DE19906765A1 - Protective coating or repair, e.g. of pipeline, turbine blade, engine part, glass molding part or tool, is carried out by thermal bonding of pressed metal powder strip - Google Patents
Protective coating or repair, e.g. of pipeline, turbine blade, engine part, glass molding part or tool, is carried out by thermal bonding of pressed metal powder stripInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht auf der Oberfläche eines Bauteils od. dergl. Werkstückes mittels eines einen Anteil an Metallpulver ent haltenden pastenförmigen Werkstoffes, der auf den Grund werkstoff des Bauteils bandartig aufgebracht und einge schmolzen wird. Zudem umfasst die Erfindung eine für das Band besonders geeignete Legierung sowie seine Verwendung.The invention relates to a method for producing a Protective layer on the surface of a component or the like. Workpiece by means of a proportion of metal powder ent holding pasty material that gets to the bottom material of the component applied like a tape and turned on will melt. In addition, the invention includes one for the Band particularly suitable alloy and its use.
Der Schutz von Oberflächen mittels auf diese - beispiels weise durch thermische Spritz-, Schweiß- oder Lötverfahren - aufgebrachten Schichten ist seit langem bekannt und wird in weitem Umfang in der Industrie mit Erfolg angewendet. Die bekannten Beschichtungsverfahren wie Plasma- und Flamm spritzen oder Auftragsschweißen sind mit erheblichem maschinellem Aufwand verbunden und verursachen mit den bei der Anwendung entstehenden Dämpfen sowie Stäuben eine hohe Umweltbelastung, d. h. die Verfahren dürfen nur unter Ver wendung von Absauganlagen - samt den dazugehörenden Filteranlagen - eingesetzt werden. Dabei entstehen Filter stäube, deren Beseitigung als Sondermüll wiederum zu hohen Kosten führt.The protection of surfaces by means of these - for example wise by thermal spraying, welding or soldering processes - applied layers has long been known and is widely used successfully in industry. The known coating processes such as plasma and flame spraying or cladding are considerable connected with mechanical effort and cause with the vapors and dusts generated during use are high Environmental impact, d. H. the procedures may only under Ver use of extraction systems - including the associated ones Filter systems - are used. This creates filters dusts, the disposal of which as special waste is too high Costs.
Mit der WO 9221785 wurden angesichts dieser Umweltprobleme Pasten oder aus diesen bandartig vorgefertigte Werkstoffma ssen aus selbstfließenden Legierungen mit Karbiden vorge schlagen, die auf eine zu panzernde Oberfläche aufgelegt und eingeschmolzen werden. Die als Paste aus einem Ni-Cr-B- Si-Legierungspulver, einem Flussmittel sowie einem wasser löslichen Methacrylat aufgestrichenen oder als vorgefertig tes Band aufgebrachten Schichten besitzen eine Porosität, mit der eine Verbesserung beispielsweise der Verschleiß eigenschaften nicht möglich ist; die eingebrachten Karbide brechen durch die beim Aufschmelzen entstandene Porosität aus.With WO 9221785 in view of these environmental problems Pastes or pre-fabricated materials from these are made from self-flowing alloys with carbides beat that placed on a surface to be armored and melted down. The as a paste from a Ni-Cr-B Si alloy powder, a flux and a water soluble methacrylate spread or pre-made layers applied have a porosity, with an improvement, for example, wear properties is not possible; the carbides brought in break through the porosity created during melting out.
Der DE-A-41 02 469 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen dünnwandiger Formkörper aus Keramik zu entneh men, der DE-C-41 33 712 ein Verfahren zum Erzeugen von zu mindest zweischichtigen Verbundwerkstoffen aus pulverförmi gen Werkstoffen.DE-A-41 02 469 is a continuous process Manufacture of thin-walled ceramic shaped articles men, DE-C-41 33 712 a method for generating at least two-layer composite materials made of powder against materials.
Die in den vorstehend genannten Veröffentlichungen erörter ten Verfahren werden auf dem Markt nicht angeboten. Da aber der Gedanke, eine bandartige Auflage zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Substraten bzw. zum Aufbringen einer Oberflächenschicht auf diese unverhältnismäßig um weltfreundlich ist, hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, diese Idee aufzugreifen und ihre Anwendung zu ermöglichen; insbesondere sollen gute Korrosions- und Verschleißschutz schichten hoher Qualität umweltschonend geschaffen werden können.The discussed in the above publications Processes are not offered on the market. Here but the idea of a band-like edition to improve the Surface properties of substrates or for application a surface layer on this disproportionately is world-friendly, the inventor has set the goal to take up this idea and enable it to be used; in particular good corrosion and wear protection layers of high quality are created in an environmentally friendly manner can.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildun gen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kom binationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.The teaching of the independent leads to the solution of this task Claim; the subclaims give favorable further training to. In addition, all com fall within the scope of the invention binations from at least two of the ones in the description, the Drawing and / or the features disclosed in the claims.
Erfindungsgemäß werden dem metallischen Pulver aus einem Kornbereich - oder einem Pulvergemisch aus mehreren Korn bereichen - einer Kornverteilung von etwa 3 bis 200 µm etwa 3 bis 12 Gew.-% eines Binders sowie etwa 1 bis 10 Gew.-% eines Presshilfsmittels zugemischt, dann wird diese Mischung einer Presseinrichtung zugeführt und darin mit einem Pressdruck zwischen 10 und 150 bar - bevorzugt zwischen 20 und 100 bar - zu einem Band geformt, wonach das Band auf die Oberfläche des metallischen Bauteils auf gebracht und mit dieser durch eine Wärmebehandlung verbun den wird. Als Presseinrichtung dient ein Walzenpaar, dessen Pressspalt die Mischung zugeführt wird. According to the metallic powder from a Grain area - or a powder mixture of several grains areas - a grain size distribution of about 3 to 200 µm about 3 to 12% by weight of a binder and about 1 to 10 % By weight of a pressing aid is then added Mixing fed to a pressing device and in it a pressure between 10 and 150 bar - preferred between 20 and 100 bar - formed into a band, after which the tape on the surface of the metallic component brought and connected with this by a heat treatment that will. A pair of rollers serves as the pressing device Press nip the mixture is fed.
Der Werkstoff wird also in einer Formvorrichtung - insbe sondere jenem Walzenpaar - zum Band; der dann aufgewendete Pressdruck hängt stark von der Kornverteilung der zu ver pressenden Masse aus einem metallischen Pulver, einem Binder und/oder einem Plastifizierer ab. Binder und Plasti fizierer werden in flüssiger Form oder als Pulver zuge setzt.The material is therefore in a molding device - esp special that pair of rollers - to the belt; the then spent Press pressure strongly depends on the grain distribution of the ver pressing mass from a metallic powder, a Binder and / or a plasticizer. Binder and Plasti finishers are supplied in liquid form or as powder puts.
Eine besonders günstige Legierung für die zu verpressende Masse weist eine Zusammensetzung von 12 bis 20 Gew.-% Cr, 11 bis 14 Gew.-% Ni, 0 bis 5 Gew.-% Mo, Rest Fe, auf.A particularly cheap alloy for the one to be pressed Mass has a composition of 12 to 20 wt .-% Cr, 11 to 14% by weight of Ni, 0 to 5% by weight of Mo, remainder Fe.
Die Presstemperaturen sollen erfindungsgemäß in der Regel bei Raumtemperatur liegen, im Falle der Verwendung eines thermisch beeinflussbaren Bindemittels kann die Formgebung des bandförmigen Werkstoffes bei Temperaturen bis zu 150°C vorgenommen werden.According to the invention, the pressing temperatures are generally intended be at room temperature in the case of using a The shaping can be influenced by the binder of the band-shaped material at temperatures up to 150 ° C be made.
Der zu wählende Kornbereich für die metallischen Pulver zum Herstellen der Masse sollten bei 3 bis 20 µm, 30 bis 75 µm oder 75 bis 200 µm liegen. Die Kornverteilung des metalli schen Pulvergemisches beträgt vorteilhafterweise vor dem Zusatz des Binders bzw. Plastifizierers zwischen 3 und 200 µm, insbesondere 10 und 150 µm. Werden metallische Verbin dungen oder Hartstoffe eingesetzt, sollten diese eine maxi male Korngröße von 150 µm, vorzugsweise 120 µm, aufweisen.The grain range to be selected for the metallic powder Making the mass should be at 3 to 20 µm, 30 to 75 µm or 75 to 200 µm. The grain distribution of the metalli The powder mixture is advantageously before Add the binder or plasticizer between 3 and 200 µm, especially 10 and 150 µm. Become a metallic connector used or hard materials, these should have a maxi male grain size of 150 microns, preferably 120 microns.
Als Binder eignen sich Latex, Polyvinylacetat, Polyvinylal kohol, PVC, PE, PU, PP od. dergl. Stoffe und als Plastifi zierer Glyzerin, Silikonöl od. dergl. Die Bereiche für den Binder sollten 3 bis 10 Gew.-% - vorzugsweise 3 bis 8 Gew.-% - erfassen, die Bereiche für den Plastifizierer 1 bis 8 Gew.-%, insbesondere 2 bis 5 Gew.-%.Latex, polyvinyl acetate, polyvinylal are suitable as binders alcohol, PVC, PE, PU, PP or similar substances and as plastifi ornamental glycerin, silicone oil or the like. The areas for the Binder should 3 to 10 wt .-% - preferably 3 to 8 wt .-% - Record the areas for plasticizer 1 to 8 % By weight, in particular 2 to 5% by weight.
Im Rahmen der Erfindung wird das Band mit der ihm zugeord neten Oberfläche verschweißt bzw. durch Umschmelzen mit dem Lichtbogen oder einem Laserstrahl mit der Oberfläche des Werkstückes verbunden. Auch kann das Band durch eine Ofen nachbehandlung an die Oberfläche des Werkstückes gebunden werden.In the context of the invention, the tape is assigned to it welded surface or by remelting with the Arc or a laser beam with the surface of the Workpiece connected. The belt can also be passed through an oven post-treatment bound to the surface of the workpiece will.
Besonders günstig ist der Einsatz des beschriebenen Bandes bei Lötvorgängen. The use of the tape described is particularly favorable during soldering processes.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines be vorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; deren einzige Figur zeigt eine Skizze einer Presseinrich tung.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a be preferred embodiment and with reference to the drawing; the only figure shows a sketch of a press installation tung.
Zum Herstellen eines bandförmigen Werkstoffes dient eine Anlage mit zwei einen Walzenspalt 10 begrenzenden Presswal zen 12. Über dem Walzenspalt 10 ist eine Zuführeinrichtung 14 für eine zu pressende Masse angeordnet sowie unter ihm ein von ihm ausgehendes und zur rechten Bildseite hin ge krümmtes Leitblech 16 für ein aus dem Walzenspalt 10 aus tretendes gepresstes Band 18. Dieses wird der Oberfläche eines Werkstückes 20 zugeführt und mit dieser durch Um schmelzen mit dem Lichtbogen verbunden.A plant is for producing a band-shaped material with a roll nip 10, two limiting Presswal zen 12th Above the roll nip 10 , a feed device 14 is arranged for a mass to be pressed, and below it is a guide plate 16 that extends from it and is curved toward the right-hand side of the image for a pressed belt 18 emerging from the roll nip 10 . This is supplied to the surface of a workpiece 20 and connected to it by melting with the arc.
Nachfolgend sind einige Ausführungsbeispiele zu dem Verfah ren wiedergegeben.Below are some examples of the method reproduced.
Der Rohrkrümmer einer Anlage für die chemische Industrie
sollte zum Schutze gegen Erosion an den einem Verschleiß
ausgesetzten Stellen mit einer Schutzschicht versehen
werden. Durch die Form des Krümmers bedingt, war es nicht
möglich, diesen durch ein Spritz- oder Schweißverfahren zu
beschichten. Aus diesem Grunde wurde an der zu beschichten
den Stelle ein Legierungsband aus Metallpulver und einem
Binder der folgenden Zusammensetzungen vorgesehen:
The pipe bend of a plant for the chemical industry should be provided with a protective layer to protect against erosion at the places exposed to wear. Due to the shape of the elbow, it was not possible to coat it by spraying or welding. For this reason, an alloy strip made of metal powder and a binder of the following compositions was provided at the point to be coated:
Das Verbinden und Umschmelzen des Bandes auf dem Rohrkrüm mer erfolgte mit einem gepulsten Laserstrahl von 7,2 KW.Joining and remelting the tape on the pipe bend mer was done with a pulsed laser beam of 7.2 KW.
Der so hergestellte Rohrkrümmer wurde anschließend einge baut und getestet. Die Standzeit erhöhte sich gegenüber einem nicht beschichteten Krümmer um das Doppelte.The pipe elbow thus produced was then turned on builds and tested. The service life increased compared to an uncoated manifold double.
Ein Maschinenteil, welches durch Feinstaub einem hohen Ver
schleiß ausgesetzt ist, sollte durch eine Schicht geschützt
werden. Die verwendete Legierung entsprach der in Beispiel
1 mit dem Unterschied, dass ein Hartstoffanteil von
A machine part that is exposed to high wear due to fine dust should be protected by a layer. The alloy used corresponded to that in Example 1 with the difference that a hard material content of
45 Gew.-% Karbid (W, Cr, Ti)
45% by weight carbide (W, Cr, Ti)
zugesetzt wurde; als Binder wurde die Mischung aus Beispiel 1 verwendet.was added; the mixture from Example was used as a binder 1 used.
Beim Einsatz des Maschinenteils wurde ebenfalls eine hohe Verbesserung der Standzeit attestiert.When using the machine part was also a high Improved service life attested.
Ein Zahn einer Erdbewegungsmaschine sollte mit einer Ver schleißschicht versehen werden. Auch hier musste wegen Form und Zugänglichkeit des Zahnes auf die bekannten Beschich tungsverfahren verzichtet werden.A tooth of an earthmoving machine should have a ver wear layer be provided. Again, because of form and accessibility of the tooth to the known coating processing procedures are waived.
Als bandförmiger Werkstoff wurde eine Legierung auf
Nickel/Chrom-Basis mit der Zusammensetzung verwendet:
An alloy based on nickel / chrome with the following composition was used as the band-shaped material:
Der Binder war eine Latexlösung mit einem Gehalt an 5 Gew.-% Latex.The binder was a latex solution containing 5% by weight Latex.
Nach dem Aufkleben wurde das Band durch Aufschmelzen mit dem Lichtbogen mit dem Grundwerkstoff verbunden.After gluing, the tape was melted with the arc connected to the base material.
Claims (19)
Cr 12 bis 20 Gew.-%;
Ni 11 bis 14 Gew.-%;
Mo bis 5 Gew.-%;
Rest Fe.18. Alloy for use in the method according to at least one of claims 1 to 17, characterized by the following composition:
Cr 12 to 20% by weight;
Ni 11 to 14% by weight;
Mo to 5% by weight;
Rest of Fe.
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