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EP1382720A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kaltgasspritzen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kaltgasspritzen Download PDF

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Publication number
EP1382720A2
EP1382720A2 EP03012313A EP03012313A EP1382720A2 EP 1382720 A2 EP1382720 A2 EP 1382720A2 EP 03012313 A EP03012313 A EP 03012313A EP 03012313 A EP03012313 A EP 03012313A EP 1382720 A2 EP1382720 A2 EP 1382720A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
cold gas
spray
helium
workpiece
Prior art date
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Granted
Application number
EP03012313A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1382720A3 (de
EP1382720B1 (de
Inventor
Peter Heinrich
Heinrich Prof. Dr. Kreye
Erich Muehlberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP1382720A2 publication Critical patent/EP1382720A2/de
Publication of EP1382720A3 publication Critical patent/EP1382720A3/de
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Publication of EP1382720B1 publication Critical patent/EP1382720B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a coating on a Workpiece or a molded part in a cold gas injection process, using a carrier gas and powdery spray particles are relaxed in a cold gas spray gun and the spray particles at high speeds, for example up to 2000 m / s, to be brought.
  • the spray particles are added as powder by conveying the particles into the main gas stream with an auxiliary gas stream.
  • the powder usually comprises particles with a size of 1 to 50 ⁇ m.
  • the spray particles receive the high kinetic energy during gas expansion.
  • the gas is expanded in a nozzle after the injection of the spray particles into the main gas jet, the carrier gas and spray particles being accelerated to speeds above the speed of sound.
  • Nitrogen, helium and nitrogen-helium mixtures are generally used as carrier gases. The same gas or different gases can be used for the main and auxiliary gas flow. Nitrogen, the most commonly used carrier gas, is a good inert and inexpensive gas for the cold gas spraying process. Air, on the other hand, is only considered for a few applications despite its high nitrogen content due to the oxygen content. With helium as the carrier gas, as fundamental studies show, the highest particle speeds are achieved. Since very large amounts of carrier gas are required, in practice only nitrogen-helium mixtures with a low helium content are used.
  • the consumption of carrier gas for cold gas spraying is between 40 and 150 m 3 / h.
  • the gas consumption depends on the carrier gas used for the main and auxiliary gas flow and the material of the spray particles.
  • helium as the carrier gas have shown that in order to spray 3 kg of spray material (eg McrAIY), a bundle of helium with 110 m 3 is necessary.
  • the focus is on economic aspects that do not allow the use of carrier gases that are optimal in terms of process technology.
  • the present invention is therefore based on the object of a method specify which one is the best one for the cold gas spraying process Carrier gas for main and auxiliary gas flow allowed and the process of Cold gas spraying improved.
  • the object is achieved in that the cold gas spraying process in Low pressure is carried out at values below 800 mbar (80 kPa).
  • This can the spray gun be mounted in the housing of a vacuum chamber so that it Aiming into the interior or the cold gas spray gun and that too coating workpiece or the molded part in a vacuum chamber brought.
  • the cold gas spray gun and the spray material are in one Vacuum chamber, the entire spraying process takes place under Vacuum conditions instead.
  • the Spray particle speed which is achieved with the method according to the invention, is significantly above the spray particle speed, which with an analog arrangement is achieved under normal conditions.
  • the cold gas spray process under vacuum conditions also allows Use a wide spray jet. Maintaining the high The speeds of the particles in low pressure right down to the workpiece can be seen Particularly pronounced when the workpiece and spray gun are more than 60 mm. This is because the speed of the Particle increases immediately after leaving the spray gun before the Braking caused by the ambient air. Are the spraying distances The advantages of low pressure and the associated benefits are shown over 60 mm Absence of deceleration clearly. Spray distances of more than 60 mm have been found as advantageous if large workpieces or a large number of workpieces are coated the spray jet continues on the longer way to the workpiece fanned out and the fanned out beam compared to the bundled beam Coating over a larger area is made possible. Furthermore, if the spray distance so large, even workpieces with an uneven surface, where the distance varies widely between spray gun and material surface, without problems be coated.
  • the cold gas spraying process is carried out a pressure between 1 and 500 mbar (0.1 to 50 kPa), preferably between 20 to 100 mbar (2 to 10 kPa). At this low pressure, the above are Advantages of cold gas spraying under vacuum conditions are given. This print area is easily achieved with commercially available vacuum pumps.
  • the invention has the great advantage that now with much less effort same high particle speeds can be achieved or with the same effort higher speeds. If you need e.g. 40 bar to under ambient pressure Bringing particles to a desired speed is sufficient at 500 mbar Pressure in the chamber 20 bar gas pressure. When spraying in a chamber at 100 bar even 4 bar gas pressure are sufficient for the same effects
  • the method according to the invention is in principle with all gases and gas mixtures as well as air feasible.
  • the noble gases and inert gases are particularly suitable as gases Gases and their mixtures.
  • helium, argon and nitrogen as well as mixtures of these gases.
  • Helium is particularly advantageous in Carrier gas included. With helium and helium-containing mixtures as carrier gas very high particle speeds achieved. High spray particle speeds guarantee dense and firmly adhering coatings and thus high quality Cold gas spraying results.
  • the carrier gas contains at least 20% by volume of helium with particular advantage preferably between 30 and 80 vol .-%. These helium components ensure the high spray particle speeds. Have been particularly advantageous Mixtures of helium and nitrogen as well as of helium and argon have been proven. But argon-nitrogen mixtures are also used.
  • spray particles with a grain size of up to 150 ⁇ m. Larger spray particles must be accelerated to higher particle speeds than smaller particles until their kinetic energy is sufficient to adhere to the workpiece to be coated.
  • Spray particles that have been customary to date have particle sizes in the range from 5 to 25 ⁇ m, in some cases also up to 50 ⁇ m, and are usually accelerated in air or nitrogen.
  • helium or helium-containing gas mixtures as carrier gas on a larger scale. Helium achieves significantly higher spray particle speeds, which means that even larger spray particles with a grain size in the range of 80 to 150 ⁇ m are accelerated sufficiently so that they adhere well to the workpiece.
  • the carrier gas is fed to a recovery unit after the cold gas spraying process.
  • the recovery unit cleans the carrier gas of impurities that got into the carrier gas during cold gas spraying and during supply and discharge.
  • the used carrier gas is removed from the vacuum chamber with a vacuum pump, which is preceded by a particle filter, and fed to the recovery unit.
  • the recovery unit cleans the used carrier gas from the impurities and possibly separates individual gas components.
  • the recovery of helium is economically very advantageous and also enables helium to be used as the carrier gas.
  • the cleaned carrier gas or the recovered gas component is then either collected in a container and used for a different purpose or, after being stored in an intermediate container, is fed back to the cold gas spraying device.
  • the object is achieved with respect to the device in that the cold gas spray gun (3) and the workpiece / molding (5) to be coated in one Vacuum chamber (4) are arranged. This arrangement enables cold gas spraying under vacuum conditions with all its advantages mentioned above.
  • FIG. 1 shows an inventive device for cold gas spraying under Vacuum conditions.
  • the gas feed line 1 reaches the main gas stream, for example a helium-nitrogen mixture with 40 vol .-% helium, and via the line 2, the spray particles in Auxiliary gas flow into the vacuum chamber 4, where there is a pressure of 40 mbar, and there in the cold gas spray gun 3.
  • the supply lines 1 and 2 are in the Inserted vacuum chamber 4, in which both the cold gas spray gun 3 and the workpiece 5 is also located. The entire cold gas spraying process takes place in the Vacuum chamber 4 instead.
  • the carrier gas which during cold gas spraying together with the spray particles from the spray gun 3 and the spray particles to the workpiece carries, after the injection process in the vacuum chamber 4.
  • the used Carrier gas is removed via the gas line 6 from the vacuum chamber 4 by means of the Vacuum pump 8 removed. Between the vacuum pump 8 and vacuum chamber 4 is the Particle filter 7 switched, which free spray particles from the used carrier gas removed so that the solid particles do not damage the pump.

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Abstract

Erfindungsgemäß wird der Kaltgasspritzprozess in einer Vakuumkammer bei einem Druck, der unterhalb von 800 mbar(80 kPa) liegt, ausgeführt. Dazu befindet sich die Kaltgasspritzpistole (3) sowie das Werkstück (5) in einer Vakuumkammer (4). Dies ermöglicht den Einsatz von optimal wirkenden Trägergasen wie beispielsweise Helium oder heliumhaltigen Mischungen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Werkstück oder eines Formteils in einem Kaltgasspritzprozess, wobei ein Trägergas und pulverförmige Spritzpartikel in einer Kaltgas-Spritzpistole entspannt werden und die Spritzpartikel dabei auf hohe Geschwindigkeiten, zum Beispiel von bis zu 2000 m/s, gebracht werden.
Es ist bekannt, auf Werkstoffe unterschiedlichster Art Beschichtungen mittels thermischen Spritzens aufzubringen. Bekannte Verfahren hierfür sind beispielsweise Flammspritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen. In jüngerer Zeit wurde ein Verfahren entwickelt, das sog. Kaltgasspritzen, bei welchem die Spritzpartikel in einer Kaltgas-Spritzpistole in einem "kalten" Gasstrahl auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Die Beschichtung wird durch das Auftreffen der Partikel auf dem Werkstück mit hoher kinetischer Energie gebildet. Beim Aufprall bilden die Partikel, die in dem "kalten" Gasstrahl nicht schmelzen, eine dichte und fest haftende Schicht, wobei plastische Verformung und daraus resultierende lokale Wärmefreigabe für Kohäsion und Haftung der Spritzschicht auf dem Werkstück sorgen. Ein Aufheizen des Trägergasstrahls erwärmt die Partikel zur besseren plastischen Verformung beim Aufprall und erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und somit auch die Partikelgeschwindigkeit. Die damit verbundene Gastemperatur kann bis zu 800 °C betragen, liegt aber deutlich unterhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungswerkstoffs, so dass ein Schmelzen der Partikel im Gasstrahl nicht stattfindet. Eine Oxidation und/oder Phasenumwandlungen des Beschichtungswerkstoffes lassen sich somit weitgehend vermeiden. Die Spritzpartikel werden als Pulver zugegeben, indem die Partikel mit einem Hilfsgasstrom in den Hauptgasstrom gefördert werden. Das Pulver umfasst dabei üblicherweise Partikel mit einer Größe von 1 bis 50 µm. Die hohe kinetische Energie erhalten die Spritzpartikel bei der Gasentspannung. Im allgemeinen wird das Gas nach der Injektion der Spritzpartikel in den Hauptgasstrahl in einer Düse entspannt, wobei Trägergas und Spritzpartikel auf Geschwindigkeiten über Schallgeschwindigkeit beschleunigt werden. Aber auch eine Injektion der Spritzpartikel in den bereits beschleunigten Hauptgasstrahl wird praktiziert. Ein solches Verfahren und eine Vorrichtung zum Kaltgasspritzen sind in der europäischen Patentschrift EP 0 484 533 B1 im einzelnen beschrieben.
Als Trägergase werden im allgemeinen Stickstoff, Helium und Stickstoff-Helium-Gemische verwendet. Für Haupt- und Hilfsgasstrom kann dabei das gleiche Gas oder es können unterschiedliche Gase verwendet werden. Stickstoff, das am häufigsten verwendete Trägergas, eignet sich als inertes und preiswertes Gas gut für den Kaltgasspritzprozess. Luft hingegen kommt trotz seines hohen Stickstoffanteils aufgrund des Sauerstoffanteils nur für wenige Anwendungen in Betracht. Mit Helium als Trägergas werden, wie Grundlagenuntersuchungen zeigen, die höchsten Partikelgeschwindigkeiten erreicht. Da sehr große Mengen Trägergas benötigt werden, kommen in der Praxis jedoch nur Stickstoff-Helium-Gemische mit geringem Heliumanteil zum Einsatz.
Wirtschaftliche Gründe geben bei der Wahl des Trägergases aufgrund des außerordentlich hohen Trägergasverbrauchs den Ausschlag. So liegt der Verbrauch an Trägergas beim Kaltgasspritzen zwischen 40 und 150 m3/h. Der Gasverbrauch richtet sich dabei nach dem verwendeten Trägergas für Haupt- und Hilfsgasstrom und dem Material der Spritzpartikel. Versuche mit Helium als Trägergas haben gezeigt, dass, um 3 kg Spritzmaterial (z.B. McrAIY) zu verspritzen, ein Bündel Helium mit 110 m3 notwendig ist. Bei der Wahl des Trägergases stehen folglich wirtschaftliche Aspekte im Vordergrund, welche den Einsatz von verfahrenstechnisch optimalen Trägergasen nicht zulassen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Auswahl eines für den Kaltgasspritzprozess optimalen Trägergases für Haupt- und Hilfsgasstrom erlaubt und das Verfahren des Kaltgasspritzens verbessert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kaltgasspritzprozess im Niederdruck bei Werten unterhalb von 800 mbar (80 kPa) ausgeführt wird. Dazu kann die Spritzpistole in dem Gehäuse einer Vakuumkammer angebracht sein, so dass sie in den Innenraum zielt oder es werden die Kaltgas-Spritzpistole und das zu beschichtende Werkstück beziehungsweise das Formteil in eine Vakuumkammer gebracht. Da sich nun die Kaltgasspritzpistole sowie das Spritzgut in einer Vakuumkammer befinden, findet der gesamte Spritzprozess unter Vakuumbedingungen statt. Damit erniedrigt sich der Verbrauch an Trägergas drastisch. Dadurch wird es möglich, das Trägergas nach seinen Eigenschaften und nicht nach seiner wirtschaftlichen Verfügbarkeit auszuwählen. Auch die Spritzpartikelgeschwindigkeit, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht wird, liegt deutlich über der Spritzpartikelgeschwindigkeit, welche mit analoger Anordnung unter Normalbedingungen erreicht wird. Durch die hohe Spritzpartikelgeschwindigkeit sind die Ergebnisse beim Kaltgasspritzen von hoher Qualität. Da bei dem erfindungsgemäßen Kaltgasspritzen unter Vakuumbedingungen der Luftwiderstand, welcher die Spritzpartikel nach dem Austreten aus der Kaltgas-Spritzpistole bis zum Erreichen des Spritzgutes bremst, nahezu entfällt, bleibt die hohe Spritzpartikelgeschwindigkeit, welche beim Austreten aus der Spritzpistole vorherrscht, bis zum Auftreffen auf das Werkstück erhalten. Aufgrund der hohen Partikelgeschwindigkeit wiederum ist die kinetische Energie der Partikel höher und ihre plastische Verformung beim Aufprall stärker. Dadurch entstehen sehr dichte und festhaftende Schichten. Auch der Abstand des Spritzgutes von der Spritzpistole kann, da die Spritzpartikel auf diesem Weg nicht durch den Luftwiderstand abgebremst werden, größer gewählt werden als unter Atmosphäre. Dies hat den Vorteil, dass alle Geometrien an Formteilen und Werkstücken beschichtet werden können. Darüber hinaus erlaubt das Kaltgasspritzverfahren unter Vakuumbedingungen auch die Verwendung eines breiten Spritzstrahls. Das Erhaltenbleiben der hohen Geschwindigkeiten der Partikel im Niederdruck bis hin zum Werkstück zeigt sich besonders ausgeprägt, wenn Werkstück und Spritzpistole einen Abstand von mehr als 60 mm aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Geschwindigkeit der Partikel direkt nach dem Verlassen der Spritzpistole noch zunimmt, bevor sich die Abbremsung durch die Umgebungsluft bemerkbar macht. Liegen die Spritzabstände über 60 mm zeigen sich die Vorteile des Niederdrucks und das damit verbundene Fehlen der Abbremsung deutlich. Spritzabständen von mehr als 60 mm erweisen sich als vorteilhaft, wenn große Werkstücke oder sehr viele Werkstücke beschichtet werden, da auf dem längeren Weg zum Werkstück hin der Spritzstrahl weiter auffächert und der aufgefächerte Strahl eine im Vergleich zum gebündelten Strahl großflächigere Beschichtung ermöglicht. Ferner können, wenn der Spritzabstand so groß gewählt wird, auch Werkstücke mit unebener Oberfläche, bei denen der Abstand zwischen Spritzpistole und Werkstoffoberfläche örtlich stark variiert, ohne Probleme beschichtet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Kaltgasspritzprozess bei einem Druck zwischen 1 und 500 mbar (0,1 bis 50 kPa), vorzugsweise zwischen 20 bis 100 mbar (2 bis 10 kPa) ausgeführt. Bei diesem Niederdruck sind die vorgenannten Vorteile des Kaltgasspritzen unter Vakuumbedingungen gegeben. Dieser Druckbereich wird mit handelsüblichen Vakuumpumpen problemlos erreicht.
Die Erfindung hat den großen Vorteil, dass nunmehr mit wesentlich kleinerem Aufwand gleich hohe Partikelgeschwindigkeiten erreicht werden oder mit gleichem Aufwand höhere Geschwindigkeiten. Benötigt man z.B. 40 bar, um unter Umgebungsdruck Partikel auf eine gewünschte Geschwindigkeit zu bringen, so reichen bei 500 mbar Druck in der Kammer 20 bar Gasdruck. Beim Sprühen in eine Kammer mit 100 bar reichen sogar 4 bar Gasdruck für die gleichen Effekte
Das erfindungsgemäße Verfahren ist prinzipiell mit allen Gasen und Gasmischungen sowie Luft durchführbar. Als Gase eignen sich besonders die Edelgase und inerte Gase sowie deren Gemische. Insbesondere werden Helium, Argon und Stickstoff sowie Gemische aus diesen Gasen verwendet. Mit besonderem Vorteil ist Helium im Trägergas enthalten. Mit Helium und heliumhaltigen Gemischen als Trägergas werden sehr hohe Partikelgeschwindigkeiten erreicht. Hohe Spritzpartikelgeschwindigkeiten garantieren dichte und festhaftende Beschichtungen und damit qualitativ hochwertige Ergebnisse beim Kaltgasspritzen.
Mit besonderem Vorteil enthält das Trägergas mindestens 20 Vol.-% Helium vorzugsweise zwischen 30 und 80 Vol.-%. Diese Heliumanteile gewährleisten die hohen Spritzpartikelgeschwindigkeiten. Besonders vorteilhaft haben sich dabei Mischungen aus Helium und Stickstoff sowie aus Helium und Argon erwiesen. Aber auch Argon-Stickstoff-Mischungen werden eingesetzt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird es möglich, Spritzpartikel mit einer Komgröße von bis zu 150 µm zu verwenden. Größere Spritzpartikel müssen auf höhere Partikelgeschwindigkeiten beschleunigt werden als kleinere Partikel bis ihre kinetische Energie ausreicht, um auf dem zu beschichtenden Werkstück haften zu bleiben. Bisher übliche Spritzpartikel weisen Korngrößen im Bereich von 5 bis 25 µm, teilweise auch bis 50 µm auf und werden meist in Luft oder Stickstoff beschleunigt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es nun möglich auch Helium oder heliumhaltige Gasmischungen als Trägergas im größeren Umfang zu verwenden. Mit Helium werden deutlich höhere Spritzpartikelgeschwindigkeiten erzielt, wodurch auch größere Spritzpartikel mit einer Korngröße im Bereich von 80 bis 150 µm genügend stark beschleunigt werden, so dass sie am Werkstück gut haften. Größere Spritzpartikel wiederum haben gegenüber kleineren Spritzpartikeln den Vorteil, dass sie weniger leicht in der Düse der Spritzpistole anbacken und diese verstopfen. Da größere Spritzpartikel im Vergleich zu kleineren Spritzpartikel deutlich kostengünstiger sind, erhöht sich die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Weiterbildung der Erfindung wird das Trägergas nach dem Kaltgasspritzprozess einer Rückgewinnungseinheit zugeführt. Die Rückgewinnungseinheit reinigt das Trägergas von Verunreinigungen, welche beim Kaltgasspritzen und beim Zu- und Ableiten in das Trägergas gelangten. Dazu wird das verbrauchten Trägergas aus der Vakuumkammer mit einer Vakuumpumpe, welcher ein Partikelfilter vorgeschaltet ist, entnommen und der Rückgewinnungseinheit zugeführt. Die Rückgewinnungseinheit reinigt das verbrauchte Trägergas von den Verunreinigungen und trennt evtl. einzelne Gaskomponenten ab. Insbesondere das Rückgewinnen von Helium ist wirtschaftlich sehr vorteilhaft und ermöglicht es auch Helium als Trägergas einzusetzen. Das gereinigte Trägergas bzw. die wiedergewonnene Gaskomponente wird nun entweder in einem Behälter gesammelt und einer andersartigen Verwendung zugeführt oder nach Speicherung in einem Zwischenbehälter der Kaltgas-Spritzvorrichtung wieder zugeführt.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Kaltgas-Spritzpistole (3) und das zu beschichtende Werkstück / das Formteil (5) in einer Vakuumkammer (4) angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht das Kaltgasspritzen unter Vakuumbedingungen mit all seinen vorgenannten Vorteilen.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines, in der Zeichnung dargestellten, Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kaltgasspritzen unter Vakuumbedingungen.
Figur 1 umfasst eine Kaltgasspritzpistole 3, eine Vakuumkammer 4, ein Werkstück 5, die Zuleitungen 1, 2 und 6, sowie eine Partikelfilter 7 und eine Vakuumpumpe 8. Über die Gaszuleitung 1 gelangt der Hauptgasstrom, beispielsweise eine Helium-Stickstoffmischung mit 40 Vol.-% Helium, und über die Zuleitung 2 die Spritzpartikel im Hilfsgasstrom in die Vakuumkammer 4, wo ein Druck von 40 mbar herrscht, und dort in die Kaltgas-Spritzpistole 3. Die Zuleitungen 1 und 2 werden dazu in die Vakuumkammer 4 hineingeführt, in welcher sich sowohl die Kaltgas-Spritzpistole 3 als auch das Werkstück 5 befindet. Der gesamte Kaltgasspritzprozess findet somit in der Vakuumkammer 4 statt. Das Trägergas, welches beim Kaltgasspritzen zusammen mit den Spritzpartikeln aus der Spritzpistole 3 spritzt und die Spritzpartikel zum Werkstück trägt, gelangt nach dem Spritzprozess in die Vakuumkammer 4. Das verbrauchte Trägergas wird über die Gasleitung 6 aus der Vakuumkammer 4 mittels der Vakuumpumpe 8 entfernt. Zwischen Vakuumpumpe 8 und Vakuumkammer 4 ist der Partikelfilter 7 geschaltet, welcher freie Spritzpartikel aus dem verbrauchten Trägergas entfernt, damit die Festkörperteilchen die Pumpe nicht beschädigen.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Werkstück oder eines Formteils in einem Kaltgasspritzprozess, wobei ein Trägergas in einer Kaltgas-Spritzpistole entspannt wird und dabei Spritzpartikel auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und auf das Werkstück/Formteil aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltgasspritzprozess im Niederdruck bei Werten unterhalb von 800 mbar (80 kPa) ausgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltgasspritzprozess bei einem Druck zwischen 1 und 500 mbar (0,1 bis 50 kPa), vorzugsweise zwischen 20 bis 100 mbar (2 bis 10 kPa) ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Helium im Trägergas enthalten ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Trägergas mindestens 20 Vol.-% Helium, vorzugsweise 30 bis 80 Vol.-% Helium enthalten sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Spritzpartikel mit einer Korngröße von bis zu 150 µm verwendet werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas nach dem Kaltgasspritzprozess einer Rückgewinnungseinheit zugeführt wird.
  7. Vorrichtung zur Herstellung einer Kaltgasspritz-Beschichtung auf einem Werkstück oder eines Formteils umfassend eine Kaltgas-Spritzpistole (3) und eine Werkzeughalterung für das zu beschichtende Werkstück / das Formteil (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltgas-Spritzpistole (3) und das zu beschichtende Werkstück / das Formteil (5) in einer Vakuumkammer (4) angeordnet sind.
EP03012313A 2002-06-04 2003-05-28 Verfahren und Vorrichtung zum Kaltgasspritzen Expired - Lifetime EP1382720B1 (de)

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