DD272314A1 - METHOD FOR THE THERMAL SPRAYING OF PROTECTIVE LAYERS AGAINST CORROSION, ABRASION, SLIDING WEAR AND SHOCK TROUBLE SHOOTING - Google Patents

Abstract

Verfahren zum thermischen Spritzen von Schutzschichten gegen Korrosions-, Abrasions-, Gleitverschleiss- und Stossbeanspruchung. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schutzschichten zur Erhoehung der Standzeit. Ziel ist es, die Standzeit zu erhoehen und das Verfahren muss fuer die Fertigung und Regenerierung geeignet sein. Aufgabe ist es, die Standzeiten von gespritzten Keramikschichten zu erhoehen und das aufwendige Aufschmelzen der selbstfliessenden Ni-Cr-Br-Legierungen zu vermeiden. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dass ein Metallegierungsstuetzgeruest gegen Stoss-, Abrasions-, Gleitverschleiss- und Korrosionsbeanspruchung mit fliessenden Uebergaengen thermisch gespritzt wird.Process for the thermal spraying of protective layers against corrosion, abrasion, sliding wear and impact stress. The invention relates to a method for producing protective layers for increasing the service life. The aim is to increase the service life and the process must be suitable for production and regeneration. Task is to increase the service life of sprayed ceramic layers and to avoid the complex melting of the self-flowing Ni-Cr-Br alloys. The object of the invention is achieved by thermally spraying a metal alloy support against impact, abrasion, sliding wear and corrosion stress with flowing transitions.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Dl· Erfindung betrifft ein Verfahren ium Herstellen von Schutt schichten, mit denen die Standtelt von Maschinen· und Dichtelementen bei Beanspruchung gegen Korrosion, Abrasion, Gleitverschleiß und Stoß erhöht wird. Das Verfahren Ist für die Fertigung und das Regenerieren vorgesehen.The invention relates to a method for producing debris layers with which the position of machine and sealing elements is increased when subjected to corrosion, abrasion, sliding wear and impact. The procedure is intended for manufacturing and regeneration.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es Ist bekannt, daß die auf Korrosion, abraslven Verschleiß und Stoß beanspruchten Teile, wie WellenschuUhülsen, mittels thermischen Spritzena mit aelbstflleßenden NI-Cr-B-SIC-Leglerungen und nachfolgenden Auf· und Einschmelien der Spriuschlchi Im Wlrmefeld, wie Flammen, Schutigas· oder Vakuum-Qlühofen, durch induktives Erwärmen oder Laser geschüttt werden. Der Aufwand für diese Technologien und das Risiko sind sehr hoch. Außerdem kann nicht jeder erforderliche Grundstoff verwendet werden, i.B. nicht martensitlscher Chromstahl, der aber wegen seiner Eigenschaften für Korrosions· und Stoßbeanspruchungen geeignet ist und nur noch gegen Verschleißbeanspruchungen ge«-hützl werden müßte. Es Ist ferner bekannt, daß plasmagespritite Keramikschichten, t. B. aus Cr₁Oj, für o.g. Zwecke empfohlen werden. Der Nachteil derartiger Schichten ist, daß sie nur physikalisch-mechanisch auf dem aufgerauhten Haftgmnd haften und bei schlagartigen Beanspruchungen wahrend des Transportes, beim Einbau der meist schweren Teil« mul im B Jtrleb beschldigt werden. Es können Riss· und Schlchtausplatiungen entstehen, die den weiteren Einsati ausschließen bzw. ium Ausfall der gesamten Maschine führen.It is known that the parts subjected to corrosion, abrasive wear and impact, such as shaft sleeves, are sprayed by thermal spraying with self-lubricating NI-Cr-B-SIC alignments and subsequent spraying of the spray nozzle in the heat field, such as flames, Schutigas or Vacuum annealing furnace, to be shed by inductive heating or laser. The cost of these technologies and the risk are very high. In addition, not every required base material can be used, not martensitic chromium steel, but because of its properties it is suitable for corrosion and impact stresses and would only have to be supported against wear stresses. It is also known that plasma-impregnated ceramic layers, t. B. from Cr ₁ Oj, be recommended for the above purposes. The disadvantage of such layers is that they only adhere physically-mechanically to the roughened adhesive and are damaged by sudden loads during transport, during the installation of the mostly heavy part in B Jtrleb. It can crack and Schlchtausplatiungen arise that exclude the other Einsati or ium failure of the entire machine.

Bei hoher Verschleißbeanspruchung werden weiterhin Wolframkarbidschichten mit Zusätzen von 28% Nl-Cr-B-Sl-Leglerungen benutzt. Die Aufgab· des Nl-Cr-B-Si-Zusatzes ist hler, des Zersetzen des Wolframkarbides Im Plasmaatrahl iu vermindern. Solch· Schichten können nicht bei Korrosionsbeanspr*t lungen eingesetzt werden.At high wear stress tungsten carbide layers are still used with additions of 28% Nl-Cr-B-Sl-Leglerungen. The task of the Nl-Cr-B-Si additive is to reduce the decomposition of tungsten carbide in the plasma jet. Such layers can not be used in the case of corrosion stresses.

Bei Hochtemperaturkorrosion werden ium Haften und Ausgleichen des Wärmeausdehnungskoeffizienten der thermisch gespritzten KeramikschicM ZrOi mit 20% Zusatz von MgO, vorher eine Haftgrundschicht aus NiCr 80.20 oder Nickelalumlnld 95% Ni, 5% Al, vorgespritzt. Danach folgt eine Keramikspritzschicht mit oder ohne NiCr 80.20-Zumischen zum Keramikpulver und danach die Keramikdeckschicht.In the case of high-temperature corrosion, the thermal expansion coefficient of the thermally sprayed KeramikschicM ZrOi with 20% addition of MgO, and previously a primer layer of NiCr 80.20 or Nickelalumlnld 95% Ni, 5% Al, are pre-injected. This is followed by a ceramic spray coat with or without NiCr 80.20 admixture with the ceramic powder and then the ceramic topcoat.

Es ist bekannt, beim Plasmaspritzen die Pulverzuführung In oder unmittelbar vor der düsenförmigen Anode vorzunehmen, wobei der Pulverstrom bei schweißschmelzenden Hartstoffpulvern bla zu 10% gegen den Plasmastrom (nach hinten) gerichtet ist, wlhrend leichter schmelzend· Metfile im 90*-Wlnkel oder mit leichter Neigung In Richtung dea Plasmastrahles zugeführt werden. Der Nachteil für die Zuführung in der düsenförmigen Anode besteht im hluf igen Zusetzen der Pulverzuführungsöffnung und führt damit zur Unterbrechung dea Spritzvorganges. ReI der lußeren Zuführung des Spritzpulvers unmittelbar vor der Anode gelangen die Pulverteilchen Immer in den heißen Kernstrahl dea Plasmas, leicht schmelzende Legierungen werden dabei zersetzt. Dadurch verändern sich negativ die Eigenschaften der vorgesehenen Werkstoffe. Daher werden bisher die gefährdeten Werkstoffe mit einem aufwendigen Verfahren umhüllt, z.B. Hartmetalle mit Kobalt oder Nickel.It is known to carry out the powder feed in or directly in front of the nozzle-shaped anode during plasma spraying, wherein the powder flow is directed towards the plasma stream in the case of weld-melting hard-material powders bla, while melting more easily in the 90-fold or more easily Inclination towards the plasma jet. The disadvantage of the feed in the nozzle-shaped anode consists in the clogging of the powder feed opening and thus leads to the interruption of the deaching process. When the spray powder is fed directly in front of the anode, the powder particles always enter the hot core jet of the plasma, while easily melting alloys are decomposed. This negatively changes the properties of the intended materials. Therefore, so far the endangered materials are wrapped with a complex process, e.g. Hard metals with cobalt or nickel.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Er ist das Ziel der Erfindung, die Standzeit der Maschinen· und Dichtelemente mit Korrosions·, Abrasions·, Gleitverschhiß- und Stoßbeanspruchung wesentlich zu erhöhen. Das Verfahren muß für die Fertigung und Regenerierung geeignet sein.It is the object of the invention to substantially increase the service life of the machine and sealing elements with corrosion, abrasion, Gleitverschhiß- and impact stress. The process must be suitable for production and regeneration.

Darlegung dtt Wesens der irflndungPresentation of the essence of the invention

D«r Erfindung liegt dl· Aufgib· lugrund·, ein Verfahren ium thermische Spritten ium Standteiterhöhon von Maschinen· und Dichtelementen mit Korrosion!·, Aeration··, Gleitverschleiß· und 8toßb< mspruchung tu entwickeln, wobei dl· Stand! «lt«n von gosprittten Keramlkachichten wauntllch erhöht werden. Außerdem soll du aufwendige Aufachmelien der selbstfließenden NiCr-Br-Legierungen, wo· nicht bei allen technlich Interessanten Grundstoffen anwendbar Ist, vermieden werden. Erfindurgsgemlß wird das Verfahren für Korrosion·, Abrasion·, QleltverschleiB und Stoß beanspruchte Teil· dadurch gakcnnioichnet, daß ein Metalleglerungsstütigerüst gegen Stoß·, Abrasions-, Qlaitverachlelß· und Korr jsionsbeanspruchung und Keramik gegen Korrosions· und Qleltbeanspruchung mit fließenden Übergingen thermisch geiprlut wird, vorgeschlagen. Als Metellgerüst wird eine eelbstfließenrio NICr-BSIC-Leglerung mit einer Harte von 46 bis BB HRC und einem Schmeltberelch von 1060-1200'C yetrfliint von dem Keramikwerkstoff, ι. B. AI₁O₁, thermite'· getprlttt, wobei eine Haftgrundiprltiung mit der Mlbttfli«ße.iden N¹ Cr-B-Sl-C-Leglerur» j erMjt, der Im weiteren Verlau' Ίο» Sprlueni ein zunehmender Keramlkentou mit flleßondem Überging tit tu olner Menge von 60-70% tugegoben wlru.It is the object of the invention to develop a method of thermal cracking in the stagnation level of machine and sealing elements with corrosion, aeration, slip resistance and shock stress, whereby the state of the art. It can be increased from gosprittten Keramlkachichten wauntllch. In addition, you should be consuming Aufachmelien the self-fluxing NiCr-Br alloys, where · is not applicable to all technically interesting raw materials is avoided. According to the invention, the method of corrosion, abrasion, wear and impact-stressed parts is proposed by thermally lubricating a metal glider backbone against impact, abrasion, corrosion, and corrosion stress and ceramic against corrosion and oil stress with flowing transitions , As Metellgerüst is a eelbstfliessrio NICr-BSIC-Leglerung with a hardness of 46 to BB HRC and a Schmeltberelch 1060-1200'C yetrfliint of the ceramic material, ι. For example, Al ₁ O _{1 was} thermite-tested, with an adhesion priming with the Mlbttflißßiden N ¹ Cr-B-Sl-C-Leglerur jjmjt, which in the further Verlau 'Ίο "Sprlueni an increasing Keramlkentou with flleßondem Passed tit tu olner amount of 60-70% tugegoben wlru.

Zum Plasmaspritteii dietos MeullegiPtui.gsstüttyerüstes und der eingelagerten Keramikteilchen werden Keremlksprlttpulvertuführungssteli) und dn UU das selbstfließende Material voneinander getrennt. Das lettt&r« wird in den Temperaturbereich des Plasmastrahle· von 3000-8000'C mit etwa 20-60m/s tugeführt.For Plasmaspritteii dietos MeullegiPtui.gsstüttyerüstes and the embedded ceramic particles Keremlksprlttpulvertuführungssteli) and dn UU are the self-fluxing material separated. The latitude r is carried into the temperature range of the plasma beam of 3000-8000 ° C at about 20-60 m / s.

AusfOhrup^tbelsplelAusfOhrup ^ tbelsplel

Schuttschichten von Wellenschutthülsen mit 180mm Durchmesser auf Pumpenwellen, die In korrodierenden aggressiven Medien laufen, die durch Schmutt· und Sandteilchen verunreinigt sind, und durch Druck gegen des Peckungsmeterlal ein Austreten des Fördermedium! verhindern, werden durch Platmaspritton in folgender Weise hergestellt. Zunächst wird eine Plasmahaftgrundspritiung mit der selbstfließenden Legierung Ni-Cr-B-Sl-C einer Korngröße von 40-100pm mit folgender Zutammensettung 0,4SC; 10,5% Cr; 2,1 % B; 2,3% Si; 3,6% Fe; Rest Nl und einer HIrIe in einer Schichtdicke von etwa 0,08 mm und einem Sprittabstand von 60-eOmm vorgenommen. Danach wird während des Sprittens mit dieser Legierung der Spritthbstand auf 180mm erhöht, und nach etwa 6 s ein tweiter Pulverförderer tugeschaltet, der über eine andere Pulvertuführstelle en der Anode 50-70% AI,Oj-TiOi-Pulvor einer Korngröße von 20-60Mm tuführt, bis eine etwa 0,8 mm dicke Qesemtschicht entsteht. Dabei wird die Plaimn'ar <el mit einem Luftstrahl vcm Werkstück ebgelenkt, um ein starkes Aufhellen des Bauteiles tu vermeiden. Die Zuführttello für r js als Metallegierungsgerüst verwendete Ni-Cr-B-Sl-C-Pulver befindet sich 20mm vor der düsenförmlgen Anode und ist um 20* in Richtung des Plasmastrahles geneigt, wobei eine Pulverbeschleunigung von 25m/s gewählt wird, damit das Pulver in einen Plasmasprittboreich von 4000'C gelangt und ein Zersetton dor Legierung verhindert wird. Die Korngröße der selbstfließenden Legierungen sollte tweifach größer eis die dos Keremikpulvers sein. Die c'uführstelle des Keremikpulvers befindet sich üblicherweise unmittelbar vor der düsenförmlgon Anode. Der Betriebselnsatt dor mit diener Schuttschicht versehenen Hülsen telgte kelno Abplattungen bei Trensport, Montage und Betrieb, wie sie bei reinen Keramlkspritischlchten bekennt sind, die turn vorieitigen Ausfall des gesemton Aggregates führen. Preßwasserplunger aus Stahl C45,90mm Durchmesser, Beschichtungslänge 800mm, waren vor Korrosion, Qleit-Verschlelß und Abrieb durch mit dem Preßwasser mitgeführte feste Teilchen tu schüttenDebris layers of 180mm diameter shaft protection sleeves on pump shafts running in corrosive aggressive media contaminated by grit and sand particles, and by pressure against the pool surface leakage of the fluid! are prepared by Platmaspritton in the following manner. First of all, a plasma adhesion priming with the self-fluxing alloy Ni-Cr-B-Sl-C with a grain size of 40-100 pm with the following composition 0.4SC; 10.5% Cr; 2.1% B; 2.3% Si; 3.6% Fe; Rest Nl and a HIrIe made in a layer thickness of about 0.08 mm and a spacing of 60-eOmm. Thereafter, while sprinkling with this alloy, the Spritthbstand is increased to 180mm, and after about 6 s tweiter a powder conveyor tugschaltet which tuführt over another powder supply in the anode 50-70% AI, Oj-TiOi-Pulvor a grain size of 20-60Mm until an approximately 0.8 mm thick Qesemtschicht formed. In doing so, the plane is deflected with an air jet vcm workpiece to avoid a strong lightening of the component tu. The feed metal for Ni-Cr-B-Sl-C powder used for the metal alloy framework is located 20 mm in front of the nozzle-shaped anode and inclined 20 * in the direction of the plasma jet, with a powder acceleration of 25 m / s being chosen to allow the powder into a plasma sprat of 4000'C and a Zersetton dor alloy is prevented. The grain size of the self-fluxing alloys should be twice the size of the Keremik powder. The c'uführstelle the Keremikpulvers is usually located directly in front of the nozzle-shaped anode. The company sate dor with sleeves provided with debris layer kelno flattening in Trensport, assembly and operation, as they are confessed in pure Keramlkspritischlchten, the turn vorieitigen failure of the gesemton aggregate lead. Press water plunger made of steel C45.90 mm diameter, coating length 800 mm, were before corrosion, Qleit-Enschlelß and abrasion by entrained with the press water solid particles tu pour

Hierfür wurde folgende Technologie vorgeschlagen: The following technology was proposed for this:

— Strahlen mit Hartgußkies mit 1 bis 2mm Korngröße- Blasting with chilled gravel with 1 to 2mm grain size

• - Abblasen eventueller Staubrückstände und Aufholten des Plungers mit sireny neutral eingestellter Flamme der Draht-Flammsprittpistole oder eines Vorwärmbrenners bei drehendem Plunger• - Blow off any dust residue and reclaim the plunger with sireny neutrally set flame of the wire firing gun or a preheat burner with the plunger rotating

— Heftgrundspritten mit Draht-Flammspritipistole mit flexiblen Corddraht fur Ni-Cr- BSl-C-Leglerung mit 60 HRC bei Sprittobstand 50mm, Vorschub der Pistole lOOcm/min, Umfangsgeschwindigkeit 15m/min, Drohiohl 64 U/min, Schichtdicke etwa 0,05mm, d.h. 2 Durchgänge- Stapling principles with wire flame spray gun with flexible cord wire for Ni-Cr-BSl-C-Leglerung with 60 HRC at 50mm mincing distance, gun advance lOOcm / min, peripheral speed 15m / min, Drohiohl 64 U / min, layer thickness about 0.05mm, ie 2 passes

— Erhöhen des Spritiabstandes während des Sprittens auf 180mm Innerhalb von etwa 80s, dabei Verringern der Vorsv-^ubgoschwindigkeit auf 30cm/min und Zuschalten der vo.her für eh Vulumenverhältnis 50% NI-Cr-B-SICLoglerung und 50% Ai₁Oj- 2,5% TiOj vorbereitete /weite Draht-Flammspriuplstolo als Übergangstone Haftgrund-Schlcht. Spritten in 2 Durchgängen bei der vorstehend genannten Drehiahl- Increasing the Spritiabstandes during sprinting to 180mm Within about 80s, while reducing the Vorspububschschwindigkeit to 30cm / min and switching the vo.her for eh volumetric ratio 50% NI-Cr-B-SICLoglerung and 50% Ai ₁ Oj- 2.5% TiOj prepared / wide wire flame spray as a transitionstone primer Schlcht. Spritten in 2 passes in the aforementioned Drehiahl

— Spritten der eigentlichen Schutischichl mit gleichteitig twei Drahtsprittpistolen auf d!»; leiche Auftreffstelle, dabei wird eir.o Pistole für einen Volumenanteil in der Sprittschlcht eus 65% AI₁Oi- 2,5%TiO, und die zweite Pistole für einen VolumenanU I von 35% NI-Cr-B-SiCLeglerung eingestellt. Got prittt wird jettt eine Schichtdicke von etwa 0,9mm, d.h. mit Schleiftugabe wird eine Gesamtschichtdicke von 1 mm aufgesprittt.- Spruch the actual Schutischichl with the same time two Drahtprittpistolen on d! »; A small impact point is set for a volume fraction of 65% Al ₁ Oi - 2.5% TiO in the gun, and the second gun is set for a volume U of 35% NI-Cr-B-SiCLeglerung. Got plastered jettt a layer thickness of about 0.9 mm, ie with Schleiftugabe a total layer thickness of 1 mm is split.

— Des Bearbeiten der Hafistoffschicht erfolgt mit Slllzlumkarbidschleifkörporn im Einstochverfahren. Dor Feinschliff des Plungers wird mit Diemantschleifkörpern vorgenommen.- The processing of the Hafistoffschicht takes place with Süllzlumkarbidschleifkörporn in Einstochverfahren. Dor finishing the plunger is done with diamond grinding wheels.

— Die so hergestellten Preßwasserplunger entsprechen vollkommen don früher mit teuren Schutzgas-Glühöfen eingeschmolzenen, durch Aufspritten von teuren Wolframkarbidpulvor 75% WC-Co 12 + 25% Ni-Cr-B-Si-Logierungspulver. Es konnten bis tu 80% Kosten eingespart werden.- The Preßwasserplunger so prepared correspond completely don previously melted with expensive inert gas annealing, by spraying of expensive Wolframkarbidpulvor 75% WC-Co 12 + 25% Ni-Cr-B-Si lamination powder. Up to 80% of costs could be saved.

Claims (3)

1. Verfahren zum thermischen Spritzen von Schutzschichten gegen Korrotion··, Abrasion··, Gleitverschleiß- und Stoßbeanspruchung, gekennzeichnet dadurch, daß ein Metatleglerungsitützgerüst gegen Stoß·, Abrasion··, Qleltverechleiß- und Korrosionsbeanspruchung mit fließenden Übergingen thermisch gespritzt wird.1. A method of thermally spraying protective coatings against corrosivity ··, abrasion ··, sliding wear and impact stress, characterized by thermally injecting a metatliding support scaffold against impact, abrasion, ···, joint wear and corrosion stress with flowing transitions. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Metallegierungsstützgerüst eine selbstfließende Ni Cr-B-Sl-C-Leglerung mit einer Hörte von 46 bis 65 HRC und einem Schmelzberelch von 1050 bis 1160 ⁰C getrennt vom Keramikwerkstoff Aluminiumoxid 20 bis 25 mm vor der dusenförmigen Anode de· Plasmatron· mit einer Einblasgescl iwindigkcit vor· 20 bis 60 m/s In den Plesmastrahtberelch von 3000-6000⁰C gelangt, wobei die Korngröße der selbstfließenden Legierung zweifach größer ist, als die des Keramikpul 'ere2. The method according to claim 1, characterized in that as a metal alloy support framework a self-flowing Ni Cr-B-Sl-C-Leglerung with a hearing of 46 to 65 HRC and a Schmelzberelch 1050 to 1160 ⁰ C separated from the ceramic material alumina 20 to 25 mm · before the dusenförmigen anode de plasmatron · with a Einblasgescl iwindigkcit · s before entering the Plesmastrahtberelch of 3000-6000 ⁰ C for 20 to 60 m /, wherein the grain size of the self-fluxing alloy is two times larger than that of the Keramikpul 'ere 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zunächst eine Plasma· Haftgrundspritzung mit der Nl-Cr-B-Sl-C-Leglerung erfolgt, der im weiteren Verlauf des Spritzons ein zunehmender Keramikanteil mit fließendem Übergang bis zu einer Menge von 60 bis 70% zugegeben wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that first a plasma · adhesion priming takes place with the Nl-Cr-B-Sl-C-Leglerung, which in the course of Spritzton an increasing proportion of ceramic with flowing transition up to an amount of 60 to 70% is added.