EP0911424B1 - Herstellung von selbsttragenden Verbundkörpern - Google Patents

Herstellung von selbsttragenden Verbundkörpern Download PDF

Info

Publication number
EP0911424B1
EP0911424B1 EP98120103A EP98120103A EP0911424B1 EP 0911424 B1 EP0911424 B1 EP 0911424B1 EP 98120103 A EP98120103 A EP 98120103A EP 98120103 A EP98120103 A EP 98120103A EP 0911424 B1 EP0911424 B1 EP 0911424B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
thermal spraying
spraying
base body
powder particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98120103A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0911424A1 (de
Inventor
Peter Dipl.-Ing. Heinrich
Heinrich Professor Dr.-Ing. Kreye
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP0911424A1 publication Critical patent/EP0911424A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0911424B1 publication Critical patent/EP0911424B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • 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
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • 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
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements

Definitions

  • the invention relates to a method for producing self-supporting Verbundkörpem.
  • Composite bodies are becoming increasingly important in industry.
  • composite bodies made of materials with different properties interesting.
  • the material properties can also Profit to be added.
  • EP 911 425 A1 with the same seniority describes a method for coating of substrate materials by means of thermal spraying, special Temperatures and gases are used.
  • EP 911 426 A1 with the same seniority describes a method of manufacture of self-supporting molded parts by means of thermal spraying.
  • CH 658 045 A5 describes a process for the production of glass molds for Hollow glass products are known in which a special nickel alloy is used Plasma spraying or flame spraying is applied.
  • a thermal spraying method is known from US Pat. No. 3,165,570 in which particles are blown into a mold at high speed as a plasma jet.
  • Thermal spraying for coating knows that as process variants autogenous flame spraying or the high speed flame spraying that Arc spraying, plasma spraying, detonation spraying and that Laser spraying.
  • Thermal spray processes are essentially characterized by the fact that they enable evenly applied coatings.
  • thermal Spray coatings can be applied by varying the Spray materials can be adapted to different requirements.
  • the Spray materials can be in the form of wires, rods or as a powder are processed. With thermal spraying, a thermal Aftertreatment should be provided.
  • the present invention has for its object a method for manufacturing to show self-supporting composite bodies, which is a simple type and Mode of manufacture enables and / or which contributes significantly to the To improve the quality and properties of composite bodies and thus theirs Area of application expanded, whereby a basic body of a material by thermal Spraying is coated, a powdery filler material by means of a Gas is passed onto the surface of the base body to be coated.
  • the task is solved in that the gas jet during thermal Syringes have a pressure of 21 to 50 bar and that the powder Filler material is directed onto the surface of the base body to be coated, without the powder particles of the filler material being melted in the gas jet become.
  • the powdered filler material is applied to the material to be coated Surface of the base body passed without powder particles of the Filler material are melted in the gas jet.
  • the statement that the powder particles of the filler material are not in the gas jet are to be melted in the context of the present invention also means that the particles in the gas jet are essentially not melted. This can be ensured that the temperature of the gas jet below the melting point of the powder particles of the filler material. But even with Temperatures of the gas jet from 100 K to 200 K above the melting point of the Powder particles of the filler material can due to the extremely short residence time Particles in the gas jet melt or even in the range of milliseconds Melting of the powder particles can be prevented.
  • the importance of the higher Gas temperatures or the advantage of heating the gas is that in hotter gases the speed of sound is higher and therefore the Particle speed becomes comparatively greater.
  • the cold gas process has compared to conventional thermal processes Spraying a number of advantages.
  • the thermal action and force action the surface of the substrate material is reduced, which results in unwanted Changes in the material properties of the substrate material prevented or can be reduced at least noticeably.
  • largely Changes in the structure of the substrate material are prevented.
  • the one with the Layers produced using cold gas spray processes have no or at least none pronounced texture, i.e. there is no preferred orientation of the individual grains or Crystals.
  • the substrate is not heated by a flame or a plasma, so that no or only extremely minor changes to the base body and also no Warping of workpieces due to thermal stresses due to thermal Splashing occur.
  • Components such as a ceramic tube can be made with one layer Metals, metal alloys, hard materials, ceramics and / or plastics be coated in order to make the pipe gas-tight and / or vacuum-tight.
  • Another possibility is an electrically and / or magnetically conductive Apply layer.
  • components made of ceramic, Glass, plastic or composite material (e.g. CFRP) over the sprayed-on layer be made conductive.
  • components can be reinforced and thereby get a higher mechanical Resilience.
  • a thin component that consists of an expensive one Material exists and / or has material-specific physical properties, with an inexpensive spray material, for example a metal, a metal alloy and / or a ceramic.
  • an inexpensive spray material for example a metal, a metal alloy and / or a ceramic.
  • Base body can be used as the starting material. This basic body will then by spraying on to the material of the base body different material on the inside and / or the outside on the necessary thickness reinforced. It is also possible that the base body has a smaller one Thickness than the layer sprayed by thermal spraying. On The base body can in particular be sprayed on by a layer or a coating by means of the cold spray process.
  • the gas for thermal spraying can be nitrogen, helium, Argon, neon, krypton, xenon, a gas containing hydrogen carbon-containing gas, especially carbon dioxide, oxygen, an oxygen containing gas, air, hydrogen or mixtures of the aforementioned gases contain.
  • Helium is also suitable for the gas carrying the powdered filler material a nitrogen, argon, neon, krypton, xenon, oxygen, a hydrogen containing Gas, a carbon-containing gas, especially carbon dioxide, hydrogen or Mixtures of the aforementioned gases and mixtures of these gases with helium.
  • the proportion of helium in the total gas can be up to 90% by volume.
  • A is preferred Helium content of 10 to 50 vol .-% observed in the gas mixture.
  • the so produced Layers adhere very well to a wide variety of substrate materials, for example on metal, metal alloys, ceramics including glass, plastics and composite materials.
  • the manufactured with the inventive method Coatings are of high quality and have an extremely low porosity on and have extremely smooth spray surfaces, so that there is usually a Rework is not necessary.
  • the gases used according to the invention have a sufficient density and speed of sound to meet the required high Guarantees speeds of the powder particles for cold gas spraying can.
  • the gas can contain inert and / or reactive gases. With the mentioned gases is the production of very dense and particularly uniform Coatings possible, which are also characterized by their hardness and strength.
  • the layers have extremely low oxide contents.
  • the gas jet can be heated to a temperature in the range between 30 and 800 ° C are, all known powdery spray materials are used can.
  • the invention is particularly suitable for wettable powders made of metals, metal alloys, Hard materials, ceramics and / or plastics.
  • the temperature of the Gas jets selected in the range between 300 and 500 ° C. These gas temperatures are particularly suitable for the use of reactive gases or reactive Gas constituents. As reactive gas or gas components are in particular Hydrogen admixtures, carbon-containing gases or nitrogenous gases mention.
  • a gas jet with a pressure of 21 to 50 bar is used.
  • working with higher gas pressures brings additional advantages because the Energy transfer in the form of kinetic energy is increased.
  • excellent Spray results were achieved, for example, with gas pressures of around 35 bar.
  • the High-pressure gas supply can be provided, for example, by that in Germany Patent application DE 197 16 414.5 described method or the there described gas supply system can be ensured.
  • the powder particles can run at a speed accelerated from 300 to 1600 m / s. Suitable in the process according to the invention speeds of the powder particles between 1000 and 1600 m / s, particularly preferably between 1250 and 1600 m / s, since in this case the Energy transfer in the form of kinetic energy is particularly high.
  • the powders used in the process according to the invention preferably have Particle sizes from 1 to 100 ⁇ m.
  • a ceramic tube 1 is shown in FIG. 1 in FIG. Gas-tight around the ceramic tube 1 and to get vacuum-tight, it was - as shown in picture B - by means of thermal Spraying using the cold gas spraying method covered with a layer 2 of metal.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Verbundkörpem.
Verbundkörper gewinnen in der Industrie zunehmend an Bedeutung. Insbesondere sind dabei Verbundkörper aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften interessant. Gerade bei diesen Verbundkörpem können die Materialeigenschaften mit Gewinn ergänzt werden.
Die EP 911 425 A1 mit gleichem Zeitrang beschreibt ein Verfahren zum Beschichten von Substratwerkstoffen mittels thermischen Spritzens, wobei besondere Temperaturen und Gase verwendet werden.
Die EP 911 426 A1 mit gleichem Zeitrang beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Formteilen mittels thermischem Spritzens.
Aus der CH 658 045 A5 ist ein Verfahren zur Herstellung von Glasformen für Hohlglaserzeugnisse bekannt, bei dem eine spezielle Nickellegierung mittels Plasmaspritzens oder Flammspritzens aufgetragen wird.
Aus der US 3,165,570 ist ein thermisches Spritzverfahren bekannt, bei dem Partikel mit hoher Geschwindigkeit als Plasma-Jet in eine Form geblasen werden.
Aus der DE 195 20 885 C1 ist ein Verfahren zum Hochdruck-Hochgeschwindigkeitsflammspritzen bekannt, bei dem metallische Schichten erzeugt werden, die auch lasttragend sein können.
Das thermische Spritzen zum Beschichten kennt als Verfahrensvarianten das autogene Flammspritzen oder das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, das Lichtbogenspritzen, das Plasmaspritzen, das Detonationsspritzen und das Laserspritzen.
Thermische Spritzverfahren werden in allgemeiner Form beispielsweise in
  • Übersicht und Einführung in das "Thermische Spritzen", Peter Heinrich, Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, 52/1982, Seiten 29 bis 37,
oder
  • Thermisches Spritzen - Fakten und Stand der Technik, Peter Heinrich, Jahrbuch Oberflächentechnik 1992, Band 48, 1991, Seiten 304 bis 327, Metall-Verlag GmbH,
beschrieben.
Thermische Spritzverfahren zeichnen sich im Wesentlichen dadurch aus, dass sie gleichmäßig aufgetragene Beschichtungen ermöglichen. Durch thermische Spritzverfahren aufgetragene Beschichtungen können durch Variation der Spritzmaterialien an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Die Spritzmaterialien können dabei in Form von Drähten, Stäben oder als Pulver verarbeitet werden. Beim thermischen Spritzen kann zusätzlich eine thermische Nachbehandlung vorgesehen sein.
In jüngerer Zeit wurde darüber hinaus ein weiteres thermisches Spritzverfahren entwickelt, welches auch als Kaltgasspritzen bezeichnet wird. Es handelt sich dabei um eine Art Weiterentwicklung des Hochgeschwindigkeits-Flammspritzens mit Pulver. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 484 533 B1 oder der WO 95/07768 beschrieben. Beim Kaltgasspritzen kommt ein Zusatzwerkstoff in Pulverform zum Einsatz. Die Pulverpartikel werden beim Kaltgasspritzen jedoch nicht im Gasstrahl geschmolzen. Vielmehr liegt die Temperatur des Gasstrahles unterhalb des Schmelzpunktes der Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes (EP 0 484 533 B1) oder aber nur in geringem Maße oberhalb der Schmelztemperatur des Pulvers. Im Kaltgasspritzverfahren wird also ein im Vergleich zu den herkömmlichen Spritzverfahren "kaltes" bzw. ein vergleichsweise kälteres Gas verwendet. Gleichwohl wird das Gas aber ebenso wie in den herkömmlichen Verfahren erwärmt, aber lediglich auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes oder auf Temperaturen des Gasstrahles von 100 K bis zu 200 K oberhalb des Schmelzpunktes der Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes.
Ein ähnliches Verfahren ist aus A.O. Tokarev: "Structure of Aluminium Powder Coatings Prepared by Cold Gasdynamics Spraying" in Metal Science and Heat Treatment, Bd. 38, Nm. 3-4, 1996, bekannt. Dort wird Stahl durch Kaltgasspritzen mit einer Aluminiumschicht versehen. Die Partikelgeschwindigkeiten liegen dabei zwischen 400 und 450 m/sec.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Verbundkörpem aufzuzeigen, welches eine einfache Art und Weise der Herstellung ermöglicht und/oder welches wesentlich dazu beiträgt, die Qualität und die Eigenschaften von Verbundkörpem zu verbessern und damit ihren Einsatzbereich erweitert, wobei ein Grundkörper eines Werkstoffes durch thermisches Spritzen beschichtet wird, wobei ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff mittels eines Gases auf die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers geleitet wird.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Gasstrahl beim thermischen Spritzen einen Druck von 21 bis 50 bar aufweist und dass der pulverförmige Zusatzwerkstoff auf die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers geleitet wird, ohne dass die Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes im Gasstrahl geschmolzen werden.
Erfindungsgemäß wird der pulverförmige Zusatzwerkstoff auf die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers geleitet, ohne dass Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes im Gasstrahl geschmolzen werden.
Die Angabe, dass die Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes im Gasstrahl nicht geschmolzen werden, soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch bedeuten, dass die Partikel im Gasstrahl im Wesentlichen nicht angeschmolzen werden. Dies kann dadurch sichergestellt werden, daß die Temperatur des Gasstrahles unterhalb des Schmelzpunktes der Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes liegt. Aber selbst bei Temperaturen des Gasstrahles von 100 K bis zu 200 K oberhalb des Schmelzpunktes der Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes kann aufgrund der extrem kurzen Verweilzeit der Partikel im Gasstrahl im Bereich von Millisekunden ein Schmelzen oder auch ein Anschmelzen der Pulverpartikel verhindert werden. Die Bedeutung der höheren Gastemperaturen bzw. der Vorteil der Erwärmung des Gases liegt darin, dass in heißeren Gasen die Schallgeschwindigkeit höher ist und dadurch auch die Partikelgeschwindigkeit vergleichsweise größer wird.
Das Kaltgasverfahren besitzt gegenüber herkömmlichen Verfahren des thermischen Spritzens eine Reihe von Vorteilen. Die thermische Einwirkung und Kraftwirkung auf die Oberfläche des Substratwerkstoffes ist verringert, wodurch ungewollte Veränderungen der Materialeigenschaften des Substratwerkstoffes verhindert oder zumindest merklich verringert werden können. Ebenso können weitgehend Änderungen in der Struktur des Substratwerkstoffs unterbunden werden. Die mit dem Kaltgasspritzverfahren erzeugten Schichten besitzen keine oder zumindest keine ausgeprägte Textur, d.h. es gibt keine Vorzugsorientierung der einzelnen Körner oder Kristalle. Das Substrat wird ferner nicht durch eine Flamme oder ein Plasma erwärmt, so daß keine oder nur extrem geringe Veränderungen am Grundkörper und auch kein Verzug von Werkstücken durch Wärmespannungen infolge des thermischen Spritzens auftreten.
Es hat sich gezeigt, daß die zahlreichen verfahrenstechnischen Möglichkeiten des thermischen Spritzens nach dem Kaltgasverfahren für die Herstellung von Verbundkörpem genutzt werden können. Durch die Möglichkeiten der Verwendung unterschiedliche Pulvermaterialien und Pulvermischungen eröffnet sich eine breite Palette für die Zusammensetzung von Verbundkörpern. Es lassen sich Verbundkörper für die unterschiedlichsten Anforderungen auf einfache Art und Weise herstellen.
So können Bauteile wie beispielsweise ein Keramikrohr mit einer Schicht aus Metallen, Metallegierungen, Hartstoffen, Keramiken und/oder Kunststoffen beschichtet werden, um das Rohr gasdicht und/oder vakuumdicht zu bekommen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine elektrisch und/oder magnetisch leitfähige Schicht aufzutragen. Auf diese Weise können beispielsweise Bauteile aus Keramik, Glas, Kunststoff oder Verbundwerkstoff (z.B. CFK) über die aufgespritzte Schicht leitfähig gemacht werden.
Ferner können Bauteile verstärkt werden und erhalten dadurch eine höhere mechanische Belastbarkeit. Beispielsweise kann ein dünnes Bauteil, das aus einem teuren Werkstoff besteht und/oder materialspezifische physikalische Eigenschaften aufweist, mit einem kostengünstigen Spritzmaterial, beispielsweise einem Metall, einer Metalllegierung und/oder einer Keramik, beschichtet werden. Dabei können relativ dünne Grundkörper als Ausgangsmaterial verwendet werden. Dieser Grundkörper wird anschließend durch Aufspritzen von zum Werkstoff des Grundkörpers unterschiedlichem Material auf der Innen- und/oder der Außenseite auf die notwendige Dicke verstärkt. Es ist auch möglich, daß der Grundkörper eine geringere Dicke aufweist als die durch thermisches Spritzen aufgespritzte Schicht. Ein Grundkörper kann insbesondere durch Aufspritzen einer Schicht oder eines Überzugs mittels des Kaltspritzverfahrens verstärkt werden.
Erfindungsgemäß kann das Gas für das thermische Spritzen Stickstoff, Helium, Argon, Neon, Krypton, Xenon, ein Wasserstoff enthaltendes Gas, ein kohlenstoffhaltiges Gas, insbesondere Kohlendioxid, Sauerstoff, ein Sauerstoff enthaltendes Gas, Luft, Wasserstoff oder Mischungen der vorgenannten Gase enthalten. Neben den aus der EP 0 484 533 B1 bekannten Gasen Luft und/oder Helium eignen sich auch für das den pulverförmigen Zusatzwerkstoff tragende Gas ein Stickstoff, Argon, Neon, Krypton, Xenon, Sauerstoff, ein Wasserstoff enthaltendes Gas, ein kohlenstoffhaltiges Gas, insbesondere Kohlendioxid, Wasserstoff oder Mischungen der vorgenannten Gase und Mischungen dieser Gase mit Helium. Der Anteil des Helium am Gesamtgas kann bis zu 90 Vol.-% betragen. Bevorzugt wird ein Heliumanteil von 10 bis 50 Vol.-% im Gasgemisch eingehalten.
Es hat sich gezeigt, daß durch den Einsatz von unterschiedlichen Gasen zum Beschleunigen und Tragen des pulverförmigen Zusatzwerkstoffes die Flexibilität und Wirksamkeit des Verfahrens wesentlich vergrößert werden kann. Die so hergestellten Schichten haften sehr gut auf den verschiedensten Substratwerkstoffen, beispielsweise auf Metall, Metallegierungen, Keramik einschließlich Glas, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Beschichtungen sind von hoher Güte, weisen eine außerordentlich geringe Porosität auf und besitzen extrem glatte Spritzoberflächen, so daß sich in der Regel eine Nacharbeitung erübrigt. Die erfindungsgemäß eingesetzten Gase besitzen eine ausreichende Dichte und Schallgeschwindigkeit, um die erforderlichen hohen Geschwindigkeiten der Pulverpartikel für das Kaltgasspritzen gewährleisten zu können. Das Gas kann dabei inerte und/oder reaktive Gase enthalten. Mit den genannten Gasen ist die Herstellung von sehr dichten und besonders gleichmäßigen Beschichtungen möglich, welche sich außerdem durch ihre Härte und Festigkeit auszeichnen. Die Schichten weisen extrem geringe Oxidgehalte auf.
Der Gasstrahl kann auf eine Temperatur im Bereich zwischen 30 und 800 °C erwärmt werden, wobei alle bekannten pulverförmigen Spritzmaterialien eingesetzt werden können. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Spritzpulver aus Metallen, Metalllegierungen, Hartstoffen, Keramiken und/oder Kunststoffen.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur des Gasstrahles im Bereich zwischen 300 und 500 °C gewählt. Diese Gastemperaturen eignen sich insbesondere für den Einsatz von reaktiven Gasen oder reaktiven Gasbestandteilen. Als reaktive Gas oder Gasbestandteile sind insbesondere Wasserstoffzumischungen, kohlenstoffhaltige Gase oder stickstoffhaltige Gase zu erwähnen.
Erfindungsgemäß wird ein Gasstrahl mit einem Druck von 21 bis 50 bar eingesetzt. Vor allem das Arbeiten mit höheren Gasdrücken bringt zusätzliche Vorteile, da die Energieübertragung in Form von kinetischer Energie erhöht wird. Hervorragende Spritzergebnisse wurden beispielsweise mit Gasdrücken von etwa 35 bar erzielt. Die Hochdruckgasversorgung kann beispielsweise durch das in der deutschen Patentanmeldung DE 197 16 414.5 beschriebene Verfahren bzw. die dort beschriebene Gasversorgungsanlage sichergestellt werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können die Pulverpartikel auf eine Geschwindigkeit von 300 bis 1600 m/s beschleunigt werden. Im erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich dabei insbesondere Geschwindigkeiten der Pulverpartikel zwischen 1000 und 1600 m/s, besonders bevorzugt zwischen 1250 und 1600 m/s, da in diesem Fall die Energieübertragung in Form von kinetischer Energie besonders hoch ausfällt.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Pulver besitzen bevorzugt Partikelgrößen von 1 bis 100 µm.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können alle geeigneten Vorrichtungen eingesetzt werden, insbesondere gilt dies für die in der EP 0 484 533 B1 beschriebene Vorrichtung.
Besondere Vorteile bringen folgende nach der Erfindung hergestellte Verbundkörper mit sich:
  • aufgrund der Spritzschicht gasdichte und/oder vakuumdichte Verbundkörper,
  • Verbundkörper mit elektrisch und/oder magnetisch leitfähiger Spritzschicht und
  • Verbundkörper, deren Grundkörper durch die Spritzschicht verstärkt ist und die eine gewünschte mechanische Belastbarkeit aufweisen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Hierbei zeigt
Figur 1
ein erfindunsgemäßen Verbundkörper aus Grundkörper und Schicht.
In Figur 1 ist im Bild A ein Keramikrohr 1 dargestellt. Um das Keramikrohr 1 gasdicht und vakuumdicht zu bekommen, wurde es - wie in Bild B gezeigt - mittels thermischen Spritzens nach dem Kaltgasspritzverfahren mit einer Schicht 2 aus Metall überzogen.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Verbundkörpem (1, 2) aus mindestens zwei unterschiedlichen Werkstoffen, wobei ein Grundkörper (1) eines Werkstoffes durch thermisches Spritzen beschichtet (2) wird, wobei ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff mittels eines Gases auf die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers (1) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrahl beim thermischen Spritzen einen Druck von 21 bis 50 bar aufweist und dass der pulverförmige Zusatzwerkstoff auf die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers (1) geleitet wird, ohne dass die Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes im Gasstrahl geschmolzen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas für das thermische Spritzen Stickstoff, Helium, Argon, Neon, Krypton, Xenon, ein Wasserstoff enthaltendes Gas, ein kohlenstoffhaltiges Gas, insbesondere Kohlendioxid, Sauerstoff, ein Sauerstoff enthaltendes Gas, Luft, Wasserstoff oder Mischungen der vorgenannten Gase enthält.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gasstrahles beim thermischen Spritzen im Bereich zwischen 30 und 800 °C liegt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverpartikel beim thermischen Spritzen auf eine Geschwindigkeit von 300 bis 1600 m/s beschleunigt werden.
EP98120103A 1997-10-27 1998-10-23 Herstellung von selbsttragenden Verbundkörpern Expired - Lifetime EP0911424B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19747384 1997-10-27
DE19747384A DE19747384A1 (de) 1997-10-27 1997-10-27 Herstellung von Verbundkörpern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0911424A1 EP0911424A1 (de) 1999-04-28
EP0911424B1 true EP0911424B1 (de) 2004-08-18

Family

ID=7846741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98120103A Expired - Lifetime EP0911424B1 (de) 1997-10-27 1998-10-23 Herstellung von selbsttragenden Verbundkörpern

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0911424B1 (de)
DE (2) DE19747384A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19747386A1 (de) * 1997-10-27 1999-04-29 Linde Ag Verfahren zum thermischen Beschichten von Substratwerkstoffen
DE19747385A1 (de) * 1997-10-27 1999-04-29 Linde Ag Herstellung von Formteilen
DE19959515A1 (de) * 1999-12-09 2001-06-13 Dacs Dvorak Advanced Coating S Verfahren zur Kunststoffbeschichtung mittels eines Spritzvorganges, eine Vorrichtung dazu sowie die Verwendung der Schicht
DE102007017753A1 (de) * 2007-04-16 2008-10-23 Innovaris Gmbh & Co. Kg Herstellung großer Bauteile durch kinetisches Kaltgaskompaktieren von Werkstoffpartikeln
DE102008001468B4 (de) 2008-04-30 2013-09-19 Airbus Operations Gmbh Verfahren zum Beschichten eines Faserverbundbauteils für ein Luft- oder Raumfahrzeug und durch ein derartiges Verfahren hergestelltes Faserverbundbauteil
DE102009048659B3 (de) * 2009-09-29 2011-04-28 Siemens Aktiengesellschaft Transformatorkern
DE102012020814A1 (de) 2012-10-23 2014-04-24 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen eines Zusatzwerkstoffs auf ein Werkstück
DE102020127874A1 (de) 2019-11-08 2021-05-12 Additive Space Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Behälters

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0911426A1 (de) * 1997-10-27 1999-04-28 Linde Aktiengesellschaft Herstellung von Formteilen
EP0911425A1 (de) * 1997-10-27 1999-04-28 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum thermischen Beschichten von Substratwerkstoffen

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3165570A (en) * 1962-08-22 1965-01-12 Alexander T Deutsch Refractory powder injection, process and apparatus
CH658045A5 (en) * 1982-05-12 1986-10-15 Castolin Sa Process for the production of glass moulds for machines for the production of hollow glass
DE3806177A1 (de) * 1988-02-26 1989-09-07 Siemens Ag Verfahren zum aufbringen von schichten aus hochtemperatur-supraleitendem material auf substrate
WO1991019016A1 (en) * 1990-05-19 1991-12-12 Institut Teoreticheskoi I Prikladnoi Mekhaniki Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk Sssr Method and device for coating
EP0667810A1 (de) * 1993-09-15 1995-08-23 Societe Europeenne De Propulsion Verfahren zur herstellung von verbund-materialien oder beschichtungen und vorrichtung zu seiner durchführung
DE4413306C1 (de) * 1994-04-16 1995-10-19 Daimler Benz Aerospace Ag Verfahren zur Verstärkung eines Bauteils und Anwendung des Verfahrens
DE4427262C1 (de) * 1994-07-30 1995-03-23 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Flammspritzen
DE19520885C2 (de) * 1995-06-08 1999-05-20 Daimler Benz Ag Verfahren zum thermischen Spritzen von Schichten aus Metallegierungen oder Metallen und seine Verwendung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0911426A1 (de) * 1997-10-27 1999-04-28 Linde Aktiengesellschaft Herstellung von Formteilen
EP0911425A1 (de) * 1997-10-27 1999-04-28 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum thermischen Beschichten von Substratwerkstoffen

Also Published As

Publication number Publication date
DE19747384A1 (de) 1999-04-29
DE59811831D1 (de) 2004-09-23
EP0911424A1 (de) 1999-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0911426B1 (de) Herstellung von Formteilen
EP0911425B1 (de) Verfahren zum thermischen Beschichten von Substratwerkstoffen
DE69535062T2 (de) Produktherstellung durch metallabscheidung
DE2632739C3 (de) Verfahren zum thermischen Aufspritzen eines selbsthaftenden Nickel-Aluminium- oder-Nickel-Titan-Überzugs auf ein Metallsubstrat
EP1083013A2 (de) Herstellen von aufschäumbaren Metallkörpern und Metallschäumen
DE3242543C2 (de) Schichtwerkstoff mit einer auf einer metallischen Trägerschicht aufgebrachten Funktionsschicht aus metallischer Suspensionslegierung und Verfahren zu seiner Herstellung
EP2437904A1 (de) Verfahren zur herstellung eines metallmatrix-verbundwerkstoffs
WO1993020255A1 (de) Verfahren zur herstellung eines haftfesten verbundes zwischen kupferschichten und keramik
DE19501659C1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumteils
EP0911424B1 (de) Herstellung von selbsttragenden Verbundkörpern
DE3844290C1 (de)
CN110997195A (zh) 使用冷喷涂形成锻造结构的方法
EP0924315B1 (de) Heissgaserzeugung beim thermischen Spritzen
EP0911423B1 (de) Verfahren zum Verbinden von Werkstücken
WO2018024763A1 (de) EISENBASIERTE LEGIERUNG ZUR HERSTELLUNG THERMISCH AUFGEBRACHTER VERSCHLEIßSCHUTZSCHICHTEN
DE3853094T2 (de) Schnelle grossflächige Beschichtung aus Supraleitern mit hoher Sprungtemperatur.
DE69105585T2 (de) Plasmagas und seine Verwendung zum Plasmaspritzen von metallischem Oxyd.
EP0263469B1 (de) Verfahren zum thermischen Beschichten von Oberflächen
DE19943409A1 (de) Verbund aus einer Kompositmembran
EP1995345A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturbeständigen Werkstoffs
EP3141632A1 (de) Verfahren zum verbinden von werkstücken und mit diesem verfahren hergestellte verbindungsstücke
DE102012020814A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen eines Zusatzwerkstoffs auf ein Werkstück
DE10246454A1 (de) Herstellung beschichteter geschäumter Bauteile und Bauteile mit keramischer oder Hartstoffbeschichtung
WO2010017799A1 (de) Leichtbaupanzerung
DE1299969B (de) Herstellung von Elektroden fuer die Funkenerosion

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CH DE FR GB LI

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17P Request for examination filed

Effective date: 19990914

AKX Designation fees paid

Free format text: CH DE FR GB LI

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LINDE TECHNISCHE GASE GMBH

17Q First examination report despatched

Effective date: 20001017

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LINDE GAS AG

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LINDE AG

RTI1 Title (correction)

Free format text: MAKING OF SELF-SUPPORTING COMPOSITE MATERIALS

RTI1 Title (correction)

Free format text: MAKING OF SELF-SUPPORTING COMPOSITE MATERIALS

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): CH DE FR GB LI

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040818

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040818

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REF Corresponds to:

Ref document number: 59811831

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20040923

Kind code of ref document: P

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20041031

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20041031

GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]

Effective date: 20040818

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20050519

EN Fr: translation not filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20161018

Year of fee payment: 19

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 59811831

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20180501