DE1521636A1

DE1521636A1 - Flammspritzpulver

Info

Publication number: DE1521636A1
Application number: DE19661521636
Authority: DE
Inventors: Dittrich Ferdinand J; Longo Frank N
Original assignee: Metco Inc
Current assignee: Metco Inc
Priority date: 1965-10-04
Filing date: 1966-09-27
Publication date: 1969-05-14
Also published as: GB1120299A; FR1488835A

Description

PATENTANWÄLTE · 1

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD ^I DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 27. November I968 Dr.M/in

Metco Inc., 1101, Prospect Avenue, Westbury, Long Island New York, V.St.A.

Flammspritzpulver

Das Flammspritzverfahren stellt eine bekannte und wirtschaftlich ausführbare Arbeitsweise dar, um Überzüge auf Unterlagen aufzubringen, dabei wird das aufzubringende Material in der Hitze erweicht oder aufgeschmolzen und auf die zu beschichtende Unterlage aufgespritzt. Die aufzuspritzenden Massen liegen im allgemeinen in Form eines Metalles, einer keramischen Masse oder von Mischungen dieser Stoffe vor.

Der auf die beschriebene Weise aufgespritzte Belag ist im allgemeinen porös, eine Eigenschaft, die für gewisse Anwendungszwecke unerwünscht ist. Sollen beispielsweise die Beläge dazu dienen, die Unterlage gegen Korrosion, Eisfluß

«σ von Sauerstoff oder Angriffe chemischer Art zu schützen oder

co beabsichtigt man, elektrisch isolierende Überzüge aufzu- ^ bringen, so stört die vorliegende Porösität im allgemeinen und man ist dann oft gezwungen, die aufgespritzten Beläge -* noch zusammenzuschmelzen. Flammgespritzte Überzüge aus ke-

co ramischen Massen, beispielsweise aus feuerfesten Oxyden oder

*""" Keramikmetallen, #aben oft nicht die gewünschte Abriebbeständigkeit oder Verschleißfestigkeit, was auf die vorlie-

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gende Rro sität und geringe Haftung der Einzelteilohen zurückzuführen ist.

Es bestand daher die Aufgabe, ein.Flammspritzpulver zu entwickeln, das die Erzeugung nicht-poröser, verschleißfester flammgespritzter Überzüge ermöglicht. Die Erfindung löst diese Aufgabe.

Nach der Erfindung lassen sich nichtporöse Flammsprit züberzüge erhalten, die abrieb- und verschleißfest sind und außerdem die Unterlage gegen korrodierende Einflüsse der Umgebung schützen, wenn man für das Flammspritzverfahren ein Flammspritzpulver anwendet, dessen Einzelteilchen 1 bis 50 Vol.-Ji einer als Flußmittel dienenden, an die Teilchenoberfläche gebundenen keramischen Masse enthalten.

Das Aufspritzen erfolgt in üblicher Weise unter Verwendung aller Arten von Pulverflammspritzgeräten, beispielsweise von Pulver-Flammspritzpistolen, der in der USA-Patentschrift 2 961 535 beschriebenen Art. Man kann auch mit einer Pulver-Flammspritzpistole vom Plasmatyp arbeiten, über die die USA-Patentschrift 3 1^5 und die USA-Patentschrift 2 96O 59¹I- berichten.

Die Einzelteilchen des Flammspritzpulvers können aus üblichen Flammspritzmaterialien bestehen, beispielsweise aus Metallen oder Legierungen, wie rostffreien Stählen, unlegiertem Stahl, Eisen, Nickel-Chrom-Legierungen, Nickel-Kupfer-Legierungen, Chrom, Nickel, Kobalt, mit Nickel umhülltem Aluminium, Wolfram, Molybdän, Tantal, Niob sowie Legierungen aus feuerfesten Metallen, Platin, Silber, Hafnium, Silicium, Titan, Zirkon (auch aus Hydriden dieser beiden letzteren Metalle), "selbstfliessenden Legierungen", Aluminium, Kupfer, Messing, Bronze,

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Beryllium, Vanadium, weiterhin kommen infrage: Keramische Substanzen, wie Zirkonoxyd, Titandioxyd, Magnesiumoxyd, Ceroxyd, Oxyde seltener Erden, Hafniumoxyd, und vorzugsweise Aluminiumoxyd, stabilisiertes Zirkonoxyd und Chromoxyd. Bewährt haben sich auch Kombinationen von Oxyden einschließlich folgender Substanzen: Titanoxyd enthaltendes Aluminiumoxyd, Zirkonsilikab Magnesiumsilikat, Calciumzirkonat, Magnesiumaluminiumspinell, Bariumtitanat, Yttriumzirkonat, Aluminiumsilikat, Mullit. Cermets, wie mit Kobalt umhülltes oder mit Kobalt verbundenes Zirkonoxyd, mit Nickel umhülltes oder mit Nickel verbundenes Aluminiumoxyd, weiterhin Karbide, wie Zirkoncarbid, Tantalcarbid, Hafniumcarbid, Niobcarbid, Borcarbid und vor allem Wolframcarbid, Chromcarbid und Titancarbide. Bewährt haben sich auch kombinierte Carbide einschließlich Tantalcarbid mit Zirkon- oder Hafniumcarbid. Alle aufgeführten Carbide können in kristalliner Form vorliegen, d.h. reine Carbide darstellen, oder miteinander verbundene Carbide sein. Beispiel: An 5 bis 20 % Kobalt gebundenes Wolframcarbid, an 5 bis 20 % Nickel gebundenes Titancarbid, an 5 bis 20 # Nickel oder eine Nickel-Chrom-Legierung gebundenes Chromcarbid. Alle aufgeführten Carbide können auch in umhüllter Form vorliegen, beispielsweise mit einer Nickelhülle, einer Kobalthülle oder mit einer aus Nickel-Chrom-Legierung bestehenden Hülle umgeben sein. Das Flammspritzpulver lann auch ein Borid sein, beispielsweise Zirkonborid, Hafniumborid, Titanborid, Siliciumborid oder Chromborid. Schließlich kommen auch Silicide infrage, wie Molybdän- oder Chromsilicid, außerdem Nitride, beispielsweise Titannitrid. Darüber hinaus lassen sich für die Erfindung als Einzelteilchen auch Mischungen verwenden, die in der Flammspritztechnik üblich sind, z.B. Mischungen von mit Nickel umhüllten Aluminium-

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teilchen oder Nickel-Chrom-AluminiuBi-Legierungen, die mit Zirkonoxyd öder Aluminiumoxyd gemischt sind, weiterhin aelbstfließende Legierungen, die mit an Wolframcarbid gebundenem Kobalt gemischt sind oder mit Nickel umhüllte oder an Nickel gebundenes Chromoarbid oder Wolfram- oder Molybdän- oder nickelumhülltes Aluminium, ferner Nlokel-Chrom-Legierungen, die mit Chromcarbid vermischt sind, sowie Wolfram in Mischungen mit Zirkonoxyd usw.

Obgleich vorzugsweise Jdes Einzelteilchen im Pulver der Erfindung auf seiner Oberfläche haftende, als Flußmittel dienende keramische Massen aufweisen soll, ist die Erfindung auch durchführbar mit Flammspritzpulvern, bei denen nur ein Teil der Einzelteilchen auf seiner Oberfläche eine als Flußmittel dienende keramische Masse trägt. Beispielsweise kann man mit einer Mischung arbeiten, die einerseits aus Einzelteilchen besteht, auf deren Oberfläche eine als Flußmittel dienende keramische Masse gebunden 1st, während der andere Teil keine als Flußmittel dienende Keramik enthält. Beispiel: Aluminiumoxydpulver, dessen Teilchen mit einem keramischen Flußmittel Überzogen sind, oder Pulver von Zirkonoxyd oder Chromoxyd mit derartigen überzügen in Gemisch mit Pulvern selbstfliessender Legierungen, Pulvern aus Nickelchromlegierungen, Aluminiumpulvern, Carbidpulvern sowie Pulvern aus Zirkonoxyd oder Aluminiumoxyd. Die günstigen Ergebnisse der Erfindung lassen sich jedoch nur erreichen, wenn die als Flußmittel dienende keramische Masse mindestens zu 1 Vol.-Ji und vorzugsweise mindestens 5 Vol.-#, bezogen auf die gesamte aufgespritzte Pulvermasse, vorliegt. Bezogen auf die Einzelteilchen soll die als Flußmittel ' dienende kermaische Masse Mengen von 1 bis 50 Vol.-# und vorzugsweise 5 bis 25 Vol.-Ji ausmachen.

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Als Flußmittel dienende keramische Massen sind bekannt und haben die Eigenschaft, andere keramische Oxyde zu durchfeuchten oder aufzulösen und/oder in anderen Metalloxyden gelöst zu werden. Der Ausdruck "als Flußmittel dienend" wird vorliegend in seinem breitesten Sinn gebraucht und bezeichnet die Fähigkeit, andere Oxyde bei erhöhten Temperaturen zu benetzen oder zu durchfeuchten. Insbesondere müssen die als Flußmittel dienenden keramischen Massen geeignet sein, die Oberfläche des den Kern darstellenden Teilchens bei den Spritztemperaturen zu durchfeuchten. Lithiumoxyd enthaltende keramische Massen besitzen beispielsweise ausgezeichnete als Flußmittel wirk/ende Eigenschaften. Für die Erfindung kann man alle bekannten oder üblichen als Flußmittel dienenden keramischen Massen anwenden, einschließlich der bekannten Gläser oder anderer keramischer Substanzen auf Oxydbasis, außerdem die zur Gruppe der Borsilikatgläser gehörenden sogenannten Glasflußmittel. Zu diesen zählen auch amorphe oder kristialline Gläser, wie Natrlumtetraborat oder Natriumtetraborathydrat (Borax).

Beispiele für die verschiedenen Gattungen als Flußmittel dienender keramischer Massen: Lithiumkobaltit, Lithiummanganlt, Lithlumzirkonat, Lithiumsilikat, NagO-CaO-Glas, Borsilikatgläser, Alumlnium-Borsilikate, Hochquarz, Hochtridymit, Hoohcristoballt, Lithiumtitanat und Lithiumaluminat. Als besonders wirkungsvoll hat sich die Verwendung solcher kerraaischer Substanzen als Flußmittel bewährt, die aus Alkalioxyden und anderen Metalloxyden, wie Kobaltoxyd oder Manganoxyd, gebildet wurden. Beispiel: Lithiumkobaltit oder Lithiummanganit.

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Die Pulver der Erfindung sollen in der für Flammsprit zpulver üblichen Teilchengrösse vorliegen, im allgemeinen mit Teilchengrößen zwischen 5 und 150 Mikron. Die zweckmässlge Größe der Einzelteilchen muß auf die spezielle Art der Pulver abgestellt werden. Im allgemeinen sind Pulver auf der Basis feuerfester Oxyde feiner als normale Metallpulver und liegen in ihrer Größe im allgemeinen unterhalb 53 Mikron, obXgleich für Spezialzwecke in manchen Fällen größere Pulverteilchen gewünscht sind. Die normale Größe üblicher Metallpulver variiert beispielsweise zwischen 44 und 88 Mikron. Die Pulver der Erfindung sollen die übliche Teilchengrösse besitzen, die Pulvern von der Art des Kernamterials zukommt.

Die als Ausgangsmaterial verwendeten Teilchen können in Form der üblichen Flammspritzteilchen jenes Materials vorliegen, auf welches die als Flußmittel dienende kermaische Nasse aufgebracht werden soll. Diese keramischen Substanzen können mit der Oberfläche dieser Teilchen in üblicher Welse verbunden werden, beispielsweise kann ein zusammengeschmolzener Überzug der als Flußmittel dienenden keramischen Substanz auf die Einzelteilchen aufgebracht werden.

Es hat sich besonders bewährt, die als Flußmittel dienende keramische Substanz in Form kleinerer Einzelteilchen mit einem Durchmesser zwischen 0,1 und 34 Mikron, vorzugsweise 5 und 10 Mikron, auf die Oberfläche der Grundteilchen mit Hilfe einer Klebmasse oder eines Klebemittels aufzubringen, wobei vorzugsweise eine solche Klebmasse angewandt wird, die sich während des Flammspritzverfahrens zersetzt oder verflüchtigt. Beispiele anzuwendender Bindemittel: Chlorkautschuk, Polyester, Polyolefine, wie

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Polyäthylen, Vinylverbindungen, Cellulosekunststoffe und vorzugsweise katalysierte Harze wie phenolische Harze oder Epoxydharze„

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt man eine Dispersion aus einem Standardlack und zweckmässig einem Lack auf Phenolbasis mit den Einzelteilchen der als Flußmittel dienenden Sub« stan her, wobei in gleicher Weise gearbeitet wird wie beim Dispergieren eines Pigments in einem Lack. Diese Dispersion wird dann auf die Einzelteilchen der Grundflammspritzmasse aufgebracht und trocknen gelassen. Das Aufbringen erfolgt in üblicher Weise, beispielsweise durch einfaches Vermischen der Einzelteilchen mit der aus Lack und keramischer Masse bestehenden Dispersion oder auch Aufsprühen des die keramische Flußmasse enthaltenden Lacks auf die Einzelteilchen usw. Nach einer anderen Arbeitsweise vermischt man die Einzelteilchen der Grundmasse und das feinere Pulver der als Flußmittel dienenden kermaischen Substanz in einer aus Lack oder Bindemittel bestehenden Masse, die man während des Vermischens durch Abdampfen des Lösungsmittel auftrocknen läßt, wonach man das nach dem Trocknen vorliegende Pulver absiebt. Ganz überraschenderweise tritt keine wesentliche Agglomeration auf und die als Flußmittel dienenden kermaischen Teilchen sind ziemlich gleichförmig auf der Oberfläche des Grundpulvers verteilt.

Besondere Vorteile werden nach einer Ausführungsform der Erfindung möglich, wenn man Teilchen aus festen Oxyden anwendet, die die als Flußmittel dienenden Keramikteilchen fest haftend auf ihrer Oberfläche tragen. Bevorzugte feuerfeste Oxyde sind dabei Zirkonoxyd oder Chromoxyd und ganz besonders

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zweckmässig Aluminiumoxyd, das 1 bis 50 und vorzugsweise 5 bis 25 Vol.-Ji eines als Flußmittel dienenden kermaischen Pulvers von geringerer Teilchengröße, z.B. Lithiumkobaltit oder Lithiumrnanganit, auf seiner Teilchenober fläche gebunden trägt. Beispeilsweise können die Lithiumverbindungen mit Hilfe eins Phenolharzes aufgebracht worden sein. Verglichen mit aufgespritzten feuerbeständigen Oxyden als solchen erreicht.man durch das Spritzen derartiger Pulver eine wesentliche Verminderung der Porosität, außerdem zeigen die nach dieser AusfUhrungsform hergestellten Überzüge eine hohe Beständigkeit gegenüber chemischen Agentien, hohe Korrosionsfestigkeit und Beständigkeit gegenüber oxydativen Einflüssen. Darüber hinaus besitzen sie verbesserte dieelektrische Eigenschaften, eine erhöhte Verschleißfestigkeit und weisen eine erhöhte Haftfestigkeit der Einzelteilchen auf. Die Überzüge stellen daher ausgezeichnete Schutzüberzüge dar und können als "selbstyerschweißte" Beläge angesehen werden, die glatt, festhaftend, undurchlässig und korrosionsbeständig sind.

Das Flammspritzen der Pulver von der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird in üblicher Weise durchgeführt, wobei man bekannte Flammspritzgeräte benutzt. In besonderen Fällen ist die Anwendung von Plasmaflammspritzpistolen zweckmässig. Die Beläge lassen sich auf die üblicherweise zu überziehenden Unterlagen aufspritzen, beispielsweise auf Baustähle, unlegierte Stähle, Stahllegierungen, Legierungen auf Nickelbasis und Aluminium. Man bringt Beläge im Sinne der Erfindung in jenen Fällen auf, in denen es darauf ankommt, die Oberfläche gegen Abrieb oder Angriffe chemischer Agenzien zu schützen. Aluminiumoxydpulver, die mit einem Keramikflußmittel im Sinne der Erfindung umhüllt sind, wendet man z.B. an für Pumpendichtungen, Pumpenwellen,

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Plungerkolben usw., um diese Apparateteile gegen Abrieb und Angriffe chemischer Stoffe zu schüzten. Man kann entsprechende Beläge auch auf die äußere feuchte Fläche von Zylinderauskleidungen anbringen, um Korrosion und Erosion der Auskleidungen zu verzögern. Aluminiumoxyd oder Bariumtitanat oder andere elektrisch isolierende keramische Pulver, die mit dem keramischen Flußmittel im Sinne der Erfindung umhüllt sind, können aufgespritzt werden, um Überzüge für elektrische Isolatoren zu liefern, wobei sich diese Beläge durch erhöhte Festigkeit gegenüber einem Spannungsabfall auszeichnen. Sie können in Dpannungsregulatoren, Generatoren, Relais, Stromkreisunterbrechern, Kondensatoren oder Trägern angebracht werden. Die umhüllten feuerfesten Oxyde kommen vor allem für Anwendungsgebiete infrage, in denen hohe Temperaturen vorherrschen, wobei sie die die Unterlage bildenden Metalle gegen Oxydation und/oder Erosion schützen. Die mit Hilfe dieser Pulver gebildeten Beläge lassen sich Temperaturen unterwerfen, die oberhalb des ErweLchungs- oder Schmelzpunktes der als Flußmittel dienenden kermaischen Masse liegen, diese keramische Masse löst sich ziemlich mit dem den Kern bildenden Oxyd unter Ausbildung fester Lösungen oder Verbindungen mit Schmelzpunkten, die höher liegen als die umgebende Temperatur, so daß der Belag in Takt bleibt. Auf diese Weise kann man mit diesen Pulvern Beläge erhalten, die aus Zirkonoxydpulver mit einer Hülle aus Flußmittelkeramik bestehen und die für Raketendruckkammern und Raketendüsen sowie für Leitkanten von Luftraumsohiffen infrage kommen. Aus umhülltem Aluminiumpulver erfindungsgemäß hergestellte Beläge eignen sich für das Beschichten von Kolbenhauben und Zylinderköpfen in Brennkraftmaschinen, aus umhüllten Nickel-Chrom-Legierungspulvern gewonnene Überzüge wendet man zum Überziehen von Innenteilen und Gehäusen

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von Turbinen an, um einer Erosion und Oxydation entgegenzuwriken. Man wendet sie weiterhin an, um die Bereiche in der Nähe des Auspuffs von Maschinen und Schalldämpfern oder der Innenseite von Rauchklappen zu beschichten.

Man kann Überzüge in einer Stärke von 50 bis 760 Mikron aufbringen, obgleich man im allgemeinen mit einer Überzugs dicke von 1350 bis 250 mikron arbeitet. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, beim Aufspritzen von keramischen Materialien, wie z.B. feuerfesten Oxyden, das Spritzen nicht zu heiß vorzunehmen, da man sonst Abblätterungserscheinungen in Kauf nehmen muß. Im allgemeinen arbeitet man mit Temperaturen des Überzugs auf der Unterlage zwischen 260 und 550°, dabei mißt man mit einem Ofeerflächenkontaktpyrometer unter Einhaltung eines Spritzabstandes zwischen 15 und 18 cm.

Bewährt hat sich auch das Aufspritzen des Flammspritzpulvers der Erfindung in Form von Pu3.verkornaggregaterv Solche Aggregate lassen sich beispielsweise herstellen, indem man die beiden Oxydpulvertypen miteinander vermischt, die Mischung durch ein zugesetztes Bindemittel verfestigt und anschließend zerkleinert und absiebt.

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.

Beispiel 1

Ein aus Aluminiumoxyd bestehendes, 2,5 % Titanoxyd enthaltendes Flammspritzpulver mit einer Teilchengrösse zwischen 15 und 53 Mikron (Handelsname? MetCO 101) wurde als Ausgangsmaterial benutzt. Als Flußmittel dienende keramische Masse wurde Lithiumkobaltit einer Teilchengrösse von 10 Mikron angewandt. Das Aluminium-

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oxyd-Flammspritzpulver (MetCo 101) wurde gründlich mit 6 Gew.-% eines phenolischen Harzlackes (Handelsnahme: Metcoseal AP) vermischt. Der angewandte Lack trocknet an der Luft und enthält 10 % phenolisches Harz, gelöst in Alkohol und aromatischen Kohlenwasserstoffen, 10 Gew.-% der als Flußmittel dienenden keramischen Massej bezogen auf das Gesamtgewicht von Flußmittel, Keramik und Aluminiumoxyd-Flammspritzpulver, wurden mit einer ausreichenden Menge an Verdünnungsmittel (Metcoseal APT-Thinner, gleiche Mengen an Kohlenwasserstoffketonen und Alkohol enthaltend) vermischt, um die Flußmittelkeramik zu suspendieren. Bezogen auf das Gewicht der als Flußmittel dienenden keramischen Masse waren 60 Gew.-% für diesen Zweck erforderlich. Die im Verdünnungsmittel vorliegende Suspension wurde dann der aus Phenollack und Aluminiumoxyd-Flammspritzpulver bestehenden Mischung zugegeben und beide Bestandteile gründlich in einem elektrischen Mischer unter Einhaltung einer Temperatur von 65° durchmischt, um gleichzeitig zu trocknen. Nach dem Trdicknen wurde das Pulver über ein Sieb mit einer Maschenweite von 74 Mikron abgesiebt, wobei nur 15 Gew.-°/o des Pulvers in agglomerierter Form zurückblieb. Das durchgesiebte Pulver bestand aus Einzelteilchen des Aluminium-oxyd-Titanoxyd-Pulvers, an deren Oberfläche etwa 10 Gew.-#,bezogen auf ihr Gewicht, an Lithiumkobaltit mit Hilfe des phenolischen Harzes gebunden waren. Das Flammspritzen des Pulvers erfolgte unter Verwendung einer Pulverspritzpistole vom Plasmatyp Metco Type 2 MB (Hersteller: Metco Inc., Westbury, Long Island). Das Aufspritzen erfolgte unter Einhaltung folgender Bedingungen: Die angewandte Stromstärke lag bei 450 Ampdre, gearbeitet wurde mit einer aus Stickstoff und Wasserstoff bestehenden Gasmischung unter Einhaltung von Strömungsgeschwindigkeiten von 2,8^ m$ Stickstoff und 0,4^ nP Wasserstoff. Bespritzt

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wurde eine 1,3 cm dicke Stahlwelle. Diese war einer Sandstrahlvorbehandlung unter Anwendung von unter Überdruck von 7 kg/cm stehender Luft und von AIuminlumoxyd-Gries (+12) einer Teilchengrösse von 0,42 ram unterzogen worden. Gespritzt wurde im Abstand von 15 bis 18 cm und einer Auftragsgeschwindigkeit von 1,8 kg Pulver/Std. Es wurde ein Belag von 0,38 mm Dicke ausgebildet, der dann mit einem Carborund-Schleifrand zu einer Oberflöchenfeingestalt von 0,4 - 0,5 Mikron geschliffen und anschließend durch Polieren auf 2 bis 3 Mikron gebracht wurde, wobei für das Polieren eine Diamandplaste von 9 Mikron Teilchengröße angewandt wurde. Der endgültige Belag war 0,25 mm dick, weitgehend undurchlässig sowie verschleiß-, korrosions- und oxydationsfest. In eine 2 #-ige Salzlösung eingetaucht zeigte die aufgespritzte Oberfläche über 18 Monate keinerlei Oberflächenfehler, die auf Korrosion schließen lassen könnten. Der Belag war nicht ganz so hart wie ein solcher aus Aluminiumoxyd-Flammspritzpulver hergestellter Überzug, man kann ihn aber mit diesem Pulver überspritzen, um die gleiche Härte und Abriebbeständigkeit zu erreichen.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei folgende Pulverkombinationen zum Einsatz kamen:

1.) mit 20 % Lithiummanganit überzogenes Aluminiumoxyd-Pulver,

2.) mit 10 % Borsilikatgas überzogenes Aluminiumoxyd-Pulver,

3.) mit 10 % Lithiumkobaltit überzogenes Zirkonoxyd-Pulver,

4.) mit 10 % Lithiumzirkonat überzogenes Zirkonoxyd-Pulver

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5.) mit 10 # Lithiumsilikat überzogenes Siliciumdioxyd-Pulver,

6.) mit 5 % Borsilikatgas überzogenes Nickel-Chrom-Pulver,

7.) mit 10 % Quarzglas überschichtetes Aluminiumoxyd-Pulver,

8.) mit 10 % Aluminiumborsilikat überzogenes Aluminiumoxydpulver. ,

Gearbeitet wurde mit den gleichen Teilchengrößen wie in Beispiel 1. Ausnahme: Bei 5)* 6) und 7) lag das die Pulverkerne bildende Ausgangspulver mit einer Teilchengröße zwischen 44 und 74 Mikron vor.

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde wiederholt, dabei jedoch die Pulver unter Anwendung einer normalen Pulver-Flammspritzpistole (MetCo Therraospray Pistole, Type 2 P) aufgespritzt. Gearbeitet wurde mit Strömungsgeschwindigkeiten des Sauerstoffs von 1,33 nr/Std. und des Acetylene von 1,06 iir/Std. bei Einhaltung eines Abstandes zwischen 5 und 7,5 cm und einer Auftragsgeschwindigkeit von 0,91 kg/Std.

Beispiel 4

Magnesiumoxydpulver der Teilchengrösse zwischen 15 und 53 Mikron wurde mit einem Titandioxydpulver von hoher Pigmentreinheit und einer Teilohengrösse unterhalb 15 Mikron analog Beispiel 1 überzogen. Bezogen auf die Gesamtmenge von Magnesiumoxyd und Titandioxyd laiigen 1,0 bis 5 Gew.-^ Titandioxyd als Überzug vor.

Ein Teil des hergestellten Pulvers wurde auf eine vorher durch Sandstrahlbehandlung aufgerauhte Flußstahl-

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platte flammgespritzt. Gearbeitet wurde mit einer Pulver-Flammspritzpistole (Metco Thermospray Pistole). Flammgespritzt wurde im Abstand von 8 cm unter Verwendung von Acetylengas als Heizmittel. (Überdruck: 0,84 kg/cm . Strömungsgeschwindigkeit; 1,2? bis 1,56 nr⁵/ Std.). Der aufgebrachte Überzug hatte die charakteristischen Eigenschaften eines Magnesiumoxydbelages.

Ein anderer Teil des erhaltenen Pulvers wurde unter Verwendung einer Plasma-Flammspritzpistole (Metco, Type 2 MB) auf eine durch Sandstrahl aufgerauhte Flußstahlplatte gespritzt. Als Plasmagas diente Stickstoff, gearbeitet wurde mit einem Bogenstrom von 550 Ampdre bei 50 bis 55 Volt. Das Plasmagas wurde unter einem Druck von 3*5 kg/cm bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,8j5 nr/Std. zugeführt. Das Pulver wurde in Stickstoff als

Trägergas unter einem Druck von 3*5 kg/cm und einer

Strömungsgeschwindigkeit von 0,31 m /Std. weiterbewegt. Die Pulverteilehen lagerten sich unter Ausbildung eines harten, dicken, verschleiß- und wärmefesten Belages von etwa 50 Mikron Dicke ab. Der Belag hatte eine niedrige Porosität, wie durch das langsame Eindringen einer Porosität anzeigenden Kaliumferricyanid-Lösung nach- . geweisen werden konnte.

Überzüge auf der Basis von Magnesiumoxyd haben sich, bedingt durch ihre feuerfesten Eigenschaften, ihren hohen Schmelzpunkt, ihre Beständigkeit gegenüber Erosion und Oxydation sowie durch ihre Durchlässigkeit gegen/iüber infraroten Strahlen für viele Zwecke der Raumfahrttechnik als erwünscht erwiesen. Letztenendes war Jedoch Magnesiumoxydpulver nicht das geeignete Flammspritzpulver, da durch dessen Anwendung nur dünne,weiche, pulverartige Beläge erhalten werden konnten, wahrscheinlich, weil der Siedepunkt des Magnesiumoxyds sehr nahe bei seinem

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Schmelzpunkt liegt. Bei dem erfindungsgemäß mit Titandioxyd überzogenen Magnesiumoxydpulver treten jedoch diese Schwierigkeiten nicht auf, so daß sich höchstwertige Magnesiumoxydüberzüge durch Aufspritzen erhalten lassen. Die gewonnenen Beläge von 100 Mikron Dicke und mehr weisen im wesentlichen keine durchgehende Porosität auf, wie darin zum Ausdruck kommt, daß zwischen einer Kaliumferricyanidlösung und dem die Unterlage bildenden Material keine eine durchgehende Porosität aufzeigende Reaktion stattfindet. Das aus Magnesiumoxyd bestehende Ausgangspulver kann in einer Teilchengrösse zwischen 5 und 108 Mikron vorliegen, vorzugsweise zwischen 15 und 55 Mikron. Der Titandioxydüberzug kann 0,5 bis 10 Gew.-#, vorzugsweise 1,0 bis 5 Gew.-#, insbesondere Ψ Gew.-^, bezogen auf die Gesamtmenge an Magnesiumoxyd und Titandioxyd, ausmachen. Das Aufspritzen erfolgt, wie gezeigt, mit üblichen Pulversprit zgeräten oder Plasmaflammspritzpistolen. Im letzteren Fall kann man, obgleich Stickstoff und Wasserstoff als Plasmagas geeignet sind, auch mit Plasma allein ohne Wasserstoff günstig arbeiten.

Beispiel 5

Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß Titandioxyd von hoher Reinheit und einer Teilchengröße unterhalb 5 Mikron als keramische Masse, die als Flußmittel dient, verwendet wurde. Das erhaltene Pulver mit Einzelteilchen aus Aluminiumoxyd, die mit 7*75 % Titandioxyd umhüllt waren, wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, auf Stahl plasmaflammgespritzt.

Der ausgebildete keramische Überzug stellt einen schwarzen, glasiert^ erscheinenden Belag dar, der eine extrem hohe Härte aufwies und gleichzeitig sehr geringe Pcrosität besass.

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Der 0,25 mm dicke auf Stahl aufgebrachte Belag wurde mit einer Auflösung von 2 Gew.-% NaCl in wasser behandelt, wobei über eine Zeitdauer von kO Tagen keine durch den Belag hindurchgehenden Angriffe festgestellt werden konnten.

Der Überzug ist besonders wertvoll für Anwendungsgebiete, die hohe Abrieb- und Verschleissfesti-gkeit erfordern, insbesondere in korrodierenden Medien, wo auch ein Schutz der Unterlage sichergestellt werden muß.

Außerdem zeigte der Belag sich als sehr beständig gegenüber Spannungsstörungen und hat sich bei der Herstellung elektrischer Isolatoren bewährt.

Beispiel 6

Es wurde, wie nachstehend aufgeführt, eine Pulverzubereitung hergestellt, die aus 10,1 Vol.-# Titandioxyd, "Rest Aluminiumoxyd, bezogen auf das Gesamtgewicht dieser Oxyde, bestand* Geglühtes Aluminiumoxyd einer Teilchengrösse von 1 bis 10 Mikron wurde kräftig mit einem Titanoxyd-Pigmentpulver hoher Reinheit und einer Teilchengrösse unterhalb 5 Mikron vermischt. Die Pulvermischung wurde mit Wasser vermischt, das 2 Gew.-% Polyvinylalkohol gelöst enthielt. Der Schlamm wurde auf ein festes Blech gegossen und sorgfältig in einem Ofen bei etwa 66 C getrocknet, anschließend zerkleinert und auf eine Teilchengrösse zwischen 15 und 53 Mikron abgesiebt.

Dieses Pulver wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 1 und 5 beschrieben, mit Hilfe einer Plasmaflamme aufgespritzt. Es wurden grau aussehende Überzüge erhalten, die im übrigen gleiche Eigenschaften besassen wie die Überzüge, die nach Beispiel 5 mit einem Pulver aufge-

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spritzt worden waren, dessen Einzelteilchen aus mit Titandloxyd umhülltem Aluminiumoxyd bestanden. Lediglich die dielektrische Festigkeit lag etwas niederer.

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Claims

- 18 Patentansprüche

1; Flammspritzpulver, dadurch gekennzeichnet, daß an die Oberfläche seiner Einzelteilchen 1 bis 50 Volumenprozent einer als Flußmittel dienenden keramischen Masse gebunden sind.
2. Plammspritzpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Oberfläche der Einzelteilchen 5 bis 25 Vol.-$ der keramischen Masse, vorzugsweise mit Hilfe eines Bindemittels, gebunden sind.
J5. Plammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine mit der keramischen Masse umhüllten Teilchen aus feuerfesten Oxyden, insbesondere Aluminiumoxyd, und die keramischen Massen vorzugsweise aus Lithiumkobalit oder Lithiummanganit bestehen.
4. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Mischung der mit Flußmittel-Keramik umhüllten Teilchen mit anderen Flammsprit zpulvern, insbesondere solchen aus selbstfließenden Legierungen, Nickel-Chrom-Legierungen, Aluminium, Carbiden, Zirkonoxyd oder Aluminiumoxyd, besteht.
5. Plammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Flußmittel-Keramik überzogenen Einzelteilchen (Hauptteilchen) aus feuerfestem Material, vorzugsweise aus Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd oder Chromoxyd, bestehen.
6. Plammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 5» dadurch

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gekennzeichnet, daß die Einzelteilchen in einer Teilchengrösse von 5 bis 149 Mikron vorliegen, während die Einzelteilchen der die Oberfläche umhüllenden keramischen Masse eine Teilchengröße von bis 10 Mikron besitzen.
7. Plammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Flußmittel dienenden keramischen Massen mit einem phenolischen Harz an die Oberfläche der Einzelteilchen gebunden sind.
8. Plammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptteilchen aus Magnesiumoxyd bestehen, die mit 0,5 bis 10 Gew.-^ Titandioxyd, bezogen auf die Gesamtmenge von MgO und TiO₂, umhüllt sind.
9. Plammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das TiOp in Form von gegenüber den Hauptteilchen kleineren Teilchen an die Oberfläche der MgO-Teilchen gebunden ist.

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