DE10255213B4 - Verfahren zur Vorbehandlung von Oberflächen für thermisch gespritzte Schichten - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Vorbereiten einer Oberfläche zur späteren Aufbringen einer Beschichtung, bei dem unter hohem Druck Wasser durch eine Düse, insbesondere eine Flachstrahldüse befördert und der vorzugsweise aufgefächerte Flüssigkeitsstrahl auf die Oberfläche gerichtet wird, wobei die Düse mit einem Abstand zwischen 6,2 mm und 50 mm zur Oberfläche geführt wird und mit dem Flüssigkeitsstrahl die Oberfläche abgefahren und die Oberfläche gleichartig aufgeraut wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Wasser eine Reinigungsflüssigkeit und eine Konservierungsflüssigkeit beigegeben wird,
dass dem Wasser zwischen etwa 0,5 bis 5 Vol.-%, bevorzugt etwa 1 bis etwa 3 Vol.-% Reinigungsflüssigkeit beigegeben wird,
dass dem Wasser etwa 0,5 bis 5 Vol-%, bevorzugt etwa 1 bis etwa 3 Vol.-% Konservierungsflüssigkeit beigegeben wird und
dass das Reinigungsmittel ein Neutralreiniger ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung für thermisch gespritzte Schichten, bei dem die später zu beschichtende Oberfläche von einem Flüssigkeitsstrahl aufgeraut wird gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es bspw. aus der gattungsbildend zugrunde gelegten US 5,512,318 A1 als bekannt hervorgeht.
• Die US 5,512,318 A betrifft ein Verfahren zum Aufrauen von Oberflächen, insbesondere Zylinderlaufbahnen, auf die später eine tribologische Schicht thermisch aufgespritzt wird. Zur Aufrauung wird mit einem Wasserstrahl, der einen Druck größer 2068 bar (>30.000 psi) aufweist, die Oberfläche eines metallisches Körpers abgefahren. Als Düse wird hierbei eine Flachstrahldüse verwendet, die mit einem Abstand zwischen 6 und 50 mm zur Oberfläche über diese hinweggeführt wird. Die so aufgeraut Oberfläche weist eine gleichförmige Rauheit auf. Wird dieses Verfahren bei einer Zylinderlauffläche eines Motorblocks, insbesondere aus Leichtmetall, angewendet, lösen sich auch bei diesem Verfahren gelegentlich die später aufgespritzten thermischen Schichten bei einem bestimmungsgemäßen Einsatz ab.
• Aus der EP 436 421 B1 ist ein Verfahren zum Abtragen einer Farbschicht von einer metallischen Oberfläche bekannt, bei dem gleichfalls ein Wasserstrahl eingesetzt wird, dessen Druck Werte zwischen 1000 bar und 4200 bar aufweist. Der Ab stand der Düse, insbesondere einer Flachstrahldüse, von der bestrichenen Oberfläche ist größer 1 mm.
• Aus der DE 37 11 636 C2 und der US 1 549 409 ist es bekannt, beim Strahlen von Oberflächen dem Treibmittel Zusatzstoffe beizugeben, mit welchen besondere Wirkungen erzielt werden können. Bei diesen Beigaben handelt es sich zum Einen ( DE 37 11 636 C2 ) um Imin- oder Iminverbindungen und zum Anderen ( US 1 549 409 ) um Salze einer Phosphorsäure. In beiden Fällen dienen die Zusätze zur Unterbindung bzw. Verringerung von Rostbildungen bei Strahlen von Stahloberflächen.
• Aus dem Artikel "Beitrag zum Werkstoffabtrag durch Flüssigkeitsstrahlen hoher Relativgeschwindigkeit" von W. Schikorr, GKSS 86/E/27, 20.05.1986, Forschungszentrum Geesthacht ist die Verwendung von Wasserstrahlen bekannt, die mittels Rundoder Flachstrahldüsen auf eine Oberfläche geleitet werden. Typischer Weise wird hier bei Drücken zwischen 200 und 700 bar gearbeitet. Ferner ist hier festgehalten, dass je nach Verbleibzeit des Strahles, nach dessen Druck, nach Material der Oberfläche oder des Überzugs oder des Substrats usw. auf der Oberfläche
• – ein Abtrag einer Schicht erfolgen kann, der zerstörungsfrei für das Substrat ist,
• – ein Abtrag mit einer oberflächlichen Aufrauung des Substrats erfolgt, oder sogar
• - eine Bohrung in das Substrat vorgenommen wird.
• – Des weiteren können mit derartigen Wasserstrahlen auch Grate entfernt werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wasserstrahlverfahren zur Vorbereitung einer Oberfläche zu entwickeln, bei dem die Haftung einer späteren thermisch aufgebrachten Beschichtung verbessert ist.
• Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Beigabe von 0,5 bis 5 Vol.-%, bevorzugt etwa 1 bis etwa 3 Vol.-% einer als Neutralreiniger ausgeführten Reinigungsflüssigkeit und 0,5 bis 5 Vol-%, bevorzugt etwa 1 bis etwa 3 Vol.-% Konservierungsflüssigkeit zu dem die Oberfläche bestreichenden Flüssigkeitsstrahl werden noch bei vorherigen vorbereitenden Arbeitsschritten, wie bspw. endmaßnahes Fräsen, stammende Verunreinigungen, wie bspw. Öle, Kühlschmiermittel usw. entfernt. Zusätzlich wird mittels des Wasserstrahls eine oberflächliche Oxidschicht sowie weiteres Material entfernt. Der Gesamtabtrag beträgt hierbei zwischen 10 bis 100 μm, bevorzugt 10 bis 60 und besonders bevorzugt zwischen 20 bis 40 μm. Durch diese Vorgehensweise werden nicht nur oberflächige Verunreinigungen entfernt, sondern auch eine unterhalb der vorherigen Oberflächenschicht befindliche Porosität freigelegt. Des weiteren werden in diesen Poren befindliche Substanzen und Partikel und hierbei insbesondere Verunreinigungen wie Pinolschmierstoffe wie Silicone und dgl. entfernt bzw. ausgewaschen.
• Als bevorzugtes Reinigungsmittel werden daher fettlösende Substanzen wie Neutralreiniger (ph 7) gewählt. Diese Neutralreiniger, die mit einer Konzentration von etwa 0,5 bis 5 Vol%, bevorzugt etwa 1 bis etwa 3 Vol.-% und besonders bevorzugt mit etwa 1,5 Vol-% beigegeben werden, weisen als Hauptbestandteile u.a. Tenside als waschaktive Substanzen sowie Amine zur pH-Einstellung auf.
• Ferner oder Ersatzweise können dem Wasser auch noch Binder, wie Phosphate und Borate, zur Passivierung bzw. Korrosionsvermeidung beigegebnen werden.
• Als Konservierungsflüssigkeit ist es sinnvoll Fette oder Öle, insbesondere hochadditive Öle in einer Konzentration von etwa 0,5 bis 5 Vol-%, bevorzugt etwa 1 bis etwa 3 Vol.–% zu verwenden.
• Ist zusätzlich noch ein Beizeffekt von Vorteil, kann auch eine Reinigungs- und/oder eine Konservierungsflüssigkeit auf saurer oder alkalischer Basis eingesetzt werden.
• Als Basis hat sich hat neben entionisiertem Wasser auch normales Leitungswasser bewährt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wurde bei Drücken zwischen 1000 und 4000 bar erfolgreich getestet. Hierbei wurde mit Flachstrahldüsen gearbeitet, die eine Öffnungswinkel des Wasserstrahls zwischen 10 und 60° sowie einen Durchmesser zwischen 0.2 und 1.0 mm aufwiesen. Der Abstand der Düse von der Oberfläche wurde zwischen 5 und 30 mm variiert. Die Vorschubgeschwindigkeit und der Druck sowie die restlichen Parameter wurden so verändert, dass immer ein Abtrag zwischen 20 und 40 μm erfolgte.
• Als besonders geeignet haben sich hierbei die folgenden Verfahrensparameter herausgestellt:
  Druck: 3000 bar,
  Öffnungswinkel 30°,
  Durchmesser 0.4 mm und
  Abstand ca. 12 mm.
• Insgesamt konnte eine besser gereinigte Oberfläche und eine verbesserte Haftung festgestellt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Vorbereiten einer Oberfläche zur späteren Aufbringen einer Beschichtung, bei dem unter hohem Druck Wasser durch eine Düse, insbesondere eine Flachstrahldüse befördert und der vorzugsweise aufgefächerte Flüssigkeitsstrahl auf die Oberfläche gerichtet wird, wobei die Düse mit einem Abstand zwischen 6,2 mm und 50 mm zur Oberfläche geführt wird und mit dem Flüssigkeitsstrahl die Oberfläche abgefahren und die Oberfläche gleichartig aufgeraut wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser eine Reinigungsflüssigkeit und eine Konservierungsflüssigkeit beigegeben wird, dass dem Wasser zwischen etwa 0,5 bis 5 Vol.-%, bevorzugt etwa 1 bis etwa 3 Vol.-% Reinigungsflüssigkeit beigegeben wird, dass dem Wasser etwa 0,5 bis 5 Vol-%, bevorzugt etwa 1 bis etwa 3 Vol.-% Konservierungsflüssigkeit beigegeben wird und dass das Reinigungsmittel ein Neutralreiniger ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Wasserstrahl das Material der Oberfläche auf eine Tiefe zwischen 10 μm und 100 μm, bevorzugt zwischen 10 μm und 60 μm und besonders bevorzugt zwischen 20 und 40 μm abgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Wasserstrahl die unter der anfänglichen Oberfläche befindliche Porosität freigelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Wasserstrahl die unter der anfänglichen Oberfläche befindliche Porosität freigelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Wasserstrahl in der freigelegten Porosität befindliche Verunreinigungen entfernt werden.