EP2941493A1 - Vorrichtung zum thermischen beschichten einer oberfläche - Google Patents

Vorrichtung zum thermischen beschichten einer oberfläche

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EP2941493A1
EP2941493A1 EP13811944.1A EP13811944A EP2941493A1 EP 2941493 A1 EP2941493 A1 EP 2941493A1 EP 13811944 A EP13811944 A EP 13811944A EP 2941493 A1 EP2941493 A1 EP 2941493A1
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EP
European Patent Office
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housing
nozzle
stick
coating
nozzle ring
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EP13811944.1A
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French (fr)
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EP2941493B1 (de
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Clemens Maria Verpoort
Leander Schramm
Enrico Hauser
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Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/131—Wire arc spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/22—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
    • B05B7/222—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc
    • B05B7/224—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc the material having originally the shape of a wire, rod or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/06—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 specially designed for treating the inside of hollow bodies
    • B05B13/0627—Arrangements of nozzles or spray heads specially adapted for treating the inside of hollow bodies
    • B05B13/0636—Arrangements of nozzles or spray heads specially adapted for treating the inside of hollow bodies by means of rotatable spray heads or nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a device for thermally coating a surface having the features of the preamble of claim 1.
  • the suction device has at least one suction tube, which can be arranged below the bore. It is paid attention to a certain distance. It is also disclosed that an inner surface of the suction tube is polished smooth and / or with a
  • Non-stick coating is coated.
  • DE 10 2006 230483 A1 deals with a device for cold gas spraying, in which gas and spray particles are accelerated.
  • the cold gas spray nozzle is at least partially coated on its inner wall, the hotter gases and
  • the coating should prevent caking of the hot spray particles on the nozzle inner wall.
  • JP61-245978 A is a ceramic-coated burner nozzle for
  • Inert gas welding process known.
  • the ceramic coating is applied by means of plasma flame spraying.
  • the ceramic coating is then ground to avoid adhesion of weld spatter.
  • WO 2008/125356 A1 deals with an expansion nozzle, the one
  • the inner contour of the expansion nozzle can a
  • Wire feeder for feeding a consumable wire, the wire acting as an electrode; a source of plasma gas for generating a
  • Plasma gas stream ; a nozzle body having a nozzle opening through which the plasma gas stream is passed as a plasma jet to a wire end; and a second electrode disposed in the plasma gas stream before it enters the
  • the plasma jet emerging from the nozzle opening strikes the end of the wire, where it causes the wire to melt and the molten wire material to be transported away in the direction of the arc
  • Secondary air nozzles attached, through which a secondary gas jet is generated, which meets the molten material from the wire end and so accelerate the transport in the direction of the surface to be coated and a
  • Today's internal combustion engines or their engine blocks can be made of a metal or light metal, such. Be poured aluminum, in particular
  • Aluminum blocks have an iron or metal layer on their cylinder bores.
  • the metal layer may be thermally sprayed. As thermal
  • spray processes include the abovementioned processes as plasma wire spraying or as PTWA (Plasma Transferred Wire Are).
  • a coating of the cylinder bores by means of the plasma wire Injection method, so with the PTWA is advantageous because it can produce a coating which has a positive effect on a reduced wear factor, on a longer life of the engine with lower oil consumption in the
  • Devices are retracted, for example, in a cylinder bore to be coated and rotate in operation with a simultaneous linear up and
  • Short circuit can lead to the device. This short circuit can occur as soon as a closed electrically conductive coating has formed on the outer surface of the device. Also, the known devices have such a dimension that they can no longer coat the smaller and smaller in diameter cylinder bores with the required, promising parameters.
  • the present invention has the object to provide an improved device for thermal coating of surfaces, with which the injection process even small bore diameter is process stable feasible.
  • an apparatus for thermally coating a surface comprises at least one housing, a cathode, an anode, which serves as a melting wire is formed and at least one preferably electrically and thermally acting insulating element, wherein at least the housing has a non-releasable non-stick surface.
  • a non-stick surface is in the context of the invention, a non-stick and / or insulating layer or a non-stick and / or
  • the device also referred to as a burner or burner head, is mounted by a spindle to a suitable rotating device.
  • the rotary device comprises in addition to the rotary drive and the rotary feedthrough of the process gases (primary gas / secondary gas) and the contacting of the cathode and
  • the spindle thus serves as a kind of distance-A / extension element of the
  • the spindle carries the process gases
  • the housing of the burner head can be made in one or more parts, preferably in two parts, with at least one main element and at least one cover element which can be screwed together.
  • the housing may be made of copper, a copper alloy, in particular brass or aluminum or an aluminum alloy, the materials are of course not intended to be limiting. Nevertheless, the materials mentioned within the meaning of the invention are metallic materials. In a preferred embodiment, the housing is advantageous because of the extremely in operation of the device
  • Spray dust on the entire device are the adhesive mechanisms of the
  • Temperatures may be localized, and the molten state may cause some particles to mechanically bond when they hit the device surfaces. It is exemplified by the
  • the surface quality is crucial for the avoidable adhesion of overspray and / or sprayed dust, which is why the surface is preferably polished in order to reduce the roughness, which counteracts deposition on the housing.
  • a non-stick surface is in the context of the invention thus a surface of a suitable housing and / or spindle material, which at least
  • Non-stick properties for the expected spray dusts whose roughness by suitable surface finishing, for example by grinding,
  • the housing may, in the sense of the invention as a non-stick surface but also have a suitable coating which is applied to the housing.
  • the non-stick surface is cohesively, so not releasably connected to the housing, which means in the context of the invention that either the material of the housing itself the
  • Non-stick surface forms, or that the non-stick surface is applied as a protective layer on the material of the housing, so that the two components
  • the non-stick surface can also be electrically and thermally insulating
  • a high hardness of the housing material is expedient or can be increased by the targeted selection of the coating material of the housing, the hardness of the non-stick surface.
  • the housing as a non-stick surface a decorative or
  • the decorative or hard chromium coating is in the context of the invention, a metallic non-stick surface, and may have a layer thickness of ⁇ , ⁇ or 40 ⁇ - ⁇ ⁇ example.
  • the sprayed dusts do not form a firm bond with these coatings. Rather, depositing sprayed dust can hang up only loosely.
  • non-stick surfaces by different coating methods of the housing, known metallic hard materials (eg tungsten carbide, titanium carbide, titanium nitride) or hard material mixed crystals (eg tungsten carbide titanium carbide, tungsten carbide cobalt, titanium carbide titanium nitride) or non-metallic hard materials (eg diamond , Silicon carbide and nitride, boron carbide and nitride, chromium oxide), which are produced by different processes (eg electroplating, thermal spraying, PVD, CVD), also with the formation of
  • Interlayers can be applied.
  • the housing as a non-stick surface a
  • the aluminum oxide protective layer in the sense of the invention is a ceramic non-stick surface. This can be applied by way of example by a powder plasma spraying. In this case, by way of example, e.g. 50 ⁇ - ⁇ ⁇ thick aluminum oxide protective layer can be applied as an additional electrically insulating layer. After coating, the non-stick surface is preferably in the hot state by silicates such. Water glass sealed in order to eliminate the possibly hygroscopic property of the aluminum oxide protective layer, by which the electrical breakdown strength at high
  • the sprayed aluminum oxide protective layer can be ground and / or polished in order to counteract a still possible adhesion to a rough surface. Due to the electrical insulation is the
  • the housing may have as an anti-adhesion surface a Aluminiumiunntik, which can be applied by way of example by a wire arc spraying, wherein the aluminum layer may have a thickness of, for example, ⁇ ⁇ .
  • This layer can then be transformed into one by the MAO (Micro-Are Oxidation) or PEO (Plasma-Electrolytic Oxidation) process
  • Alumina protective layer can be converted into an Al 2 O 3 ceramic layer, for example, which is electrically insulating and additionally prevents the adhesion of spray dust with simultaneous heat protection.
  • the housing may also be formed of a heat-resistant aluminum material instead of the brass. This is advantageous as the
  • Thermal conductivity is significantly increased compared to brass, so that the flowing process gases can cool the housing inside better.
  • the radiant and convection heat on the other hand can not get over the surface of the spindle and the burner into the interior of the components as quickly as
  • Non-stick surface exterior e.g. an oxidic ceramic coating e.g. applied by powder plasma spraying.
  • an electrically insulating coating e.g. by the so-called MAO (Micro-Are Oxidation) or e.g. the PEO (plasma electrolytic oxidation) method with a e.g. 50 ⁇ thick titanium oxide thermal barrier coating are applied. Subsequently, these can
  • Nonstick surfaces are sanded and polished.
  • the housing and / or the spindle can have a zirconium oxide protective layer as the non-stick surface.
  • the zirconia protective layer has one more in addition to the anti-sticking property
  • Adhesion of sprayed dust on the preferably ground and / or polished non-stick surface is reduced.
  • the housing may have an aluminum nitride protective layer as the non-stick surface. Due to the advantageous
  • the non-stick surface is made on the outermost layer by suitable surface finishing.
  • suitable surface finishing the different special properties of the respective coating materials can be combined in a technically meaningful way.
  • aluminum oxide protective layer can be applied to soft by another powder plasma spraying a e.g. ⁇ ⁇ - 200 ⁇ thick tungsten carbide cobalt coating layer is applied.
  • the aluminum oxide protective layer provides additional electrical and thermal insulation
  • non-stick surface Finishing created the non-stick surface.
  • additional electrically and thermally acting insulation can also be achieved by other materials, for example zirconium oxide or aluminum oxide-zirconium oxide mixtures.
  • zirconium oxide or aluminum oxide-zirconium oxide mixtures In place of the exemplary tungsten carbide cobalt cap layer, others may be used to form the non-stick surface
  • Diamond, silica, and especially silicon carbide coatings which are deposited as thin films on the already surface-treated protective layer by suitable methods (e.g., PVD, CVD), have also been found to be advantageous
  • the housing is designed predominantly round.
  • the housing is flattened, wherein an oblique transition merges into a plane in which the nozzle ring or the nozzle opening is arranged.
  • the consistent maintenance of the circular in cross-section housing avoids a blade effect, ie entrainment of the located in a cylinder bore process gases or air, whereby a negative influence of the blade effect on the, in the direction of the surface to be coated particles to be transported is significantly reduced.
  • flow-optimized surface shape also affects reduced deposits on the housing and also favors the subsequent
  • the at least one insulation element is designed, for example, as a nozzle ring.
  • the nozzle ring is preferably made of a ceramic, more preferably of a
  • High-performance ceramic formed and acts electrically and thermally insulating between the housing and a wire guide.
  • the nozzle ring is the only external insulator in the otherwise metallic outer shape of the entire device or the
  • the function of the nozzle ring can also be used as an extension of a
  • the nozzle ring is funnel-shaped and extends from an outer ring in the direction of a central opening. It is also possible to perform the nozzle ring sleeve-like with a projecting away from a contestflansch wall portion. It is also possible to provide a funnel-shaped section on which a wall section extending away from it is arranged.
  • the nozzle ring may be one-piece or multi-piece, preferably ceramics such as e.g. Silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride,
  • the nozzle ring is at least at its polished surface oriented away from the cathode, more preferably polished to avoid buildup.
  • Aluminum nitride can be achieved in order to avoid and / or remove reflected and / or deflected particles. Due to the particularly high thermal conductivity and the relatively high temperature resistance of
  • Aluminum nitride quickly removes the heat from the reflected and / or deflected particles impinging on the polished nozzle ring surface so that the particles solidify without causing local defects in the aluminum nitride. A mechanical clamping of the particles is avoided by the surface texture.
  • the nozzle ring is designed in several parts and has partially inside a non-stick and / or insulating layer.
  • the nozzle ring is made in one piece and has partially inside and outside on a non-stick and / or insulating layer.
  • the nozzle ring is multi-part and has an extended configuration.
  • the nozzle ring is in one piece and has a prolonged configuration.
  • the nozzle ring is made in one piece as a protective gas nozzle with holes in the middle in one plane.
  • the nozzle ring is in one piece as a protective gas nozzle with holes tangential in one plane.
  • the nozzle ring is in one piece as a protective gas nozzle with holes tangentially in several levels.
  • the nozzle ring is in one piece as a protective gas nozzle with slot and holes tangentially in several levels.
  • the nozzle ring is in several parts as a protective gas nozzle with slot and tangential
  • a protective gas flow is introduced in order to avoid and / or remove reflected and / or deflected particles, wherein the
  • Protective gas flow is generated around the spray jet around continuously and / or pulsed.
  • the process gases can be used, wherein in particular the secondary gas can be supplied as a protective gas. It is also possible to supply gases other than process gases, e.g. Air, argon or other gases.
  • the protective gas flow can be through the middle
  • slot nozzles and / or slot nozzles with centrally and / or tangentially arranged holes in one or more planes of the nozzle ring are used. Furthermore, to stabilize the protective gas flow, the flow through slot nozzles and / or slot nozzles with centrally and / or tangentially arranged holes in one or more planes of the nozzle ring. Furthermore, this can be done by slot nozzles with labyrinth with centrally arranged holes / slots and / or tangentially arranged holes / slots to stabilize the protective gas flow.
  • the devices having the non-stick surface are cleaned.
  • the burner head and the spindle can be blown off with a linear and rotating movement in front of an air nozzle, so that, for example, electrostatically adhering dusts can be removed from the housings.
  • the device to remove any adhering dusts, even before a fan nozzle rotating or by a
  • Ring air nozzle to be moved linearly.
  • not only air preferably compressed air can be used. It is possible to clean the device with carbon dioxide (similar to snow blasting), nitrogen and / or argon.
  • process-stable coating process can be achieved because the device, in particular the housing is additionally cooled specifically before a renewed coating process is performed.
  • the ceramic nozzles or preferably the nozzle ring, freed from dust residues, for which example is blown with an annular air nozzle against the ceramic nozzles.
  • the process gases flow through the nozzle openings during the cleaning operations, including during the cleaning of the burner head housing, with possibly different parameters.
  • the nozzle opening could be closed by way of example with a sealing element, for example with a rubber stopper of only 2 mm diameter, for example.
  • the sealing element is naturally adapted to the nozzle opening to prevent ingress of spray dust or other harmful media.
  • the cleaning device is arranged on the carrier module (that is to say on a robot arm, for example), which is the one to be coated
  • Surface e.g. carries the engine block with the cylinder liners to be coated.
  • the device can be moved out of the coated bore.
  • the carrier module moves with its cleaning device, so preferably with its blower along the device up and down, with the device rotates at low speed. It may be auseichend if the device is already cleaned after a revolution, which of course several revolutions around its own axis are possible.
  • the invention provides a device for coating surfaces, in particular for internal coating cylinder liners with low
  • Diameters ( ⁇ 60mm) of internal combustion engines which is rotatable about its axis and in a running as anode melting wire system a high order rate with a long service life and correspondingly reduced maintenance costs stable even just small bore diameter inside (rotating single-wire arc syringes).
  • ⁇ 60mm Diameters ( ⁇ 60mm) of internal combustion engines, provided, which is rotatable about its axis and in a running as anode melting wire system a high order rate with a long service life and correspondingly reduced maintenance costs stable even just small bore diameter inside (rotating single-wire arc syringes).
  • wires not only solid wires, but also cored wires can be melted off.
  • the necessary for reliable operation electrical and thermal insulation are within the otherwise metallic outer casing (also the preferred brass is referred to as metallic in the context of the invention) of the entire
  • Fig. 1 is an exploded view of a device for thermal
  • Coating a surface, 1 a is a sectional view through a device according to FIG. 1
  • FIG. 2 shows a nozzle ring as a detail, in the first embodiment
  • FIG. 3 shows a nozzle ring as a detail, in a second embodiment
  • Fig 1 1 possible designs for a protective gas flow.
  • FIGS. 2 and 3 the components there are each shown perspectively from both sides, that is to say from an underside and from an upper side.
  • FIGS. 7 to 11 each show a cross section and a top view.
  • FIG. 1 shows a device 1 for thermally coating a surface.
  • the device 1 can also be referred to as burner 1, which is suitable for the thermal coating of a cylinder bore of smaller diameter of less than 60 mm.
  • burner 1 is suitable for the thermal coating of a cylinder bore of smaller diameter of less than 60 mm.
  • an arc is ignited, which melts the spray additive, wherein molten material is transported to the surface to be coated.
  • two gases are used namely primary gas and secondary gas.
  • the primary gas has the task, the
  • the primary gas additionally has cooling functions
  • the secondary gas has a dual function.
  • the secondary gas should support the transport of the molten particles and further atomize and accelerate the particles.
  • the secondary gas has a cooling function, which will be discussed later.
  • the primary gas may be argon, nitrogen, a mixture of inert gases or a mixture of the exemplary gases with hydrogen and / or helium.
  • the secondary gas can be air or compressed air be. It is also possible that argon, nitrogen or other inert gases are used as secondary gas.
  • the gases exemplified are not intended to be limiting.
  • the device 1 may comprise a head part 2, for example a connector 3 as
  • Coating a cylinder bore rotates the device around itself while being linearly reciprocated.
  • a linear movement of the component to be coated can take place.
  • the device 1 for thermal coating of a surface comprises a two-part housing 6 with a main element 7 and a cover element 8, a cathode 9, a primary gas distributor 11, a
  • Secondary gas distributor 12 electrically and thermally acting insulation elements 13,14, and 16, and an anode which is formed as a melting wire is guided via a wire guide in a secondary gas 19, wherein a
  • Primary gas nozzle 21 is mounted centered parallel to the secondary gas distributor 12 to the primary gas distributor 1 1, and on its side oriented to the secondary gas 19 side 22 in a plane radially arranged openings, so holes or slots.
  • Target is when the isolation elements exemplified by several
  • the nozzle ring 13 is formed of a ceramic, preferably of a high-performance ceramic and acts electrically and thermally insulating between the housing 6 and the wire guide.
  • the nozzle ring 13 is the only outer insulator in the otherwise metallic outer shape of the entire device or of the housing 6.
  • the nozzle ring 13 is funnel-shaped and extends from an outer ring 24 in the direction of a central opening 25 ( Figure 2). It is also possible to design the nozzle ring 13 like a sleeve (FIG. 3) with a wall section 27 extending away from a base flange 26, so that a nozzle ring 13 is formed in an extended configuration.
  • the nozzle ring 13 is polished in both embodiments, at least on its away from the cathode 9 outer surface 28, preferably highly polished to avoid buildup.
  • the nozzle ring 13 may be one-piece or multi-piece, preferably ceramics such as. Silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, zirconium oxide, aluminum oxide, ATZ or ZTA can be used for producing the nozzle ring.
  • the nozzle ring 13 is designed in several parts and has partially inside a non-stick and / or insulating surface or layer 29 ( Figure 4).
  • the nozzle ring 13 is made in one piece and has partially on the inside and outside of a non-stick and / or insulating surface or layer 29.
  • the nozzle ring 13 is multi-part and has an extended configuration (FIG. 5).
  • the nozzle ring 13 is in one piece and has an extended configuration (FIG. 6).
  • the nozzle ring 13 is designed in one piece as a protective gas nozzle with bores 30 in the middle in one plane (FIG. 7).
  • the nozzle ring 13 is in one piece as a protective gas nozzle with holes 30 tangentially in a plane ( Figure 8).
  • the nozzle ring 13 is in one piece as a protective gas nozzle with holes 30 tangentially in several planes (Figure 9).
  • the nozzle ring 13 is in one piece as a protective gas nozzle with slot 31 and holes 30 tangentially in several planes (Figure 10).
  • the nozzle ring 13 is in several parts as Schutzgasdüse with slot 31 and tangential labyrinth holes 32 ( Figure 1 1).
  • a protective gas flow is introduced into the nozzle opening 33 in order to avoid and / or remove reflected and / or deflected particles, wherein the protective gas flow around the spray jet is generated continuously and / or pulsed.
  • the nozzle opening 33 is arranged in the flattened part of the housing 6, so its main element 7 and is also defined by the surface 28 of the nozzle ring 13.
  • the spray jet exits from the nozzle opening 33.
  • the process gases can be used, which only need to be branched off, wherein in particular the secondary gas can be supplied as a protective gas.
  • the protective gas flow can be carried out by centrally disposed bores 30 and / or tangentially arranged bores 30 in one or more planes of the nozzle ring 13. Furthermore, to stabilize the protective gas flow, the flow through slot nozzles 31 and / or slot nozzles 31 with centrally and / or tangentially arranged holes 30 in one or more planes of the nozzle ring 13 take place. Furthermore, the
  • the protective gas effectively acts as a protective shield to protect the surface 28, which protects the surface 28 of the nozzle ring 13, ie, the nozzle opening 33, from deposition of said particles.
  • the housing 6 is designed, for example, in two parts with the main element 7 and the cover element 8, which benefits the ease of maintenance. As can be seen, the housing 6 is designed predominantly round. Only in the area of the nozzle opening 33 is the circle seen in cross-section Design of the housing 6, so the main element 7 repealed. Here, the housing 6 is flattened, wherein an oblique transition merges into a plane in which the nozzle ring 13 and the nozzle opening 33 is arranged.
  • the lid member 8 is connected to the main element 7 to the housing 6 by means
  • the housing 6 is preferably formed from a brass, and has a
  • the non-stick surface 36 may be configured so that the material of the housing 6 is polished to reduce the roughness, which counteracts deposition on the housing 6. The same applies to the spindle, not shown in the figures.
  • the housing 6 may also have a coating of metallic or preferably ceramic type as the non-stick surface 36.
  • the non-stick surface 36 is applied by way of example as a coating.
  • FIG. 1 a shows, by way of example, an anti-adhesion surface 36 of the main element 7, wherein a nozzle ring can not be recognized.
  • cover element 8 a non-stick surface
  • the invention provides a rotating single-wire injection device 1, with which cylinder bores of smaller diameter can also be coated.
  • the arc to be ignited ignites directly between the cathode and anode, ie on the wire, and not as known devices between cathode and plasma gas nozzle, in which especially at higher currents by the influence of the arc, the life was reduced.
  • the primary gas nozzle 21 is cooled by the secondary gas, which is why the openings, so slots are provided.
  • the nozzle ring 13 is virtually the only external insulator in the otherwise metallic outer shape of the entire device or of the housing.
  • the wire guide is completely incorporated with its components within the housing 6, so in the main element 7, so that external protection measures can be omitted.
  • Figure 1 are still sealing elements 35 can be seen.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten einer Oberfläche, welche zumindest ein Gehäuse (6), eine Kathode (9), welche als abschmelzender Draht ausgebildet ist und zumindest ein Isolationselement (13) aufweist, wobei das Gehäuse (6) eine nicht lösbare Antihaftoberfläche aufweist.

Description

Vorrichtung zum thermischen Beschichten einer Oberfläche Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten einer Oberfläche mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 .
Die DE 10 2009 023 603 A1 befasst sich mit einer Absaugvorrichtung zum Absaugen von Abfallpartikeln beim thermischen Beschichten einer zu beschichtenden
Innenfläche zumindest einer Bohrung in einem Bauteil. Die Absaugvorrichtung weist zumindest ein Absaugrohr auf, welches unterhalb der Bohrung angeordnet werden kann. Dabei wird auf einen bestimmten Abstand geachtet. Offenbart ist auch, dass eine innere Oberfläche des Absaugrohrs glatt poliert ist und/oder mit einer
Antihaftbeschichtung beschichtet ist.
Die DE 10 2006 230483 A1 befasst sich mit einer Vorrichtung zum Kaltgasspritzen, in welcher Gas und Spritzpartikel beschleunigt werden. Die Kaltgasspritzdüse ist an ihrer Innenwand zumindest teilweise beschichtet, um so heißere Gase und
Spritzpartikel als bisher verwenden zu können. Durch die Beschichtung solle ein Anbacken der heißen Spritzpartikel an der Düseninnenwand vermieden werden.
Aus der JP61 -245978 A ist eine keramikummantelte Brennerdüse für
Schutzgasschweißverfahren bekannt. Dabei wird die Keramikummantelung mittels Plasmaflammspritzen aufgebracht. Die Keramikummantelung wird anschließend beschliffen, um ein Anhaften von Schweißspritzern zu vermeiden.
Die WO 2008/125356 A1 befasst sich mit einer Expansionsdüse, die einen
konvergenten und einen divergenten und einen dazwischen liegenden engsten Bereich aufweist. Die Innenkontur der Expansionsdüse kann einen
Oberflächenbehandlung wie z.B. Polieren und/oder Beschichten unterzogen werden.
In der US 3,055,591 ist eine Spritzpistole offenbart. Ein vorderes Ende der Düse ist in der Art eines Reflektors ausgeführt, und mit einer polierten Reflexionsoberfläche für Strahlungswärme ausgestattet. So soll erreicht werden, dass die an der Spitze des abschmelzenden Drahtes entstehende Wärme auf die reflektierende Oberfläche trifft und entsprechend reflektiert auf die geschmolzenen Partikel und auf die Drahtspitze zurückgeleitet wird.
Vorrichtungen zum thermischen Beschichten einer Oberfläche sind zum Beispiel in der US 6,372,298 B1 , der US 6,706,993 B1 und der WO2010/1 12567 A1
beschrieben. Die dort genannten Vorrichtungen weisen gemeinsam auf: Eine
Drahtzuführeinrichtung zur Zuführung eines abschmelzenden Drahtes, wobei der Draht als Elektrode wirkt; eine Quelle für Plasmagas zur Erzeugung eines
Plasmagasstromes; einen Düsenkörper mit einer Düsenöffnung, durch die der Plasmagasstrom als Plasmagasstrahl auf ein Drahtende geleitet wird; und einer zweiten Elektrode, die im Plasmagasstrom angeordnet ist, bevor dieser in die
Düsenöffnung eintritt. Auch die US 6,610,959 B2 und die WO2012/95371 A1 beschäftigen sich mit solchen Vorrichtungen.
Zwischen den beiden Elektroden bildet sich durch die Düsenöffnung hindurch ein Lichtbogen aus. Der aus der Düsenöffnung austretende Plasmastrahl trifft auf das Drahtende und bewirkt dort mit dem Lichtbogen ein Abschmelzen des Drahtes und den Abtransport des geschmolzenen Drahtmaterials in Richtung der zu
beschichtenden Oberfläche. Ringförmig um die Düsenöffnung herum sind
Sekundärluftdüsen angebracht, durch die ein Sekundärgasstrahl erzeugt wird, der das vom Drahtende abgeschmolzene Material trifft und so eine Beschleunigung des Transportes in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche und eine
Sekundärzerstäubung des geschmolzenen Drahtmaterials bewirkt.
Heutige Verbrennungsmotoren bzw. deren Motorblöcke können aus einem Metall oder Leichtmetall, wie z.B. Aluminium gegossen sein, wobei insbesondere
Aluminiumblöcke an ihren Zylinderbohrungen eine Eisen- bzw. Metallschicht aufweisen. Die Metallschicht kann thermisch aufgespritzt sein. Als thermische
Spritzverfahren sind neben Zweidraht-Lichtbogen-Spritzverfahren (TWA), HVOF- Spritzverfahren und Plasma-Pulver-Spritzverfahren die oben genannten Verfahren als Plasma-Draht-Spritzverfahren oder auch als PTWA (Plasma Transferred Wire Are) bekannt. Eine Beschichtung der Zylinderbohrungen mittels der Plasma-Draht- Spritzverfahren, also mit dem PTWA ist dahin vorteilhaft, weil so eine Beschichtung hergestellt werden kann, welche sich positiv auf einen reduzierten Verschleißfaktor, auf eine verlängerte Lebensdauer des Motors bei geringerem Ölverbrauch im
Vergleich zu konventionellen Auskleidungen mittels eingegossener Laufbuchsen aus Graugussmaterial auswirkt.
Allerdings beherbergen die bekannten Vorrichtungen zum thermischen Beschichten und die damit durchgeführten Verfahren einige Nachteile. Die bekannten
Vorrichtungen werden beispielsweise in eine zu beschichtende Zylinderbohrung eingefahren und rotieren im Betrieb bei einer gleichzeitigen linearen Auf- und
Abbewegung um sich selbst. Ersichtlich ist dabei, dass bei der Rotation der
Vorrichtung die in der Zylinderbohrung strömenden Prozessgase durch ebene Flächen der Vorrichtung, insbesondere durch ebene Flächen des Gehäuses, einer Schaufelwirkung ähnlich mitgenommen werden, so dass zusätzliche Verwirbelungen entstehen.
Für höhere Drahtförderraten werden entsprechend höhere Stromstärken benötigt, welche gleichzeitig eine höhere thermische Belastung der Vorrichtungen bewirken. Durch den Wärmeeintrag des Plasmas und der flüssigen Spritzpartikel wird die Oberfläche der Bohrung stark aufgeheizt und es treten sehr hohe
Oberflächentemperaturen auf. Durch die aus der Bohrung strömenden, erwärmten Prozessgase werden die Vorrichtungen zusätzlich erwärmt. Neben den hohen Arbeitstemperaturen stellen auch die Spritzstäube und Overspray Partikel ein
Problem für den sicheren Langzeit-Betrieb des Brenners dar.
Nicht alle flüssigen Spritzpartikel kommen auf der Oberfläche zur Haftung, der Auftragswirkungsgrad in der Bohrung liegt bei ca. 87%, somit ergeben sich bei entsprechend höheren Drahtförderungsraten von beispielhaft 10kg/h sehr hohe Staubmengen. Bei diesen Spritzstäuben handelt es sich um heiße, teigige Partikel, die durch die strömenden Prozessgase in der Bohrung von der (Aluminium)
Oberfläche oder von den bereits gebildeten Spritzschichten abgelenkt werden. Diese Partikel können dann auf der Oberfläche der Vorrichtung, insbesondere auf deren Gehäuse zur Ablagerung führen, die mit zunehmender Spritzzeit zu dicken Belägen anwachsen können und dann unkontrolliert als größere Stücke abplatzen können und sich dann evtl. in die Funktionsbeschichtung einbetten können oder zu einem
Kurzschluss an der Vorrichtung führen können. Dieser Kurzschluss kann auftreten, sobald sich ein geschlossener elektrisch leitfähiger Belag auf der äußeren Oberfläche der Vorrichtung gebildet hat. Auch weisen die bekannten Vorrichtungen eine solche Dimension auf, dass diese die in ihrem Durchmesser immer kleiner werdenden Zylinderbohrungen nicht mehr mit den erforderlichen, erfolgversprechenden Parametern beschichten können.
Um die Vorrichtungen vor der Anhaftung der genannten Partikel zu schützen, ist es bekannt, die Vorrichtungen mit einem abhnehmbaren Kunststoff- und/oder
Gummimantel zu versehen. Dieser ist jedoch sehr schwerfällig aufstreifbar und umso komplizierter entfernbar. Ein Entfernen des Kunstsoff- und/oder Gummimantels wird spätestens zu Wartungszwecken der Vorrichtung erforderlich. Auch die effektive Baugrößer wird durch den Kunststoff- und/oder Gummimantel deutlich erhöht, was einem erforderlichen Beschichtungsergebnis nicht zuträglich ist. . Zudem wird der Kunststoffmantel nach einer gewissen Betriebszeit aufgrund der Einwirkungen der zurückgetragenen heißen Partikel verschlissen sein, und wird ausgetauscht werden müssen. Dies ist nicht nur zeitintensiv, sondern auch kostspielig.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum thermischen Beschichten von Oberflächen anzugeben, mit welcher der Spritzvorgang auch kleiner Bohrungsdurchmesser prozessstabil durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im
Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Erfindungsgemäß umfasst eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten einer Oberfläche zumindest ein Gehäuse, eine Kathode, eine Anode, welche als abschmelzender Draht ausgebildet ist und zumindest ein bevorzugt elektrisch und thermisch wirkendes Isolationselement aufweist, wobei zumindest das Gehäuse eine nicht lösbare Antihaftoberfläche aufweist. Eine Antihaftoberfläche ist im Sinne der Erfindung eine Antihaft- und/oder Isolierschicht oder ein Antihaft- und/oder
Isolierschichtsystem.
Die Vorrichtung, auch als Brenner oder Brennerkopf bezeichnet, wird durch eine Spindel an eine geeignete Rotationsvorrichtung montiert. Die Rotationsvorrichtung umfasst neben dem Rotationsantrieb auch die Drehdurchführung der Prozessgase (Primärgas/Sekundärgas) und die Kontaktierung des Kathoden- und
Anodenpotentials.
Die Spindel dient also quasi als Distanz-A/erlängerungselement von der
Rotationsvorrichtung zum Brennerkopf. Die Spindel führt die Prozessgase
(Primärgas/Sekundärgas), den Draht und die elektrische Energie zur Vorrichtung, wobei das Kathodenpotential auf dem Spindelgehäuse liegt.
Das Gehäuse des Brennerkopfes kann einteilig oder mehrteilig, bevorzugt zweiteilig mit zumindest einem Hauptelement und zumindest einem Deckelelement ausgeführt sein, welche miteinander verschraubbar sind.
Die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale können in beliebiger, technisch sinnvoller Weise neben dem Brennerkopfgehäuse auch auf das Spindelgehäuse zutreffen bzw. an diesen Gehäusen miteinander kombiniert werden bzw. diese Gehäuse teilweise oder komplett betreffen und zeigen weitere
Ausgestaltungen der Erfindung auf.
Das Gehäuse kann aus Kupfer, einer Kupferlegierung, insbesondere Messing oder aus Aluminium bzw. aus einer Aluminiumlegierung bestehen, wobei die Werkstoffe natürlich nicht beschränkend wirken sollen. Gleichwohl sind die genannten Werkstoffe im Sinne der Erfindung metallische Werkstoffe. In bevorzugter Ausgestaltung wird das Gehäuse wegen der überaus im Betrieb der Vorrichtung vorteilhaften
Eigenschaften wie Wärmeausdehnung, Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Oberflächenqualität aus Messing gebildet. Zur Verringerung bzw. Vermeidung der Anhaftung von Overspray und/oder
Spritzstaub an der gesamten Vorrichtung sind die Haftmechanismen der
abgelenkten/reflektierten Partikel in Abhängigkeit vom verwendeten
Spritzzusatzwerkstoff, also dem Drahtwerkstoff, zu beachten. Durch die hohen
Temperaturen kann es zu lokalen Verschweißungen und durch den schmelzflüssigen Zustand kann es zur mechanischen Verklammerung einiger Partikel beim Auftreffen auf die Oberflächen der Vorrichtung kommen. Es wird beispielhaft durch die
Verwendung nicht magnetisierbarer Werkstoffe die Anhaftung magnetisierter abgelenkter bzw. reflektierter Partikel vermieden.
Neben dem Gehäusewerkstoff ist insbesondere die Oberflächenqualität für ein zu vermeidendes Anhaften von Overspray und/oder Spritzstäuben entscheidend, weswegen die Oberfläche bevorzugt poliert wird, um die Rauheit zu verringern, was einer Ablagerung an dem Gehäuse entgegen wirkt.
Eine Antihaftoberfläche ist im Sinne der Erfindung also eine Oberfläche eines geeigneten Gehäuse- und/oder Spindelwerkstoffes, welcher zumindest
Antihafteigenschaften für die zu erwartenden Spritzstäube aufweist, deren Rauheit durch geeignete Oberflächenfeinbearbeitung, beispielhaft durch Schleifen,
Superfinishen, Polieren oder Läppen, noch weiter verringerbar ist. Das Gehäuse kann im Sinne der Erfindung als Antihaftoberfläche aber auch eine geeignete Beschichtung aufweisen, welche auf das Gehäuse aufgebracht wird. Die Antihaftoberfläche ist stoffschlüssig, also nicht lösbar mit dem Gehäuse verbunden, was im Sinne der Erfindung bedeutet, dass entweder das Material des Gehäuses selbst die
Antihaftoberfläche bildet, oder dass die Antihaftoberfläche als Schutzschicht auf das Material des Gehäuses aufgebracht ist, so dass die beiden Komponenten
(Gehäuse/Spindel-Antihaftoberfläche) auf jeden Fall nicht zerstörungsfrei trennbar sind. Die Antihaftoberfläche kann auch elektrisch und thermisch isolierende
Schutzfunktionen aufweisen. Zur Verbesserung der Handhabung und zum Schutz der erreichten Oberflächenqualität ist eine hohe Härte des Gehäusewerkstoffes zielführend bzw. kann durch die gezielte Auswahl des Beschichtungswerkstoffes des Gehäuses die Härte der Antihaftoberfläche gesteigert werden. Beispielsweise kann das Gehäuse als Antihaftoberfläche eine Dekor- oder
Hartchrombeschichtung aufweisen. Die Dekor- oder Hartchrombeschichtung ist im Sinne der Erfindung eine metallische Antihaftoberfläche, und kann beispielhaft eine Schichtdicke von Ο,δμιτι bzw. 40μηη - Ι ΟΌμιτι haben. Nach entsprechender
Oberflächenfeinbearbeitung gehen die Spritzstäube mit diesen Beschichtungen keine feste Bindung ein. Vielmehr können sich ablagernde Spritzstäube nur locker auflegen.
Allgemein können für die mögliche Ausgestaltung der Antihaftoberflächen, durch unterschiedliche Beschichtungsverfahren des Gehäuses, bekannte metallische Hartstoffe (z.B. Wolframcarbid, Titancarbid, Titannitrid) oder Hartstoff-Mischkristalle (z.B. Wolframcarbid-Titancarbid, Wolframcarbid-Cobalt, Titancarbid-Titannitrid) oder nichtmetallische Hartstoffe (z.B. Diamant, Siliziumcarbid und -nitrid, Borcarbid und - nitrid, Chromoxid) genannt werden, welche durch unterschiedliche Verfahren (z.B. Galvanotechnik, Thermisches Spritzen, PVD, CVD), auch unter Bildung von
Zwischenschichten, aufgebracht werden können.
In bevorzugter Ausgestaltung kann das Gehäuse als Antihaftoberfläche eine
Aluminiumoxid-Schutzschicht aufweisen. Die Aluminiumoxid-Schutzschicht ist im Sinn der Erfindung eine keramische Antihaftoberfläche. Diese kann beispielhaft durch ein Pulver-Plasmaspritzen aufgetragen werden. Dabei kann beispielhaft eine z.B. 50Όμηη -Ι ΟΟΌμηη dicke Aluminiumoxid-Schutzschicht als zusätzlich elektrisch isolierende Schicht aufgetragen werden. Nach dem Beschichten wird die Antihaftoberfläche bevorzugt im spritzwarmen Zustand durch Silikate wie z.B. Wasserglas versiegelt, um die möglicher weise hygroskopische Eigenschaft der Aluminiumoxid-Schutzschicht aufzuheben, durch welche die elektrische Durchschlagsfestigkeit bei hoher
Luftfeuchtigkeit verloren gehen könnte. Anschließend ist weiter bevorzugt
vorgesehen, dass die aufgespritzte Aluminiumoxid-Schutzschicht geschliffen und/oder poliert werden kann, um einer dennoch möglichen Anhaftung an einer rauen Oberfläche entgegen zu wirken. Durch die elektrische Isolierung wird die
Prozesssicherheit erhöht, da auf diese Art und Weise das Kathodenpotential des Gehäuses zusätzlich vorteilhaft isoliert wird und so auch weitere
Gestaltungsmöglichkeiten des bereits erwähnten Isolationselementes gestattet sind, worauf später noch genauer eingegangen wird. In weiter bevorzugter Ausgestaltung kann das Gehäuse als Antihaftoberfläche eine Aluminiunnschicht aufweisen, welche beispielhaft durch ein Draht-Lichtbogenspritzen aufgetragen werden kann, wobei die Aluminiumschicht eine Dicke von beispielsweise Ι ΟΌμιτι haben kann. Diese Schicht kann anschließend durch das MAO (Micro-Are Oxidation) oder PEO (Plasma-Electrolytic Oxidation) Verfahren in eine
Aluminiumoxid-Schutzschicht z.B. in eine AI2O3-Keramikschicht umgewandelt werden, die elektrisch isolierend ist und zusätzlich das Anhaften von Spritzstaub bei gleichzeitigem Hitzeschutz verhindert. Wie bereits erwähnt kann das Gehäuse anstelle des Messings auch aus einem warmfesten Aluminiummaterial gebildet sein. Dies ist dahin vorteilhaft, als die
Wärmeleitfähigkeit gegenüber Messing deutlich erhöht wird, so dass die strömenden Prozessgase das Gehäuse innen besser kühlen können. Damit aber die Strahlungsund Konvektionswärme andererseits nicht so schnell über die Oberfläche der Spindel und des Brenners in das Innere der Bauteile gelangen kann, wird als
Antihaftoberfläche außen z.B. eine oxydische Keramikbeschichtung z.B. durch Pulver-Plasmaspritzen aufgetragen. Alternativ kann eine elektrisch isolierende Beschichtung z.B. durch das sog. MAO (Micro-Are Oxidation) oder z.B. das PEO (Plasma-Electrolytic-Oxidation) Verfahren mit einer z.B. 50μιτι dicken Titanoxid- Wärmedämmbeschichtung aufgetragen werden. Anschließend können diese
Antihaftoberflächen geschliffen und poliert werden.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung kann das Gehäuse und/oder die Spindel als Antihaftoberfläche einen Zirkonoxid-Schutzschicht aufweisen. Die Zirkonoxid- Schutzschicht hat zusätzlich zu der Antihafteigenschaft noch eine
Wärmedämmeigenschaft, so dass das Gehäuse gegen Wärmekonvektion und Wärmestrahlung geschützt ist, so dass gleichzeitig dazu weiter die mögliche
Anhaftung von Spritzstäuben auf der bevorzugt geschliffenen und/oder polierten Antihaftoberfläche reduziert wird.
In noch weiter bevorzugter Ausgestaltung kann das Gehäuse als Antihaftoberfläche eine Aluminiumnitrid-Schutzschicht aufweisen. Auf Grund der vorteilhaften
Eigenschaften von hoher Wärmeleitfähigkeit bei guter elektrischer Isolation, hoher Temperaturbeständigkeit und hoher Härte von Aluminiumnitrid wird den reflektierten und/oder abgelenkten Partikeln, welche auf die Antihaftoberfläche auftreffen, sehr schnell die Wärme entzogen, so dass die Partikel erstarren, ohne lokale Defekte am Aluminiumnitrid zu verursachen. Eine mechanische Verklammerung der Partikel wird durch die Oberflächenbeschaffenheit vermieden. Lokale Zerstörungen werden insbesondere durch den Einsatz eines Nitrides für die Beschichtung des Gehäuses vermieden. Auf diese Art und Weise kann die Antihaftoberfläche auf Dauer nicht beschädigt werden.
Besonders zur Erhöhung der Prozesssicherheit ist es im Sinne der Erfindung zielführend, die Antihaftoberfläche auf einem Schichtsystem verschiedener
Werkstoffe zu bilden, wobei die Antihaftoberfläche auf der äußersten Schicht durch geeignete Oberflächenfeinbearbeitung hergestellt wird. So können auf technisch sinnvolle Art und Weise die unterschiedlichen besonderen Eigenschaften der jeweiligen Beschichtungswerkstoffe kombiniert werden.
Beispielsweise kann auf das Gehäuse durch Pulver-Plasmaspritzen eine z.B. 500μηη - Ι ΟΟΌμηη dicke Aluminiumoxid-Schutzschicht aufgetragen werden, auf weiche durch ein weiteres Pulver-Plasmaspritzen eine z.B. Ι ΟΌμιτι - 200 μιτι dicke Wolframcarbid- Cobalt-Deckschicht aufgetragen wird. In diesem Falle wird durch die Aluminiumoxid- Schutzschicht eine zusätzliche elektrisch und thermisch wirkende Isolation
geschaffen und durch die hohe Wärmeleitfähigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit der Wolframcarbid-Cobalt-Deckschicht in der anschließenden
Oberflächenfeinbearbeitung die Antihaftoberfläche geschaffen. Selbstverständlich kann die zusätzliche elektrisch und thermisch wirkende Isolation auch durch andere Werkstoffe, beispielhaft Zirkonoxid oder Aluminiumoxid- Zirkonoxid-Mischungen, erreicht werden. Anstelle der beispielhaften Wolframcarbid- Cobalt-Deckschicht können zur Bildung der Antihaftoberfläche auch andere
Werkstoffe, beispielhaft Chromoxid, eingesetzt werden. Als vorteilhaft erwiesen sich auch Diamant-, Siliziumoxid- und speziell Siliziumcarbidbeschichtungen, welche als Dünnschichten auf der bereits oberflächenbearbeiteten Schutzschicht durch geeignete Verfahren (z.B. PVD, CVD) abgeschieden werden und durch
anschließende geeignete Oberflächenfeinbearbeitung die Antihaftoberfläche bilden. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Gehäuse überwiegend rund ausgeführt.
Lediglich im Bereich der Düsenöffnung, also nur an der Seite eines Düsenringes und nur im Bereich des Düsenringes ist die im Querschnitt gesehen kreisrunde
Ausgestaltung des Gehäuses aufgehoben. Hier ist das Gehäuse abgeflacht, wobei ein schräger Übergang in eine Ebene übergeht, in welcher der Düsenring bzw. die Düsenöffnung angeordnet ist. Das konsequente Beibehalten des im Querschnitt gesehen kreisrunden Gehäuses vermeidet eine Schaufelwirkung, also eine Mitnahme der in einer Zylinderbohrung befindlichen Prozessgase bzw. Luft, wodurch ein negativer Einfluss der Schaufelwirkung auf die, in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche zu transportierenden Partikel erheblich reduziert ist. Diese
strömungsoptimierte Oberflächengestalt wirkt sich auch auf verringerte Ablagerungen an dem Gehäuse aus und begünstigt auch die anschließende
Oberflächenfeinbearbeitung zur Bildung der Antihaftoberfläche. Zielführend ist, wenn das zumindest eine Isolationselement beispielhaft als Düsenring ausgeführt ist.
Der Düsenring ist bevorzugt aus einer Keramik, weiter bevorzugt aus einer
Hochleistungskeramik gebildet und wirkt elektrisch und thermisch isolierend zwischen dem Gehäuse und einer Drahtführung. Der Düsenring ist der einzige, äußere Isolator in der sonst metallischen äußeren Form der gesamten Vorrichtung bzw. des
Gehäuses. Die Funktion des Düsenringes kann auch als Erweiterung einer
Sekundärgasdüse ausgeführt werden. In möglicher Ausgestaltung ist der Düsenring trichterförmig ausgebildet und erstreckt sich von einem Außenring in Richtung zu einer zentralen Öffnung. Möglich ist auch, den Düsenring hülsenartig mit einem sich von einem Fußflansch wegerstreckenden Wandabschnitt auszuführen. Möglich ist auch, noch einen trichterförmigen Abschnitt vorzusehen, an welchem sich ein von diesem wegerstreckender Wandabschnitt angeordnet ist. Der Düsenring kann einteilig oder mehrteilig sein, wobei bevorzugt Keramiken bzw. Werkstoffe wie z.B. Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid,
Zirkonoxid, Aluminiumoxid, ATZ oder ZTA zum Herstellen des Düsenrings verwendet werden können. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Düsenring zumindest an seiner von der Kathode wegorientierten Oberfläche poliert, weiter bevorzugt hochglanzpoliert, um Anhaftungen zu vermeiden.
Überraschend wurde festgestellt, dass insbesondere durch den Einsatz von
Aluminiumnitrid gute Ergebnisse erreicht werden, um reflektierte und/oder abgelenkte Partikel zu vermeiden und/oder entfernen zu können. Aufgrund der besonders hohen Wärmeleitfähigkeit und der relativ hohen Temperaturbeständigkeit von
Aluminiumnitrid wird den reflektierten und/oder abgelenkten Partikeln, welche auf die polierte Düsenringoberfläche auftreffen, sehr schnell die Wärme entzogen, so dass die Partikel erstarren, ohne lokale Defekte am Aluminiumnitrid zu verursachen. Eine mechanische Verklammerung der Partikel wird durch die Oberflächenbeschaffenheit vermieden.
Einen anderen keramischen Werkstoff für den Düsenring mit sehr hoher
Wärmeleitfähigkeit und hoher elektrischer Durchschlagfestigkeit stellt die
Verbundkeramik Shapal™ dar.
Mit der Erfindung wird bei kleineren Spritzern der Effekt der besseren
Wärmeableitung und somit des schnelleren Erstarrens der Spritzer erreicht, bevor diese die Oberflächenbeschaffenheit der Keramik durch lokale Überhitzung zerstören und somit eine lokale Verklammerung der Partikel ermöglicht wird.
Um Anhaftungen an dem Düsenring zu vermeiden können zusätzlich mehrere Maßnahmen vorgesehen werden:
Der Düsenring ist mehrteilig ausgeführt und weist teilweise innen eine Antihaft- und/oder Isolierschicht auf.
Der Düsenring ist einteilig ausgeführt und weist teilweise innen und außen eine Antihaft- und/oder Isolierschicht auf.
Der Düsenring ist mehrteilig und weist eine verlängerte Ausgestaltung auf.
Der Düsenring ist einteilig und weist eine verlängerte Ausgestaltung auf. Der Düsenring ist einteilig als Schutzgasdüse mit Bohrungen mittig in einer Ebene ausgeführt. Der Düsenring ist einteilig als Schutzgasdüse mit Bohrungen tangential in einer Ebene.
Der Düsenring ist einteilig als Schutzgasdüse mit Bohrungen tangential in mehreren Ebenen.
Der Düsenring ist einteilig als Schutzgasdüse mit Schlitz und Bohrungen tangential in mehreren Ebenen.
Der Düsenring ist mehrteilig als Schutzgasdüse mit Schlitz und tangentialen
Labyrinthbohrungen.
Vorteilhaft wird eine Schutzgasströmung eingebracht, um reflektierte und/oder abgelenkte Partikel zu vermeiden und/oder zu entfernen, wobei die
Schutzgasströmung um den Spritzstrahl herum kontinuierlich und/oder gepulst erzeugt wird. Zur Erzeugung der Schutzgasströmung können die Prozessgase eingesetzt werden, wobei insbesondere das Sekundärgas als Schutzgas zugeführt werden kann. Möglich ist auch andere Gase als Prozessgase zuzuführen, wie z.B. Luft, Argon oder andere Gase. Die Schutzgasströmung kann durch mittig
angeordnete Bohrungen und/oder tangential angeordnete Bohrungen in einer oder mehreren Ebenen des Düsenringes erfolgen. Weiterhin kann zur Stabilisierung der Schutzgasströmung die Strömung durch Schlitzdüsen und/oder Schlitzdüsen mit mittig und/oder tangential angeordneten Bohrungen in einer oder mehreren Ebenen des Düsenringes erfolgen. Weiterhin kann zur Stabilisierung der Schutzgasströmung diese durch Schlitzdüsen mit Labyrinth mit mittig angeordneten Bohrungen/Schlitzen und/oder tangential angeordneten Bohrungen/Schlitzen erfolgen.
Bei der bereits erwähnten Bildung der Antihaftoberfläche auf einer zusätzlich elektrisch isolierenden Schicht oder einem zusätzlich elektrisch isolierenden
Schichtsystem des Gehäuses, können die Funktionen des Düsenringes in diesen speziellen Fälle auch von der Sekundärdüse und dem elektrisch isolierenden
Gehäuse übernommen werden.
Bedarfsweise werden die, die Antihaftoberfläche aufweisenden Vorrichtungen gereinigt. Nach der Beschichtung bzw. teilweise auch während der Beschichtung des zu beschichtenden Bauteils, können der Brennerkopf und die Spindel mit einer linearen und rotierenden Bewegung vor einer Luftdüse abgeblasen werden, so dass beispielhaft elektrostatisch anhaftende Stäube von den Gehäusen entfernt werden können. Selbstverständlich kann die Vorrichtung, zur Entfernung eventuell anhaftender Stäube, auch vor einer Fächerdüse rotierend oder durch eine
Ringluftdüse linear bewegt werden. Zum Abblasen der Vorrichtung kann nicht nur Luft, bevorzugt Druckluft Einsatz finden. Möglich ist die Vorrichtung mit Kohlendioxid (ähnlich dem Schneestrahlen), Stickstoff und/oder Argon zu reinigen. Eine
mechanische Reinigung, beispielhaft durch Bürsten, ist bei entsprechender
Gestaltung der Antihaftoberfläche selbstverständlich auch umsetzbar. Beim
Reinigungsvorgang anfallende Stäube können über die vorhandenen Absaugungen den Filtern zur Entsorgung zugeführt werden.
Mit diesem Abblasen wird zusätzlich erreicht, dass der Brennerkopf und/oder die Spindel während des Abreinigungsvorganges abgekühlt werden. So kann auch bei kleineren Bohrungen von weniger als z.B. 60mm ein betriebssicherer, also
prozessstabiler Beschichtungsvorgang erreicht werden, da die Vorrichtung, insbesondere deren Gehäuse zusätzlich gezielt abgekühlt wird, bevor ein erneuter Beschichtungsvorgang durchgeführt wird.
Zusätzlich werden besonders die Keramik-Düsen, bzw. bevorzugt der Düsenring, von Staubresten befreit, wofür beispielhaft mit einer Ringluftdüse gegen die Keramik- Düsen geblasen wird. Um das Eindringen von Staub in das Innere der Gehäuse zu verhindern, strömen die Prozessgase durch die Düsenöffnungen während der Reinigungsvorgänge, also auch während der Reinigung des Brennerkopfgehäuses, mit eventuell abweichenden Parametern. Alternativ könnte die Düsenöffnung beispielhaft mit einem Dichtelement, z.B. mit einem Gummi-Stopfen von nur beispielsweise 2 mm Durchmesser verschlossen werden. Das Dichtelement ist natürlich an die Düsenöffnung angepasst, um ein Eindringen von Spritzstaub oder anderen schädlichen Medien zu vermeiden.
Zielführend kann sein, wenn die Reinigungsvorrichtung an dem Trägermodul (also z.B. an einem Roboterarm) angeordnet ist, welcher die zu beschichtenden
Oberfläche, also z.B. den Motorblock mit den zu beschichtenden Zylinderlaufbahnen trägt. Dabei kann die Vorrichtung aus der beschichteten Bohrung herausgefahren werden. Das Trägermodul fährt mit seiner Reinigungsvorrichtung, also bevorzugt mit seiner Abblasvorrichtung entlang der Vorrichtung rauf und runter, wobei sich die Vorrichtung mit geringer Drehzahl dreht. Dabei kann es auseichend sein, wenn die Vorrichtung bereits nach einer Umdrehung gereinigt ist, wobei natürlich auch mehrere Umdrehungen um die eigene Achse möglich sind.
Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Beschichten von Oberflächen, insbesondere zum Innenbeschichten von Zylinderlaufbahnen mit geringen
Durchmessern (<60mm) von Verbrennungsmotoren, zur Verfügung gestellt, welche um ihre Achse rotierbar ist und bei einem als Anode ausgeführten abschmelzenden Eindrahtsystem eine hohe Auftragsrate bei hoher Standzeit und entsprechend reduziertem Wartungsaufwand prozessstabil eben auch kleine Bohrungsdurchmesser innenbeschichten kann (Rotierendes-Eindraht-Lichtbogen-Spritzen). Natürlich können nicht nur Volldrähte, sondern auch Fülldrähte abgeschmolzen werden. Die für den prozesssicheren Betrieb notwendigen elektrischen und thermischen Isolierungen liegen innerhalb des sonst metallischen Außengehäuses (auch das bevorzugte Messing wird im Sinne der Erfindung als metallisch bezeichnet) der gesamten
Vorrichtung. Nur im Bereich der Partikelstrahlaust ttsöffnung werden elektrische und thermische Isolierungen verwendet.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von unterschiedlichen, in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zum thermischen
Beschichten einer Oberfläche, Fig.1 a eine Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung nach Figur 1
Fig 2 einen Düsenring als Einzelheit, in erster Ausgestaltung Fig 3 einen Düsenring als Einzelheit, in zweiter Ausgestaltung
Fig 4 bis
Fig 6 mögliche Ausgestaltungen für eine Antihaftoberfläche des Düsenrings und
Fig 7 bis
Fig 1 1 mögliche Ausführungen für eine Schutzgasströmung.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben
Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden. In den Figuren 2 und 3 sind die dortigen Komponenten jeweils von beiden Seiten, also von einer Unterseite und von einer Oberseite her perspektivisch dargestellt. In den Figuren 7 bis 1 1 sind jeweils ein Querschnitt und eine Draufsicht dargestellt.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum thermischen Beschichten einer Oberfläche. Die Vorrichtung 1 kann auch als Brenner 1 bezeichnet werden, welcher zum thermischen Beschichten einer Zylinderbohrung auch kleinerer Durchmesser von weniger als 60mm geeignet ist. Dazu wird in der Vorrichtung 1 ein Lichtbogen gezündet, welcher den Spritzzusatzwerkstoff aufschmilzt, wobei aufgeschmolzenes Material zur zu beschichtenden Oberfläche transportiert wird. Dazu werden zwei Gase nämlich Primärgas und Sekundärgas eingesetzt. Das Primärgas hat die Aufgabe, den
Lichtbogen aufrecht zu erhalten bzw. zu tragen, wobei das Primärgas zusätzlich noch Kühlfunktionen hat, wobei auch das Sekundärgas eine Doppelfunktion hat. Zum einen soll das Sekundärgas den Transport der aufgeschmolzenen Partikel unterstützen und die Partikel weiter zerstäuben und beschleunigen. Zum anderen hat das Sekundärgas eine Kühlfunktion, worauf noch eingegangen wird. Das Primärgas kann Argon, Stickstoff, eine Mischung inerter Gase oder eine Mischung der beispielhaften Gase mit Wasserstoff und/oder Helium sein. Das Sekundärgas kann Luft bzw. Druckluft sein. Möglich ist auch, dass als Sekundärgas Argon, Stickstoff oder andere inerte Gase eingesetzt werden. Die beispielhaft genannten Gase sollen natürlich nicht beschränkend sein.
Die Vorrichtung 1 kann einen Kopfteil 2, beispielhaft einen Verbinder 3 als
Zwischenteil und einen Adapter 4 als Anschlussteil aufweisen, wobei
Primärgasanschlüsse, Sekundärgasanschlüsse, Stromquellenanschlüsse, Steuer- und Kontrollvorrichtungen sowie ein Draht in Figur 1 nicht gezeigt sind. Zum
Beschichten einer Zylinderbohrung rotiert die Vorrichtung um sich selbst und wird dabei linear hin- und her bewegt. Selbstverständlich kann anstelle der linearen Bewegung der Vorrichtung auch eine lineare Bewegung des zu beschichtenden Bauteils erfolgen. Selbiges gilt natürlich auch für die Rotationsbewegung, sofern sinnvoll.
Die Vorrichtung 1 zum thermischen Beschichten einer Oberfläche, umfasst wie beispielhaft dargestellt ein zweiteiliges Gehäuse 6 mit einem Hauptelement 7 und einem Deckelelement 8, eine Kathode 9, einen Primärgasverteiler 1 1 , einen
Sekundärgasverteiler 12, elektrisch und thermisch wirkende Isolationselemente 13,14, und 16, sowie eine Anode, welche als abschmelzender Draht ausgebildet über eine Drahtführung in eine Sekundärgasdüse 19 geführt wird, wobei eine
Primärgasdüse 21 unter Parallelschaltung des Sekundärgasverteilers 12 an dem Primärgasverteiler 1 1 zentriert montiert ist, und an ihrer zur Sekundärgasdüse 19 orientierten Seite 22 in einer Ebene radial angeordnete Öffnungen, also Bohrungen oder Schlitze aufweist.
Zielführend ist, wenn die Isolationselemente beispielhaft durch mehrere
Komponenten als Düsenring 13, Düsenisolator 14 und als Hauptisolator 16
ausgeführt sind.
Der Düsenring 13 ist aus einer Keramik, bevorzugt aus einer Hochleistungskeramik gebildet und wirkt elektrisch und thermisch isolierend zwischen dem Gehäuse 6 und der Drahtführung. Der Düsenring 13 ist der einzige, äußere Isolator in der sonst metallischen äußeren Form der gesamten Vorrichtung bzw. des Gehäuses 6. In möglicher Ausgestaltung ist der Düsenring 13 trichterförmig ausgebildet und erstreckt sich von einem Außenring 24 in Richtung zu einer zentralen Öffnung 25 (Figur 2). Möglich ist auch, den Düsenring 13 hülsenartig (Figur 3) mit einem sich von einem Fußflansch 26 wegerstreckenden Wandabschnitt 27 auszuführen, so dass ein Düsenring 13 in verlängerter Ausgestaltung gebildet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Düsenring 13 bei beiden Ausführungsbeispielen zumindest an seiner von der Kathode 9 wegorientierten Außenoberfläche 28 poliert, bevorzugt hochglanzpoliert um Anhaftungen zu vermeiden. Der Düsenring 13 kann einteilig oder mehrteilig sein, wobei bevorzugt Keramiken bzw. Werkstoffe wie z.B. Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Zirkonoxid, Aluminiumoxid, ATZ oder ZTA zum Herstellen des Düsenrings verwendet werden können.
Um Anhaftungen an dem Düsenring 13 zu vermeiden können mehrere Maßnahmen vorgesehen werden:
Der Düsenring 13 ist mehrteilig ausgeführt und weist teilweise innen eine Antihaft- und/oder Isolieroberfläche oder -Schicht 29 auf (Figur 4). Der Düsenring 13 ist einteilig ausgeführt und weist teilweise innen und außen eine Antihaft- und/oder Isolieroberfläche oder -Schicht 29 auf.
Der Düsenring 13 ist mehrteilig und weist eine verlängerte Ausgestaltung auf (Figur 5).
Der Düsenring 13 ist einteilig und weist eine verlängerte Ausgestaltung auf (Figur 6).
Der Düsenring 13 ist einteilig als Schutzgasdüse mit Bohrungen 30 mittig in einer Ebene ausgeführt (Figur 7).
Der Düsenring 13 ist einteilig als Schutzgasdüse mit Bohrungen 30 tangential in einer Ebene (Figur 8). Der Düsenring 13 ist einteilig als Schutzgasdüse mit Bohrungen 30 tangential in mehreren Ebenen (Figur 9).
Der Düsenring 13 ist einteilig als Schutzgasdüse mit Schlitz 31 und Bohrungen 30 tangential in mehreren Ebenen (Figur 10).
Der Düsenring 13 ist mehrteilig als Schutzgasdüse mit Schlitz 31 und tangentialen Labyrinthbohrungen 32 (Figur 1 1 ). Vorteilhaft wird eine Schutzgasströmung in die Düsenöffnung 33 eingebracht, um reflektierte und/oder abgelenkte Partikel zu vermeiden und/oder zu entfernen, wobei die Schutzgasströmung um den Spritzstrahl herum kontinuierlich und/oder gepulst erzeugt wird. Die Düsenöffnung 33 ist in dem abgeflachten Teil des Gehäuses 6, also seines Hauptelementes 7 angeordnet und wird auch durch die Oberfläche 28 des Düsenringes 13 definiert. Der Spritzstrahl tritt aus der Düsenöffnung 33 aus. .Zur Erzeugung der Schutzgasströmung können die Prozessgase eingesetzt werden, die lediglich abgezweigt werden müssen, wobei insbesondere das Sekundärgas als Schutzgas zugeführt werden kann. Möglich ist auch andere Gase als Prozessgase zuzuführen, wie z.B. Luft, Argon oder andere Gase Die Schutzgasströmung kann durch mittig angeordnete Bohrungen 30 und/oder tangential angeordnete Bohrungen 30 in einer oder mehreren Ebenen des Düsenringes 13 erfolgen. Weiterhin kann zur Stabilisierung der Schutzgasströmung die Strömung durch Schlitzdüsen 31 und/oder Schlitzdüsen 31 mit mittig und/oder tangential angeordneten Bohrungen 30 in einer oder mehreren Ebenen des Düsenringes 13 erfolgen. Weiterhin kann zur
Stabilisierung der Schutzgasströmung diese durch Schlitzdüsen 31 mit Labyrinth 32 mit mittig angeordneten Bohrungen/Schlitzen 30/31 und/oder tangential angeordneten Bohrungen/Schlitzen 30/31 erfolgen. Das Schutzgas bewirkt quasi einen Schutzschild zum Schutz der Oberfläche 28 welcher die Oberfläche 28 des Düsenringes 13 also der Düsenöffnung 33 vor der Ablagerung der besagten Partikeln schützt.
Das Gehäuse 6 ist wie bereits erwähnt beispielhaft zweiteilig mit dem Hauptelement 7 und dem Deckelelement 8 ausgeführt, was der Wartungsfreundlichkeit zu Gute kommt. Wie erkennbar ist das Gehäuse 6 überwiegend rund ausgeführt. Lediglich im Bereich der Düsenöffnung 33, ist die im Querschnitt gesehen kreisrunde Ausgestaltung des Gehäuses 6, also des Hauptelementes 7 aufgehoben. Hier ist das Gehäuse 6 abgeflacht, wobei ein schräger Übergang in eine Ebene übergeht, in welcher der Düsenring 13 bzw. die Düsenöffnung 33 angeordnet ist. Das
konsequente Beibehalten des im Querschnitt gesehen kreisrunden Gehäuses 6 vermeidet eine Schaufelwirkung, also eine Mitnahme der in einer Zylinderbohrung befindlichen Prozessgase bzw. Luft, wodurch ein negativer Einfluss der
Schaufelwirkung auf die, in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche zu
transportierenden Partikel erheblich reduziert ist. Diese strömungsoptimierte
Oberflächengestalt wirkt sich auch auf verringerte Ablagerungen an dem Gehäuse aus.
Das Deckelelement 8 ist mit dem Hauptelement 7 zu dem Gehäuse 6 mittels
Schrauben 34 verschraubbar. Das Gehäuse 6 ist bevorzugt aus einem Messing gebildet, und weist eine
Antihaftoberfläche 36 auf. Die Antihaftoberfläche 36 kann so ausgeführt sein, dass das Material des Gehäuses 6 poliert ist, um die Rauheit zu verringern, was einer Ablagerung an dem Gehäuse 6 entgegen wirkt. Gleiches gilt für die in den Figuren nicht dargestellte Spindel . Das Gehäuse 6 kann als Antihaftoberfläche 36 auch eine Beschichtung metallischer oder bevorzugt keramischer Art aufweisen. Bei dem in Figur 1 a gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Antihaftoberfläche 36 beispielhaft als Beschichtung aufgebracht. In Figur 1 a ist beispielhaft eine Antihaftoberfläche 36 des Hauptelementes 7 erkennbar, wobei ein Düsenring nicht erkennbar ist.
Selbstverständlich kann auch das Deckelelement 8 eine Antihaftoberfläche
aufweisen.
Mit der Erfindung wird eine um sich rotierende Eindrahtspritzvorrichtung 1 geschaffen, mit der auch Zylinderbohrungen kleineren Durchmessers beschichtet werden können. Der zu zündende Lichtbogen zündet direkt zwischen Kathode und Anode, also auf dem Draht, und nicht wie bei bekannten Vorrichtungen bisher bekannt zwischen Kathode und Plasmagasdüse, bei welcher speziell bei höheren Stromstärken durch den Lichtbogeneinfluss die Lebensdauer gemindert wurde. Bei der Erfindung wird die Primärgasdüse 21 von dem Sekundärgas gekühlt, weswegen die Öffnungen, also Schlitze vorgesehen sind. Mit den Komponenten Düsenisolator 14, Düsenring 13, Sekundärgasdüse 19, Primärgasverteiler 1 1 und Sekundärgasverteiler 12, welche bevorzugt aus einer Keramik gebildet sind, wird vorteilhaft quasi eine thermische und elektrische Innenisolierung bereitgestellt. Der Düsenring 13 ist quasi der einzige, äußere Isolator in der sonst metallischen äußeren Form der gesamten Vorrichtung bzw. des Gehäuses. Die Drahtführung ist mit ihren Komponenten vollständig innerhalb des Gehäuses 6, also in dem Hauptelement 7 aufgenommen, so dass Außenschutzmaßnahmen entfallen können. In Figur 1 sind noch Dichtungselemente 35 erkennbar.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung zum thermischen Beschichten
2 Kopfteil
3 Verbinder
4 Adapter
6 Gehäuse
7 Hauptelement
8 Deckelelement
9 Kathode
1 1 Primärgasverteiler
12 Sekundärgasverteiler
13 Düsenring
14 Düsenisolator
16 Hauptisolator
19 Sekundärgasdüse
21 Primärgasdüse
22 Zu 19 orientierte Seite 1 1
24 Außenring
25 Zentrale Öffnung
26 Fußflansch
27 Wandabschnitt
28 Außenoberfläche
29 Antihaft- und/oder Isolierschicht
30 Bohrungen
31 Schlitz
32 Labyrinthbohrungen
33 Düsenöffnung
34 Schrauben
35 Dichtungselemente
36 Antihaftoberfläche

Claims

Patentansprüche
1 . Vornchtung zum thermischen Beschichten einer Oberfläche, welche zumindest ein Gehäuse (6), eine Kathode (9), eine Anode, welche als abschmelzender Draht ausgebildet ist und zumindest ein Isolationselement (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest das Gehäuse (6) eine nicht lösbare Antihaftoberfläche (36) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (6) aus Messing besteht, welches an seiner Oberfläche poliert ist, so dass die Antihaftoberfläche (36) gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antihaftoberfläche (36) eine Antihaft- und/oder Isolierschicht oder ein Antihaft- und/oder Isolierschichtsystem ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (6) als Antihaftoberfläche (36) eine Hartchrombeschichtung aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (6) als Antihaftoberfläche (36) eine Aluminiumoxid-Schutzschicht aufweist
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (6) als Antihaftoberfläche eine Zirkonoxid-Schutzschicht aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (6) als Antihaftoberfläche eine Aluminiunnschicht aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aluminiumschicht oxidiert wird, so dass eine Aluminiumoxid-Schutzschicht gebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Isolationselement (13) als Düsenring ausgeführt ist, welcher aus einer Keramik gebildet ist, welcher an seiner von der Kathode (9) wegorientierten Oberfläche poliert ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Isolationselement (13) zumindest teilweise eine Antihaft- und/oder Isolieroberfläche (29) aufweist.
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