WO2015031921A1 - Method for surface treatment by means of gas dynamic cold spray - Google Patents

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WO2015031921A1
WO2015031921A1 PCT/AT2014/000167 AT2014000167W WO2015031921A1 WO 2015031921 A1 WO2015031921 A1 WO 2015031921A1 AT 2014000167 W AT2014000167 W AT 2014000167W WO 2015031921 A1 WO2015031921 A1 WO 2015031921A1
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WO
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substrate
blasting agent
blasting
process gas
refractory metal
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Application number
PCT/AT2014/000167
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Martin Kathrein
Dietmar Sprenger
Bernhard Lang
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Plansee Se
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04Impact or kinetic deposition of particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C11/00Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/02Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials

Definitions

  • the invention relates to a method for surface treatment by means of cold gas spraying and the use of a cold gas spraying system for such a method.
  • Cold gas spraying systems are used for coating substrates such as
  • Advantageous embodiments are the subject of the sub-speech.
  • a method for surface treatment by means of cold gas spraying in which a blasting agent is accelerated toward the surface of a substrate by means of a process gas jet.
  • the process gas is thereby accelerated by expansion in a nozzle (for example Laval nozzle) to high speed, preferably at supersonic speed.
  • the injection of the blasting agent which is supplied by means of a carrier gas, preferably takes place in front of the nozzle.
  • the high velocity accelerated abrasive cleans, activates, textures, roughens, densifies, cures, and / or smooths (or at least part of) the substrate surface.
  • the described method of DE 102004 059 716 B3 is applied by the method claimed here by means of cold gas spraying no (or substantially no) material on the substrate.
  • the blasting agent is accelerated so that the substrate is not (continuously) coated with the blasting agent, ie the blasting agent does not adhere to the substrate and no (closed) blasting agent layer is formed on the substrate.
  • the claimed method is used for Surface treatment of a substrate, for example, before a coating or after a coating or for adjusting or generating desired properties.
  • the blasting agent provided is made of at least one of a refractory metal, a refractory metal-based alloy, or a refractory metal-based carbide, wherein the refractory metal is selected from tungsten (W), molybdenum (Mo), and chromium (Cr).
  • the blasting agent is made of Cr, Mo and / or W carbide.
  • An alloy or carbide based on refractory metal contains at least
  • the blasting agent contains a plurality of different refractory metals, which together form at least SO.sub.MA% of the alloy.
  • an alloy or a carbide based on refractory metal has a refractory metal content of greater than 80 ma%, preferably greater than 90 ma%, particularly preferably greater than 95 ma%.
  • the abovementioned materials have a combination of properties (for example based on yield strength, hardness and modulus of elasticity) when they impinge on the substrate surface, which surprisingly results in the cleaning, activation, structuring, roughening, blasting of a cold gas spraying installation.
  • blasting agents based on tungsten which is the highest energy input due to the very high density, are suitable here.
  • the blasting abrasive is abrasive.
  • the substrate surface can be activated by the cleaning, i. the reactivity of the substrate surface is through
  • the substrate surface can be roughened to improve the adhesion of a subsequently applied layer, for example, by the higher roughness.
  • a substrate may consist of a Refractory metal or a refractory metal-based alloy, such as a tungsten or molybdenum substrate, may be roughened before the substrate is coated with tantalum to provide a diffusion barrier.
  • a substrate after thawing with chromium, nickel or a chromium-nickel alloy for example by means of
  • PVD process can be coated as corrosion protection.
  • that can be
  • the thermal emission of the substrate can be increased.
  • Heaters and radiation shields are structured accordingly to the
  • the wetting of the substrate surface can be improved by structuring the surface.
  • the inner surface of the substrate surface can be improved by structuring the surface.
  • Evaporator crucibles are structured to improve the wetting with the material to be evaporated.
  • the surface of rolls used in extreme ultraviolet (EUV) radiation sources may be patterned to enhance wetting of the rolls with liquid tin.
  • EUV extreme ultraviolet
  • the substrate surface can be further compacted, hardened and smoothed by the blasting medium without the blasting agent adhering to the substrate. That with the method can
  • Residual porosity in near-surface areas to be greatly reduced or completely closed, whereby the susceptibility to fatigue cracks can be greatly reduced.
  • inventive method is also suitable for use in components by installation of
  • the blasting agent has a plurality of particles having a middle
  • Diameter of 5 microns to 2 mm, 10 microns to 500 microns, preferably less than 150 microns have.
  • the values 5 ⁇ m and 10 ⁇ m represent laser-optically measured d 50 values, while 2 mm, 500 ⁇ m and 150 ⁇ m represent the mesh size of sieves.
  • a blasting agent consisting of tungsten (Tungrit®) having an average particle size of less than or equal to 150 ⁇ m, a substrate made of molybdenum or
  • Molybdenum-lanthanum oxide are structured, for example, as a pretreatment for the subsequent deposition of a layer, sintered steel components post-compacted or hardened steel components (hardness increase via work hardening).
  • Exemplary parameters for this surface treatment are the provision of the process gas jet at a pressure of 30 bar, a flow rate of 60 m 3 / h and a process gas temperature of 800 ° C.
  • the substrate and the blasting agent are made of the same material.
  • both the substrate and the Strahlnüttel be made of a refractory metal or a refractory metal-based alloy, reference being made to metals or alloys having a melting point greater than or equal to 1772 ° C (corresponding to the melting point of platinum).
  • a tungsten substrate may be treated with a tungsten abrasive.
  • the substrate and abrasive are made of related materials, e.g. one
  • Molybdenum substrate and a tungsten abrasive In the surface treatment can (unintentionally) isolated particles of the blasting agent in the substrate 'stuck', wherein the use of identical or similar materials for substrate and blasting agent, the substrate is not contaminated with application-critical foreign elements becomes. This is particularly advantageous for high-temperature applications or when inserting the substrate or the surface-treated component below
  • the particles of the blasting medium are granular or rounded, in particular spherical, formed.
  • edge-rounded, rounded, rounded or well-rounded particles are used for compacting, hardening and / or smoothing the substrate surface in order to obtain a uniformly compacted, hardened or smoothed surface. The smaller the particles, the finer the surface structure created.
  • the particles of the blasting medium are edged, in particular sharp-edged, formed.
  • the particles of the blasting medium can be roughened by this form of particles, a substrate surface more effective, structured or cleaned, since the edged particles remove more material than, for example, the above-described rounded particles.
  • the blasting agent is granules, i. a (fine-grained)
  • Starting material is removed by means of a granule production process (e.g.
  • a molybdenum blasting abrasive has a laser-optically measured particle size d 50 of 2 to 5 ⁇ m
  • a blasting abrasive of tungsten has a laser-optically measured particle size d 50 of 0.5 to 20 ⁇ m.
  • SprOhgranulierung using a binder such as paraffin the (fine-grained) starting material to particles with larger
  • the granules produced have a (mean) diameter of SO of up to 500 ⁇ m, preferably less than 150 ⁇ m.
  • a blasting agent beam is generated, which has a diameter of 2 mm to 10 mm, 4 mm to 8 mm, preferably 5 mm to 6 mm when hitting the substrate.
  • the diameter of the blasting agent jet can be adjusted via correspondingly adapted dimensions of a spray gun nozzle and / or a matched spray nozzle
  • Process gas flow can be adjusted. That is, by means of such a focused abrasive jet
  • the surface of a substrate may be partially treated, in particular, it is not necessary to mask substrate areas that do not need to be treated. Due to the focused use of the blasting medium and the high momentum transfer during cold gas spraying, a substrate surface can be treated precisely and efficiently in a short time and with little use of material.
  • the process gas jet is provided under a pressure between 10 bar to 100 bar, 20 bar to 60 bar, preferably 25 bar to 40 bar.
  • the process gas jet is accelerated to supersonic speed by means of a Laval nozzle, whereby the particles of the blasting medium have a correspondingly high
  • the temperature of the process gas is (far) below the melting point of the material of the abrasive used.
  • a cold gas spraying system is used for the surface treatment of a substrate, in particular according to a method as described above.
  • the cold gas spraying system has a spray gun with a Laval nozzle to accelerate a process gas to a high speed, such as supersonic speed, a process gas supply line into the gun and a blasting agent supply line into the gun.
  • the blasting agent is preferably supplied by means of a carrier gas.
  • a supply line may for example comprise: pipe (s), pump (s) or other conveying means such as e.g. a screw conveyor for transporting the abrasive towards the gun.
  • a heating system for heating the process gas may additionally be provided.
  • a blasting agent is accelerated by means of a process gas through the Laval nozzle to the surface of a substrate, wherein at least a part of the Substrate surface cleaned by the blasting agent, activated, roughened, structured, compacted, hardened and / or smoothed.
  • At least the spray gun of the cold gas spraying system and a substrate to be treated are arranged in a vacuum chamber. In this way, the amount of process gas needed for acceleration can be reduced because the
  • Process gas and thus the accelerated abrasive are no longer braked by the air resistance.
  • the process gas helium, nitrogen or a
  • Nitrogen-helium mixture used.
  • Kaltgasspritzstrom and features of the components described in the following embodiment and the method can be combined with each other in any way.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a portion of a cold gas spray system
  • Fig. 3a-b a comparison of two treated substrate surfaces.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a part of a cold gas spraying system 2 for explaining the principle of cold gas spraying.
  • a spray gun housing 4 has a Laval nozzle 10 in order to accelerate a process gas T supplied through a process gas line 8 to the upper sound velocity.
  • a blasting agent S ie a large number of particles, is introduced into the process gas stream T via a blasting medium line 6 by means of a carrier gas, which particles are accelerated toward the substrate 14 by the process gas flow T and impact there.
  • the acceleration of the particles by the process gas stream and the particles are chosen so that the particles do not adhere to the substrate 14 upon impact.
  • the cold gas spray system 2 is operated so that on the one hand by means of the particles
  • Substrate material can be removed (cleaning, structuring, activation, thawing) or alternatively, the substrate surface can be compacted, hardened or smoothed.
  • the operating parameters of Appendix 2 can be adjusted accordingly, i. Speed, pressure and / or temperature of the
  • Process gas stream Process gas stream. Additionally or alternatively, the type of particles used or of the blasting medium S can be adapted. For example, for a stronger
  • Material removal larger and / or edged particles are selected and for a
  • Compaction or hardening can be used rounded or round particles.
  • the beam center is made of the same material or similar materials (for example, molybdenum and tungsten)
  • FIG. 2 shows a micrograph of individual particles or grains of an exemplary blasting agent produced from tungsten (Tungrit®) with a particle size (sieve fraction) between 36 and 150 ⁇ m.
  • FIGS. 3a-b each show a micrograph of two surface-treated substrates.
  • FIG. 3a shows a tungsten sheet which has been cleaned with the described cold gas method using tungsten as blasting medium, ie substrate material has been removed.
  • Fig. 3b shows a tungsten sheet which has been treated with a conventional sandblasting method using alumina (Al 2 O 3 ) as an abrasive.
  • the deposits 16a-d of foreign material or Al 2 O 3 can clearly be seen in FIG. 3b. This means that unintentionally individual particles or grains of the blasting medium remain stuck in the substrate during the blasting process. This contamination with foreign materials is particularly in the use of the corresponding substrate or component in

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Abstract

The invention relates to a method for surface treatment by means of gas dynamic cold spray and the use of a gas dynamic cold spray system for such a method, wherein the method comprises: providing a blasting agent composed of at least one refractory metal, a refractory-metal-based alloy, or a refractory-metal-based carbide, wherein the refractory metal is selected from tungsten, molybdenum, and chromium, and accelerating the blasting agent (S) toward the surface of a substrate (14) by means of a process gas jet (T), wherein at least part of the substrate surface is cleaned, activated, roughened, structured, compressed, hardened, and/or smoothed by means of the blasting agent (S).

Description

VERFAHREN ZUR OBERFLÄCHENBEHANDLUNG MITTELS  METHOD OF SURFACE TREATMENT BY MEANS
KALTGASSPRITZEN  KALTGAS SPLASH
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung mittels Kaltgasspritzen und die Verwendung einer Kaltgasspritzanlage für ein solches Verfahren. The invention relates to a method for surface treatment by means of cold gas spraying and the use of a cold gas spraying system for such a method.
Kaltgasspritzanlagen werden zur Beschichtung von Substraten verwendet wie Cold gas spraying systems are used for coating substrates such as
beispielsweise in DE 1020040S9716 B3 offenbart. Dabei werden ein Prozessgas und ein Beschichtungswerkstoff in Pulverform durch Expansion in einer Lavaldüse auf sehr hohe Geschwindigkeiten, typischerweise im Überschallgeschwindigkeitsbereich, beschleunigt. Beim Aufprall auf ein Substrat wird eine dichte und fest haftende Schicht gebildet. for example in DE 1020040S9716 B3. In this process, a process gas and a coating material in powder form are accelerated by expansion in a Laval nozzle to very high speeds, typically in the supersonic speed range. Upon impact with a substrate, a dense and adherent layer is formed.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zur It is an object of the invention to provide a further developed method for
Oberflachenbehandlung mittels Kaltgasspritzen bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 11 gelöst. To provide surface treatment by means of cold gas spraying. This object is achieved with the features of claim 1 and 11, respectively.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprache. Advantageous embodiments are the subject of the sub-speech.
Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung mittels Kaltgasspritzen bereitgestellt bei dem ein Strahlmittel mittels eines Prozessgasstrahls zur Oberfläche eines Substrats hin beschleunigt wird. Das Prozessgas wird dabei durch Expansion in einer Düse (z.B. Lavaldüse) auf hohe Geschwindigkeit, bevorzugt im Überschallgeschwindigkeit, beschleunigt. Das Injizieren des Strahlmittels, das mittels eines Trägergases zugeführt wird, erfolgt bevorzugt vor der Düse. Das auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigte Strahlmittel reinigt, aktiviert, strukturiert, raut auf, verdichtet, härtet und/oder glättet die (oder zumindest einen Teil der) Substratoberfläche . Im Gegensatz zum oben According to claim 1, a method for surface treatment by means of cold gas spraying is provided in which a blasting agent is accelerated toward the surface of a substrate by means of a process gas jet. The process gas is thereby accelerated by expansion in a nozzle (for example Laval nozzle) to high speed, preferably at supersonic speed. The injection of the blasting agent, which is supplied by means of a carrier gas, preferably takes place in front of the nozzle. The high velocity accelerated abrasive cleans, activates, textures, roughens, densifies, cures, and / or smooths (or at least part of) the substrate surface. Unlike the above
beschriebenen Verfahren der DE 102004 059 716 B3 wird mit dem hier beanspruchten Verfahren mittels Kaltgasspritzen kein (oder im Wesentlichen kein) Material auf das Substrat aufgebracht. Das Strahlmittel wird so beschleunigt, dass das Substrat nicht (durchgehend) mit dem Strahlmittel beschichtet wird, d.h. das Strahlmittel haftet nicht am Substrat und es wird keine (geschlossene) Strahlmittelschicht auf dem Substrat ausgebildet Wie im Folgenden erläutert dient das beanspruchte Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Substrats z.B. vor einer Beschichtung oder nach einer Beschichtung bzw. zur Einstellung oder Erzeugung gewünschter Eigenschaften. described method of DE 102004 059 716 B3 is applied by the method claimed here by means of cold gas spraying no (or substantially no) material on the substrate. The blasting agent is accelerated so that the substrate is not (continuously) coated with the blasting agent, ie the blasting agent does not adhere to the substrate and no (closed) blasting agent layer is formed on the substrate As explained below, the claimed method is used for Surface treatment of a substrate, for example, before a coating or after a coating or for adjusting or generating desired properties.
Das bereitgestellte Strahlmittel ist aus zumindest einem Refraktärmetall, einer Legierung auf Refraktärmetallbasis oder einem Karbid auf Refraktärmetallbasis hergestellt, wobei das Refraktärmetall ausgewählt ist aus Wolfram (W), Molybdän (Mo) und Chrom (Cr). The blasting agent provided is made of at least one of a refractory metal, a refractory metal-based alloy, or a refractory metal-based carbide, wherein the refractory metal is selected from tungsten (W), molybdenum (Mo), and chromium (Cr).
Beispielsweise ist das Strahlmittel hergestellt aus Cr-, Mo- und/oder W-Karbid. For example, the blasting agent is made of Cr, Mo and / or W carbide.
Eine Legierung oder ein Karbid auf Refraktärmetallbasis enthält mindestens An alloy or carbide based on refractory metal contains at least
50 Masseprozent (ma%) eines der Refraktärmetalle wie W, Mo und/oder Cr. Cr wird dabei nach den bekannten Verfahren, bevorzugt durch aluminothermische Reduktion, hergestellt und weist eine hohe Mikroharte auf. Beispielsweise sind im Strahlmittel mehrere verschiedene Refraktärmetalle enthalten, die insgesamt mindestens SO ma% der Legierung ausbilden. Alternativ weist eine Legierung oder ein Karbid auf Refraktärmetallbasis einen Refraktärmetallanteil von größer 80 ma%, vorzugsweise großer 90 ma%, besonders bevorzugt größer 95 ma% auf. Die zuvor genannten Werkstoffe weisen beim Auftreffen auf der Substratoberfläche eine Kombination von Eigenschaften (z.B. basierend auf Streckgrenze, Härte und E-Modul) auf, die sie als Strahlmittel einer Kaltgasspritzanlage in überraschender Weise zur Reinigung, Aktivierung, Strukturierung, Aufrauhung, 50% by mass (ma%) of one of the refractory metals such as W, Mo and / or Cr. Cr is prepared by the known methods, preferably by aluminothermic reduction, and has a high microhardness. For example, the blasting agent contains a plurality of different refractory metals, which together form at least SO.sub.MA% of the alloy. Alternatively, an alloy or a carbide based on refractory metal has a refractory metal content of greater than 80 ma%, preferably greater than 90 ma%, particularly preferably greater than 95 ma%. The abovementioned materials have a combination of properties (for example based on yield strength, hardness and modulus of elasticity) when they impinge on the substrate surface, which surprisingly results in the cleaning, activation, structuring, roughening, blasting of a cold gas spraying installation.
Verdichtung, Härtung und/oder Glättung von Oberflächen geeignet machen. Insbesondere eignen sich dabei Strahlmittel basierend auf Wolfram, der hier der Energieeintrag auf Grund der sehr hohen Dichte am höchsten ist. Make compaction, hardening and / or smoothing of surfaces suitable. In particular, blasting agents based on tungsten, which is the highest energy input due to the very high density, are suitable here.
Bei einer Reinigung des Substrats wird Material von der Substratoberfläche abgetragen, d.h. das Strahlmittel wirkt abrasiv. Beispielsweise als Vorbehandlung des Substrats für eine nachfolgende Beschichtung. Insbesondere kann die Substratoberfläche durch die Reinigung aktiviert werden, d.h. die Reaktivität der Substratoberfläche wird durch  When cleaning the substrate, material is removed from the substrate surface, i. the blasting abrasive is abrasive. For example, as a pretreatment of the substrate for a subsequent coating. In particular, the substrate surface can be activated by the cleaning, i. the reactivity of the substrate surface is through
Entfernen inaktiver Substanzen auf der Oberfläche wie z.B. Metall-Oberflächenoxide erhöht. Eine Reinigung bzw. Aktivierung kann beispielsweise eine ausreichende Removal of inactive substances on the surface, e.g. Metal surface oxides increased. A cleaning or activation, for example, a sufficient
Benetzung bzw. Haftung einer nachfolgenden Beschichtung des Substrats gewährleisten. Ensuring wetting or adhesion of a subsequent coating of the substrate.
Als Vorbehandlung für eine nachfolgende Beschichtung kann die Substratoberfläche aufgeraut werden, um durch die höhere Rauigkeit z.B. die Haftung einer nachfolgend aufgebrachten Schicht zu verbessern. Beispielsweise kann ein Substrat aus einem Refraktärmetall oder einer Legierung auf RefraktSrmetallbasis, z.B. ein Wolfram- oder Molybdän-Substrat, aufgeraut werden bevor das Substrat mit Tantal beschichtet wird, um eine Diffusionsbarriere bereitzustellen. Alternativ kann ein Substrat nach dem Auftauen mit Chrom, Nickel oder einer Chrom-Nickel-Legierung beispielsweise mittels As a pretreatment for a subsequent coating, the substrate surface can be roughened to improve the adhesion of a subsequently applied layer, for example, by the higher roughness. For example, a substrate may consist of a Refractory metal or a refractory metal-based alloy, such as a tungsten or molybdenum substrate, may be roughened before the substrate is coated with tantalum to provide a diffusion barrier. Alternatively, a substrate after thawing with chromium, nickel or a chromium-nickel alloy, for example by means of
PVD Verfahren als Korrosionsschutz beschichtet werden. Beispielsweise kann dasPVD process can be coated as corrosion protection. For example, that can
Reinigen oder Auftauen auch als Vorbehandlung der Substratoberfläche für verschiedene Verbindungstechniken wie z.B. Lötprozesse verwendet werden. Cleaning or thawing also as a pretreatment of the substrate surface for various bonding techniques, e.g. Soldering processes are used.
Durch eine Strukturierung (bzw. Vergrößerung) der Substratoberfläche kann By structuring (or enlargement) of the substrate surface can
beispielsweise die thermische Emission des Substrats erhöht werden. Beispielsweise können die Oberflächen von Drehanoden, Elektroden von Hochleistungslampen, For example, the thermal emission of the substrate can be increased. For example, the surfaces of rotating anodes, electrodes of high-power lamps,
Heizleitern und Strahlschildern entsprechend strukturiert werden, um die Heaters and radiation shields are structured accordingly to the
Wärmestrahlungsemission zu verbessern und damit die Energieeffizienz der genannten Bauteile. Weiterhin kann durch die Strukturierung der Oberfläche die Benetzung der Substratoberflache verbessert werden. Beispielsweise kann die Innenfläche von Heat radiation emission to improve and thus the energy efficiency of the above components. Furthermore, the wetting of the substrate surface can be improved by structuring the surface. For example, the inner surface of
Verdampfertiegeln strukturiert werden, um die Benetzung mit dem zu verdampfenden Material zu verbessern. Als weiteres Beispiel kann die Oberfläche von Walzen strukturiert werden, die bei Extrem-Ultraviolett (EUV) - Strahlungsquellen verwendet werden, um die Benetzung der Walzen mit flüssigem Zinn zu verbessern.  Evaporator crucibles are structured to improve the wetting with the material to be evaporated. As another example, the surface of rolls used in extreme ultraviolet (EUV) radiation sources may be patterned to enhance wetting of the rolls with liquid tin.
Durch die beim Kaltgasspritzen auftretende hohe Impulsübertragung kann weiterhin die Substratoberfläche durch das Strahlmittel verdichtet, gehärtet und geglättet werden, ohne dass das Strahlmittel auf dem Substrat anhaftet. D.h. mit dem Verfahren können Due to the high momentum transfer occurring during cold gas spraying, the substrate surface can be further compacted, hardened and smoothed by the blasting medium without the blasting agent adhering to the substrate. That with the method can
Oberflächen oder oberflächennahe Bereiche nachbehandelt werden. So kann Surfaces or near-surface areas to be aftertreated. So can
beispielsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Sinterstahlbauteilen dieFor example, with the inventive method in sintered steel components the
Restporostät in oberflächennahen Bereichen stark reduziert oder vollständig geschlossen werden, wodurch die Anfälligkeit für Ermüdungsrisse stark vermindert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch, um in Bauteilen durch Einbau von Residual porosity in near-surface areas to be greatly reduced or completely closed, whereby the susceptibility to fatigue cracks can be greatly reduced. The inventive method is also suitable for use in components by installation of
Druckspannungen und/oder Kaltverfestigung die Härte zu erhöhen. Dies kann in besonders vorteilhafter Weise bei Bauteilen aus Stahl umgesetzt werden. Zusammenfassend kann durch den hoben Impulsübertrag beim Kaltgasspritzen eine Substratoberflache in kurzer Zeit und mit wenig Materialeinsatz effizient behandelt werden. Zudem wird durch das beschriebene Verfahren die Oberflächenbehandlung mittels Kaltgasspritzen über das einfache Beschichten von Oberflächen hinaus weiterentwickelt, so dass wie oben beschrieben eine Vielzahl von verschiedenen Oberflächenbehandlungen bereitgestellt werden, wie z.B. die Oberflächenbehandlung eines Substrats vor einer Beschichtung, nach einer Beschichtung, und die Einstellung von Oberflächen- und Randzoneneigenschaften. Vorzugsweise weist das Strahlmittel eine Vielzahl von Partikeln auf, die einen mittlerenCompressive stresses and / or work hardening to increase the hardness. This can be implemented in a particularly advantageous manner for components made of steel. In summary, due to the high momentum transfer during cold gas spraying, a substrate surface can be efficiently treated in a short time and with little use of material. In addition, the method described advances the surface treatment by means of cold gas spraying beyond the simple coating of surfaces, so that a plurality of different surface treatments are provided as described above, such as the surface treatment of a substrate before coating, after coating, and the adjustment of Surface and boundary zone properties. Preferably, the blasting agent has a plurality of particles having a middle
Durchmesser von 5 μm bis 2 mm, 10 μm bis 500 um, vorzugsweise kleiner 150 μm haben. Die Werte 5 μm und 10 μm stellen dabei laseroptisch gemessene d50 Werte dar, während 2 mm, 500 μm und 150 μm die Maschenweite von Sieben wiedergeben. Beispielsweise kann mit einem Strahlmittel bestehend aus Wolfram (Tungrit®) mit einer mittleren Partikelgröße von kleiner gleich 150 um ein Substrat aus Molybdän oder Diameter of 5 microns to 2 mm, 10 microns to 500 microns, preferably less than 150 microns have. The values 5 μm and 10 μm represent laser-optically measured d 50 values, while 2 mm, 500 μm and 150 μm represent the mesh size of sieves. For example, with a blasting agent consisting of tungsten (Tungrit®) having an average particle size of less than or equal to 150 μm, a substrate made of molybdenum or
Molybdän-Lanthanoxid strukturiert werden, z.B. als Vorbehandlung für die anschließende Abscheidung einer Schicht, Sinterstahlbauteile nachverdichtet oder Stahlbauteile gehärtet (Härtesteigerung über Kaltverfestigung) werden. Beispielhafte Parameter für diese Oberflächenbehandlung sind das Bereitstellen des Prozessgasstrahls mit einem Druck von 30 bar, einer Durchflussrate von 60 m3/h und einer Prozessgastemperatur von 800°C. Molybdenum-lanthanum oxide are structured, for example, as a pretreatment for the subsequent deposition of a layer, sintered steel components post-compacted or hardened steel components (hardness increase via work hardening). Exemplary parameters for this surface treatment are the provision of the process gas jet at a pressure of 30 bar, a flow rate of 60 m 3 / h and a process gas temperature of 800 ° C.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Substrat und das Strahlmittel aus dem gleichen Material hergestellt. Beispielsweise kann sowohl das Substrat als auch das Strahlnüttel aus einem Refraktärmetall oder einer Legierung auf Refraktärmetallbasis hergestellt sein, wobei damit auf Metalle bzw. Legierungen Bezug genommen wird, die einen Schmelzpunkt größer gleich 1772°C (entspricht dem Schmelzpunkt von Platin) aufweisen. Z.B. kann ein Wolfram-Substrat mit einem Wolfram-Strahlmittel behandelt werden. Alternativ ist das Substrat und das Strahlmittel aus artverwandten Materialien hergestellt, z.B. ein According to one embodiment, the substrate and the blasting agent are made of the same material. For example, both the substrate and the Strahlnüttel be made of a refractory metal or a refractory metal-based alloy, reference being made to metals or alloys having a melting point greater than or equal to 1772 ° C (corresponding to the melting point of platinum). For example, For example, a tungsten substrate may be treated with a tungsten abrasive. Alternatively, the substrate and abrasive are made of related materials, e.g. one
Molybdän-Substrat und ein Wolfram-Strahlmittel. Bei der Oberflächenbehandlung können (unbeabsichtigt) vereinzelte Partikel des Strahlmittels im Substrat 'steckenbleiben', wobei durch die Verwendung identischer oder artverwandter Materialien für Substrat und Strahlmittel das Substrat nicht mit anwendungskritischen Fremdelementen kontaminiert wird. Dies ist besonders vorteilhaft für Hochtemperaturanwendungen bzw. bei Einsetzen des Substrats bzw. des oberflächenbehandelten Bauteils unter Molybdenum substrate and a tungsten abrasive. In the surface treatment can (unintentionally) isolated particles of the blasting agent in the substrate 'stuck', wherein the use of identical or similar materials for substrate and blasting agent, the substrate is not contaminated with application-critical foreign elements becomes. This is particularly advantageous for high-temperature applications or when inserting the substrate or the surface-treated component below
Hochtemperaturbedingungen, da anhaftende Fremdelemente unter diesen extremen Bedingungen Schwachstellen im Substrat bilden würden. High temperature conditions, since adhering foreign elements under these extreme conditions would form weak spots in the substrate.
Besonders bevorzugt sind die Partikel des Strahlmittels körnig bzw. gerundet, insbesondere kugelförmig, ausgebildet. Beispielsweise werden zum Verdichten, Härten und/oder Glätten der Substratoberfläche kantengerundete, angerundete, gerundete bzw. gut gerundete Partikel verwendet, um eine gleichmäßig verdichtete, gehärtete bzw. geglättete Oberfläche zu erhalten. Je kleiner die Partikel desto feiner die erzeugte Oberflächenstruktur. Particularly preferably, the particles of the blasting medium are granular or rounded, in particular spherical, formed. For example, edge-rounded, rounded, rounded or well-rounded particles are used for compacting, hardening and / or smoothing the substrate surface in order to obtain a uniformly compacted, hardened or smoothed surface. The smaller the particles, the finer the surface structure created.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die Partikel des Strahlmittels kantig, insbesondere scharfkantig, ausgebildet. Beispielsweise kann durch diese Form der Partikel eine Substratoberfläche effektiver aufgeraut, strukturiert oder gereinigt werden, da die kantigen Partikel mehr Material abtragen als beispielsweise die oben beschriebenen gerundeten Partikel. According to an alternative embodiment, the particles of the blasting medium are edged, in particular sharp-edged, formed. For example, can be roughened by this form of particles, a substrate surface more effective, structured or cleaned, since the edged particles remove more material than, for example, the above-described rounded particles.
Besonders bevorzugt ist das Strahlmittel ein Granulat, d.h. ein (feinkörniges) Most preferably, the blasting agent is granules, i. a (fine-grained)
Ausgangsmaterial wird mittels eines Granulat-Herstellungsverfahrens (z.B. Starting material is removed by means of a granule production process (e.g.
Sprühgranulierung) zu Teilchen mit größerem Querschnitt granuliert. Beispielsweise weist ein Strahlmittel aus Molybdän eine laseroptisch gemessene Partikelgröße d50 von 2 bis 5 um auf oder ein Strahlmittel aus Wolfram eine laseroptisch gemessene Partikelgröße dso von 0,5 bis 20 um. Bei der SprOhgranulierung wird mittels eines Binders wie z.B. Parafin das (feinkörnige) Ausgangsmaterial zu Partikeln mit größerem Spray granulation) into particles of larger cross-section. For example, a molybdenum blasting abrasive has a laser-optically measured particle size d 50 of 2 to 5 μm, or a blasting abrasive of tungsten has a laser-optically measured particle size d 50 of 0.5 to 20 μm. In SprOhgranulierung using a binder such as paraffin, the (fine-grained) starting material to particles with larger
Querschnitt verbunden. Beispielsweise weist das erzeugte Granulat einen (mittleren) Durchmesser von SO um bis 500 um, vorzugsweise kleiner 150 um auf. Cross-section connected. For example, the granules produced have a (mean) diameter of SO of up to 500 μm, preferably less than 150 μm.
Vorzugsweise wird ein Strahlmittel-Strahl erzeugt, der beim Auftreffen auf das Substrat einen Durchmesser von 2 mm bis 10 mm, 4 mm bis 8 mm, vorzugsweise 5 mm bis 6 mm aufweist. Beispielsweise kann der Durchmesser des Strahlmittel-Strahls über entsprechend angepasste Abmessungen einer Spritzpistolendüse und/oder einem angepassten Preferably, a blasting agent beam is generated, which has a diameter of 2 mm to 10 mm, 4 mm to 8 mm, preferably 5 mm to 6 mm when hitting the substrate. By way of example, the diameter of the blasting agent jet can be adjusted via correspondingly adapted dimensions of a spray gun nozzle and / or a matched spray nozzle
Prozessgasstrom eingestellt werden. D.h. mittels eines so fokussierten Strahlmittel-Strahls kann die Oberfläche eines Substrats partiell behandelt werden, insbesondere ist es nicht notwendig Substratbereiche zu maskieren, die nicht behandelt werden müssen. Durch den fokussierten Einsatz des Strahlmittels und den hohen Impulsübertrag beim Kaltgasspritzen kann eine Substratoberfläche in kurzer Zeit und mit wenig Materialeinsatz präzise und effizient behandelt werden. Process gas flow can be adjusted. That is, by means of such a focused abrasive jet For example, the surface of a substrate may be partially treated, in particular, it is not necessary to mask substrate areas that do not need to be treated. Due to the focused use of the blasting medium and the high momentum transfer during cold gas spraying, a substrate surface can be treated precisely and efficiently in a short time and with little use of material.
Gemäß einer Ausgestaltung wird der Prozessgasstrahl unter einem Druck zwischen 10 bar bis 100 bar, 20 bar bis 60 bar, vorzugsweise 25 bar bis 40 bar bereitgestellt Insbesondere wird der Prozessgasstrahl mittels einer Lavaldüse auf Oberschallgeschwindigkeit beschleunigt, wodurch die Partikel des Strahlmittels eine entsprechend hohe According to one embodiment, the process gas jet is provided under a pressure between 10 bar to 100 bar, 20 bar to 60 bar, preferably 25 bar to 40 bar. In particular, the process gas jet is accelerated to supersonic speed by means of a Laval nozzle, whereby the particles of the blasting medium have a correspondingly high
Geschwindigkeit bzw. Impuls erhalten, wodurch wiederum wie oben beschrieben eine effektive Behandlung der Substratoberfläche möglich ist. Beispielsweise wird das  Speed or pulse, which in turn, as described above, an effective treatment of the substrate surface is possible. For example, that will
Strahlmittel dem Prozessgasstrahl zugegeben bevor das Prozessgas auf eine hohe Blasting agent added to the process gas jet before the process gas to a high
Geschwindigkeit, beispielsweise Oberschallgeschwindigkeit beschleunigt wurde, d.h. Prozessgas und Strahlmittel werden gemeinsam beschleunigt Speed, for example, supersonic speed has been accelerated, i. Process gas and blasting agents are accelerated together
Besonders bevorzugt wird der Prozessgasstrahl mit einer Temperatur zwischen Particularly preferred is the process gas jet with a temperature between
Raumtemperatur bis 1400°C, 400°C bis 1000°C, vorzugsweise 500°C bis 800°C bereitgestellt. Insbesondere liegt die Temperatur des Prozessgases (weit) unter dem Schmelzpunkt des Materials des verwendeten Strahlmittels. Room temperature to 1400 ° C, 400 ° C to 1000 ° C, preferably 500 ° C to 800 ° C provided. In particular, the temperature of the process gas is (far) below the melting point of the material of the abrasive used.
Gemäß einer Ausgestaltung wird eine Kaltgasspritzanlage zur Oberflächenbehandlung eines Substrats verwendet insbesondere nach einem wie oben beschriebenen Verfahren. Dazu weist die Kaltgasspritzanlage eine Spritzpistole mit einer Lavaldüse auf, um ein Prozessgas auf eine hohe Geschwindigkeit, beispielsweise Überschallgeschwindigkeit zu beschleunigen, eine Prozessgas-Zuleitung in die Pistole und eine Strahlmittel-Zuleitung in die Pistole. Das Strahlmittel wird dabei bevorzugt mittels eines Trägergases zugeführt. Eine Zuleitung kann beispielsweise umfassen: Rohr(e), Pumpe(n) oder andere Fördermittel wie z.B. eine Förderschnecke zum Transportieren des Strahlmittels hin zur Pistole. According to one embodiment, a cold gas spraying system is used for the surface treatment of a substrate, in particular according to a method as described above. For this purpose, the cold gas spraying system has a spray gun with a Laval nozzle to accelerate a process gas to a high speed, such as supersonic speed, a process gas supply line into the gun and a blasting agent supply line into the gun. The blasting agent is preferably supplied by means of a carrier gas. A supply line may for example comprise: pipe (s), pump (s) or other conveying means such as e.g. a screw conveyor for transporting the abrasive towards the gun.
Weiterhin kann zusätzlich ein Heizsystem zum Erhitzen des Prozessgases vorgesehen sein. Wie oben beschrieben wird ein Strahlmittel mittels eines Prozessgases durch die Lavaldüse zur Oberfläche eines Substrats hin beschleunigt, wobei zumindest ein Teil der Substratoberfläche mittels des Strahlmittels gereinigt, aktiviert, aufgeraut, strukturiert, verdichtet, gehärtet und/oder geglättet wird. Furthermore, a heating system for heating the process gas may additionally be provided. As described above, a blasting agent is accelerated by means of a process gas through the Laval nozzle to the surface of a substrate, wherein at least a part of the Substrate surface cleaned by the blasting agent, activated, roughened, structured, compacted, hardened and / or smoothed.
Vorzugsweise ist zumindest die Spritzpistole der Kaltgasspritzanlage und ein zu behandelndes Substrat in einer Vakuumkammer angeordnet. Auf diese Weise kann die Menge des zur Beschleunigung benötigten Prozessgases reduziert werden, da das Preferably, at least the spray gun of the cold gas spraying system and a substrate to be treated are arranged in a vacuum chamber. In this way, the amount of process gas needed for acceleration can be reduced because the
Prozessgas und damit das beschleunigte Strahlmittel nicht mehr durch den Luftwiderstand gebremst werden. Beispielsweise wird als Prozessgas Helium, Stickstoff oder ein Process gas and thus the accelerated abrasive are no longer braked by the air resistance. For example, as the process gas helium, nitrogen or a
Stickstoff-Helium-Gemisch verwendet. Nitrogen-helium mixture used.
Einzelne Merkmale der oben beschrieben Ausgestaltungen des Verfahrens zur Individual features of the above-described embodiments of the method for
Oberflächenbehandlung mittels Kaltgasspritzen und der Verwendung einer Surface treatment by means of cold gas spraying and the use of a
Kaltgasspritzanlage sowie Merkmale der im folgenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Komponenten bzw. des Verfahrens können auf beliebige Weise miteinander kombiniert werden. Kaltgasspritzanlage and features of the components described in the following embodiment and the method can be combined with each other in any way.
Anhand der Figuren wird eine Ausfiihrungsform der Erfindung näher erläutert. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Kaltgasspritzanlage,  1 is a schematic representation of a portion of a cold gas spray system,
Fig.2 Strahlmittel, und Fig.2 blasting agent, and
Fig. 3a-b einen Vergleich von zwei behandelten Substratoberflächen.  Fig. 3a-b a comparison of two treated substrate surfaces.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Kaltgasspritzanlage 2 zur Erläuterung des Prinzips des Kaltgasspritzens. Ein Spritzpistolengehäuse 4 weist eine Lavaldüse 10 auf, um ein durch eine Prozessgasleitung 8 zugeführtes Prozessgas T auf Oberschallgeschwindigkeit zu beschleunigen. In den Prozessgasstrom T wird Ober eine Strahlmittelleitung 6 mittels eines Trägergases ein Strahlmittel S, d.h. eine Vielzahl von Partikeln eingebracht, die durch den Prozessgasstrom T zu einem Substrat 14 hin beschleunigt werden und dort aufprallen. Die Beschleunigung der Partikel durch den Prozessgasstrom und die Partikel sind dabei so gewählt, dass die Partikel beim Aufprall auf das Substrat 14 nicht haften bleiben. Die Kaltgasspritzanlage 2 wird so betrieben, dass zum einen mittels der Partikel Fig. 1 shows a schematic representation of a part of a cold gas spraying system 2 for explaining the principle of cold gas spraying. A spray gun housing 4 has a Laval nozzle 10 in order to accelerate a process gas T supplied through a process gas line 8 to the upper sound velocity. A blasting agent S, ie a large number of particles, is introduced into the process gas stream T via a blasting medium line 6 by means of a carrier gas, which particles are accelerated toward the substrate 14 by the process gas flow T and impact there. The acceleration of the particles by the process gas stream and the particles are chosen so that the particles do not adhere to the substrate 14 upon impact. The cold gas spray system 2 is operated so that on the one hand by means of the particles
Substratmaterial abgetragen werden kann (Reinigen, Strukturieren, Aktivieren, Auftauen) oder alternativ die Substratoberfläche verdichtet, gehärtet bzw. geglättet werden kann. Um dies zu erreichen können zum einen die Betriebsparameter der Anlage 2 entsprechend angepasst werden, d.h. Geschwindigkeit, Druck und/oder Temperatur des Substrate material can be removed (cleaning, structuring, activation, thawing) or alternatively, the substrate surface can be compacted, hardened or smoothed. To achieve this, on the one hand, the operating parameters of Appendix 2 can be adjusted accordingly, i. Speed, pressure and / or temperature of the
Prozessgasstroms. Zusätzlich oder alternativ kann die Art der verwendeten Partikel bzw. des Strahlmittels S angepasst werden. Beispielsweise können für einen stärkeren  Process gas stream. Additionally or alternatively, the type of particles used or of the blasting medium S can be adapted. For example, for a stronger
Materialabtrag größere und/oder kantigere Partikel gewählt werden und für eine Material removal larger and / or edged particles are selected and for a
Verdichtung oder Härtung (bzw. keinen Materialabtrag) können abgerundete bzw. runde Partikel verwendet werden. Um eine Verunreinigung des Substrats 14 mit Compaction or hardening (or no material removal) can be used rounded or round particles. To contamination of the substrate 14 with
Fremdmaterialien zu vermeiden ist das Strahlmitte] aus dem gleichen Material oder aus artgleichen Materialien (z.B. Molybdän und Wolfram) hergestellt  To avoid foreign materials, the beam center is made of the same material or similar materials (for example, molybdenum and tungsten)
Fig. 2 zeigt eine mikroskopische Aufnahme einzelner Partikel bzw. Körner eines beispielhaften Strahlmittels hergestellt aus Wolfram (Tungrit®) mit einer Partikelgröße (Siebfraktion) zwischen 36 und 150 μm. 2 shows a micrograph of individual particles or grains of an exemplary blasting agent produced from tungsten (Tungrit®) with a particle size (sieve fraction) between 36 and 150 μm.
Fig. 3a-b zeigen jeweils eine mikroskopische Aufnahme zweier oberflächenbehandelter Substrate. Fig. 3a zeigt ein Wolfram-Blech, das mit dem beschriebenen Kaltgasverfahren unter Verwendung von Wolfram als Strahlmittel gereinigt wurde, d.h. Substratmaterial wurde abgetragen. Fig. 3b zeigt ein Wolfram-Blech, das mit einem herkömmlichen Sandstrahlverfahren unter Verwendung von Aluminiumoxid (AI2O3) als Strahlmittel behandelt wurde. Deutlich sind in Fig. 3b die Einlagerungen 16a-d von Fremdmaterial bzw. AI2O3 zu sehen. D.h. beim Strahlvorgang bleiben unbeabsichtigt einzelne Partikel oder Körner des Strahlmittels im Substrat 'stecken'. Diese Verunreinigung mit Fremdmaterialien ist besonders bei der Verwendung des entsprechenden Substrats bzw. Bauteils in FIGS. 3a-b each show a micrograph of two surface-treated substrates. FIG. 3a shows a tungsten sheet which has been cleaned with the described cold gas method using tungsten as blasting medium, ie substrate material has been removed. Fig. 3b shows a tungsten sheet which has been treated with a conventional sandblasting method using alumina (Al 2 O 3 ) as an abrasive. The deposits 16a-d of foreign material or Al 2 O 3 can clearly be seen in FIG. 3b. This means that unintentionally individual particles or grains of the blasting medium remain stuck in the substrate during the blasting process. This contamination with foreign materials is particularly in the use of the corresponding substrate or component in
Hochtemperaturanwendungen sehr kritisch, da die Verunreinigungen Schwachstellen im Substrat bilden. In Fig. 3a ist gut zu erkennen, dass die gereinigte Substratoberfläche homogen ist. Durch die Verwendung von Wolfram als Strahlmittel (bzw. da Strahlmittel und Substrat aus dem gleichen Material hergestellt sind) besteht keine Gefahr von Kontamination mit High temperature applications are very critical because the impurities form weak spots in the substrate. In Fig. 3a can be clearly seen that the cleaned substrate surface is homogeneous. The use of tungsten as a blasting medium (or because blasting material and substrate are made of the same material), there is no risk of contamination
Fremdmaterial. Foreign material.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
2 Kaltgasspritzanlage 2 cold gas spraying system
4 Spritzpistolengehäuse  4 spray gun housing
6 Strahlmittelleitung  6 blasting medium line
8 Prozessgasleitung  8 process gas line
10 Lavaldüse  10 Laval nozzle
12 Strahlmittel- + Trägergaszufuhr 12 blasting agent + carrier gas supply
14 Substrat 14 substrate
16a-d Fremdmaterial (AI2O3) 16a-d foreign material (AI 2 O 3 )
S Strahlmittel- + Trägergasstrom T Prozessgasstrom S Blasting agent + carrier gas flow T Process gas flow

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung mittels Kaltgasspritzen umfassend Claims 1. Process for surface treatment using cold gas spraying
das Bereitstellen eines Strahlmittels (S), und providing a blasting agent (S), and
Beschleunigen des Strahlmittels (S) mittels eines Prozessgasstrahls (T) zur Oberfläche eines Substrats (14) hin, Accelerating the blasting agent (S) towards the surface of a substrate (14) by means of a process gas jet (T),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Strahlmittel (S) aus zumindest einem Refraktärmetall, einer Legierung auf Refraktärmetallbasis oder einem Karbid auf Refraktärmetallbasis ausgebildet ist, wobei das Refraktärmetall ausgewählt ist aus Wolfram, Molybdän, Chrom, und zumindest ein Teil der Substratoberfläche mittels des Strahlmittels (S) gereinigt, aktiviert, aufgeraut, strukturiert, verdichtet, gehärtet und/oder geglättet wird. the blasting agent (S) is formed from at least one refractory metal, a refractory metal-based alloy or a refractory metal-based carbide, the refractory metal being selected from tungsten, molybdenum, chromium, and at least part of the substrate surface being cleaned and activated by means of the blasting agent (S), is roughened, structured, compacted, hardened and/or smoothed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Oberfläche des Substrats (S) auftreffende Strahlmittel (S) keine Schicht auf dem Substrat (14) ausbildet, und/oder dass das auf die Oberfläche des Substrats (S) auf treffende Strahlmittel (S) nicht an der Oberfläche anhaftet. 2. The method according to claim 1, characterized in that the blasting agent (S) striking the surface of the substrate (S) does not form a layer on the substrate (14), and / or that the blasting agent (S) striking the surface of the substrate (S). Blasting agent (S) does not adhere to the surface.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that
Strahlmittel (S) eine Vielzahl von Partikeln aufweist mit einem mittleren Blasting media (S) has a large number of particles with a medium
Durchmesser von 5 μm bis 2 mm, 10 μm bis 500 μm, vorzugsweise Diameter of 5 μm to 2 mm, 10 μm to 500 μm, preferably
kleiner 150 μm. less than 150 μm.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that
Substrat (14) und das Strahlmittel (S) aus dem gleichen Material oder aus artverwandten Materialien hergestellt sind, insbesondere einem Refraktärmetall oder einer Legierung auf Refraktärmetallbasi s . Substrate (14) and the blasting agent (S) are made from the same material or from related materials, in particular a refractory metal or an alloy based on refractory metal.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlmittel (S) eine Vielzahl von körnigen Partikeln aufweist, die gerundet, insbesondere kugelförmig, ausgebildet sind. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the blasting agent (S) has a large number of granular particles which are rounded, in particular spherical.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlmittel (S) eine Vielzahl von Partikeln aufweist, die kantig, insbesondere scharfkantig, ausgebildet sind. 6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the blasting agent (S) has a large number of particles which are angular, in particular sharp-edged.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlmittel (S) ein Granulat ist7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blasting agent (S) is granules
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Erzeugen eines Strahlmittelstrahls mit einem Durchmesser von 2 mm bis 10 mm, 4 mm bis 8 mm, vorzugsweise 5 mm bis 6 mm, beim Auftreffen auf das Substrat (14) umfasst8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method involves generating a blasting agent jet with a diameter of 2 mm to 10 mm, 4 mm to 8 mm, preferably 5 mm to 6 mm, when it hits the substrate (14). includes
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Bereitstellen des Prozessgasstrahls mit einem Druck zwischen 10 bar bis 100 bar, 20 bar bis 60 bar, vorzugsweise 25 bar bis 40 bar umfasst. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method comprises providing the process gas jet with a pressure between 10 bar to 100 bar, 20 bar to 60 bar, preferably 25 bar to 40 bar.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Bereitstellen des Prozessgasstrahls mit einer Temperatur zwischen Raumtemperatur bis 1400°C, 400°C bis 1000°C, vorzugsweise 500°C bis 800°C, umfasst. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method comprises providing the process gas jet at a temperature between room temperature to 1400°C, 400°C to 1000°C, preferably 500°C to 800°C.
11. Kaltgasspritzanlage zur Oberflächenbehandlung eines Substrats nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Anlage aufweist: ein Spritzpistolengehäuse (4), 11. Cold gas spray system for surface treatment of a substrate according to a method according to one of claims 1 to 10, wherein the system has: a spray gun housing (4),
eine Prozessgas-Zuleitung (8) in das Gehäuse (4), a process gas supply line (8) into the housing (4),
eine Strahlmittel-Zuleitung (6) in das Gehäuse (4), und a blasting agent feed line (6) into the housing (4), and
eine mit dem Gehäuse (4) verbundene Lavaldüse (10) zum Beschleunigen eines Strahlmittels (S) mittels eines Prozessgases (T) zur Oberfläche eines Substrats (14) hin, a Laval nozzle (10) connected to the housing (4) for accelerating a blasting agent (S) towards the surface of a substrate (14) by means of a process gas (T),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zumindest ein Teil der Substratoberfläche mittels des Strahlmittels (S) gereinigt, aktiviert, aufgeraut, strukturiert, verdichtet, gehärtet und/oder geglättet wird. at least part of the substrate surface is cleaned, activated, roughened, structured, compacted, hardened and / or smoothed by means of the blasting agent (S).
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