Ablagern nicht selektiv durchgeführt werden kann, bildet sich eine Schicht des Katalysators sowohl zwischen als auch auf den Hervorhebungen. Es entsteht dabei generell nur eine sehr lose Verbindung zwischen dem Metall und der Keramikschicht, so dass der äusserliche Teil der Metallschicht leicht abgebürstet werden kann, was die gewünschten Katalysatorablagerungen zwischen den Hervorhebungen freilässt, allerdings bei Verlust des entfernten Katalysatormaterials. Auch wenn letzteres Material eventuell wiederverwendet werden kann, wird das Verfahren dadurch gesamthaft weiter verkompliziert. Es kommt dazu, dass die Partikel sehr fein sein müssen, um zwischen den Hervorhebungen liegen zu können - solche feine Partikel können lungengängig sein, was besonders gefährlich sein wird, wenn die Partikel nadelförmig sind. Weiter, Platin erfordert sowieso eine spezielle Behandlung, weil für Platinverbindungen extrem tiefe MAK-Werte gelten (MAK = Maximale Arbeitsplatz-Konzentration).The concept of such a catalyst coating is excellent. The Creation of such a coating according to that proposed in US-A-3902234 However, the process has some disadvantages. The Metal is said to become particles after a chemical reaction in a solution deposit between the highlights. The procedure must be in several Steps are carried out because the reaction components individually on the Workpiece must be applied, after which the piece can be heated must to effect the reaction. Because deposition is not selective can be carried out, a layer of the catalyst forms both between as well as on the highlights. It generally only arises a very loose connection between the metal and the ceramic layer, so that the outer part of the metal layer can be brushed off easily, what the desired catalyst deposits between the highlights released, but with loss of the removed catalyst material. Even if the latter material can possibly be reused, the procedure this further complicates overall. It happens that the particles have to be very fine to be able to lie between the highlights - Such fine particles can be respirable, which can be particularly dangerous when the particles are acicular. Furthermore, platinum requires one anyway special treatment because extremely low MAK values for platinum compounds apply (MAK = maximum workplace concentration).

Es ist aus US-A-3266477 bekannt, Kochgeräte mit einer Katalysatorschicht zu versehen, so dass sie "sich selber reinigen". Dabei kann man mit relativ hohen Betriebstemperaturen rechnen (200 bis 260°C) und die Katalysatorschicht ist offensichtlich als ununterbrochene Beschichtung der geschützten Fläche vorgesehen, obwohl die Möglichkeit einer Unterbrechung erwähnt ist (Spalte 5, Zeile 32). Es sind verschiedene Katalysatoren vorgesehen, wovon einige sich durch Plasmaspritzen anbringen lassen (Spalte 2, Zeile 30). Die Edelmetalle, obwohl auch als Katalysatoren in US-A-3266477 erwähnt, sind scheinbar nicht zum Spritzen vorgesehen.It is known from US-A-3266477 to cook appliances with a catalyst layer provided so that they "clean themselves". You can do that with relatively high Calculate operating temperatures (200 to 260 ° C) and the catalyst layer is obviously as a continuous coating of the protected area provided, although the possibility of an interruption is mentioned (column 5, Line 32). Various catalysts are provided, some of which are different Have it applied by plasma spraying (column 2, line 30). The precious metals although also mentioned as catalysts in US-A-3266477, apparently are not intended for spraying.

Es ist auch bekannt, dass z.B. Platin gespritzt werden kann, wie aus der Abhandlung "Plasmaspritztechnik - Grundlagen und Anwendungen" der Firma Plasma Technik AG, 5607 Hägglingen, Schweiz zu entnehmen ist. Die Herstellung von Platin-Katalysatoren mittels Spritzen ist aber zumindest ungewöhnlich, es ist z.B. nicht in Römpp's Chemie Lexikon von der Verlagshandlung Keller, Stuttgart, Deutschland (Auflage 8, 1987, Seite 3256) in diesem Zusammenhang erwähnt worden. Bekannt ist das Aufbringen von Platinschutzschichten mittels Drahtspritzen, d.h. das Platin wird in Form von Drähten zugeführt (US-A-3,136,658 und US-A-3,125,539). In US-A-3,125,539 wird eine Zufuhr in Form von Pulver erwähnt (Spalte 3, Zeile 16). Die Herstellung von Schutzschichten aus der Platin-Familie ist nicht Ziel dieser Erfindung.It is also known that e.g. Platinum can be sprayed, like from the Treatise "Plasma Spraying Technology - Basics and Applications" of the company Plasma Technik AG, 5607 Hägglingen, Switzerland. The Production of platinum catalysts by means of spraying is at least unusual, e.g. not in Römpp's Chemie Lexikon from the publishing house Keller, Stuttgart, Germany (edition 8, 1987, page 3256) have been mentioned in this context. The application of platinum protective layers is known by means of wire spraying, i.e. the platinum is fed in the form of wires (US-A-3,136,658 and US-A-3,125,539). US-A-3,125,539 discloses a powder feed mentioned (column 3, line 16). The production of protective layers from the platinum family is not the aim of this invention.

Die folgenden Möglichkeiten sind ebenfalls nach dem Stand der Technik bekannt:

EP-A-423063
eine Schutzschicht wird aus einer metallischen Matrix gebildet, in die als Hartstoffe karbidische und oxidische Keramik-Partikel eingelagert sind. Oxidische Partikel können während des Beschichtungsprozesses nach einem sogenannten Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren erzeugt werden.
EP-A-54165
Druckwalze mit einem komplexen Schichtaufbau, wovon eine (innere) Schicht aus TiO2 mit 3 % Platin im Plasmaspritzverfahren aufgebracht wird. Platin als Zusatz zur Erzielung von elektrischer Leitfähigkeit.
GB-A-2130250
Herstellung einer Lagerlegierung (z.B. aus Al/Pb), wobei die Schichten durch ein Plasmaspritzverfahren aufgebaut werden und der Anteil einer Komponente allmählich zunimmt.
EP-A-223104
Anbringen einer Schutzschicht aus Aluminiumsilikat. Dazu kann das Plasmaspritzverfahren verwendet werden.
DE-A-3721008
In einer Lagerlegierung ähnlich der Legierung nach GB-A-2130250 werden Hartstoffteile dem Plasmastrahl zugeführt.
US-A-3279939
Eine Schicht mit hohem Verschleisswiderstand bei hohen Einsatztemperaturen (z.B. über 537,8° C) kann mittels eines Spritzverfahrens gebildet werden.
EP-A-592310
Eine Schicht mit niedrigem Reibungskoeffizient kann mittels eines thermischen Spritzverfahrens gebildet werden.
EP-A-401611
Korrosions- u. Verschleiss-Schutzschicht aus Hochtemperatur-Verbund-Werkstoffen, die durch Auftragsschweiss- oder thermische Spritzverfahren gebildet werden können. Platin ist als Beimischung erwähnt zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit u. Stabilisierung der Karbide.
US-A-3020182
Bildung von Keramik/Metall Verbindungen durch thermisches Spritzen.
GB-A-2188251
Diese Schrift betrifft die Herstellung eines Katalysators mittels Plasmaspray auf ein Substrat, um das Substrat mit einem katalytischen Material für die entsprechende Reaktion zu besprayen. Das katalytische Material beinhaltet vorzugsweise Nickeloxyd (NiO) und Nickelaluminiumoxyd (NiAl2O4) und das Substrat ist vorzugsweise keramisch oder metallisch, beispielsweise eine Aluminiumlegierung.
US-A-4,396,473
Diese Schrift betrifft die Beschichtung einer porösen Oberfläche mit einem wieder entfernbaren Metall und einem katalytischen Metall. Dabei wird das wieder entfernbare Metall vorzugsweise mittels einer sauren oder basischen Flüssigkeit chemisch wieder entfernt. Die beiden Metalle werden mittels zweier unterschiedlicher Drähte, welche mit einem Funkenbogen geschmolzen werden, mit einem Luftstrahl gegen die poröse Oberfläche gespritzt. Nach dem Weglösen der auflösbaren Metallschicht bleibt nur die katalytische Metallschicht auf der porösen Oberfläche.
GB-A-1288326
Diese Schrift betrifft eine Verbrennungskammerbeschichtung in einer Druckzündmaschine, wobei diese Beschichtung eine Molybdänschicht mit einem darauf beschichteten katalytischen Auftrag aus Aluminium-Silikat mit vorgegebenem Verhältnis und vorgegebener Korngrösse betrifft. Dabei wird die zweite Schicht mittels Plasmaspray auf die erste, mittels Flammspritzen aufgebrachte Schicht, aufgebaut.
US-A-3,274,007
Diese Schrift betrifft eine ,,selbstheilende", hitzebeständige Beschichtung für das Plasmaspritzen, im wesentlichen bestehend aus einer schwer schmelzbaren Oxydtrockenmischung mit Silikon von vorgegebenem Verhältnis von 20-40% Silikon in der Mischung. Die Mischung wir trocken gemischt, wobei das Silikon eine tiefere Schmelztemperatur als das schwer schmelzbare Oxyd aufweist, so dass das Silikon die Poren schliesst, wenn das schwer schmelzbare Oxyd mittels Plasma aufgetragen wird und dabei diese Poren bildet, welche durch das Silikon geschlossen werden.
US-A-3,378,391
Diese Schrift betrifft das Aufspritzen von Plastik auf eine Oberfläche mit einer Temperatur, welche genügend hoch ist, um das Plastik zu schmelzen und damit eine Schicht zu bilden auf dem Objekt, jedoch nicht zu hoch, um es nicht zu zerstören. Dabei wird das Plastik in Pulverform in die Spritzpistole geführt und zwar handelt es sich um ein Opoxidharz, welches einen Katalysator in Pulverform mifführt. Das Plastik wird auf das Substrat aufgespritzt und der Katalysator dient als Härter (gewissermassen als zweite Komponente) beim Abkühlen. Vorgängig wurde dieser Katalysator oder Härter ebenfalls zusammen mit dem Plastik verflüssigt.
US-A-4,327,155
Diese Schrift betrifft ein Verfahren um festzustellen, wann eine Oberfläche eines Substrats wieder neu mit einem schützenden, metallischen oder keramischen Belag beschichtet werden soll, nach einer Benutzungszeit, während welcher die Schicht einer Abnützung unterworfen wurde. Dies geschieht, indem der Schutzschicht eine ultraviolettsensitive Phosphorkomponente beigegeben wird, so dass mittels der UV-Strahlung festgestellt werden kann, welche Restsubstanz in der Schicht vorhanden ist, nach der vorerwähnten Benutzungszeit. Dabei wird die Mischung aus Metallpulver und ultraviolettsensitivem Metalloxydphophor in Plasmaform oder Flammspritzverfahren aufgesprayt. Der geschützte Artikel beinhaltet eine innere und äussere Metallschicht und eine dazwischenliegende ultraviolettsensitive Phosphorschicht.
EP-A-0 669 299
Diese Schrift betrifft das Auftragen einer Titanschicht auf Beton, welche Innen durch Stahl verstärkt ist und das Verbinden dieser oberflächlichen Metallschicht mit den Stahlverstärkungen, um eine Korrosion der Stahlverstärkung zu verlangsamen. Dabei betrifft die Erfindung eine Verbesserung dieser Verlangsamung, indem zusätzlich zur Titanbeschichtung die Betonoberfläche noch mit einer Kobaldschicht überdeckt wurde, um das Resultat der hinausgezögerten Oxydation der Armierung zu verbessern.
The following options are also known in the prior art:
EP-A-423063
a protective layer is formed from a metallic matrix in which carbide and oxide ceramic particles are embedded as hard materials. Oxidic particles can be generated during the coating process using a so-called high-speed flame spraying process.
EP-A-54165
Printing roller with a complex layer structure, of which an (inner) layer made of TiO 2 with 3% platinum is applied in a plasma spraying process. Platinum as an additive to achieve electrical conductivity.
GB-A-2130250
Production of a bearing alloy (eg from Al / Pb), the layers being built up using a plasma spraying process and the proportion of a component gradually increasing.
EP-A-223104
Apply a protective layer made of aluminum silicate. The plasma spraying process can be used for this.
DE-A-3721008
In a bearing alloy similar to the alloy according to GB-A-2130250, hard material parts are fed to the plasma jet.
US-A-3279939
A layer with high wear resistance at high operating temperatures (eg above 537.8 ° C) can be formed by means of a spraying process.
EP-A-592310
A layer with a low coefficient of friction can be formed by means of a thermal spraying process.
EP-A-401611
Corrosion and Wear-resistant protective layer made of high-temperature composite materials that can be formed by build-up welding or thermal spraying. Platinum is mentioned as an admixture to improve corrosion resistance and. Stabilization of the carbides.
US-A-3020182
Formation of ceramic / metal connections by thermal spraying.
GB-A-2188251
This document relates to the production of a catalyst by means of plasma spray on a substrate in order to spray the substrate with a catalytic material for the corresponding reaction. The catalytic material preferably contains nickel oxide (NiO) and nickel aluminum oxide (NiAl 2 O 4 ) and the substrate is preferably ceramic or metallic, for example an aluminum alloy.
US-A-4,396,473
This document relates to the coating of a porous surface with a removable metal and a catalytic metal. The removable metal is preferably removed chemically using an acidic or basic liquid. The two metals are sprayed against the porous surface with an air jet using two different wires, which are melted with a spark arc. After the dissolvable metal layer has been removed, only the catalytic metal layer remains on the porous surface.
GB-A-1288326
This document relates to a combustion chamber coating in a pressure ignition machine, this coating relating to a molybdenum layer with a catalytic coating of aluminum silicate coated thereon with a predetermined ratio and predetermined grain size. The second layer is built up on the first layer by means of flame spraying by means of plasma spray.
US-A-3,274,007
This document relates to a "self-healing", heat-resistant coating for plasma spraying, essentially consisting of a difficult-to-melt oxide dry mixture with silicone of a predetermined ratio of 20-40% silicone in the mixture. The mixture is dry mixed, the silicone having a lower melting temperature than the difficult-to-melt oxide, so that the silicone closes the pores when the difficult-to-melt oxide is applied by means of plasma and thereby forms these pores, which are closed by the silicone.
US-A-3,378,391
This document relates to the spraying of plastic onto a surface at a temperature which is high enough to melt the plastic and thus form a layer on the object, but not too high so as not to destroy it. The plastic in powder form is fed into the spray gun, namely an opoxy resin which carries a powdered catalyst. The plastic is sprayed onto the substrate and the catalyst serves as a hardener (to a certain extent as a second component) when cooling. Previously, this catalyst or hardener was also liquefied together with the plastic.
US-A-4,327,155
This document relates to a method for determining when a surface of a substrate is again to be coated with a protective, metallic or ceramic covering after a period of use during which the layer has been subjected to wear. This is done by adding an ultraviolet-sensitive phosphorus component to the protective layer, so that the UV radiation can be used to determine which residual substance is present in the layer after the aforementioned period of use. The mixture of metal powder and ultraviolet-sensitive metal oxide phosphor is sprayed on in plasma or in a flame spraying process. The protected article includes an inner and outer metal layer and an intermediate ultraviolet sensitive phosphor layer.
EP-A-0 669 299
This document relates to the application of a titanium layer on concrete, which is reinforced by steel on the inside, and the connection of this surface metal layer to the steel reinforcements in order to slow down corrosion of the steel reinforcement. The invention relates to an improvement in this slowdown in that, in addition to the titanium coating, the concrete surface was also covered with a cobalt layer in order to improve the result of the delayed oxidation of the reinforcement.

Die obengenannten Beispiele zeigen, dass die Verwendung von thermischen Spritzverfahren zu verschiedenen Zwecken seit langem bekannt ist.The above examples show that the use of thermal Spraying methods for various purposes has long been known.

Die ErfindungThe invention

Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, ein fadenführendes Element vorzuschlagen, welche das Erzielen der vorteilhaften Wirkungen der Produkte nach US-C-3902234 bei einer Vereinfachung der Herstellung und Verlängerung der Lebensdauer ermöglichen.It is the object of this invention to propose a thread guiding element which achieving the beneficial effects of the products of US-C-3902234 in one Allow simplification of manufacture and extension of the service life.

Ein fadenführendes Element nach der Erfindung ist an der fadenführenden Oberfläche mit einer Beschichtung mit katalytischer Wirkung versehen, wobei erfindungsgemäss nebst anderen, im Kennzeichen des ersten Anspruches aufgeführten Merkmalen auf einer Fläche des Gegenstandes eine Schicht aus einem Behandlungsmaterial mittels eines thermischen Spritzverfahrens gebildet wird und mit dem Behandlungsmaterial ein Wirkstoff mitgespritzt wird. A thread-guiding element according to the invention is on the thread-guiding surface provided a coating with a catalytic effect, and according to the invention other features listed in the characterizing part of the first claim on one Surface of the object a layer of a treatment material by means of a thermal spray process is formed and an active ingredient is co-injected with the treatment material.

Das Behandlungsmaterial kann eine Schutzschicht bilden, die z.B. gegen Verschleiss, Korrosion oder ähnliche Beschädigungen besonders widerstandsfähig ist. Keramikschichten sind zu diesem Zweck besonders gut geeignet.The treatment material can form a protective layer, e.g. against wear, corrosion or similar damage is particularly resistant. Ceramic layers are particularly well suited for this purpose.

Der Wirkstoff wird zum Zweck vorgesehen, die Eigenschaften einer freistehenden Oberfläche des behandelten Gegenstandes zu beeinflussen, beispielsweise zur katalytischen Zersetzung von Ablagerungen darauf. Der Wirkstoff oder ein weiterer Wirkstoff könnte aber zum Erzielen anderer Wirkungen vorgesehen werden; z.B.:

  • 1) Zur Beeinflussung der Eigenschaften der Behandlungsschicht selbst, beispielsweise zur Erhöhung ihrer Zähigkeit.
  • 2) Zur Beeinflussung der Eigenschaften einer gemeinsamen Fläche des Gegenstandes und der Behandlungsschicht, beispielsweise zur Verbesserung der Haftfestigkeit der Behandlungsschicht.
    • The active ingredient is provided for the purpose of influencing the properties of a free-standing surface of the treated object, for example for the catalytic decomposition of deposits thereon. The active ingredient or another active ingredient could, however, be provided to achieve other effects; eg:
  • 1) To influence the properties of the treatment layer itself, for example to increase its toughness.
  • 2) To influence the properties of a common surface of the object and the treatment layer, for example to improve the adhesive strength of the treatment layer.

    • Der Wirkstoff kann dementsprechend in allen Lagen oder nur in vorbestimmten Lagen der Behandlungsschicht vorgesehen werden. Die Verwendung des Wirkstoffes in einzelnen ausgewählten Lagen wird vorgezogen, wo der Wirkstoff selbst teuer ist (z.B. Platin) und seine Wirkung nur an einer bestimmten Fläche (z.B. an einer freistehenden Oberfläche) erbringen soll.The active ingredient can accordingly in all layers or only in predetermined Layers of the treatment layer are provided. The use of the Active ingredient in individual selected locations is preferred where the Active ingredient itself is expensive (e.g. platinum) and its effect only on a certain one Surface (e.g. on a free-standing surface).

    Das Spritzverfahren kann mit konventionellen Spritzeinrichtungen durchgeführt werden, z.B. mittels einer Spritzpistole, die innerhalb einer Schutzkabine von einem programmierbaren Roboter einer Werkstückhalterung gegenüber geführt wird. Die Zufuhr an die Spritzeinrichtung wird dabei derart gestaltet bzw. gesteuert, dass zumindest phasenweise während des Spritzens sowohl das Behandlungsmaterial wie auch der Wirkstoff an die Spritzeinrichtung zum Weiterfördern an das Werkstück geliefert wird. Es kann sich dabei um die Lieferung von zwei Materialien jedes für sich oder um die Lieferung eines Gemisches der beiden Materialien handeln. Im letztgenannten Fall sollte darauf geachtet werden, dass die Entmischung (zumindest vor dem Fördern von der Spritzeinrichtung gegen das Werkstück) vermieden wird. Geeignete Massnahmen zu diesem Zweck sind:

    • Die Bildung einer sogenannten "mechanischen Legierung" der Materialien, die zusammen gespritzt werden sollten.
    • Die Umhüllung von Partikeln des einen Materials mit je einer Schicht des anderen.
    • Die Bildung eines Sinterkörpers aus den beiden Materialien, der dann in spritzfähige Partikel zerkleinert wird.
    The spraying process can be carried out with conventional spraying devices, for example by means of a spray gun, which is guided inside a protective cabin by a programmable robot opposite a workpiece holder. The supply to the spraying device is designed or controlled in such a way that both the treatment material and the active substance are delivered to the spraying device for further conveying to the workpiece at least in phases during the spraying. This can be the delivery of two materials each individually or the delivery of a mixture of the two materials. In the latter case, care should be taken to ensure that segregation is avoided (at least before being conveyed by the spray device against the workpiece). Suitable measures for this purpose are:
    • The formation of a so-called "mechanical alloy" of the materials that should be sprayed together.
    • The coating of particles of one material with one layer of the other.
    • The formation of a sintered body from the two materials, which is then broken down into sprayable particles.

    Der Begriff "thermisches Spritzen" umfasst zumindest Plasmaspritzen, Flammspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) und Detonationsbeschichten.The term "thermal spraying" includes at least plasma spraying, Flame spraying, high speed flame spraying (HVOF) and detonation coating.

    Ein Spritzverfahren erfordert die Zufuhr von spritzfähigem Material in der Form von Partikeln mit einer vorbestimmten Mindest- u. Maximalgrösse. Diese Partikel können vor dem Spritzen ungefähr kugelförmig sein, werden aber beim Auftreffen auf dem Werkstück "plattgedrückt", wobei sie in der sich bildenden Schicht eingebettet sind, bzw. sich mit dieser Schicht verschmelzen. Es entsteht daher eine feste Verbindung jedes neueintreffenden Partikels mit dem schon vorhandenen, schichtbildenden Material. Es ergibt sich somit ein Verbundwerkstoff, der "Inseln" des Wirkstoffes im Substrat des lungsmaterials umfasst.A spraying process requires the supply of injectable material in the mold of particles with a predetermined minimum u. Maximum size. This Particles can be roughly spherical prior to spraying, but become Impact on the workpiece "flattened", being in the forming Layer are embedded, or merge with this layer. It This creates a permanent connection between each newly arriving particle and the existing layer-forming material. The result is a composite material the "islands" of the active substance in the substrate of the Includes material.

    Die Partikel können vor dem Spritzen eine Grösse von ca. 10 µm aufweisen, solche Partikel sind nicht lungengängig. Die Partikelgrösse beeinflusst die Oberflächengüte. Es können mit einem Spritzverfahren Oberflächen mit Rauheitswerten zwischen Ra 0,1 µm und 10 µm erzeugt werden. Die Verbindungen innerhalb der Schicht sind derart fest, dass das Produkt geschliffen oder gebürstet werden kann.The particles can have a size of approx. 10 µm before spraying, such particles are not respirable. The particle size influences the Surface finish. It can be sprayed with surfaces Roughness values between Ra 0.1 µm and 10 µm can be generated. The Connections within the layer are so tight that the product can be sanded or brushed.

    Die Erfindung sieht weiterhin ein fadenführendes Element, insbesondere ein Bauteil, vor, der mit einer durch thermisches Spritzen gebildeten Beschichtung versehen ist, wobei ein Wirkstoff in der Beschichtung durch Mitspritzen derart eingebettet ist, dass der Wirkstoff an einer freistehenden Oberfläche des Gegenstandes zum Vorschein kommt. Die Beschichtung kann derart ausgebildet werden, dass diskrete Inseln aus einem vorbestimmten Wirkstoff im Substrat der Beschichtung aufgeteilt und darin eingebettet bzw. eingefasst sind. The invention further provides a thread guiding element, in particular a component, which is provided with a coating formed by thermal spraying, an active ingredient being embedded in the coating by co-injection, that the active ingredient on a free-standing surface of the object Comes out. The coating can be formed in such a way that discrete islands of a predetermined active ingredient in the substrate of the Coating divided and embedded or edged therein.

    Der Wirkstoff kann bis ca. 50% des Gesamtgewichtes der Beschichtung darstellen, wobei normalerweise bis zu 10% (insbesondere zwischen 2 % und 10 %) dieses Gewichtes als Wirkstoff zum Erreichen der gewünschten Wirkung ausreichen sollte. Das Substrat kann aus einem Material gebildet werden, das gegenüber Verschleiss widerstandsfähig ist und gleichzeitig das Erzeugen einer vorbestimmten Oberflächengüte ermöglicht, z.B. das Erzielen eines vorbestimmten Rauheitswertes bzw. (in Zusammenarbeit mit einer vorbestimmten Gegenfläche) Reibungskoeffizientes.The active ingredient can make up about 50% of the total weight of the coating represent, usually up to 10% (especially between 2% and 10%) of this weight as an active ingredient to achieve the desired effect should be enough. The substrate can be formed from a material that is resistant to wear and tear while producing a predetermined surface quality, e.g. achieving one predetermined roughness value or (in cooperation with a predetermined Mating surface) coefficient of friction.

    Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigt:

    Fig. 1
    schematisch eine Einrichtung, die zum Plasmaspritzen nach dieser Erfindung geeignet ist,
    Fig. 2
    schematisch die Spritzpistole einer Einrichtung nach Fig.1,
    Fig. 3
    schematisch einen Querschnitt durch einen Gegenstand, der mit einer Beschichtung nach dieser Erfindung versehen ist.
    Embodiments of the invention are explained below with reference to the figures of the drawings. It shows:
    Fig. 1
    schematically a device which is suitable for plasma spraying according to this invention,
    Fig. 2
    schematically the spray gun of a device according to Fig.1,
    Fig. 3
    schematically shows a cross section through an object which is provided with a coating according to this invention.

    Fig 1. zeigt schematisch im Querschnitt eine Schutzkabine 10, die einen Roboter 12 und einen Werkstückträger 14 umhüllt. Der Roboter 12 ist gemäss einer heute konventionellen Bauart und umfasst ein Antriebssystem (nicht gezeigt), das von einer programmierbaren Steuerung 16 gesteuert werden kann. Die Steuerung 16 ist in einem Bedienungspult (nicht gezeigt) integriert, der ausserhalb der Kabine 10 vorgesehen ist. Der Antrieb (nicht gezeigt) des Werkstückträgers wird von der gleichen Steuerung 16 gesteuert. Im abgebildeten Fall trägt der Halter 14 ein zylindrisches Werkstück 18, das vom Antrieb des Halters 14 mit einer vorgegebenen Drehzahl um die Achse 20 gedreht werden kann. Gleichzeitig kann der Roboter 12 gesteuert werden, um einen Greifer 22 hin und her in axialen Richtungen gegenüber dem Werkstück 18 zu bewegen.Fig. 1 shows schematically in cross section a protective cabin 10, the one Robot 12 and a workpiece carrier 14 envelops. The robot 12 is in accordance with a conventional design today and includes a drive system (not shown), that can be controlled by a programmable controller 16. The controller 16 is integrated in a control panel (not shown) which is provided outside the cabin 10. The drive (not shown) of the workpiece carrier is controlled by the same controller 16. In the pictured Case, the holder 14 carries a cylindrical workpiece 18, which is driven by the Holder 14 are rotated about the axis 20 at a predetermined speed can. At the same time, the robot 12 can be controlled by a gripper 22 to move back and forth in axial directions relative to the workpiece 18.

    Der Greifer 22 trägt eine Spritzpistole 24, wovon die Mundpartie nachfolgend anhand der Figur 2 näher beschrieben wird. Die Pistole 24 ist mit zwei Pulverinjektoren 26,28 versehen, die je über eine flexible Leitung 30,32 mit einem jeweiligen Spritzpulverspeicher 34,36 verbunden sind. Eine Transportgaszufuhr (nicht gezeigt) ist mit jedem Speicher 34,36 verbunden, so dass wenn die Gaszufuhr aktiviert ist, Pulver aus mindestens einem Speicher 34 bzw. 36 über den jeweiligen Injektor 26,28 geliefert werden kann. Die Transportgaszufuhr ist selektiv vom Bedienungspult aus aktivierbar.The gripper 22 carries a spray gun 24, the mouth part of which follows is described in more detail with reference to Figure 2. The gun 24 is with two Provide powder injectors 26,28, each with a flexible line 30,32 a respective wettable powder storage 34, 36 are connected. A Transport gas supply (not shown) is connected to each store 34, 36, so that when the gas supply is activated, powder from at least one store 34 or 36 can be supplied via the respective injector 26, 28. The transport gas supply can be activated selectively from the control panel.

    Die Mundpartie der Pistole 24 umfasst ein Rohr 38 mit einem offenen Ende, welches dem Werkstück 18 gegenübersteht. Eine Elektrode 40 ist im Rohr 38 vorgesehen, und es wird in Betrieb ein Lichtbogen (Plasma) 42 erzeugt, welcher bis zum Werkstück 18 reicht und einen Transportweg in Richtung des Werkstückes 18 bildet. In diesen Bogen 42 werden die aus dem Injektor 28 (und/oder 26) austretenden Pulverpartikel 44 eingeführt und sofort in Richtung des Werkstückes 18 mitgerissen und gegen den momentan gegenüberstehenden Oberflächenteil 46 des Werkstückes 18 geschleudert. Die Temperatur des Plasmas ist derart hoch, dass die Pulverpartikel 44 teilweise schmelzen, bevor sie die Oberfläche des Werkstückes 18 erreichen. Dort angelangt, werden sie aber platt auf den Oberflächenteil 46 gedrückt, wobei sie ihre Wärme an das Werkstück 18 abgeben und sofort erstarren. Dadurch verbinden sie sich mit dem Material, auf das sie auftreffen. Es bildet sich somit vorerst eine dünne Lage (auch "Lamelle" genannt, nicht gezeigt) und durch Wiederholung der Lagenbildung eine Schicht 50 (Fig. 3) des gespritzten Materials an der Oberfläche des Werkstückes 18. Die Dicke der Lamelle hängt u.a. von der Pulverzufuhrgeschwindigkeit und Menge und von der linearen Geschwindigkeit der Pistole 24 in der axialen Richtung des Werkstückes 18 ab. Wenn jede Lage gleich gebildet wird, hängt die Dicke der Schicht 50 von der Anzahl Wiederholungen der Lagenbildung ab. Weitere Einzelheiten der Spritztechnik sind aus der vorerwähnten Abhandlung der Firma Plasma Technik AG, bzw. aus der allgemeinen Literatur, zu entnehmen.The mouth portion of the gun 24 includes a tube 38 with an open end, which faces the workpiece 18. An electrode 40 is in the tube 38 provided, and an arc (plasma) 42 is generated in operation, which extends to the workpiece 18 and a transport path in the direction of Workpiece 18 forms. In this sheet 42, the injector 28 (and / or 26) emerging powder particles 44 introduced and immediately in the direction of the workpiece 18 entrained and against the one currently opposite Surface part 46 of the workpiece 18 flung. The temperature of the plasma is so high that the powder particles 44 partially melt before they reach the surface of the workpiece 18. There arrived, but they are pressed flat on the surface portion 46, where they give off their heat to the workpiece 18 and solidify immediately. Thereby connect with the material they encounter. It is thus formed initially a thin layer (also called "lamella", not shown) and through Repeating the layer formation of a layer 50 (Fig. 3) of the sprayed Material on the surface of the workpiece 18. The thickness of the lamella depends i.a. powder feed rate and quantity and linear speed the gun 24 in the axial direction of the workpiece 18. If each layer is formed the same, the thickness of layer 50 depends on that Number of repetitions of layer formation. More details of the Spray technology are from the aforementioned treatise by the company Plasma Technik AG, or from the general literature.

    Es ist das Ziel dieser Erfindung, durch die gesteuerte Zufuhr von mehr als einem Spritzmaterial die Eigenschaften der Schicht 50 zu beeinflussen. Figur 3 zeigt schematisch ein Beispiel der Strukturen, die durch diese Erfindung ermöglicht werden. Der grösste Teil der Schichtdicke wird in diesem Fall aus einem Substratmaterial 52 gebildet, wobei während der Bildung einzelner Lagen ein zweites Material (ein Wirkstoff) mitgespritzt wird, und bildet diskrete "Inseln" 54, die im Substrat 52 eingebettet oder eingefasst sind.It is the aim of this invention, through the controlled delivery of more than a spray material to influence the properties of layer 50. Figure 3 shows schematically an example of the structures made possible by this invention become. The greatest part of the layer thickness is in this case a substrate material 52, wherein during the formation of individual Lay a second material (an active ingredient) is injected, and forms discrete "Islands" 54, which are embedded or enclosed in the substrate 52.

    Im dargestellten Beispiel wird der Wirkstoff nur während der Bildung der letzten Lagen dem Lichtbogen zugeführt, so dass mindestens einzelne Inseln 54 an der freistehenden Oberfläche 56 der Schicht 50 erscheinen. Das System könnte derart eingestellt werden, dass praktisch alle Inseln 54 mindestens teilweise an der Oberfläche 56 erscheinen, was besonders dann interessant wird, wenn der Wirkstoff zum Erzielen einer bestimmte Wirkung an der Oberfläche 56 vorgesehen ist.In the example shown, the active ingredient is only used during the formation of the last one Was supplied to the arc, so that at least individual islands 54 of free-standing surface 56 of layer 50 appear. The system could be set so that practically all islands 54 at least appear partially on the surface 56, which is particularly interesting is when the active ingredient to achieve a certain effect on the Surface 56 is provided.

    Es wird aber klar sein, dass der oder ein Wirkstoff, an anderen Stellen im Gebilde vorgesehen werden könnte, z.B. in den ersten Lagen (beispielsweise um eine Wirkung an der Oberfläche 46 zu erzielen) oder durch die ganze Schicht 50 hindurch oder in anderen ausgewählten Lagen. Die folgenden Beispiele sollten diese Gedanken näher darstellen, wobei vorausgesetzt wird, dass in allen Beispielen ein Substrat aus einer Keramik (z.B. Al2O3 und/oder TiO2) als verschleisswiderstehendes Material verwendet wird:

  • 1) die Inseln 54 werden aus Platin nach Fig. 3 nur in den letzten Lagen gebildet, sie erzeugen an der Oberfläche 56 eine katalytische Wirkung, die schon in US-A-3902234 beschrieben wurde und hier nicht wiederholt wird. Andere mögliche Werkstoffe in dieser Kategorie sind die anderen Metalle aus der Platinfamilie, also Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium sowie deren Legierungen.
  • 2) Inseln 54 werden aus Haftvermittlern wie Nickel-Aluminium oder Nickel-Chrom in den ersten Lagen (an der Oberfläche 46) gebildet, sie verbessern die Haftfähigkeit der Schicht 50 an dem Werkstück 18.
  • 3) Inseln 54 werden aus einer Ni/Cr-Legierung gebildet und über die ganze Dicke der Schicht 50 verteilt, wobei sie die Zähigkeit der Schicht erhöhen. Andere mögliche Wirkstoffe in dieser Kategorie sind Eisen, Molybdän, Aluminium und Legierungen dieser Metalle oder CERMETS oder relativ duktile Oxidkeramik.
    • However, it will be clear that the or an active ingredient could be provided at other points in the structure, for example in the first layers (for example in order to achieve an effect on the surface 46) or through the entire layer 50 or in other selected layers . The following examples should illustrate these ideas in more detail, assuming that a substrate made of a ceramic (for example Al 2 O 3 and / or TiO 2 ) is used as the wear-resistant material in all examples:
  • 1) The islands 54 are formed from platinum according to FIG. 3 only in the last layers, they produce a catalytic effect on the surface 56, which was already described in US-A-3902234 and is not repeated here. Other possible materials in this category are the other metals from the platinum family, i.e. ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and their alloys.
  • 2) Islands 54 are formed from adhesion promoters such as nickel-aluminum or nickel-chromium in the first layers (on the surface 46), they improve the adhesiveness of the layer 50 to the workpiece 18.
  • 3) Islands 54 are formed from a Ni / Cr alloy and are distributed over the entire thickness of layer 50, increasing the toughness of the layer. Other possible active substances in this category are iron, molybdenum, aluminum and alloys of these metals or CERMETS or relatively ductile oxide ceramics.

    • Die Wirkung eines "Wirkstoffes" kann von der Umgebung beeinflusst werden, z.B. unter anderem von der Temperatur und Betriebsklima, z.B. der Luftzusammensetzung bzw. Luftumwälzung. Das Bauteil kann daher zum Einbau in einem Aggregat gebildet werden, welche eine geeignete "Umgebung" gewährleistet bzw. ermöglicht, z.B. eine Heizvorrichtung enthält (um eine vorbestimmte bzw. eine Minimaltemperatur aufrechtzuerhalten) oder eine Absaugung bzw. Zufuhr umfasst (z.B. um Dämpfe abzuführen oder Frischluft bzw. Gase zuzuführen). Das Bauteil wird auf jeden Fall normalerweise zum Montieren in einem vorbestimmten Aggregat geeignet sein, er könnte z.B. als Stab gebildet werden, der mittels einer Halterung in einen Flüssigkeit(sstrom) eingetaucht wird, um als Katalysator für vorbestimmte chemische Reaktionen in dieser Flüssigkeit zu dienen. Das bekannte Problem des "Vergiftens" muss natürlich bei der Auswahl des Wirkstoffes berücksichtigt werden.The effect of an "active ingredient" can be influenced by the environment, e.g. among other things from the temperature and working atmosphere, e.g. of the Air composition or air circulation. The component can therefore Installation in an aggregate, which is a suitable "environment" guaranteed or enabled, e.g. contains a heater (around a maintain a predetermined or a minimum temperature) or a Extraction or supply includes (e.g. to remove vapors or fresh air or supply gases). In any case, the component normally becomes Mounting in a predetermined unit may be suitable, e.g. as Rod are formed, which is held in a liquid (flow) by means of a holder is immersed to act as a catalyst for predetermined chemical reactions to serve this liquid. The well-known problem of "poisoning" must naturally be taken into account when selecting the active ingredient.

    Wo der Katalysator eine "selbstreinigende" Wirkung erzielen soll, kann er zum Oxidieren von Ablagerungen vorgesehen werden. In diesem Fall ist es natürlich wichtig, dass auch Sauerstoff in Wechselwirkung sowohl mit dem Katalysator als auch mit dem zu oxidierenden Material steht. Zur Erfüllung dieser Anforderung kann es wichtig sein, den Wirkstoff möglichst gleichmässig über die zu schützende Fläche zu verteilen, so dass die Wirkstoffinseln nicht alle zugedeckt werden können. Ein Spritzverfahren, bei geeigneter Auswahl der Partikelgrösse und Gleichmässigkeit der Auftragung, kommt der Erfüllung dieser Verteilungsaufgabe entgegen.Where the catalyst should have a "self-cleaning" effect, it can be used Oxidation of deposits can be provided. In this case it is natural important that oxygen also interacts with both the catalyst as well as with the material to be oxidized. To accomplish this Requirement, it may be important to over the active ingredient as evenly as possible distribute the area to be protected so that the drug islands are not all can be covered. A spraying process with a suitable selection of the Particle size and uniformity of the application comes to fulfillment contrary to this distribution task.

    Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer Keramik als Behandlungmaterial eingeschränkt. Jedes spritzfähige Material könnte das Substrat bilden. Die keramischen Materialien sind aber zu diesem Zweck wegen ihres Verschleisswiderstandes besonders interessant.The invention is not based on the use of a ceramic Treatment material restricted. Any injectable material could Form substrate. The ceramic materials are for this purpose particularly interesting because of its wear resistance.

    Eine hohe Abriebfestigkeit ist in Zusammenhang mit fadenführenden Elementen von besonderer Bedeutung, mag aber in anderen Fällen weniger wichtig sein. Die Erfindung könnte z.B. im Zusammenhang mit der Herstellung von selbstreinigenden Wänden für Backherde verwendet werden - vgl. z.B. US-A-3266477 - wo die katalytische Wirkung ebenfalls wichtig, die Abriebfestigkeit (im Vergleich z.B. mit einer Streckrolle) sehr niedrig sein kann.A high abrasion resistance is associated with thread guiding Elements of particular importance, but less so in other cases be important. The invention could e.g. related to manufacturing used by self-cleaning walls for baking ovens - cf. e.g. US-A-3266477 - where catalytic activity is also important, abrasion resistance (compared e.g. with a stretching roller) can be very low.

    Die Auswahl des Wirkstoffes zur Erzielung einer katalytischen Wirkung muss auch im Hinblick auf den Endgebrauch getroffen werden. Sehr viele Materialen sind dazu geeignet, in einer geeigneten Umwelt als Katalysatoren zu wirken, sogar Metalloxide (Al203, TiO2), die ebenfalls gegen Verschleiss widerstandsfähig sind. Die Auswahl ist daher keinesfalls auf die Edelmetalle eingeschränkt.The selection of the active ingredient to achieve a catalytic effect must also be made with regard to the end use. A great many materials are suitable for acting as catalysts in a suitable environment, even metal oxides (Al 2 0 3 , TiO 2 ), which are also resistant to wear. The selection is therefore in no way limited to the precious metals.

    Die gleichzeitige Lieferung sowohl des Substratmaterials wie auch des Wirkstoffes kann dadurch erfolgen, dass der Speicher 34 (Fig. 1) mit dem Substratpulver und der Speicher 36 mit dem Wirkstoffpulver gefüllt werden und das Transportgas beiden Speichern 34,36 zugeführt wird. Dies wird aber zu Problemen führen, wo die Menge des Wirkstoffes nur einen Bruchteil der Menge des Substratmaterials beträgt. Im letzteren Fall kann aber ein Pulvergemisch vergemisch mit den vorbestimmten Anteilen der beiden Komponenten und in einen Speicher 34 oder 36 eingefüllt werden. Wo der Wirkstoff nur in einzelnen Lagen erscheinen sollte, kann die Transportgaszufuhr zum geeigneten Zeitpunkt dem entsprechenden Speicher zu- bzw. abgeschaltet werden, wobei ein anderes Spritzpulver im anderen Speicher vorgesehen werden kann.The simultaneous delivery of both the substrate material and the Active ingredient can take place in that the memory 34 (FIG. 1) with the Substrate powder and the memory 36 are filled with the active ingredient powder and the transport gas is fed to both stores 34, 36. But this becomes too Problems arise where the amount of active ingredient is only a fraction of that The amount of substrate material is. In the latter case, however, a powder mixture mixed with the predetermined proportions of the two components and filled into a memory 34 or 36. Where the active ingredient is should appear in individual layers, the transport gas supply to the suitable time switched on or off the corresponding memory be provided with a different wettable powder in the other store can be.

    Die Erfindung soll nun noch näher anhand des folgenden Beispieles erläutert werden. Das Werkstück 18 ist die Galette (d.h. der fadenführende Teil) eines Streckrollenaggragates zur Verwendung beim Spinnen von Endlosfilamenten aus synthetischen Polymeren. Ausführungen solcher Aggregate sind gezeigt, z.B. in EP-A-454618 und in unserer schweizerischen Patentanmeldung Nr. 925/94 vom 28. März 1994 (PCT/CH94/00104). Die Galette selbst ist aus Stahl gebildet und ihre äussere, zylindrische Oberfläche (worüber in Betrieb die Filamente laufen) ist zum Aufnehmen einer Schutzschicht 50 (Fig. 3) nach den bekannten Massnahmen der Spritztechnik vorbereitet. Mittels einer Einrichtung nach Fig. 1 wird eine Schicht 50 mit Al2O3 als Substrat mit einer Gesamtdicke von z.B. 150 µm aufgebaut. In den letzten Lagen, die zusammen eine Schichtdicke von ca 10 bis 20 µm ausmachen, wird dem Substratmaterial ca. 10% nach Gewicht von Platin zugefügt, so dass das Platin an der Oberfläche 56 (Fig. 3) erscheint. Die Galette ist somit selbstreinigend nach dem Prinzip, das in US-A-3902234 erklärt wurde.The invention will now be explained in more detail with reference to the following example. The workpiece 18 is the godet (ie the thread-carrying part) of a draw roll unit for use in the spinning of continuous filaments made of synthetic polymers. Designs of such units are shown, for example in EP-A-454618 and in our Swiss patent application No. 925/94 of March 28, 1994 (PCT / CH94 / 00104). The godet itself is made of steel and its outer cylindrical surface (over which the filaments run during operation) is prepared for receiving a protective layer 50 (FIG. 3) according to the known measures of spray technology. 1, a layer 50 with Al 2 O 3 as a substrate with a total thickness of, for example, 150 μm is built up. In the last layers, which together make up a layer of approximately 10 to 20 μm, approximately 10% by weight of platinum is added to the substrate material, so that the platinum appears on the surface 56 (FIG. 3). The godet is thus self-cleaning according to the principle explained in US-A-3902234.

    Die Bindung des Wirkstoffes (des Platins) mit der Keramik ist derart fest, dass die beschichtete Galette anschliessend geschliffen werden kann, um eine vorbestimmte Oberflächengüte zu erzeugen, ohne dabei einen wesentlichen Verlust an Platin in der Oberfläche 56 in Kauf nehmen zu müssen.The binding of the active ingredient (platinum) to the ceramic is so strong that the coated godet can then be ground to a to produce predetermined surface quality without doing an essential one Platinum loss in surface 56 must be accepted.

    Claims (8)

    1. A thread-guiding element which is provided on the thread-guiding surface with a coating (50) with a catalytic effect, characterized in
      that the coating (50) is formed by thermal spraying of a substrate (52) (also referred to as treatment material), with the catalytic effect being caused by at least one active ingredient (54) in the coating which is sprayed simultaneously with the substrate (52) in a predetermined manner;
      that the active ingredient is molten into the substrate at least partly in such a way that discrete islands (54) are divided from the predetermined active ingredient in the substrate of the coating and are embedded or set therein,
      that in order to obtain, depending on the type and manner of the simultaneously sprayed active ingredient,
      a catalytic disintegration of deposits or
      an increase in the tenacity of the substrate or
      an improvement in the adhesive power of the substrate.
    2. An element as claimed in claim 1, characterized in that the islands (54) for producing a catalytic effect are formed of platinum and are present in the last layers on the surface in order to achieve the disintegration of deposits on such surfaces.
    3. An element as claimed in claim 1, characterized in that the islands (54) are made of bonding agents such as nickel-aluminium or nickel-chromium in the first layers at the surface (46) in order to improve the adhesive power of the layer (50) on the workpiece (18).
    4. An element as claimed in claim 1, characterized in that the islands (54) are made of an alloy of nickel and chromium and are distributed over the entire thickness of the coating (50) in order to increase the tenacity of the coating, with other materials in this category also being usable such as iron, molybdenum, aluminium and alloys of said metals or CERMETs or relatively ductile oxide ceramics.
    5. An element as claimed in claim 1, characterized in that the substrate (52) is made of a ceramic material.
    6. An element as claimed in claim 1, characterized in that the substrate (52) is made of a material which is resistant to wear and tear and simuitaneously allows producing a predetermined surface quality, with the connections within the coating being so solid that the surface can be ground or brushed.
    7. An element as claimed in claim 1, characterized in that the active ingredient represents up to approx. 50 % of the total weight of the coating, with usually up to 10 %, preferably between 2 and 10 %, of the weight for reaching the desired effect being present.
    8. An element as claimed in claim 1, characterized in that the substrate layer comprises a layer thickness of approx. 150 µm and the active ingredient is present in the outer layer within 10 to 20 µm.
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