DE3422138A1 - Verfahren und beschichtungsmaterial zum herstellen von keramik/metall-verbundbeschichtungen - Google Patents
Verfahren und beschichtungsmaterial zum herstellen von keramik/metall-verbundbeschichtungenInfo
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Description
M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG
Aktiengesellschaft gü/sd
München, 14. Juni 1984
Verfahren und Beschichtungsmaterial zum Herstellen
von Keramik/Metali-Verbundbeschichtungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
von Keramik/Metal1-Verbundschichten im Spritzverfahren
sowie auf ein Beschichtungsmaterial dazu.
Es ist bekannt, hohen Temperaturen ausgesetzte Gegenstände mit einer Keramikbeschichtung zu isolieren.
Die Schichtdicke des Keramiküberzuges richtet sich nach
den Isolieranforderungen, wobei jedoch aufgrund der
hohen Temperaturspannungen, die im Keramikmaterial auftreten
können die Schichtdicke eines Keramiküberzuges stark begrenzt ist. Es sind allerdings reine
Keramikschichten mit stärkerer Schichtdicke mit dem Plasmaspritzverfahren herstellbar. Das auf ein Subsatrat
aufgebrachte Material hat bei diesem Verfahren sehr hohe Temperaturen und einen geringen Temperaturgradien-
^O ten, so daß etwaige Spannungen in den noch flüssigen
Gebieten abgebaut werden können. Jedoch sind diese Schichten bei insbesondere stärkerem Temperaturwechsel
nicht beständig.
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Die Schichtdickengrenze läßt sich bekannterweise mit
einer Verbundbeschichtung aus Keramik und Metall erweitern. Zur Herstellung einer solchen Verbundschicht
wird zunächst eine Keramikschicht und darauf eine Metallschicht
aufgebracht. Dieses bekannte Verfahren erfordert jedoch zwei Arbeitsgänge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich eine
beständige Keramik/Metall-Schicht mit möglichst geringem Arbeitsaufwand auf ein Substrat aufbringen läßt.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den im Anspruch gekennzeichneten Merkmalen gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein einziger
Arbeitsgang, nämlich das Aufspritzen der Materialmischung benötigt, wobei das Keramikmaterial bei einer
geringeren Temperatur als bei den bekannten Verfahren verarbeitet werden kann, nachdem es auf dem Substrat
in das weichere Metall eingebettet wird. Bei der so erzeugten Isolierschicht sind die beiden Komponenten,
nämlich das Metall und das Keramikmaterial innerhalb der gesamten Schicht vermischt, so daß außerdem eine
bessere Aufnahme von Spannungskräften durch das Metall erfolgen kann, als es bei der Nacheinanderbeschichtung
von Keramik und Metall möglich ist. Es hat sich auch gezeigt, daß eine derartige Schicht eine hohe physikalische,
mechanische und chemische Beständigkeit hat.
Sie eignet sich somit nicht nur zur Herstellung von Wärmeisolierschichten,
sondern auch für vi»r ;chl äi Shen.neMde
Überzüge.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das
Metall in im Keramikmaterial eingebetteter Form dem
Aufspritzvorgang zugeführt.
Dies hat den Vorteil, daß die hohen, zur Aufschmelzung des
Keramikmaterials erforderlichen Temperaturen nicht direkt
das Metall beaufschlagen und somit eine Verdampfung des Metalls im Aufspritzvorgang vermieden wird.
Vorzugsweise wird eine Aufbereitung des Beschichtungsmaterials
in der Form eines Keramikrohres mit einer Metall- oder metallhaltigen Seele vorgeschlagen.
Dieses Verbund-Beschichtungsmaterial wird in einer einfachen
Form durch Ziehen von Keramikrohren und Auffüllen mit dem entsprechenden Metall hergestellt. Das Metall
oder ein metallhaltiges Material kann dabei als Pulver,
in flüssiger Form oder als Draht in das Keramikrohr
eingebracht werden.
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Ein so aufbereitetes Beschichtungsmaterial hat viele
Vorteile. Bei der Verwendung eines Drahtkernes kann eine Endlosschlaufe durch Aufreihen von Keramikrohrstücken
hergestellt werden. Der Draht und das Keramikrohr können - wenn erforderlich oder für einen bestimmten
Anwendungsfall zweckmäßig - mit unterschiedlichen Vorschubgeschubsgeschwindigkeiten
angetrieben werden.
Es ist ferner möglich, die Konzentration des Kernmaterials
kontinuierlich zu variieren. Dieses kann
gegebenenfalls auch elektronisch während des Aufspritzvorganges
erfolgen, indem ein pulverfömiges Kernmaterial
elektronisch in Abhängigkeit des momentanen Beschichtungszustandes gemischt und in das Keramikrohr
3^ eingeführt wird.
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14.06.1984
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Um eine gute Haftung der Schicht auf dem Substrat zu
erreichen, ist es je nach Beschaffenheit des Substrats
zweckmäßig, zunächst eine metallreiche Schicht aufzubringen und kontinuierlich die Keramikkonzentration mit zunehmender
Schichtdicke zu erhöhen, um die gewünschte Isolier- und verschleißhemmende Wirkung zu erreichen.
Die Konzentration in der Beschichtung wird durch Ändern
der Konzentration eines aus Metall und Keramikmaterial bestehenden Kernmaterials oder durch Veränderung des
Relativvorschubes zwischen Kernmaterial und Keramikrohr erreicht.
Im Aufspritzvorgang dient das Keramikrohr gleichzeitig zur Wärmeisolierung für das Metall, so daß dieses
nicht bis auf die Verdampfungstemperatur erhitzt wird.
Es konnte festgestellt werden, daß das Material im Spritzvorgang in ähnlicher Form eines gespitzten Bleistiftes
vom Stab abgetragen wird, wobei Keramik und Metall gleichzeitig auf das Substrat aufgebracht werden.
In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel schematisch
dargestellt. Das Beschichtungsmaterial ist ein Stab 12,
bestehend aus einem Keramikrohr 10, z.B. aus Aluminiumoxid, Zirconoxid mit einer Metallseele 11, z.B. aus Co,
CrNi, Metal 1/Keramikmaterial, der in einer Spritzvorrichtung
13 aufgeschmolzen wird. Mit Hilfe eines gasförmigen Strömungsmittels 14 wird das aufgeschmolzene
Verbundmaterial auf ein Substrat 15 aufgebracht.
Der Stab 12 wird innerhalb der Spritzvorrichtung 13
auf eine Temperatur erwärmt, die das Keramikmaterial
zum Schmelzen bringt. Isoliert durch das Keramikrohr erhitzt sich der Metallkern 11 nicht bis auf die
von außen beaufschlagte Temperatur, sondern auf eine
niedrigere Temperatur, die ausreicht um das Metall
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zum Schmelzen, jedoch nicht zum Verdampfen zu bringen. Der Abtrag des Beschichtungsmaterials erfolgt an
der Spitze 16 des Stabes mit konischem Verlauf, so daß mit dem Abtrag des Keramikmaterials von der Spitze
aus flüssiges Metall mitgezogen werden kann.
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Claims (1)
- -ΧM.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktiengesel1 schaftgü/sdMünchen, 14. Juni 1984Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung von Keramik/Metal1 Verbundbeschichtungen im Spritzverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall zusammen mit dem Keramikmaterial aufgespritzt wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in im Keramikmaterial eingebetteter Form dem Aufspritzvorgang zugeführt wird.3. Beschichtungsmaterial zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial die Form eines Keramikrohres (10) mit einer Metallseele (11) oder einer metallhaltigen Seele hat.7.2254
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Also Published As
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