DE1483468C3

DE1483468C3 - Flammspritzpulver

Info

Publication number: DE1483468C3
Application number: DE1483468A
Authority: DE
Inventors: Frank N. Mineola Long Island N.Y. Longo (V.St.A.)
Original assignee: Metco Inc Westbury (long Island) Ny (vsta)
Current assignee: Metco Inc Westbury (long Island) Ny (vsta)
Priority date: 1964-10-06
Filing date: 1965-09-22
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE1483468A1; GB1068284A; DE1483468B2; US3338688A

Description

Die Erfindung betrifft ein schwach rauchendes Aluminium-Nickel-Flammspritzpulver, das sich unter Ausbildung eines selbsthaftenden Überzugs aufspritzen läßt, wobei im Vergleich mit bisher bekannten selbsthaftenden Nickel - Aluminium - Flammspritzpulvern oder anderen selbsthaftenden Flammspritzmaterialien wesentlich weniger Rauch entwickelt wird. · ' - · · . , .

Beim Flammspritzen muß im allgemeinen die zu überziehende Oberfläche oder Grundlage, beispielsweise eine Metalloberfläche- oder ein Metallstück, vor dem. Beschichten einer besonderen Oberflächenbehandlung unterworfen werden, z. B., indem man sie gründlich mechanisch aufrauht, um ein befriedigendes Haften des aufgespritzten Überzuges sicherzustellen. Bestimmte Substanzen, wie beispielsweise Molybdän, lassen sich in gleicher Weise selbsthaftend auf eine reine Oberfläche aufbringen, ohne daß diese spezielle ■ Oberflächenvorbehandlung· erforderlich ist. Man kann natürlich weitere aufgespritzte Schichten auf den zunächst aufgespritzten Überzug "ebenso haftend aufbringen, da sich eine flammgespritzte Schicht auf einer vorhergehend aufgebrachten Schicht ohne Schwierigkeiten verbindet. Substanzen, wie Molybdän, die auf einer Grundlage ohne die übliche Oberflächenvorbehandlung haften, werden in der Flammspritztechnik als »selbsthaftend« bezeichnet. Ein weiteres selbsthaftendes Flammspritzmaterial ist eine aus Nickel und Aluminium zusammengesetzte Masse, die exotherm reagiert, wenn sie unter Ausbildung einer intermetallischen Nickel-Aluminid-Verbindung aufgespritzt wird.

Die bekannten selbsthaftenden Flammspritzmaterialien entwickeln während des Aufspritzens sehr viel , Rauch, wodurch, falls ausreichende. ,Entlüftungsmöglichkeiten nicht vorgesehen sind; erhebliche Schwierigkeiten entstehen, beispielsweise, wenn besondere absaugende Aggregate, wie sie in Abzügen vorliegen, nicht zur Verfügung stehen. Es konnte festgestellt werden, daß die beim Einsatz von Nickel-Aluminium-Massen auftretende Rauchentwicklung herabgesetzt werden kann, wenn man den Prozentgehalt an Aluminium in dieser Masse erniedrigt.

ίο Dabei muß man jedoch eine entsprechende Abnahme der Haftfestigkeit des ausgebildeten Überzuges in Kauf nehmen. Es ist bisher nicht möglich gewesen, die Rauchentwicklung auf ein erträgliches Maß herabzusetzen und gleichzeitig eine befriedigende Haftfestigkeit sicherzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist ein selbsthaftendes Flammspritzpulver, das beim Aufspritzen wesentlich weniger Rauch entwickelt als die dem Stand der Technik entsprechenden Pulver und doch eine hohe Haftfestigkeit gewährleistet. Darüber hinaus liefert die Erfindung ein selbsthaftendes, mit Aluminium überzogenes Nickel-Flammspritzpulver, das weniger Rauch entwickelt als die üblichen Nickel-Aluminium-Massen, obgleich deren hohe Haftfestigkeit erhalten bleibt.

Es wurde gefunden, daß eine besondere Form eines zusammengesetzten Nickel-Aluminium-Flammspritzpulvers, das einen spezifischen Zusatz enthält, beim Aufspritzen wesentlich weniger Rauch entwickelte als andere bekannte zusammengesetzte Nickel-Aluminium-Flammspritzpulver und deren hohe Haftfestigkeit beibehielt oder sogar noch steigerte.

Das zusammengesetzte Flammspritzpulver nach der Erfindung besteht aus Nickelteilchen, die mit Aluminium und Nickelborid überzogen sind. Dabei wird vorzugsweise der Nickelkern mit einer Hülle beschichtet, die aus 2,5 bis 6 % Aluminium und 0,5 bis 2 % Nickelborid, bezogen auf die in·den Teilchen vorliegende Gesamtmenge an Nickel, Aluminium und Nickelborid, besteht.

Das aus mit Aluminium und Nickelborid umkleideten Nickelteilchen bestehende Pulver soll hinsichtlich Form und Teilchengröße den üblichen Flammspritzpulvern entsprechen und daher beispielsweise eine Teilchengröße zwischen 3 und 250 Mikron, vorzugsweise zwischen 10 und 105 Mikron, aufweisen. Besonders bewährt haben sich Pulver von möglichst einheitlicher Teilchengröße, deren Einzelteilchen in ihren Abmessungen nicht mehr als 240 Mikron, vorzugsweise nicht mehr als 75 Mikron, voneinander variieren. Die den Kern darstellenden Nickelteilchen der zusammengesetzten Pulver nach der Erfindung sol-

- len hinsichtlich Größe und Form etwa den für die endgültigen Pulver vorstehend aufgeführten Daten entsprechen! Die den Nickelkern bildenden Teilchen werden dann mit Aluminium und Nickelborid umhüllt, wobei das Überziehen in bekannter Weise erfolgt, beispielsweise nach der in der USA.-Patentschrift 3 322 515 beschriebenen Form.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden Aluminium und Nickelborid in feinverteilter Form in einem Bindemittel auf den Nickelteilchen abgelagert.

Die vorzugsweise so fein wie möglich angewandten Aluminium- und Nickelborid-Pulverteilchen, die beispielsweise in einer Teilchengröße unterhalb 44 Mikron vorliegen, werden in den gewünschten Anteilen mit einem Bindemittel oder einem Lack derart vermischt,

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daß sie tatsächlich ein Anstrichmittel darstellen, in B e i s ρ i e 1 1
welchem die Aluminium- und Nickelboridteilchen

dem Pigment entsprechen. Die Anstrichmasse wird Feinverteiltes Aluminiumpulver einer Teilchengröße dann zur Beschichtung der Nickelteilchen benutzt unterhalb 44 Mikron wurde mit 20 % Nickelborid- und anschließend gehärtet oder getrocknet. 5 pulver, bezogen auf Aluminium, vermischt; Nickel-Alle bekannten oder üblichen Bindemittel, die zur borid lag in Form einer Gußlegierung vor, die 18% Ausbildung eines Überzugs oder zum Verbinden von Bor enthielt und eine Teilchengröße zwischen 1 und Einzelteilchen miteinander oder auf einer Oberfläche 20 Mikron aufwies. Die Pulvermischung wurde dann angewandt werden können, kommen für die Erfin- mit einem üblichen phenolischen, etwa 10 % Feststoff dung in Frage. Vorzugsweise stellt das Bindemittel iq enthaltenden Lack derart vermischt, daß eine Mischung einen Lack dar, der als Lackfeststoff ein Harz enthält, ausgebildet wurde, die die Konsistenz von dickem wobei dieses Harz nicht von einer Lösungsmittel- Sirup hatte und etwa 60% Metallteilchen enthielt, verdampfung zwecks Ausbildung eines getrockneten 100 g der Lack-Pulver-Mischung wurden dann zu ■oder ausgehärteten Filmes abhängig zu sein braucht. 900 g Nickelpulver von einer Teilchengröße zwischen Der Lack kann daher ein katalysiertes Harz als Lack- *s 44 und 74 Mikron gegeben; die beiden Substanzen feststoff enthalten. Beispiele von Bindemitteln, die wurden kräftig miteinander durchmischt und das angewandt werden können: Übliche phenolische, Durchmischen fortgesetzt, bis der Lack eintrocknete Epoxy- oder Alkydlacke, trocknende Öle enthaltende und ein ziemlich frei fließendes Pulver ausbildete, in Lacke, wie Thunfischöl sowie Leinöl, Kautschuk- welchem alle Nickelkernteilchen mit einem trocknen und Latexbindemittel usw. 20 Film umgeben waren, der die Aluminium- und die

Das Umkleiden des Nickelkerns mit der das An- Nickelboridteilchen enthielt. Dieses Pulver wurde

Strichmittel enthaltenden Aluminium- und Nickel- dann, um ein völliges Austrocknen zu erreichen, auf

boridschicht kann in bekannter oder gewünschter etwa 12O⁰C erhitzt, anschließend wurde abgesiebt

Weise erfolgen; dabei ist es lediglich erforderlich, die und von Hand durch Mahlen zu einem Pulver mit

beiden Materialien miteinander zu vermischen und 25 einer Teilchengröße unterhalb 150 Mikron zerkleinert,

das Bindemittel zum Aushärten oder Trocknen zu Das endgültige Pulver bestand zu 5 % aus Aluminium,

bringen, wobei ein ziemlich frei fließendes Pulver zu 1 % aus Nickelborid, der Rest bestand aus Nickel,

entsteht, dessen Teilchen jeweils einen Nickelkern Es wurde auf eine Flußstahlplatte aufgespritzt, deren

mit einer Umhüllung aus Aluminium und Nickelborid Oberfläche durch Blankschleifen gereinigt worden war.

enthalten. 30 Das Aufspritzen erfolgte in einem Abstand von 15 cm

Als Nickelborid-Pulver kann man alle bekannten von der Platte unter Verwendung einer Pulverflamm-

Pulver anwenden, die aus einer Legierung von Nickel spritzpistole, die in der USA.-Patentschrift 2 961 335

und Bor bestehen, beispielsweise Produkte mit 5 bis beschrieben ist und von der Firma Metco, Inc., West-

95 % Bor und vorzugsweise mit 7 bis 25 % Bor, ins- bury, Long Island, New York, unter der Bezeichnung

besondere solche mit etwa 18% Bor. Das Nickel- 35 »Thermospray-Pulverpistole« vertrieben wird. Aufge-

borid-Pulver wendet man vorzugsweise in einer spritzt wurden 2,3 bis 4,5 kg Pulver/Std. unter Ver-

Teilchengröße zwischen 1 und 840 Mikron an. Wendung von Acetylengas als Brennstoff unter einem

Die Pulver lassen sich in üblicher Weise unter Druck von 0,7 kg/cm² und einer Gasmenge von 708 1/

Verwendung einer Pulverspritzpistole aufbringen; Std., wobei Sauerstoff als oxydierendes Gas unter

man kann sie auch in Form eines Drahtes oder Stabes 40 einem Druck von 0,84 kg/cm² und einer Menge von

vereinigen, wobei Kunststoff- oder ähnliche Binde- 990 1/Std. zuströmte. Während des Aufspritzens wurde

mittel angewandt werden, beispielsweise Polyäthylen, nur sehr wenig Rauch entwickelt und ein Belag von

das sich dann in der Heizzone der Pistole zersetzt. einer zwischen 75 und 125 Mikron liegenden Dicke

Bei der Ausformung zu Drähten hält man die für ausgebildet. Der Belag ist selbsthaftend, besitzt eine

Flammspritzdrähte üblichen Abmessungen und ToIe- 45 ausgezeichnete Oxydationsbeständigkeit selbst bei

ranzen sorgfältig ein, beispielsweise formt man Drähte hohen Temperaturen und kann als bindende Zwischen-

mit einem Durchmesser zwischen 8 und 20 mm. schicht benutzt werden.

Das Aufspritzen erfolgt in jeder Beziehung nach
den für selbsthaftende Flammspritzmaterialien, insbesondere für Nickel-Aluminium-Massen, bekannten 50 B e i s d i e 1 2
und üblichen Methoden. Dank der selbsthaftenden
Eigenschaften ist eine besondere Oberflächenvorbereitung, ausgenommen eine gute Reinigung, nicht Beispiel 1 wurde wiederholt, dabei jedoch 3 Pulvererforderlich, obgleich natürlich, falls gewünscht, eine ansätze zubereitet, die 3 bzw. 4 bzw. 5 % Aluminium übliche Oberflächenvorbehandlung erfolgen kann. 55 und außerdem sämtlich 1% Nickelborid enthielten. Das Pulver nach der Erfindung läßt sich als bindender Jeder der Pulveransätze wurde, wie im Beispiel 1 beBelag für nachfolgend weiteres flammgespritzes Ma- schrieben, aufgespritzt und die Menge des entwickelten terial aufbringen. Es kommt für alle Zwecke in Frage, Rauchs aus der Zeitdauer bestimmt, die erforderlich bei welchen Nickelaluminidüberzüge gewünscht sind. war, um einen Raum von 1,02 m³ auszufüllen. Die Die Massen können darüber hinaus in Verbindung mit 60 Haftfestigkeit der Überzüge wurde für jeden der oder zusätzlich zu anderen in der Technik bekannten Ansätze gleichfalls ermittelt, indem die Endfläche Flammspritzmaterialien angewandt werden. eines Flußstahlstabes von etwa 2,5 cm Durchmesser

Beim Aufspritzen reagieren Nickel und Aluminium bespritzt und der aufgespritzte Belag glattgeschliffen

exotherm miteinander unter Ausbildung einer inter- wurde; dann wurde ein zweiter gleicher Stab auf dem

metallischen Nickelaluminidverbindung. 65 Grundstahl zementiert, wonach die beiden Stäbe

Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen die auseinandergezogen und die zum Abziehen des Uber-

Erfindung. Alle Mengenangaben sind, soweit nichts zugs erforderliche Kraft bestimmt wird,

anderes aufgeführt, als Gewichtsangaben anzusehen. Die nachstehende Tafel I gibt die Ergebnisse wieder.

Tafel I

Tafel II

Aluminium- gehalt (»/„)	Haftfestigkeit (kg/cm²)	Rauch Zeit 2Mm Ausfüllen eines Volumens von 1,02 m³ (see)
3 4 5	165 210 249	kein Rauch 15 bis 20 8 bis 10

Aluminium- ₅ gehalt (%)	Haftfestigkeit*) (kg/cm²)	Rauch Zeit zum Ausfüllen eines Raumes von 1,02 m³ (see)
3 4 5	. 152-.--si:i .. 185 ··.;· • - ·:213	'·■·/■ -.8 bis 9 6 4 bis 5

*) Die Daten stellen Durchschnittswerte von 6 oder mehr Messungen dar.

Beispiel 4

15 Beispiel 1 wurde wiederholt, dabei jedoch an Stelle Beispiel 2 wurde genau wiederholt, jedoch in allen der Nickelboridgußlegierung Nickelborlegierungen angewandt, die 5 bis 95 % ^und vorzugsweise 7 bis 25 % Bor enthielten. Es wurden gleichfalls einwandfreie

Beispiel 3

Fällen das Flammspritzpulver zum Vergleich ohne Nickelborid ausgebildet. Nachstehend in Tafel II die Ergebnisse.

Überzüge ausgebildet.

Claims

Patentansprüche:

1. Flammspritzpulver, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Einzelteilchen aus einem Nickelkern bestehen, der von einer aus Aluminium und Nickelborid bestehenden Hülle umgeben ist.

2. Flammspritzpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus 2,5 bis 6% Aluminium und 0,5 bis 2% Nickelborid, bezogen auf die Gesamtmasse von Nickel, Aluminium und Nickelborid, besteht. -

3. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickelborid in Mengen von 1 °/o vorliegt.

4. Flammspritzpulver nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelkern mit einem Aluminium- und Nickelboridteilchen enthaltenden Bindemittel umkleidet ist, in welchem Aluminium und Nickelborid in den angegebenen Mengen vorliegen.

"5. Flammspritzpulver nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Lack ist.

6. Flammspritzpulver nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Nickelborid in Mengen von 1 % und Aluminium vorzugsweise in Mengen von 5% vorliegt.