CH648357A5 - Flammspritzwerkstoff. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flammspritzwerkstoff, in Form eines Gemisches einer pulverförmigen borhaltigen Matrixlegierung mit einem Schmelzpunkt unterhalb 1000 °C mit Teilchen eines metallischen Zusatzwerkstoffes mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1500 °C.

Es sind bereits Flammspritzwerkstoffe bekannt, die insbesondere zum Herstellen von verschleissfesten Schutzschichten auf metallischen Substraten dienen und die aus einem Gemisch einer borhaltigen Matrixlegierung mit Zusatzwerkstoffen wie Molybdän, Wolfram, Wolframkarbid etc. bestehen.

Üblicherweise liegen die Teilchen des Zusatzwerkstoffes in beliebiger, unregelmässiger, insbesondere kantiger bis blättchenförmiger Kornform vor und die Korngrösse bewegt sich im Bereich unterhalb 20(im.

Die Schichten werden dabei meist durch Plasma- oder Flammspritzen mit oder ohne nachträgliches Einschmelzen aufgebracht.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Verschleissfestigkeit und die Gleiteigenschaften der üblichen Schichten nicht befriedigend sind und manchmal sogar eine Zerstörung der entsprechenden Maschinenteile erfolgen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flammspritzwerkstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Herstellung von Schutzschichten mit wesentlich verbesserten Reibungsverschleiss- und Gleiteigenschaften bei Metall-Metall-Kontakt erlaubt und damit zu einer höheren Lebensdauer der beschichteten Teile führt.

Dies wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Form des Werkstoffes erzielt. Die Patentansprüche 2 bis 5 geben bevorzugte Ausführungsformen dieses Werkstoffes an. Patentanspruch 6 betrifft ein bevorzugtes Verfahren zur Verwendung des er-findungsgemässen Werkstoffes. Die Erfindung hat ferner die nach diesem Verfahren beschichteten metallischen Teile zum Gegenstand.

Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass bei der Auftragung bzw. dem Einschmelzen einer Schutzschicht der eingangs genannten Art an der Oberfläche der Zusatzwerkstoffteilchen, also an der Grenzschicht gegenüber der Matrixlegierung, Borid-Hartphasen gebildet werden, die zu einer starken Versprödung führen und im Betrieb sogar das Ausbrechen dieser Teilchen aus der Schicht hervorrufen können. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Teilchen stark kantig oder sogar bläschenförmig sind, oder die Korngrösse der Teilchen so klein ist, dass bei dem gewählten thermischen Beschichtungsverfahren, die Borid-Hartphasen das eingelagerte Teilchen bzw. die kantigen Stellen desselben völlig durchsetzen.

Es wurde nun gefunden, dass durch die Verwendung von kugelförmigen Teilchen relativ grossen Durchmessers, d. h. von 20-150 |xm, vorzugsweise von 35-150[im, die Boridbil-dung auf eine dünne Oberflächenschicht der Teilchen beschränkt werden kann und dort sehr gleichmässig erfolgt, und dass ferner durch einen Anteil von 30 bis 80, vorzugsweise von 40 bis 60 Gewichtsprozent des Zusatzwerkstoffes im Gemisch äusserst gute Verschleiss- und Gleiteigenschaften erzielbar sind.

Die beigefügte Figur zeigt das Schleifbild einer erfin-dungsgemässen Schutzschicht, die aus sphäroidalen Molyb-dän-Teilchen 1 mit einer Korngrösse von 45-88(im in einer Matrixlegierung 2 aus, in Gewichtsprozent, 1,5 B, 2,4 Si, 2 Fe, 12Cr, Rest Ni besteht. Am Umfang der Molybdän-Teil-chen ist eine dünne Molybdänboridschicht 3 erkennbar.

Das Matrixlegierungspulver hatte eine Korngrösse im Bereich von 20-125 um und der Anteil der Molybdän-Teilchen betrug 30 Gewichtsprozent des Gemisches.

Die Schicht wurde nach dem unter dem Markennamen «EUTALLOY-Verfahren» der Firma Castolin SA bekannten Flammspritzverfahren in einer Lage von 3 mm Dicke mit gleichzeitigem Einschmelzen auf einen Grundkörper aus Stahl vom Typ CrMo4 aufgebracht. Es zeigte sich, dass die Schicht gegenüber Gleitreibung bis zu einem Druck von 5 kg/mm2 einsetzbar ist, während bei üblichen Schutzschichten ähnlicher Art bereits bei 1 kg/mm2 Reibungsdruck ein Ausbrechen der Molybdän-Teilchen erfolgt.

Es hat sich gezeigt, dass beim Flammspritzen mit gleichzeitigem Einschmelzen besonders gute Ergebnisse erzielt werden, da die Kontaktzeit der Zusatzwerkstoffteilchen in der geschmolzenen Matrixlegierung dabei vergleichsweise kurz ist, wodurch eine sehr schwache und gleichmässige Dif-

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fusion des Bors an der Oberfläche der Teilchen mit Ausbildung von Borid-Phasen entsteht. Bei einem nachträglichen Einschmelzvorgang ist diese Kontaktzeit wesentlich länger, während bei einer durch Plasmaspritzen oder Flammspritzen ohne Einschmelzen erzeugten Schicht eine weniger gute metallische Verbindung derselben mit dem Grundmaterial sowie zwischen der Matrixlegierung und den eingelagerten Zusatzwerkstoffteilchen zustande kommt.

Molybdän ist der bevorzugte Zusatzwerkstoff für die meisten Anwendungen, bei denen gute Gleiteigenschaften gefordert werden. Es kommen jedoch auch Wolfram, Wolfram-Karbid oder Mischungen verschiedener Zusatzwerkstoffe für das erfindungsgemässe Flammspritzmaterial in Betracht. Als Matrixlegierungen werden vorzugsweise Legierungen folgender Zusammensetzungen, in Gewichtsprozent, verwendet:

1) 1-4 B

1,5-5 Si 0-10 Fe

0-20 Cr

0-10 W und/oder Mo 0-5 Cu Rest Ni

2) 0,5-3,5 B 0,5-4,5 Si 0-5 Fe 5-30 Cr

0-12 W und/oder Mo 30-40 Ni Rest Co

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die Erfindung es ermöglicht, eine Schicht mit sehr guten Gleiteigenschaften und gleichzeitig sehr hoher Verschleissfestigkeit auf metallischen Substraten zu erzeugen, insbesondere auf Maschinenteilen, die starker Gleitreibungsbeanspruchung im Kontakt mit metallischen Gegenkörpern ausgesetzt sind, wodurch die Standzeit dieser Teile wesentlich erhöht werden kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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1,5-5 Si 0-10 Fe 0-20 Cr

0-10 W und/oder Mo 0-5 Cu

Rest Ni.

1-4 B

1. Flammspritzwerkstoff in Form eines Gemisches einer pulverförmigen borhaltigen Matrixlegierung mit einem Schmelzpunkt unterhalb 1000 °C mit Teilchen eines metallischen Zusatzwerkstoffes mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1500 °C, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen des Zusatzwerkstoffes kugelförmig sind, im Korngrössenbereich von 20 bis 150 um liegen und der Anteil des Zusatzwerkstoffes 30 bis 80 Gewichtsprozent des Gemisches beträgt.

2. Flammspritzwerkstoff nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Zusatzwerkstoffes 40 bis 60 Gewichtsprozent des Gemisches beträgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Flammspritzwerkstoff nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixlegierung folgende Zusammensetzung, in Gewichtsprozent, aufweist:

4. Flammspritzwerkstoff nach Patentanspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixlegierung folgende Zusammensetzung, in Gewichtsprozent, aufweist:

0,5-3,5 B

0,5-4,5 Si 0-5 Fe 5-30 Cr

0-12 W und/oder Mo

30-40 Ni

Rest Co.

5. Flammspritzwerkstoff nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Molybdän als Zusatzwerkstoff anwesend ist.

6. Flammspritzwerkstoff nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wolfram, Wolframkarbid oder eine Mischung von Molybdän und/ oder Wolfram und/oder Wolframkarbid als Zusatzwerkstoff anwesend ist.

7. Verwendung des Flammspritzwerkstoffes nach einem der vorhergehenden Patentansprüche zur Herstellung einer gegenüber Metall-Metall-Gleitreibungsbeanspruchung beständigen Schutzschicht auf einem metallischen Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht durch Flammspritzen des Werkstoffes mit gleichzeitigem Einschmelzen auf das Substrat aufgebracht wird.

8. Metallische Teile, die mit einer gemäss Patentanspruch 7 hergestellten Schutzschicht versehen sind.