CH647555A5

CH647555A5 - Heterogene, durch thermisches spritzen auf ein substrat aufgebrachte schicht und spritzpulver zur herstellung derselben.

Info

Publication number: CH647555A5
Application number: CH386/80A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Simm; Hans Theo Steine; Daniel Audemars
Original assignee: Castolin Sa
Priority date: 1980-01-17
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1985-01-31
Also published as: FR2474058B1; SE8100228L; GB2069537B; MX155523A; DE3101445C2; AU6625181A; FR2474058A1; JPH0158265B2; SU1609457A3; JPS56102574A; BR8100256A; IT8068975A0; IT1129480B; GB2069537A; US4389251A; DE3101445A1; SE452029B; CA1177283A; IN154645B; AU537822B2

Description

Die Erfindung betrifft eine heterogene, durch thermisches Spritzen auf ein Substrat aufgebrachte Schicht aus mindestens zwei verschiedenen Legierungen, sowie ein Spritzpulver zur Herstellung einer solchen Schicht.

Bekannte reibungsverschleissfeste Schichten aus relativ harten Legierungen weisen starke Eigenspannungen auf, die eine hohe Rissgefahr mit sich bringen. Diese besteht sowohl beim Aufbringen auf das Substrat als auch bei einer Temperaturbelastung im Betrieb. Ferner weisen bekannte Schichten hoher Verschleissfestigkeit, wie Schichten in denen Karbide oder harte Oxyde vorhanden sind, schlechte Reibungseigenschaften auf, die ihre Verwendung auf reibungsbean-spruchten Teilen wegen des entstehenden Kratzeffekts problematisch oder unmöglich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine reibungsverschleissfeste, eigenspan-nungsarme Schicht hoher Lebensdauer und sehr guten Reibungseigenschaften zu schaffen. Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung eines zum thermischen Spritzen einer solchen Schicht geeigneten Spritzpulvers.

Zur Lösung dieser Aufgaben weisen die erfindungsge-mässe Schicht und das erfindungsgemässe Spritzpulver die im Patentanspruch 1 bzw. im Patentanspruch 5 angegebenen Merkmale auf.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemässe Schicht kann insbesondere mit grossem Vorteil in einer Anlage zur Papierherstellung, zum Beispiel auf einem Papiertrocknungszylinder verwendet werden.

Weitere Besonderheiten, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den angeführten Ausführungsbeispielen hervor.

Allgemein ist zu bemerken, dass die erfindungsgemässe Schicht durch ihren lamellaren Aufbau sehr gute Reibungseigenschaften besitzt und eine gleichmässige Abnutzung aufweist. Die Lamellenstruktur der Schicht ergibt sich ohne besondere Vorkehrungen durch das Aufspritzen einer Pulvermischung entsprechend Patentanspruch 5, bzw. den davon abhängigen Patentansprüchen. Die Eigenschaften der Schicht können durch Wahl der Legierungspulver und des Mischungsverhältnisses sehr genau auf einen bestimmten Anwendungsfall, das heisst auf die gewünschten mechanischen Eigenschaften, wie Reibungskoeffizient und Verschleissfestigkeit, und die gewünschten physikalischen Eigenschaften der Schicht, wie Elastizität, Spannungsarmut etc., abgestimmt werden. Es lassen sich dabei auch die im all5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

647 555

gemeinen widersprüchlichen Forderungen nach grosser Ver-schleissfestigkeit und guten Reibungseigenschaften optimal erfüllen. Die vorzugsweise verwendeten Spritzpulver können die übliche Korngrösse aufweisen. Sie können nach einem üblichen thermischen Spritzverfahren aufgebracht werden, also zum Beispiel mit einem Acetylen-Sauerstoff-Pulver-flammspritzbrenner, einer Lichtbogenspritzpistole oder einer Plasmaspritzpistole. Die Schicht kann, insbesondere für den Fall dass Eisenlegierungen eingesetzt werden, auch mit einer Drahtspritzpistole hergestellt werden. Je nach dem verwendeten Verfahren werden die Lamellen dabei gröber oder feiner ausfallen. Die Schicht wird immer durch Aufspritzen ohne nachträgliches Einschmelzen hergestellt, wobei das Substrat mit einer üblichen Haftgrund-Schicht versehen ist.

Durch die Möglichkeit die Schichteigenspannungsarm zu halten, können die erfindungsgemässen Schichten eine Dicke bis zu 10 mm aufweisen, während bei üblichen Schichten mit einer Härte von mehr als 400 Hv ab etwa 1,5 mm Dicke bereits Mikrorisse durch innere Spannungen praktisch unvermeidbar sind. Die erfindungsgemässe Schicht hält dank ihres Aufbaus auch den im Betrieb auftretenden Temperaturbelastungen Stand.

Die genannten Eigenschaften treten insbesondere in den nachstehenden Anwendungsbeispielen auf.

Beispiel 1

Eine Papiertrockenrolle von 4,5 m Durchmesser, die bei einer Arbeitstemperatur von ca. 250°C der Reibungsbelastung der Abstreifmesser ausgesetzt ist, muss üblicherweise, zum Beispiel im Fall einer Mo-Cr-haltigen Beschichtung, nach 3 bis 4 Monaten ausgebaut und repariert werden. Durch Verwendung einer erfindungsgemässen Schicht wird eine Erhöhung der Standzeit auf 3 bis 4 Jahre erzielt. Die Schicht hat dabei eine Dicke von 4 mm und wird aus den folgenden Legierungspulvern A und B mit dem Mischungsverhältnis A:B = 60:40 Gewichtsprozent mit Hilfe eines Acetylen-Sauerstoff-Brenners hergestellt. Die Zusammensetzung der Legierungen ist in allen Beispielen in Gewichtsprozent angegeben.

Legierung A (Hv 350)

Legierung B (Hv 280)

W 5,0

Ni

4,0

Cr 28,0

Cr

11,0

Mo 2,0

Si

0,5

Si 1,0

Fe

0,5

C 1,0

Co Rest

io Beispiel 3

Eine in einem Gleitlager rotierende Welle von 300 mm Durchmesser wird mit Hilfe eines Plasma-Brenners mit einer 2 mm dicken Schicht aus den folgenden Legierungspulvern A und B, mit einem Mischungsverhältnis A:B = 80:20, versehen is und damit die Standzeit gegenüber einer üblichen Stahlwelle auf das lOfache erhöht.

Legierung A (Hv 420, jis 0,08)

Legierung B (Hv 250, jj.s 0,15)

20 Ni 2,0 Cr 27,0 W 8,0 Si 0,5 C 1,5 25 Co Rest

Cr 20 Ni Rest

Beispiel 4

Die Gleitfläche eines schnellaufenden, unter niedriger Druckbeanspruchung stehenden Schlittens wird mit einer so Schicht aus den folgenden Legierungspulvern A und B, mit dem Mischungsverhältnis A:B = 70:30, versehen und damit eine hervorragende Reibungsverschleissfestigkeit erzielt.

Legierung A (Hv 250, |is 0,11)

Legierung B (Hv 160, jxs 0,06)

Ni 36

Cr 5

Fe Rest

Ni Rest

Legierung A (Hv 450)

Legierung B (Hv 400)

Cr 20,0 Mo 5,0 W 0,5 Si 1,0 C 1,5 Ni Rest

Cr 16,0 C 0,2 Ni 2,0 Fe Rest

Beispiel 2

Eine Umlenkrolle in einer Anlage zum Kaltwalzen von Blechen, welche einen Durchmesser von 160 mm aufweist, wird mit Hilfe eines Acetylen-Sauerstoff-Brenners mit einer 3 mm dicken Schicht aus den folgenden Legierungspulvern A und B versehen, deren Mischungsverhältnis A:B = 70:30 ist. Die Standzeit der Rolle erhöhte sich dabei insbesondere durch den beim Spritzen entstehenden Martensitanteil auf das lOfache.

40 Während der in den meisten Anwendungsfällen optimale Härtebereich zwischen 200 und 500 Hv liegt, lassen sich gemäss der Erfindung auch Legierungen bis 650 Hv verwenden, wobei der maximale Härteunterschied demnach 450 Hv beträgt. Die Legierungspulver sind ferner vorzugsweise 45 frei von Bor, wodurch einerseits die Gefahr einer Bildung von Hartphasen beseitigt wird und andererseits eine Oxydbildung zwischen benachbarten Lamellen vermieden wird, die bei Druckbelastung zu einem Gleiten der Lamellen aufeinander führen könnte. Beim Einsatz von Legierungspulvern so auf Eisenbasis als weniger harte Komponente, ist es zweckmässig, Legierungen zu verwenden, die während des Aufspritzvorganges eine Gefügeumwandlung durchmachen.

Eine solche Gefügeumwandlung ist vorzugsweise mit einer Volumenvergrösserung verbunden. Insbesondere kann es 55 sich dabei um eine martensitische Umwandlung handeln, welche sich auch zur Vermeidung von Eigenspannungen als besonders günstig erwiesen hat. Im übrigen haben sich besonders gute Ergebnisse mit den in den Patentansprüchen 9 bis 18 angeführten Zusammensetzungen erzielen lassen. Das 60 Mischungsverhältnis zwischen den beiden verschiedenen Legierungspulvern liegt dabei allgemein zwischen 90:10 und 10:90, wobei als bevorzugter Bereich Verhältnisse von 70:30 bis 30:70 Gewichtsprozent gefunden wurden.

B

Claims

647 555

1. Heterogene, durch thermische Spritzen auf ein Substrat aufgebrachte Schicht aus mindestens zwei verschiedenen Legierungen, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen lamel-laren Aufbau aufweist, wobei nebeneinander liegende Lamellen aus Legierungen bestehen, die den Lamellen eine unterschiedliche Härte im Bereich von 200 bis 650 Hv und/ oder einen unterschiedlichen statischen Reibungskoeffizienten im Bereich von 0,01 bis 0,3 u.s verleihen.

2. Schicht nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtebereich der Lamellen zwischen 200 und 500 Hv liegt.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Schicht nach Patentanspruch 1, wobei das Substrat der reibungsbeanspruchte Teil einer Anlage zur Papierherstellung ist.

4. Schicht nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil ein Papiertrocknungszylinder ist.

5. Spritzpulver zur Herstellung der Schicht nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem mechanischen Gemisch von Legierungspulvern aus einer Nickel- und/oder einer Kobalt- und/oder einer Eisenlegierung besteht.

6. Spritzpulver nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es einerseits aus einem Legierungspulver auf Nickelbasis und/oder einem Legierungspulver auf Kobaltbasis, deren Härte an der oberen Grenze des Härtebereichs des gesamten Spritzpulvers liegt, und andererseits aus einem Legierungspulver auf Eisenbasis besteht, dessen Härte an der unteren Grenze dieses Härtebereichs liegt.

7. Spritzpulver nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungspulver borfrei sind.

8. Spritzpulver nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungspulver auf Eisenbasis derart gewählt sind, dass sie während des Aufspritzvorganges eine Gefügeumwandlung durchmachen.

9. Spritzpulver nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefügeumwandlung eine Volumenvergrös-serung mit sich bringt.

10. Spritzpulver nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefügeumwandlung eine martensitische Umwandlung ist.

11. Spritzpulver nach Patentanspruch 6,8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Legierungspulvern aus Ni, Cr, Mo, Si und C einerseits und Fe, Cr und C andererseits besteht.

12. Spritzpulver nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ni-Cr-Mo-Si-C-Pulver einen Zusatz von Wolfram aufweist.

13. Spritzpulver nach Patentanspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fe-Cr-C-Pulver einen Zusatz von Nickel aufweist.

14. Spritzpulver nach Patentanspruch 6,8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Legierungspulvern aus Co, Cr, W, Si und C einerseits und Fe, Cr und C andererseits besteht.

15. Spritzpulver nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Pulver einen Zusatz von Nickel aufweist.

16. Spritzpulver nach Patentanspruch 6,8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Legierungspulvern aus Ni, Cr, W, Si und C einerseits und Fe, Cr und C andererseits besteht.

17. Spritzpulver nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Fe-Cr-C-Pulver einen Zusatz von Nickel aufweist.

18. Spritzpulver nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es einerseits aus einem Legierungspulver aus Co, Cr, Mo, Si und C, dessen Härte an der oberen Grenze des

Härtebereichs des gesamten Spritzpulvers liegt, und andererseits aus einem Legierungspulver aus Ni und Cr besteht, dessen Härte an der unteren Grenze dieses Härtebereichs liegt.

19. Spritzpulver nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Co-Cr-Mo-Si-C-Pulver einen Zusatz von Nickel aufweist.

20. Spritzpulver nach Patentanspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ni-Cr-Pulver einen Zusatz von Eisen aufweist.

21. Spritzpulver nach einem der Patentansprüche 6 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis der beiden Legierungspulver zwischen 90:10 und 10:90 Gewichtsprozent liegt.

22. Spritzpulver nach Patentanspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis zwischen 70:30 und 30:70 Gewichtsprozent liegt.