WO2014106591A1

WO2014106591A1 - Vorrichtung zum thermischen beschichten einer oberfläche

Info

Publication number: WO2014106591A1
Application number: PCT/EP2013/077414
Authority: WO
Inventors: Clemens Maria Verpoort; Leander Schramm; Enrico Hauser
Original assignee: Ford-Werke Gmbh
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-07-10
Also published as: CN105051241B; US10060020B2; US20150376759A1; EP2941493A1; DE102013200067A1; EP2941493B1; CN105051241A

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.