WO2011003439A1 - Spritzwerkstoff auf eisenbasis und verfahren zur herstellung eines spritzwerkstoffs, sowie thermische spritzschicht und spritzverfahren - Google Patents

Spritzwerkstoff auf eisenbasis und verfahren zur herstellung eines spritzwerkstoffs, sowie thermische spritzschicht und spritzverfahren Download PDF

Info

Publication number
WO2011003439A1
WO2011003439A1 PCT/EP2009/058565 EP2009058565W WO2011003439A1 WO 2011003439 A1 WO2011003439 A1 WO 2011003439A1 EP 2009058565 W EP2009058565 W EP 2009058565W WO 2011003439 A1 WO2011003439 A1 WO 2011003439A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spray
thermal
volume
sulfide
fluoride
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/058565
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gérard BARBEZAT
Peter Ernst
Original Assignee
Sulzer Metco Ag
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 Sulzer Metco Ag filed Critical Sulzer Metco Ag
Priority to CN2009801603450A priority Critical patent/CN102471861A/zh
Priority to AU2009349357A priority patent/AU2009349357A1/en
Priority to US13/382,473 priority patent/US20130005618A1/en
Priority to CA2767374A priority patent/CA2767374A1/en
Priority to PCT/EP2009/058565 priority patent/WO2011003439A1/de
Priority to EP09780227A priority patent/EP2451987A1/de
Priority to KR1020127000469A priority patent/KR20120030528A/ko
Publication of WO2011003439A1 publication Critical patent/WO2011003439A1/de

Links

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
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • 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
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • 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
    • 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
    • C23C4/067—Metallic material containing free particles of non-metal elements, e.g. carbon, silicon, boron, phosphorus or arsenic
    • 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
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • 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
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C23C4/11—Oxides
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an iron-based spray material for the thermal coating of a substrate, in particular for the thermal coating of a tread of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine, a method for producing a spray material, a spray wire, in particular spray filler wire for use in a thermal
  • a wire spraying method comprising an iron-based sprayed material, an iron-based thermal sprayed layer for a substrate, in particular for a tread of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine, a spraying method for producing a thermal sprayed layer, and the use of a powdered material and a sprayed wire for producing a thermal sprayed layer according to the preamble of independent claim of the respective category.
  • Thermal spray applied coatings have long been known for a variety of applications.
  • surfaces of oil-lubricated cylinder liners in vehicle engines have been coated for some time by, among other things, plasma spraying, the film being primarily characterized by the coefficient of friction between Piston rings and cylinder wall is effective, significantly reduced, whereby the wear of piston rings and cylinder is significantly reduced, which leads to an increase in the running performance of the engine, an extension of the maintenance intervals, for example when changing oil and not least to a significant increase in engine performance. This is going through
  • such layers for oil lubricated internal combustion engines may contain deposits of dry lubricants in a base matrix, wherein in the
  • Base matrix additionally pores of predeterminable size can be provided, which act as oil pockets and thus together with the relatively soft embedded dry lubricants the friction between
  • the basic matrix itself which in particular contains the dry lubricants and the pores among other constituents, is composed of a hard matrix material which guarantees a long service life of the cylinder surfaces and piston rings.
  • a modern high-performance cylinder running surface is described in detail in EP 1 340 834, for example.
  • thermal spraying surfaces include coating turbine parts with anti-wear and thermal barrier coatings, components lubricated by oil-lubricated bearings, e.g. the coating of crank bearings or other workpieces subjected to particular physical, chemical or thermal stresses.
  • oil-lubricated bearings e.g. the coating of crank bearings or other workpieces subjected to particular physical, chemical or thermal stresses.
  • very specific materials are used, usually in the form of wettable powders or injection-molded wires, which have the necessary specific properties
  • the powder material price plays a decisive role in terms of the cost effectiveness of the coating, in particular in the coating of cylinder surfaces by means of the Plasma spraying process APS, especially in the case of coating of larger engines (truck diesel, for example).
  • the manufacturing costs of the powder depend on the one hand
  • Powders of a quality such as e.g. for internal coatings of cylinders for internal combustion engines, nowadays hardly lower under atomization at less than 10 US $ per kg. It is therefore to be expected that there are certain limits to further cost reduction.
  • ilmenite is formed from approximately 53% OO 2 and 47% FeO, and crystallizes in a hexagonal crystal system.
  • the hardness of ilmenite crystals is approx. 650 HV, which means that values of 400 to 500HV are possible in the layers with optimized parameters.
  • Applicant Ilmenit partly in combination with other metal-ceramic materials and / or oxides as a spray material for coating cylinder surfaces of turbocharged engines before.
  • these coatings are not designed for the increasing tribological requirements at high or strongly fluctuating temperature loads, but improve mainly the hardness or corrosion resistance of the coated surfaces.
  • the object of the invention is, therefore, a new spray material in the form of a powder material or in the form of a sprayed wire, in particular
  • Hubkolbenbrennkraftmaschine is suitable, which are operated even under changing load conditions.
  • the surface layers formed with the spray material should also be sufficient
  • Spray layer and to propose the use of a powder material or a spray wire for producing a thermal sprayed layer.
  • the invention thus relates to an iron-based spray material for the thermal coating of a substrate, in particular for the thermal coating of a running surface of a cylinder
  • Base material includes. According to the invention, the spray material comprises at least one first solid lubricant of a sulfide and a second solid lubricant of a fluoride.
  • Adhesive wear characterized.
  • solid lubricants comprising at least a sulfide and a fluoride, but especially also In addition, a nitride, thereby allowing a significant in the operating state
  • lubricants are based on the special crystal structure and the low propensity for chemical bonds or reactions with metallic and ceramic materials.
  • the solid lubricants sulfide-based, for example, M0S2 and / or WS2 can be used in an oxidizing atmosphere without any problems up to a temperature of 350 0 C. In the case of shock loads in
  • internal combustion engines may have hot contact points, e.g.
  • the local temperature can be significantly higher than 350 0 C. Therefore, according to the present invention additionally at least one other type of solid lubricants is used, which has an increased temperature resistance and at the same time under the aggressive chemical conditions in Combustion chamber is chemically resistant and the adhesion and hardness of the coating also positively influenced.
  • hexagonal BN or CrN are particularly advantageous in question, since they fulfill their functions as a solid lubricant up to highest temperatures of 950 0 C, even under oxidizing conditions, such high temperatures, for example, in cylinders Of combustion engines often occur only locally.
  • Fluorine-based solid lubricants are able to reliably ensure lubrication even under these critical conditions.
  • calcium fluoride CaF2 and Bariumfluoride BaF 2 can even ensure lubrication at locally occurring temperatures up to more than 1200 0 C reliable.
  • the eutectic formed from 62% by weight of BaF 2 and 38% by weight of CaF 2 has proven to be particularly effective, which ensures significantly improved lubrication already from 500 ° C.
  • Powder delivery system is optimally designed. As a powder particle size, a distribution of 5 to 30 micrometers is advantageous. The maximal
  • Layer thickness is influenced by several factors (material substrates, Coating parameters, modulus of elasticity of the layers, etc.). On cast iron or steel substrates, the use of an intermediate layer is often not necessary, except in cases where severe corrosion is to be feared. For aluminum base alloys, for example, an intermediate layer of NiCr alloys and / or NiAl alloys is advantageous.
  • thermally sprayed layers are advantageously post-processed in a manner known per se by diamond honing.
  • the volume fraction of sulfide is 0.1% to 15% by volume, preferably 1% to 6% by volume, the sulfide in a specific embodiment except for
  • Impurities only M0S2 and / or WS2 is.
  • the proportion by volume of fluoride can advantageously be from 0.05% to 20% by volume, preferably from 1% to 10% by volume, the fluoride in a specific embodiment, apart from impurities, being only CaF 2 and / or BaF 2 .
  • CaF 2 and BaF 2 are preferred, but not necessary, as eutectic.
  • Spray material according to the invention except impurities only from a sulfide, a fluoride and the rest of FeTiOs as the base material.
  • Temperature loads additionally include a nitride as a solid lubricant, wherein the volume fraction of nitride is advantageously from 0.1% to 8% by volume, preferably from 1% to 5% by volume.
  • the spray material of the present invention except impurities, also consist only of a nitride, a sulfide, a fluoride, and the remainder of FeTiO 3 as the base material.
  • inventive spray material as a powder material for
  • a particle size distribution of the powder material is preferably between 2 ⁇ m and 60 ⁇ m, in particular between 5 ⁇ m and 40 ⁇ m.
  • the base material FeTiO 3 is prepared by grinding and / or sieving in a conventional manner from ilmenite, wherein the base material FeTiO 3 can also be remelted before grinding and / or screening first.
  • At least one of the solid lubricants is formed in the form of solid lubricant particles and agglomerated by spray-drying and / or cladding with particles of the FeTiO 3 base material.
  • the invention also relates to a spray wire, in particular
  • a spray-fill wire for use in a thermal wire spraying process comprising a spray material of the invention.
  • the invention relates to a thermal spray coating
  • the thermal spray coating comprises FeTiO 3 as the base material.
  • the thermal spray coating comprises at least a first solid lubricant of a sulfide and a second solid lubricant of a fluoride.
  • the volume fraction of fluoride in the thermal spray layer 0.05% to 20% by volume, preferably 1% to 10% by volume, preferably, but not necessary, the fluoride except impurities only CaF 2 and / or BaF 2 and / or CaF 2 and BaF 2 may be present as eutectic.
  • the thermal spray layer can consist of impurities only from a sulfide, a fluoride and the rest of FeTiO3 as the base material.
  • inventive thermal spray layer may additionally comprise a nitride, wherein the
  • the volume fraction of nitride may be 0.1% to 8% by volume, preferably 1% to 5% by volume, and / or in particular the nitride is only hexagonal BN and / or CrN.
  • the thermal spray coating of the present invention consists of only a nitride, a sulfide, a fluoride, and the balance of FeTiOs as the base material except impurities.
  • the invention further relates to a spraying method for producing a thermal sprayed layer according to the present invention, wherein the spraying method is a thermal spraying method, in particular a
  • Plasma spraying is.
  • the thermal spraying method may also be a flame spraying method, an HVOF spraying method, in particular a powder spraying method or a wire spraying method, or another conventional thermal spraying method.
  • the invention also relates to the use of a

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spritzwerkstoff auf Eisenbasis zum thermischen Beschichten eines Substrats, insbesondere zum thermischen Beschichten einer Lauffläche eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei der Spritzwerkstoff FeTiO3 als Basiswerkstoff umfasst. Erfindungsgemäss umfasst der Spritzwerkstoff mindestens einen ersten Festschmierstoff aus einem Sulfid und einen zweiten Festschmierstoff aus einem Fluorid. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzwerkstoffs, einen Spritzdraht, insbesondere Spritzfülldraht zur Verwendung in einem thermischen Drahtspritzverfahren, eine thermische Spritzschicht auf Eisenbasis, insbesondere für eine Lauffläche eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, ein Spritzverfahren zur Herstellung einer thermischen Spritzschicht, sowie die Verwendung eines Pulverwerkstoffs und eines Spritzdrahts zur Herstellung einer thermischen Spritzschicht.

Description

Spritzwerkstoff auf Eisenbasis und Verfahren zur Herstellung eines
Spritzwerkstoffs, sowie thermische Spritzschicht und Spritzverfahren
Die Erfindung betrifft einen Spritzwerkstoff auf Eisenbasis zum thermischen Beschichten eines Substrats, insbesondere zum thermischen Beschichten einer Lauffläche eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzwerkstoffs, einen Spritzdraht, insbesondere Spritzfülldraht zur Verwendung in einem thermischen
Drahtspritzverfahren umfassend einen Spritzwerkstoff auf Eisenbasis, eine thermische Spritzschicht auf Eisenbasis für ein Substrat, insbesondere für eine Lauffläche eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, ein Spritzverfahren zur Herstellung einer thermischen Spritzschicht, sowie die Verwendung eines Pulverwerkstoffs und eines Spritzdrahts zur Herstellung einer thermischen Spritzschicht gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie.
Durch thermisches Spritzen aufgebrachte Beschichtungen sind seit langem für eine Vielzahl von Anwendungen bekannt. So werden zum Beispiel Oberflächen von Öl geschmierten Zylinderlaufflächen in Fahrzeugmotoren bereits seit einiger Zeit unter anderem durch Plasmaspritzen beschichtet, wobei die Schicht vor allem den Reibungskoeffizienten, der zwischen Kolbenringen und Zylinderwand wirksam ist, deutlich reduziert, wodurch der Verschleiss von Kolbenringen und Zylinder deutlich zurückgeführt wird, was zu einer Erhöhung der Laufleistung des Motors, einer Verlängerung der Wartungsintervalle, zum Beispiel beim Ölwechsel und nicht zuletzt zu einer merklichen Leistungssteigerung des Motors führt. Das wird durch
unterschiedliche Massnahmen erreicht. Beispielsweise können solche Schichten für Öl geschmierte Verbrennungsmaschinen Einlagerungen von Trockenschmierstoffen in einer Grundmatrix enthalten, wobei in der
Grundmatrix zusätzlich Poren von vorgebbarer Grosse vorgesehen sein können, die als Öltaschen fungieren und damit zusammen mit den relativ weichen eingelagerten Trockenschmierstoffen die Reibung zwischen
Kolbenringen und Zylinderwand deutlich vermindern. Die Grundmatrix selbst, die unter weiteren Bestandteilen insbesondere die Trockenschmierstoffe und die Poren enthält, ist dabei aus einem harten Matrixmaterial aufgebaut, das eine hohe Lebensdauer der Zylinderlaufflächen und Kolbenringe garantiert. Eine solche moderne Hochleistungs-Zylinderlauffläche ist zum Beispiel in der EP 1 340 834 eingehend beschrieben.
Weitere typische Anwendungen für durch thermisches Spritzen aufgebrachte Oberflächen ist das Beschichten von Turbinenteilen mit Verschleissschutz- und Wärmedämmschichten, von Komponenten von Öl geschmierten Lagern, wie z.B. die Beschichtung von Kurbellagern oder anderen Werkstücken, die besonderen physikalischen, chemischen oder thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Je nach dem welchen Zweck die Schicht zu erfüllen hat, kommen ganz bestimmte Werkstoffe, in der Regel in Form von Spritzpulvern oder Spritzdrähten zum Einsatz, die die notwendigen spezifischen
Eigenschaften und Zusammensetzung besitzen, um die erforderlichen Eigenschaften der zu spritzenden Oberflächenschicht zu generieren.
Bei grosseren Produktionsvolumen spielt der Pulverwerkstoffpreis eine entscheidende Rolle in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit der Beschichtung, insbesondere bei der Beschichtung von Zylinderlaufflächen mittels des Plasmaspritz-Verfahrens APS, vor allem im Fall der Beschichtung von grosseren Motoren (LKW-Diesel z.B.).
Die Fertigungskosten des Pulvers sind einerseits abhängig von den
Rohstoffpreisen und anderseits vom Verarbeitungsaufwand der notwendig ist, die Rohstoffe zu einem brauchbaren Material zu verarbeiten, das zur
Durchführung des gewählten Verfahrens geeignet ist.
Beim bekannten Verdüsen von metallischen Werkstoffen (mittels Gas oder Wasser) lassen sich die Energiekosten praktisch nur durch eine bessere Pulverausbeute nach unten beeinflussen. Dabei spielt die Spezifikation der Verteilung der Partikel-Grösse eine entscheidende Rolle. Unter besten Voraussetzungen lassen sich die Herstellungskosten von metallischen
Pulvern in einer Qualität, wie sie z.B. für Innenbeschichtungen von Zylindern für Brennkraftmaschinen notwendig ist, beim Verdüsen heutzutage kaum unter 10 US $ pro kg senken. Es ist daher eher zu erwarten, dass einer weiteren Kostensenkung gewisse Grenzen gesetzt sind.
Andererseits werden die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der
Spritzmaterialien mit der Zeit noch grösser. Insbesondere werden die tribologischen Eigenschaften der Beschichtungen bei erhöhten Temperaturen immer wichtiger, da die Wirkung der Schmiermittel mit steigender
Wandtemperatur deutlich abnimmt. Tribologische Lösungen, die bis zu einer Wandtemperatur von 3500C anwendbar sind, sind grundsätzlich möglich. Dabei spielen die Anti-Scuffingeigenschaften der Schichtwerkstoffe eine entscheidende Rolle.
Als günstiges Herstellungsverfahren von Pulvern für das thermische Spritzen gilt im Allgemein das Mahlen und Sieben, auch im Fall von grosseren Mengen bei keramischen Spritzwerkstoffen aus metallischen Oxiden. Im Fall von gewissen Werkstoffen können Mineralien im Pulver ohne zusätzliches
Einschmelzen verarbeitet werden. AIs potentiellen Werkstoff für Zylinderlaufflächen wurde bereits früher das Eisentitanat FeTiO3 in Betracht gezogen, das auch als Ilmenit bekannt ist. Ilmenit ist aus ca.53% ÜO2 und 47% FeO gebildet, und kristallisiert in einem hexagonal Kristallsystem. Die Härte von Ilmenite-Kristallen beträgt ca.650 HV, das heisst in den Schichten sind Werte von 400 bis 500HV bei optimierten Parametern möglich.
Daher wurde bereits in der UA 74 987 ein Ilmenit Spritzwerkstoff zur Bildung von korrosionsbeständigen Beschichtungen mittels thermischer
Spritzverfahren vorgeschlagen. In der WO 2004/106711 schlagen die
Anmelder Ilmenit, zum Teil in Kombination mit anderen metallkeramischen Werkstoffen und / oder Oxiden als Spritzwerkstoff zur Beschichtung von Zylinderlaufflächen von aufgeladenen Motoren vor. Allerdings sind diese Beschichtungen nicht auf die zunehmenden tribologischen Anforderungen bei hohen bzw. stark schwankenden Temperaturbelastungen ausgelegt, sondern verbessern hauptsächlich die Härte bzw. die Korrosionsfestigkeit der beschichteten Oberflächen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen neuen Spritzwerkstoff in Form eines Pulverwerkstoffs bzw. in Form eines Spritzdrahts, insbesondere
Spritzfülldraht zum thermischen Beschichten eines Substrats bereitzustellen, der einerseits wesentlich kostengünstiger hergestellt werden kann als die bekannten Spritzwerkstoffe und wobei damit gespritzte Schichten vor allem exzellente tribologische Eigenschaften, gleichzeitig in unterschiedlichen Temperaturbereichen aufweisen, so dass der Pulverwerkstoff vor allem zur Bildung von reibungsoptimierten Laufflächen auf Zylindern von
Hubkolbenbrennkraftmaschine geeignet ist, die auch unter wechselnden Lastbedingungen betrieben werden. Dabei sollen die mit dem Spritzwerkstoff gebildeten Oberflächenschichten ausserdem ausreichend
korrosionsbeständig sein und über eine ausgezeichnete Härte verfügen. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Spritzwerkstoffs bereitzustellen, sowie eine thermische Spritzschicht, ein Spritzverfahren zur Herstellung einer thermischen
Spritzschicht, sowie die Verwendung eines Pulverwerkstoffs bzw. eines Spritzdrahtes zur Herstellung einer thermischen Spritzschicht vorzuschlagen.
Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie
gekennzeichnet.
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders
vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft somit einen Spritzwerkstoff auf Eisenbasis zum thermischen Beschichten eines Substrats, insbesondere zum thermischen Beschichten einer Lauffläche eines Zylinders einer
Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei der Spritzwerkstoff FeTiOs als
Basiswerkstoff umfasst. Erfindungsgemäss umfasst der Spritzwerkstoff mindestens einen ersten Festschmierstoff aus einem Sulfid und einen zweiten Festschmierstoff aus einem Fluorid.
Durch die vorliegende Erfindung kann somit erstmals demonstriert werden, dass Spritzwerkstoffe auf Eisentitanat-Basis, also auf Basis des sogenannten Ilmenits mit der chemischen Formel FeTiOs, insbesondere für die thermische Beschichtung von Verbrennungskraftmaschinenkomponenten besonders gut geeignet sind, wenn dem Ilmenit mindestens ein Sulfid und ein Fluorid als Festschmierstoff zugegeben wird. Die damit hergestellten Schichten sind dabei durch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber
Adhäsionsverschleiss gekennzeichnet. Die Zugabe von Festschmierstoffen umfassend zumindest ein Sulfid und ein Fluorid, im Speziellen aber auch zusätzlich ein Nitrid, erlaubt dabei im Betriebszustand eine deutliche
Erhöhung der Wandtemperatur von Zylinderlaufflächen, so dass die aus einem erfindungsgemässen Spritzwerkstoff hergestellten Schichten auch für die Verwendung in adiabatischen Motoren besonders gut geeignet sind. Durch die gleichzeitige Verwendung mindestens eines Sulfids und eines Fluorids im erfindungsgemässen Spritzwerkstoff ist nämlich sichergestellt, dass die damit thermisch gespritzten Schichten in unterschiedlichen
Temperaturbereichen jeweils vergleichbar gute tribologische Eigenschaften aufweisen. Die tribologische Leistungsfähigkeit der Eisentitanat FeTiO3 Schichten
(Ilmenit) wird dabei erfindungsgemäss durch die gezielte Zugabe von
Festschmierstoffen wesentlich verbessert. Die Eigenschaften dieser
Schmierstoffe beruhen unter anderem auf der besonderen Kristallstruktur und der geringen Neigung zu chemischen Bindungen bzw. Reaktionen mit metallischen und keramischen Werkstoffen. Die konkrete Klasse an
Festschmierstoffen wird erfindungsgemäss nach den zu erwartenden
Temperaturbelastungen ausgewählt. Im Fall von Zylindehnnenbeschichtungen in Verbrennungsmaschinen wird dazu vorteilhaft die höchste
Wandtemperatur, beispielweise in der Kontaktzone
Zylinderlauffläche/Kolbenring betrachtet.
Die Festschmierstoffe auf Sulfid-Basis, zum Beispiel M0S2 und / oder WS2 können in oxidierender Atmosphäre problemlos bis zu einer Temperatur von 3500C eingesetzt werden. Im Fall von Stossbelastungen in
Verbrennungsmotoren können sich jedoch heisse Kontaktpunkte, z.B.
zwischen Zylinderlauffläche und Kolbenringen bilden, wobei die örtliche Temperatur deutlich höher als 3500C liegen kann. Daher wird gemäss der vorliegenden Erfindung zusätzlich noch mindestens ein weiterer Typ von Festschmierstoffen eingesetzt, der eine erhöhte Temperaturbeständigkeit aufweist und gleichzeitig unter den aggressiven chemischen Bedingungen im Verbrennungsraum chemisch beständig ist und die Adhäsionsfähigkeit und Härte der Beschichtung zusätzlich positiv beeinflusst.
Neben den Fluoriden kommen auch Festschmierstoffe auf Stickstoff-Basis, beispielweise hexagonales BN oder CrN besonders vorteilhaft in Frage, da diese ihre Funktionen als Festschmierstoff bis zu höchsten Temperaturen von 9500C, auch unter oxidierenden Bedingungen erfüllen, wobei solch hohe Temperaturen zum Beispiel in Zylindern von Verbrennungsmotoren oftmals auch nur lokal auftreten.
Im speziellen Anwendungsfall von adiabatischen Dieselmotoren sind noch höhere örtlichen Kontakttemperaturen zu erwarten. Gewisse
Festschmierstoffe auf Fluor-Basis sind in der Lage die Schmierung auch unter diesen kritischen Bedingungen zuverlässig sicherzustellen. So können z.B. Calciumfluoride CaF2 und Bariumfluoride BaF2 die Schmierung sogar noch bei lokal auftretenden Temperaturen bis zu mehr als 12000C zuverlässig gewährleisten. Als besonders wirksam hat sich dabei das Eutektikum gebildet aus 62 Gewicht % BaF2 und 38 Gewicht % CaF2 herausgestellt, das bereits ab 500°C eine deutlich verbesserte Schmierung gewährleistet.
Es hat sich dabei gezeigt, dass abhängig vom speziellen Motorentyp verschiedene Zusammensetzungen aus Eisentitanatschichten FeTiOs
(Ilmenit) und Festschmierstoff vorteilhaft eingesetzt werden können. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind einige typische Beispiele exemplarisch angegeben. Die Angaben sind dabei vor allem für die Innenbeschichtung der Zylinderlauffläche dieser Motoren gültig.
Figure imgf000009_0001
Tabelle 1 : Typische Anwendungsbeispiele Kombinationen von
Festschmierstoffzugaben in Eisentitanat-Schichten FeTiOs.
Bei der Beschichtung von Zylinderlaufflächen z.B. mit Hilfe eines F-210 Plasma-Brenners ist mit einer Pulverausbeute von 60 bis 70% zu rechnen. Das spezifische Gewicht der entsprechenden Schichten sollte um 4 g/cm3 liegen.
Förderraten bis 80g/min können erreicht werden, sofern das
Pulverförderungssystem optimal ausgelegt wird. Als Pulverpartikel-Grösse ist eine Verteilung von 5 bis 30 Mikrometer vorteilhaft. Die maximale
Schichtdicke wird von mehreren Faktoren beeinflusst (Werkstoffsubstrate, Beschichtungsparameter, E-Modul der Schichten, etc.). Auf Gusseisen oder Stahl-Substraten ist die Anwendung einer Zwischenschicht oft nicht notwendig, abgesehen von Fällen wo eine starke Korrosion zu befürchten ist. Bei Aluminium-Basislegierungen hat sich zum Beispiel eine Zwischenschicht aus NiCr-Legierungen und / oder NiAI-Legierungen als vorteilhaft
herausgestellt.
Vorteilhaft werden die thermisch gespritzten Schichten in an sich bekannter Weise durch Diamanthonen nachbearbeitet.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemässen Spritzwerkstoffs beträgt der Volumenanteil an Sulfid 0.1 % bis 15% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 6% Volumen-Prozent, wobei das Sulfid in einem speziellen Ausführungsbeispiel bis auf
Verunreinigungen nur M0S2 und / oder WS2 ist.
Der Volumenanteil an Fluorid kann vorteilhaft von 0.05% bis 20% Volumen- Prozent, bevorzugt von 1 % bis 10% Volumen-Prozent betragen, wobei das Fluorid in einem speziellen Ausführungsbeispiel bis auf Verunreinigungen nur CaF2 und / oder BaF2 ist.
Wie bereist erwähnt liegen CaF2 und BaF2 bevorzugt, aber nicht notwendig, als Eutektikum vor. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht ein
erfindungsgemässer Spritzwerkstoff bis auf Verunreinigungen nur aus einem Sulfid, einem Fluorid und der Rest aus FeTiOs als Basiswerkstoff.
Dabei kann der Spritzwerkstoff zur Abdeckung bestimmter
Temperaturbelastungen zusätzlich auch ein Nitrid als Festschmierstoff umfassen, wobei der Volumenanteil an Nitrid vorteilhaft von 0.1 % bis 8% Volumen-Prozent, bevorzugt von 1 % bis 5% Volumen-Prozent beträgt.
Besonders bevorzugt werden dabei nur hexagonales BN und / oder CrN in einem erfindungsgemässen Sphtzwerstzoff verwendet. Dabei kann in einer anderen Variante der Spritzwerkstoff der vorliegenden Erfindung bis auf Verunreinigungen auch nur aus einem Nitrid, einem Sulfid, einem Fluorid, und der Rest aus FeTiO3 als Basiswerkstoff bestehen.
Wenn der erfindungsgemässe Spritzwerkstoff als Pulverwerkstoff zur
Verwendung in einem thermischen Spritzverfahren vorliegt, so liegt eine Korngrössenverteilung des Pulverwerkstoffs bevorzugt zwischen 2 μm und 60 μm, insbesondere zwischen 5 μm und 40 μm.
Zur Herstellung eines Spritzwerkstoffs gemäss der vorliegenden Erfindung wird dabei der Basiswerkstoff FeTiO3 durch Mahlen und / oder Sieben in an sich bekannter Weise aus Ilmenit hergestellt, wobei der Basiswerkstoff FeTiO3 vor dem Mahlen und / oder Sieben auch zuerst umgeschmolzen werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens wird mindestens einer der Festschmierstoffe in Form von Festschmierstoffpartikeln ausgebildet und durch Sprühtrocknen und / oder Cladding mit Partikeln des Basiswerkstoff FeTiO3 agglomeriert.
Die Erfindung betrifft dabei auch einen Spritzdraht, insbesondere
Spritzfülldraht zur Verwendung in einem thermischen Drahtspritzverfahren umfassend einen Spritzwerkstoff der Erfindung.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine thermische Spritzschicht auf
Eisenbasis für ein Substrat, insbesondere für eine Lauffläche eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei die thermische Spritzschicht FeTiO3 als Basiswerkstoff umfasst. Erfindungsgemäss umfasst die thermische Spritzschicht mindestens einen ersten Festschmierstoff aus einem Sulfid und einen zweiten Festschmierstoff aus einem Fluorid. Bevorzugt beträgt bei einer thermischen Spritzschicht der vorliegenden Erfindung der Volumenanteil an Sulfid 0.1 % bis 15% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 6% Volumen-Prozent, wobei im Speziellen das Sulfid bis auf Verunreinigungen nur MoS2 und / oder WS2 sein kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt der Volumenanteil an Fluorid in der thermischen Spritzschicht 0.05% bis 20% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 10% Volumen-Prozent, wobei bevorzugt, aber nicht notwendig, das Fluorid bis auf Verunreinigungen nur CaF2 und / oder BaF2 ist und / oder CaF2 und BaF2 als Eutektikum vorliegen können.
Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel kann die thermische Spritzschicht bis auf Verunreinigungen nur aus einem Sulfid, einem Fluorid und der Rest aus FeTiO3 als Basiswerkstoff bestehen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die erfindungsgemässe thermische Spritzschicht zusätzlich ein Nitrid umfassen, wobei der
Volumenanteil an Nitrid zum Beispiel 0.1 % bis 8% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 5% Volumen-Prozent betragen kann und / oder wobei im Speziellen das Nitrid nur hexagonales BN und / oder CrN ist.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die thermische Spritzschicht der vorliegenden Erfindung bis auf Verunreinigungen nur aus einem Nitrid, einem Sulfid, einem Fluorid, und der Rest aus FeTiOs als Basiswerkstoff.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Spritzverfahren zur Herstellung einer thermischen Spritzschicht gemäss der vorliegenden Erfindung, wobei das Spritzverfahren ein thermisches Spritzverfahren, insbesondere ein
Plasmaspritzverfahren ist.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das thermische Spritzverfahren auch ein Flammspritzverfahren, ein HVOF Spritzverfahren, im Speziellen ein Pulverspritzverfahren oder ein Drahtspritzverfahren oder ein anderes an sich bekanntes thermisches Spritzverfahren sein.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines
Spritzpulvers oder eines Spritzdrahts aus einem Spritzwerkstoff der Erfindung zur Herstellung einer erfindungsgemässen thermischen Spritzschicht. Zusammenfassend kann fest gestellt werden, dass Eisentitanat FeTiOs, das aus ca. 53 Gewicht % ÜO2 und 47 % FeO besteht und in einem hexagonalen Kristallsystem kristallisiert, wegen seiner tribologischen Eigenschaften auch für den Einsatz auf Zylinderlaufflächen von Verbrennungsmotoren im Stand der Technik an sich bekannt war.
Heute werden jährlich weltweit ca. 5000 metrische Tonnen an llmenit verarbeitet, vor allem für die Herstellung von Farbpigmenten aus Titan-Oxide und die Herstellung von metallischem Titan. Die wichtigsten Lagerstätten liegen in Australien, Kanada, Südafrika, China, Norwegen, noch kaum in Anspruch genommen sind grossere Lagerstätten in Madagaskar und
Mozambique.
Ende 2008 lag der Preis von Ilmenit-Mineralien bei 120 US $ pro metrische Tonne. Bei der weiteren Verarbeitung in spritzfähiges Pulver (Waschen, Mahlen und Sieben) sind nur relativ niedrige weitere Kosten zu erwarten, so dass momentan Herstellungskosten von ca. 5 US $ pro kg erwartet werden können, zuzüglich der Kosten für die Festschmierstoffe.
Durch die vorliegende Erfindung konnte jedoch erstmals gezeigt werden, dass mit dem Rohstoffmineral llmenit für die einfache und wirtschaftliche
Herstellung eines Eisentitanat Spritzpulvers ein hervorragend geeigneter Rohstoff zur Verfügung steht. Die Zugabe von Festschmierstoffen wie Nitride (hexagonale BN, CrN), Sulfide (MoS2, WS2), Fluoride (CaF2, BaF2) oder geeignete Kombinationen davon, erlauben erhöhte Wandtemperaturen der Zylinder von Verbrennungsmotoren. Somit sind erstmals auch die
Voraussetzungen für den Bau und den sicheren Betrieb von adiabatischen Motoren auch unter extremen Temperaturbedingungen verwirklicht.

Claims

Patentansprüche
1. Spritzwerkstoff auf Eisenbasis zum thermischen Beschichten eines
Substrats, insbesondere zum thermischen Beschichten einer Lauffläche eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei der
Spritzwerkstoff FeTiO3 als Basiswerkstoff umfasst, dadurch
gekennzeichnet, dass der Spritzwerkstoff mindestens einen ersten Festschmierstoff aus einem Sulfid und einen zweiten Festschmierstoff aus einem Fluorid umfasst.
2. Spritzwerkstoff nach Anspruch 1 , wobei der Volumenanteil an Sulfid 0.1 % bis 15% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 6% Volumen-Prozent beträgt.
3. Spritzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Sulfid bis auf Verunreinigungen nur M0S2 und / oder WS2 ist.
4. Spritzwerkstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Volumenanteil an Fluorid 0.05% bis 20% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 10% Volumen-Prozent beträgt.
5. Spritzwerkstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fluorid bis auf Verunreinigungen nur CaF2 und / oder BaF2 ist.
6. Spritzwerkstoff nach Anspruch 5, wobei CaF2 und BaF2 als Eutektikum vorliegen.
7. Spritzwerkstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Spritzwerkstoff bis auf Verunreinigungen nur aus einem Sulfid, einem Fluorid und der Rest aus FeTiO3 als Basiswerkstoff besteht.
8. Spritzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der
Spritzwerkstoff zusätzlich ein Nitrid umfasst.
9. Spritzwerkstoff nach Anspruch 8, wobei der Volumenanteil an Nitrid 0.1 % bis 8% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 5% Volumen-Prozent beträgt.
10. Spritzwerkstoff nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Nitrid nur hexagonales BN und / oder CrN ist.
1 1 . Spritzwerkstoff nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der
Spritzwerkstoff bis auf Verunreinigungen nur aus einem Nitrid, einem Sulfid, einem Fluorid, und der Rest aus FeTiOs als Basiswerkstoff besteht.
12. Spritzwerkstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Spritzwerkstoff ein Pulverwerkstoff mit einer Korngrössenverteilung zwischen 2 μm und 60 μm, bevorzugt zwischen 5 μm und 40 μm ist.
13. Spritzwerkstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Spritzwerkstoff ein Spritzpulver zum thermischen Spritzen ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Spritzwerkstoff nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei der Basiswerkstoff FeTiOs durch Mahlen und / oder Sieben aus Ilmenit hergestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Basiswerkstoff FeTiOs vor dem Mahlen und / oder Sieben zuerst umgeschmolzen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei mindestens einer der Festschmierstoffe in Form von Festschmierstoffpartikeln ausgebildet ist und durch Sprühtrocknen und / oder Cladding mit Partikeln des
Basiswerkstoff FeTiOs agglomeriert wird.
17. Spritzdraht zur Verwendung in einem thermischen Drahtspritzverfahren umfassend einen Spritzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
18. Thermische Spritzschicht auf Eisenbasis für ein Substrat, insbesondere für eine Lauffläche eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei die thermische Spritzschicht FeTiO3 als Basiswerkstoff umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das die thermische Spritzschicht mindestens einen ersten Festschmierstoff aus einem Sulfid und einen zweiten Festschmierstoff aus einem Fluorid umfasst.
19. Thermische Spritzschicht nach Anspruch 18, wobei der Volumenanteil an Sulfid 0.1 % bis 15% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 6% Volumen- Prozent beträgt.
20. Thermische Spritzschicht nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei das Sulfid bis auf Verunreinigungen nur M0S2 und / oder WS2 ist.
21. Thermische Spritzschicht nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei der Volumenanteil an Fluorid 0.05% bis 20% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 10% Volumen-Prozent beträgt.
22. Thermische Spritzschicht nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , wobei das Fluorid bis auf Verunreinigungen nur CaF2 und / oder BaF2 ist.
23. Thermische Spritzschicht nach Anspruch 22, wobei CaF2 und BaF2 als Eutektikum vorliegen.
24. Thermische Spritzschicht nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei die thermische Spritzschicht bis auf Verunreinigungen nur aus einem Sulfid, einem Fluorid und der Rest aus FeTiOs als Basiswerkstoff besteht.
25. Thermische Spritzschicht nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei die thermische Spritzschicht zusätzlich ein Nitrid umfasst.
26. Thermische Spritzschicht nach Anspruch 25, wobei der Volumenanteil an Nitrid 0.1 % bis 8% Volumen-Prozent, bevorzugt 1 % bis 5% Volumen- Prozent beträgt.
27. Thermische Spritzschicht nach einem der Ansprüche 25 oder 26, wobei das Nitrid nur hexagonales BN und / oder CrN ist.
28. Thermische Spritzschicht nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die thermische Spritzschicht bis auf Verunreinigungen nur aus einem Nitrid, einem Sulfid, einem Fluorid, und der Rest aus FeTiO3 als Basiswerkstoff besteht.
29. Spritzverfahren zur Herstellung einer thermischen Spritzschicht nach
einem der Ansprüche 18 bis 28, wobei das Spritzverfahren ein
thermisches Spritzverfahren ist.
30. Spritzverfahren nach Anspruch 29, wobei das das thermische
Spritzverfahren ein Plasmaspritzverfahren ist.
31. Spritzverfahren nach Anspruch 29, wobei das thermische Spritzverfahren ein Flammspritzverfahren ist.
32. Spritzverfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , wobei das
Spritzverfahren ein Pulverspritzverfahren oder ein Drahtspritzverfahren ist.
33. Verwendung eines Spritzpulvers aus einem Spritzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Herstellung einer thermischen Spritzschicht nach einem der Ansprüche 18 bis 28.
34. Verwendung eines Spritzdrahts nach Anspruch 17 zur Herstellung einer thermischen Spritzschicht nach einem der Ansprüche 18 bis 28.
PCT/EP2009/058565 2009-07-07 2009-07-07 Spritzwerkstoff auf eisenbasis und verfahren zur herstellung eines spritzwerkstoffs, sowie thermische spritzschicht und spritzverfahren WO2011003439A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009801603450A CN102471861A (zh) 2009-07-07 2009-07-07 铁基喷涂材料、制造喷涂材料的方法以及热喷涂层和喷涂方法
AU2009349357A AU2009349357A1 (en) 2009-07-07 2009-07-07 Iron-based spray material, method for producing a spray material, thermal spray layer, and spraying method
US13/382,473 US20130005618A1 (en) 2009-07-07 2009-07-07 Spray material on an iron base and method of manufacturing a spray material as well as thermal spray layer and spraying method
CA2767374A CA2767374A1 (en) 2009-07-07 2009-07-07 Spray material on an iron base and method of manufacturing a spray material as well as thermal spray layer and spraying method
PCT/EP2009/058565 WO2011003439A1 (de) 2009-07-07 2009-07-07 Spritzwerkstoff auf eisenbasis und verfahren zur herstellung eines spritzwerkstoffs, sowie thermische spritzschicht und spritzverfahren
EP09780227A EP2451987A1 (de) 2009-07-07 2009-07-07 Spritzwerkstoff auf eisenbasis und verfahren zur herstellung eines spritzwerkstoffs, sowie thermische spritzschicht und spritzverfahren
KR1020127000469A KR20120030528A (ko) 2009-07-07 2009-07-07 철계 스프레이 물질, 스프레이 물질의 제조 방법, 열적 스프레이 층, 및 분무 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2009/058565 WO2011003439A1 (de) 2009-07-07 2009-07-07 Spritzwerkstoff auf eisenbasis und verfahren zur herstellung eines spritzwerkstoffs, sowie thermische spritzschicht und spritzverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011003439A1 true WO2011003439A1 (de) 2011-01-13

Family

ID=41061162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/058565 WO2011003439A1 (de) 2009-07-07 2009-07-07 Spritzwerkstoff auf eisenbasis und verfahren zur herstellung eines spritzwerkstoffs, sowie thermische spritzschicht und spritzverfahren

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20130005618A1 (de)
EP (1) EP2451987A1 (de)
KR (1) KR20120030528A (de)
CN (1) CN102471861A (de)
AU (1) AU2009349357A1 (de)
CA (1) CA2767374A1 (de)
WO (1) WO2011003439A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8492318B2 (en) 2009-12-03 2013-07-23 Sulzer Metco Ag Spray material, a thermal spray layer, as well as a cylinder with a thermal spray layer

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3000107B1 (fr) * 2012-12-20 2015-05-01 Michelin & Cie Sulfuration de surface d'un corps metallique par pyrolyse par projection de flamme
EP2928275A1 (de) * 2014-04-04 2015-10-07 ABB Technology Ltd Anordnung zur Kühlung von Komponenten eines elektrischen Unterwassersystems
JP6548406B2 (ja) * 2015-02-27 2019-07-24 日立造船株式会社 溶射材料およびその製造方法、溶射方法並びに溶射製品
CN105568202A (zh) * 2015-12-18 2016-05-11 合肥中澜新材料科技有限公司 一种耐腐蚀发动机汽缸内壁耐磨涂层及其制备方法
CN105986218A (zh) * 2015-12-18 2016-10-05 合肥中澜新材料科技有限公司 一种润滑性好发动机汽缸内壁耐磨涂层及其制备方法
CN105441855A (zh) * 2015-12-18 2016-03-30 合肥中澜新材料科技有限公司 一种发动机汽缸内壁高耐磨涂层及其制备方法
CN107338436A (zh) * 2017-06-28 2017-11-10 河海大学 一种铁基复合涂层及其制备方法和应用
CN108298591B (zh) * 2018-04-13 2019-12-10 哈尔滨工业大学 一种六边形钛酸铁纳米片材料的合成方法及应用
CN112969810A (zh) * 2018-11-02 2021-06-15 日产自动车株式会社 滑动构件用热喷涂被膜和具有该滑动构件用热喷涂被膜的滑动装置
CN110904402A (zh) * 2019-12-04 2020-03-24 中国第一汽车股份有限公司 一种自润滑减摩涂层及喷涂方法
CN111718775B (zh) * 2020-06-05 2021-08-03 西北大学 NbSe2单晶作为电接触固体润滑剂的摩擦学特性研究方法
CN115286936B (zh) * 2022-06-29 2023-07-25 武汉苏泊尔炊具有限公司 非晶不粘材料、非晶不粘涂层和制造非晶不粘涂层的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0031166A1 (de) * 1979-12-21 1981-07-01 Grünzweig + Hartmann und Glasfaser AG Verfahren zur Herstellung von Wärmeisolierkörpern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO1999005339A1 (de) * 1997-07-28 1999-02-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Thermisches beschichtungsverfahren, insbesondere für gleitlager
US20070099015A1 (en) * 2005-09-15 2007-05-03 Lloyd Kamo Composite sliding surfaces for sliding members
WO2008091406A2 (en) * 2006-09-21 2008-07-31 Inframat Corporation Lubricant-hard-ductile nanocomposite coatings and methods of making

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0986084A3 (de) * 1998-09-11 2004-01-21 Pioneer Corporation Elektronenemissionsvorrichtung und Bilderzeugungsgeräts dieselbe beinhaltend

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0031166A1 (de) * 1979-12-21 1981-07-01 Grünzweig + Hartmann und Glasfaser AG Verfahren zur Herstellung von Wärmeisolierkörpern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO1999005339A1 (de) * 1997-07-28 1999-02-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Thermisches beschichtungsverfahren, insbesondere für gleitlager
US20070099015A1 (en) * 2005-09-15 2007-05-03 Lloyd Kamo Composite sliding surfaces for sliding members
WO2008091406A2 (en) * 2006-09-21 2008-07-31 Inframat Corporation Lubricant-hard-ductile nanocomposite coatings and methods of making

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8492318B2 (en) 2009-12-03 2013-07-23 Sulzer Metco Ag Spray material, a thermal spray layer, as well as a cylinder with a thermal spray layer

Also Published As

Publication number Publication date
CN102471861A (zh) 2012-05-23
EP2451987A1 (de) 2012-05-16
KR20120030528A (ko) 2012-03-28
AU2009349357A1 (en) 2012-02-02
US20130005618A1 (en) 2013-01-03
CA2767374A1 (en) 2011-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011003439A1 (de) Spritzwerkstoff auf eisenbasis und verfahren zur herstellung eines spritzwerkstoffs, sowie thermische spritzschicht und spritzverfahren
DE102009046281B3 (de) Gleitelement, insbesondere Kolbenring, und Kombination eines Gleitelements mit einem Laufpartner
EP1507020B1 (de) Durch Plasmaspritzen aufgebrachte Schicht für Zylinderlaufflächen von Motorblöcken und Verfahren zu deren Herstellung
EP2330228B1 (de) Spritzwerkstoff, eine thermische Spritzschicht, sowie Zylinder mit einer thermischen Spritzschicht
DE10046956A1 (de) Thermisch aufgetragene Beschichtung für Kolbenringe aus mechanisch legierten Pulvern
WO2011110413A1 (de) Gleitelement, insbesondere kolbenring, und verfahren zur beschichtung eines gleitelements
WO2012168139A1 (de) Spritzpulver auf wolframkarbid basis, sowie ein substrat mit einer thermischen spritzschicht auf wolframkarbid basis
WO2012010376A1 (de) Kolbenring mit thermisch gespritzter beschichtung und herstellungsverfahren davon
WO2001004386A1 (de) Galvanische hartchromschicht
WO2013004213A1 (de) Verfahren zur herstellung einer zylinderlauffläche sowie zylinderlaufbuchse
WO2009062877A2 (de) Korrosionsfeste beschichtung sowie herstellverfahren hierfür
EP2669399A1 (de) Lagerteil, sowie thermisches Spritzverfahren
DE69909045T2 (de) Taumelscheibe für Taumelscheibenkompressor
WO2012048919A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kolbenrings mit eingelagerten partikeln
WO2014040940A1 (de) Verschleissschutzschicht für kolbenringe
DE19601793B4 (de) Verfahren zum Beschichten von Oberflächen
WO2009115157A1 (de) Verschleissfestes bauteil
DE102008032042B3 (de) Verschleißfeste Bauteile für Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19711756A1 (de) Verfahren zum Beschichten von Oberflächen
DE10159890A1 (de) Vorbehandlungsprozess für das Beschichten von Aluminiumwerkstoffen
DE102014003114B3 (de) Verfahren zum Beschichten eines Substrats, bei dem ein drahtförmiger Spritzwerkstoff in einem Lichtbogen aufgeschmolzen und als Schicht auf dem Substrat abgeschieden wird sowie lichtbogendrahtgespritzte Schicht
EP2176449A1 (de) Hartchromschicht, beschichtetes substrat und tribologisches system
DE10308561B4 (de) Verschleißschutzbeschichtung, ihre Verwendung auf einem Kolben oder Kolbenring und ihr Herstellungsverfahren
DE10212299A1 (de) Verfahren zur Aufbringung thermischer Spritzschichten auf galvanisch beschichtete Bauteile
DE102011084990A1 (de) Kolben sowie tribologisches System aus einem Kolben und einer Zylinderlauffläche eines Zylinderkurbelgehäuses für einen Verbrennungsmotor

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980160345.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09780227

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009780227

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009349357

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2767374

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127000469

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012518758

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2009349357

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20090707

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13382473

Country of ref document: US