DE60201922T2

DE60201922T2 - Sprühpulver und Verfahren zur seiner Herstellung

Info

Publication number: DE60201922T2
Application number: DE60201922T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Nishikasugai-gun Itsukaichi; Satoru Nishikasugai-gun Osawa
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2022-01-19
Also published as: ATE282722T1; US6641917B2; EP1227169A3; CA2369257A1; EP1227169A2; KR20020062855A; TW583341B; DE60201922D1; JP3952252B2; JP2002220652A; EP1227169B1; CN1367209A; CN1186474C; US20020136894A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sprühpulver zur Verwendung zur Bildung einer Sprühbeschichtung auf der Oberfläche eines Komponententeils und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sprühpulvers. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein Sprühpulver zur Verwendung bei Oberflächenmodifizierungen von Metallteilen, wie beispielsweise einem Maschinenteil eines für Hoch- und Tiefbaukonstruktionen verwendeten Baggers, d.h. zur Oberflächenmodifizierung eines Substrats, welches sehr hohe Schlagfestigkeit, ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit sogar bei nasser Umgebung aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sprühpulvers.
Metallteile unterschiedlicher Industriemaschinen oder Maschinen für den Allgemeinbrauch müssen je nach jeweiligem Zweck über unterschiedliche Eigenschaften, wie etwa Schlagfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit, verfügen. In vielen Fällen können die Metallmaterialien (Substrate), aus denen solche Metallteile bestehen, die geforderten Eigenschaften jedoch nicht ausreichend erfüllen, und häufig wird versucht, derartige Probleme durch Oberflächenmodifizierung mittels Bildung einer Beschichtung auf der Substratoberfläche zu lösen.
Das thermische Spritzverfahren ist eine in der Praxis angewandte Technik zur Oberflächenmodifizierung wie auch die physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung. Das thermische Spritzverfahren verfügt über Eigenschaften wie, dass die Größe der zu behandelnden Oberfläche nicht eingeschränkt ist, auf einem Substrat mit großer Oberfläche eine einheitliche Beschichtung ausgebildet werden kann, die Bildungsgeschwindigkeit der Beschichtung hoch ist, das Vor-Ort-Auftragen einfach ist und eine dicke Beschichtung relativ leicht gebildet werden kann. Folglich hat sich dessen Anwendung in den letzten Jahren auf unterschiedliche Industriezweige ausgedehnt und ist zu einer äußerst wichtigen Oberflächenmodifizierungstechnik geworden.
Gleichbedeutend mit „thermischem Spritzen" können gelegentlich auch die Bezeichnungen „Aufbau" oder „Sprühen" verwendet werden. Bei diesen Bezeichnungen gibt es keine deutlichen Definitionsunterschiede, und es gibt auch keine bestimmten Unterscheidungen zwischen den dafür verwendeten Pulvern. Ein zur Bildung einer Sprühbeschichtung verwendetes Pulver muss nicht unbedingt auf das thermische Spritzen eingeschränkt sein. Das bedeutet, dass ein Pulver, welches zum thermischen Spritzen verwendet wird, auch zum Aufbau oder Sprühen verwendet werden kann, und umgekehrt kann ein Pulver, welches zum Aufbau oder Sprühen verwendet wird, auch zum thermischen Spritzen verwendet werden.
Folglich stellt das „Sprühpulver" vorliegender Erfindung ein zum „Aufbau" oder „Sprühen" verwendetes Pulver dar.
Wolframcarbid ist ein Material mit äußerst hoher Härte und ausgezeichneter Verschleißfestigkeit und wird mit Metallen, wie Ni, Cr oder Co, oder Legierungen, die solche Metalle als Bindemittel enthalten, vermischt oder komplexiert, um ein Keramik-Metall-Verbundmaterial, nämlich ein Cermet, zu bilden, das häufig als Sprühpulver-Material verwendet wird. „Cermet" ist eine Bezeichnung, die sich aus den ersten drei Buchstaben von „Keramik" (engl.: „ceramics") und „Metall" zusammensetzt. Im Speziellen verfügt Cermet über harte, durch eine Metallmatrix gebundene Keramikteilchen und ist ein Verbundmaterial mit hoher Härte und Zähigkeit. Auf dem Gebiet der Werkzeugmaterialien bedeutet Cermet ein Material vom TiC-Typ oder Ti(C,N)-Typ, umfasst aber im weiteren Sinn Verbundmaterialien im Allgemeinen, die Keramik und Metall umfassen.
Ein Cermet-Pulver wird üblicherweise mittels beispielsweise eines Agglomerations-Sinter-Verfahrens, eines Sinter-Mahl-Verfahrens oder eines Schmelz-Mahl-Verfahrens hergestellt.
Das Verfahren zur Herstellung eines Cermet-Pulvers mittels des Agglomerations-Sinter-Verfahrens ist wie folgt.
Zuerst wird einem Feinpulver des Ausgangsmaterials eine Dispersion eines Bindemittels (wie beispielsweise PVA: Polyvinylakohol) in einem Lösungsmittel (Wasser oder Lösungsmittel wie beispielsweise Alkohol) zugesetzt und anschließend zur Bildung einer Aufschlämmung vermischt. Diese Aufschlämmung wird mittels beispielsweise eines Sprühtrockners in ein kugelförmiges, agglomeriertes Pulver umgeformt. Dieses agglomerierte Pulver wird sodann entwachst und gesintert, um das organische Bindemittel aus dem agglomerierten Pulver zu entfernen und um den agglomerierten Pulverteilchen geeignete mechanische Festigkeit zu verleihen.
Nach dem Sintern wird das Pulver mittels einer Mühle wie etwa einer Kugelmühle gemahlen. Durch das Mahlen werden einzelne agglomerierte Pulverteilchen voneinander getrennt, wodurch ein kugelförmiges Pulver erhalten werden kann. Sodann wird zum Erhalten eines Sprühpulvers, dessen benötigte Teilchengrößenverteilung von den Sprühbedingungen oder dem zu verwendenden Sprühvorrichtungs-Typ abhängt, eine Klassierung vorgenommen. Zur Klassierung ist nicht nur ein Verfahren mittels Sieb, sondern auch mittels Gasstrom und anderen Verfahren, sowie eine Kombination daraus, bekannt.
Die durch dieses Agglomerations-Sinter-Verfahren erhältlichen Pulverteilchen sind kugelförmig und weisen eine relativ einheitliche Teilchengrößenverteilung auf, was ihnen gute Fließfähigkeit verleiht, und sie sind porös, haben eine große spezifische Oberfläche und sind leicht schmelzbar, und somit weisen sie eine Eigenschaft auf, dass die Sprühleistung hoch ist. Deshalb stellt dieses Verfahren ein geeignetes Verfahren zur Herstellung des Cermet-Pulvers dar.
Das Verfahren zur Herstellung des Cermet-Pulvers mittels Sinter-Mahl-Verfahren ist hingegen wie folgt.
Zuerst wird ein Feinpulver des Ausgangsmaterials gesintert und das erhaltene gesinterte Produkt mechanisch gemahlen und dann klassiert, um ein Sprühpulver mit der gewünschten Teilchengrößenverteilung zu erhalten. Technisch kann nach dem Vermischen des Ausgangsmaterials ein Verfahren wie Formpressen durchgeführt werden, um ein gesintertes Produkt mit höherer Dichte zu erhalten. Die Technik und der Zweck der Klassifizierung sind wie im oben erläuterten Agglomerations-Sinter-Verfahren. Das durch dieses Sinter-Mahl-Verfahren erhältliche Pulver besteht aus dichten und festen Teilchen, welche spitze oder sperrige Formen mit für gemahlenes Pulver typischen Kanten aufweisen.
Das Verfahren zur Herstellung eines Cermet-Pulvers mittels Schmelz-Mahl-Verfahren ist wie folgt.
Zuerst wird ein Feinpulver des Ausgangsmaterials gesintert, und das erhaltene gesinterte Produkt wird mechanisch gemahlen und dann klassiert, um ein Sprühpulver mit einer gewünschten Teilchengrößenverteilung zu erhalten. In der Industrie wird nach dem Mischen mit dem Ausgangsmaterial ein Verfahren durchgeführt, wie beispielsweise Pressformen, um ein gesintertes Produkt mit höherer Dichte zu erhalten. Weiters sind das Verfahren und der Zweck der Klassierung die gleichen wie im oben erläuterten Agglomerations-Sinter-Verfahren. Das durch dieses Sinter-Mahl-Verfahren erhältliche Pulver ist aus dichten, festen Teilchen zusammengesetzt, die spitze oder voluminöse Formen mit Kanten, die für ein gemahlenes Pulver spezifisch sind, aufweisen.
Andererseits ist das Verfahren zur Herstellung eines Cermet-Pulvers durch das Schmelz-Mahl-Verfahren wie folgt.
Zuerst wird das Ausgangsmaterial erhitzt, geschmolzen und gekühlt, und sodann wird das erhaltene verfestigte Produkt (Barren) mechanisch gemahlen und klassiert. Das Schmelzen wird ausgeführt, um ein dichtes Pulver zu erhalten, wobei für industrielle Zwecke ein Lichtbogenofen verwendet wird. Das Mahlen des Barrens kann mittels einer Technik wie dem Fallhammer oder Hämmern durchgeführt werden, wobei grob-, mittel- oder feingemahlen werden kann. Die Technik und der Zweck der Klassierung sind wie im oben erläuterten Agglomerations-Sinter-Verfahren oder Sinter-Mahl-Verfahren.
Das durch dieses Schmelz-Mahl-Verfahren erhältliche Pulver ist homogen und besteht aus Teilchen, die dichter und fester sind als in dem durch das Sinter-Mahl-Verfahren erhältlichen Pulver. Außerdem ist die Form der Teilchen, ähnlich der durch das Sinter-Mahl-Verfahren erhältlichen Teilchenform, spitz oder sperrig.
Das durch ein Agglomerations-Sinter-Verfahren, ein Sinter-Mahl-Verfahren oder ein Schmelz-Mahl-Verfahren hergestellte Cermet-Pulver kann wie es ist als Sprühpulver verwendet werden. Um eine dichte Sprühbeschichtung zu bilden, kann dem Cermet-Pulver jedoch ein selbstschmelzendes Legierungspulver zugesetzt und zugemischt werden, um ein Sprühpulver zu erhalten, das gesprüht werden kann, gefolgt von einer Schmelzbehandlung, um eine Beschichtung zu bilden.
Auf dem industriellen Gebiet hingegen ist es weit verbreitet, als Sprühpulver zur Bildung einer Sprühbeschichtung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit bei nasser Umgebung ein Sprühpulver vom WC/CrC/Ni-Typ zu verwenden, das durch Vermischen von Ni oder einer Legierung auf Ni-Basis als Bindemittel mit Wolframcarbid oder Chromcarbid als Keramikmaterial, gefolgt von einem Agglomerations-Sinter-Verfahren, hergestellt wird.
Es wurde jedoch darauf hingewiesen, dass eine Sprühbeschichtung, welche unter Verwendung dieses Sprühpulvers vom WC/CrC/Ni-Typ gebildet wird, keine so hohe Zähigkeit und Schlagfestigkeit aufweist. Im Speziellen wurde dieses Sprühpulver auf ein Substrat gesprüht, welches insbesondere in einer nassen Umgebung verschleißanfällig ist, woraufhin sich das Problem ergab, dass die Sprühbeschichtung bei einem starken Einschlag Risse aufwies oder die Beschichtung sich vom Substrat löste. Wenn die Sprühbeschichtung beginnt, rissig zu werden, oder sich die Beschichtung löst, kommt es zu einer starken Verkürzung der Verwendungsdauer des Substrats, und die Anwendungsmöglichkeiten einer Beschichtung, die durch ein solches Sprüh pulver gebildet wird, sind eingeschränkt. Folglich wurde eine Sprühbeschichtung mit ausgezeichneter Zähigkeit und Schlagfestigkeit erwünscht.
Um obige Probleme zu lösen, haben die Erfinder vorliegender Erfindung in (1) der japanischen Patentanmeldung JP-A-2000-38969 ein Sprühpulver vorgeschlagen, das, im Vergleich zu herkömmlichen Cermet-Sprühpulvern vom WC/CrC/Ni-Typ, eine Sprühbeschichtung mit hoher Zähigkeit und Schlagfestigkeit bilden kann und auch über ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in nasser Umgebung verfügt, indem als Ausgangsmaterial ein Pulver mit passend eingestellter Teilchengrößenverteilung verwendet wurde.
EP 0657237 lehrt ein Carbidgemisch, das zusätzlich mit einem selbstgängigen Legierungspulver vermischt ist.
Die unter Verwendung obigen Sprühpulvers gebildete Sprühbeschichtung weist im Gegensatz zur Sprühbeschichtung, die unter Verwendung derzeit im Handel erhältlichen Cermet-Sprühpulvers vom WC/CrC/Ni-Typ gebildet wird, eine bessere Schlagfestigkeit auf, wobei sich das Problem ergab, dass keine wesentliche Überlegenheit gegenüber einer Sprühbeschichtung beobachtet werden konnte, welche unter Verwendung eines Cermet-Sprühpulvers vom WC/Co-Typ, dem gebräuchlichsten Cermet-Pulver, gebildet wird.
Im Allgemeinen besitzt eine Cermet-Sprühbeschichtung die Eigenschaft, bei hoher Härte über niedrige Schlagfestigkeit und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit zu verfügen. Folglich wurde eine Sprühbeschichtung mit ausgezeichneter Schlagfestigkeit, ohne Verminderung der Korrosionsbeständigkeit und der Verschleißfestigkeit, erwünscht.
Die vorliegende Erfindung wurde erfunden, um dieses Problem zu lösen, und es ist ein Ziel vorliegender Erfindung, ein Sprühpulver bereitzustellen, das eine Sprühbeschichtung mit sehr hoher Schlagfestigkeit, ausgezeichneter Verschleißfestigkeit sowie ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in sogar nasser Umgebung bilden kann, und ein Herstellungsverfahren davon.
Um die oben erläuterten Probleme zu lösen, stellt vorliegende Erfindung ein Sprühpulver zur Verwendung zur Bildung einer Beschichtung bereit, welche 80 bis 97 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, eines Cermet-Pulvers und 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, eines Metallpulvers umfasst, worin das Metallpulver Cr und Ni in einer Gesamtmenge von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, umfasst und der Gehalt an Cr durch 0 ≤ Cr < 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, gegeben ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein solches Sprühpulver bereit, worin das Cermet-Pulver Wolframcarbid, Chromcarbid und Ni enthält; worin das Cermet-Pulver Wolframcarbid, Co und Cr enthält; oder worin die mittlere Teilchengröße von Wolframcarbid, das Teil des Cermet-Pulvers ist, 2 bis 20 μm beträgt.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein solches Sprühpulver bereit, worin die mittlere Teilchengröße von Chromcarbid, das Teil des Cermet-Pulvers ist, 1 bis 10 μm beträgt; oder worin der Gehalt an C im Metallpulver höchstens 0,4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, beträgt.
Darüber hinaus stellt vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sprühpulvers zur Verwendung zur Bildung einer Beschichtung bereit, umfassend das Zusetzen und Mischen eines Cermet-Pulvers, das durch ein Agglomerations-Sinter-Verfahren, ein Sinter-Mahl-Verfahren oder ein Schmelz-Mahl-Verfahren hergestellt wurde, und eines Metallpulvers, das Cr und Ni in einer Gesamtmenge von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, umfasst, wobei der Gehalt an Cr 0 bis < 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, beträgt, so dass diese Gehalte 80 bis 97 Gew.-% bzw. 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sprühpulvers, betragen.
In der beigefügten Zeichnung stellt 1 ein Schlagfestigkeits-Prüfgerät mittels Kugelfall dar, welches zur Überprüfung der Abblätterungsfestigkeit einer Sprühbeschichtung dient.
In 1 stellt Bezugszahl 1 ein Führungsrohr, die Zahl 2 ein Probestück, das Symbol L die Falldistanz einer Stahlkugel (1.000 mm), das Symbol H die Distanz zwischen Abflussöffnung und dem Fallpunkt der Stahlkugel (20 mm), d den Innendurchmesser des Führungsrohrs (∅ 29,3 mm), das Symbol G die Länge des Führungsrohrs (980 mm), und θ den Aufprallwinkel (60 °) dar.
Im Folgenden wird das Sprühpulver und das Verfahren zur Herstellung dessen gemäß vorliegender Erfindung genauer beschrieben.
Im Sprühpulver vorliegender Erfindung ist das Cermet-Pulver vorzugsweise eines, das Wolframcarbid, Chromcarbid und Ni oder Wolframcarbid, Co und Cr enthält.
Weiters kann im Cermet-Pulver statt oder zusammen mit Ni eine Ni-Legierung verwendet werden. Ebenso kann statt oder zusammen mit Co eine Co-Legierung eingesetzt werden. Desgleichen kann statt oder zusammen mit Cr eine Cr-Legierung verwendet werden.
Im Cermet-Pulver, das Wolframcarbid, Chromcarbid und Ni enthält, dient Wolframcarbid dazu, die Verschleißfestigkeit zu verbessern, und Ni dient nicht nur als Bindemittel, sondern auch dazu, die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Chromcarbid dient darüber hinaus auch zur weiteren Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Wolframcarbid und Ni. Hinsichtlich einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Verschleißfestigkeit in einer nassen Umgebung beträgt der Gehalt an Wolframcarbid, Chromcarbid und Ni, bezogen auf das Gesamtgewicht des Cermet-Pulvers, üblicherweise 60 bis 85 Gew.-% bzw. 10 bis 30 Gew.-% bzw. 4 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 65 bis 80 Gew.-% bzw. 15 bis 25 Gew.-% bzw. 5 bis 12 Gew.-%.
Andererseits ist im Cermet-Pulver, das Wolframcarbid, Co und Cr enthält, das Cermet-Pulver, welches Wolframcarbid und Co umfasst, ein Sprühpulver, das allgemein für seine ausgezeichnete Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit bekannt ist. Außerdem dient Cr zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Wolframcarbid und Co umfassenden Cermets. Da das Cermet-Pulver Cr enthält, verfügt es über ähnliche Korrosionsbeständigkeit wie das oben erwähnte, Wolframcarbid, Chromcarbid und Ni enthaltende Cermet und ist anderen Cermets gegenüber wesentlich überlegener. Hinsichtlich der Verbesserung der Schlagfestigkeit sowie der Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in einer nassen Umgebung beträgt der Gehalt an Wolframcarbid, Co und Cr, bezogen auf das Gesamtgewicht des Cermet-Pulvers, üblicherweise 80 bis 92 bzw. 4 bis 20 Gew.-% bzw. 2 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 84 bis 90 Gew.-% bzw. 6 bis 12 Gew.-% bzw. 2 bis 10 Gew.-%.
Im Sprühpulver vorliegender Erfindung umfasst das Wolframcarbid, das Teil des Cermet-Pulvers ist, WC und W₂C. Es wird jedoch die Verwendung von WC bevorzugt. Wenn W₂C verwendet wird und es z.B. während des Sinterns oder Sprühens hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann es zu einer Entkohlung kommen, wodurch W gebildet wird, wobei die Eigenschaften der Sprühbeschichtung wahrscheinlich verschlechtert werden. Wenn WC verwendet wird, kommt es sehr selten zu solchen Entkohlungen. Falls eine solche Reaktion stattfindet, ist es möglich, die Bildung von W oder die Veränderung der Eigenschaften der Sprühbeschichtung zu unterdrücken.
Ebenso umfasst Chromcarbid Cr₃C₂, Cr₇C₃ Und Cr₂₃C₆. Von Chromcarbid wird berichtet, dass es von Cr₃C₂ bis Cr₇C₃, von Cr₇C₃ bis Cr₂₃C₆ und von Cr₂₃C₆ bis Cr mittels Entkohlung eine Kristallphasenänderung durchläuft. Es ist notwendig, wesentliche Veränderungen der Eigenschaften der Sprühbeschichtung zu unterdrücken. Folglich wird vorzugsweise Cr₃C₂ oder Cr₇C₃, noch bevorzugter Cr₃C₂, verwendet.
Im Sprühpulver vorliegender Erfindung neigen Wolframcarbid und Chromcarbid, welche Teil des Cermet-Pulvers sind, bei zu kleiner mittleren Teilchengröße zur Bildung von Rissen und einer geringen Schlagfestigkeit, wenn die Sprühbeschichtung einer deutlichen äußeren Kraft ausgesetzt ist (Einschlag). Andererseits wird es bei zu großer mittleren Teilchengröße von Wolframcarbid und Chromcarbid schwieriger, kugelförmige agglomerierte Pulverteilchen oder agglomerierte Pulverteilchen zu erhalten, bei denen während der Agglomeration die Ausgangsmaterialien der Komponenten einheitlich dispergiert sind, oder wenn das thermische Spritzen unter Verwendung eines Sprühpulvers, welches mittels solcher agglomerierter Pulverteilchen hergestellt wird, durchgeführt wird, ist die Sprühwirkung gewöhnlich sehr gering. Folglich beträgt die mittlere Teilchengröße von Wolframcarbid üblicherweise 2 bis 20 μm, vorzugsweise 5 bis 12 μm, und die mittlere Teilchengröße von Chromcarbid für gewöhnlich 1 bis 10 μm, vorzugsweise 3 bis 7 μm.
Wenn darüber hinaus das für das Cermet-Pulver vorliegender Erfindung zu verwendende Wolframcarbid und Chromcarbid freien Kohlenstoff enthalten, nimmt die Bindungsstärke im Innern der Sprühbeschichtung eher ab, wobei die Schlagfestigkeit deutlich geringer wird. Folglich beträgt der Gehalt an freiem Kohlenstoff im für das Cermet-Pulver zu verwendenden Wolframcarbid und Chromcarbid vorzugsweise höchstens 0,05 Gew.-% bzw. höchstens 0,1 Gew.-%.
Im Sprühpulver vorliegender Erfindung ist dahingegen das Metallpulver aus z.B. Ni, Co oder Cr, welche Teil des Cermet-Pulvers sind, vorzugsweise eines, das einheitlich pulverisiert ist. Wenn die mittlere Teilchengröße des bei der Agglomeration zu verwendenden Metallpulvers klein ist, kann ein Cermet-Pulver hergestellt werden, welches kugelförmiger ist und über höhere mechanische Festigkeit verfügt; ein Pulver mit gewünschter Teilchengrößenverteilung kann schneller hergestellt werden und die Ausbeute des Produkts höher sein. Folglich beträgt die mittlere Teilchengröße eines solchen Metallpulvers üblicherweise höchstens 5 μm, vorzugsweise höchstens 3 μm. Die mittlere Teilchengröße eines durch Atomisieren hergestellten Legierungspulvers beträgt für gewöhnlich höchstens 10 μm, vorzugsweise höchstens 5 μm.
Weiters wird als derartiges, mit dem Cermet-Pulver zu vermischendes Metallpulver vorzugsweise ein solches verwendet, welches so eingestellt ist, dass es über dieselbe Teilchengrößenverteilung wie das mittels eines oben erwähnten Agglomerations-Sinter-Verfahrens, Sinter-Mahl-Verfahrens oder Schmelz-Mahl-Verfahrens erhaltene Cermet-Pulver verfügt. Ein solches Metallpulver verfügt üblicherweise über hohe, mittels Atomisieren hergestellte Kugelförmigkeit. Das Atomisieren umfasst ein Wasserzerstäubungsverfahren und ein Gaszerstäubungsverfahren, und je nach verwendetem Verfahren sind die Menge des im Metallpulver gelösten Sauerstoffs und die Form des Pulvers leicht unterschiedlich, wobei der Einfluss auf die Eigenschaften der Sprühbeschichtung jedoch klein ist. Demgemäß kann jedes beliebige Metallpulver verwendet werden, sofern es sich um ein durch Atomisieren erhaltenes Metallpulver handelt.
Je höher der im Metallpulver enthaltene Cr-Gehalt, welches mit dem Cermet-Pulver vorliegender Erfindung vermischt wird, desto höher die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit der Sprühbeschichtung, umso geringer jedoch die Schlagfestigkeit. Je kleiner der Gehalt hingegen, desto größer die Verbesserung der Schlagfestigkeit der Sprühbeschichtung, umso geringer jedoch die Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit. Wenn beispielsweise der Cr-Gehalt im Metallpulver zumindest 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, erlangt, nimmt die Schlagfestigkeit der Sprühbeschichtung deutlich ab, und die Beschichtung neigt zu Rissbildung. Demgemäß beträgt der Cr-Gehalt im Metallpulver vorliegender Erfindung üblicherweise 0 bis < 55 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers.
Weiters kann im Herstellungsschritt des Metallpulvers C im Metallpulver, welches mit dem Cermet-Pulver vorliegender Erfindung vermischt wird, als Verunreinigung enthalten sein, oder es kann zum Zwecke der Pulverisierung während des Atomisierens oder für andere Zwecke zugesetzt worden sein. Außerdem ist C gelegentlich im Basismetall des Metallpulvers enthalten. Wenn jedoch der Gehalt an C, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, zu groß ist, nimmt die Schlagfestigkeit der Beschichtung deutlich ab.
Demgemäß beträgt der Gehalt an C im Metallpulver üblicherweise höchstens 0,4 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers.
Außerdem können dem mit dem Cermet-Pulver zu vermischenden Metallpulver vorliegender Erfindung zusätzlich zu Ni und Cr Komponenten, die durch z.B. Si, B, Al, Mn, Ti, Fe, S und Mo dargestellt sind, als Verunreinigungen enthalten sein oder zum Zwecke der Pulverisierung während des Atomisierens oder für andere Zwecke zugesetzt worden sein. Solche Komponenten können auch im Basismetall des Metallpulvers enthalten sein. Wenn diese Komponenten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, zu viele sind, nimmt die Schlagfestigkeit der Sprühbeschichtung wahrscheinlich deutlich ab.
Folglich beträgt der Gehalt an Si, B, Al, Mn, Ti, Fe, S und Mo in obigem Metallpulver üblicherweise höchstens 10 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers.
Das Sprühpulver vorliegender Erfindung wird unter Verwendung der jeweiligen, oben erwähnten Komponenten durch folgendes Verfahren hergestellt.
Zuerst werden die Ausgangsmaterialpulver so vermischt, dass 60 bis 80 Gew.-% Wolframcarbid, 10 bis 30 Gew.-% Chromcarbid und 5 bis 15 Gew.-% Ni oder 80 bis 92 Gew.-% Wolframcarbid, 4 bis 20 Gew.-% Co und 2 bis 15 Gew.-% Cr, bezogen auf das Gesamtgewicht des Cermet-Pulvers, enthalten sind, und ein Cermet vom WC/CrC/Ni- oder WC/Co/Cr-Typ wird mittels eines herkömmlichen Agglomerations-Sinter-Verfahrens, eines Sinter-Mahl-Verfahrens oder eines Schmelz-Mahl-Verfahrens hergestellt.
Unter den Verfahren zur Herstellung von Cermet-Pulver wird im Agglomerations-Sinter-Verfahren die Agglomeration vorzugsweise so durchgeführt, dass die agglomerierten Pulverteilchen eine Teilchengrößenverteilung von 5 bis 75 μm aufweisen, gefolgt von zumindest 5-stündigem Sintern bei einer Temperatur von zumindest 900 °C. Die Sinterbedingungen müssen je nach Zusammensetzung und gewünschten Eigenschaften des Sprühpulvers optimiert werden, wobei jedoch einheitlich harte kugelförmige Teilchen durch zumindest 5-stündiges Sintern bei gleichbleibender Temperatur erhalten werden können. Wenn darüber hinaus ein aus beispielsweise Ni, Co, Cr oder Legierungen davon bestehendes Metallpulver oder Carbid-Keramiken wie Chromcarbid und/oder Wolframcarbid als Cermet-Material verwendet werden, ist es notwendig, sicherzustellen, dass solche Materialien während des Entwachsens oder Sinterns nicht oxidiert werden, und diese werden üblicherweise unter Vakuum oder Inertgasatmosphäre behandelt.
Als Beispiel kann ein agglomeriertes Pulver mit einer Teilchengrößenverteilung von 5 bis 75 μm gesintert, gemahlen und klassiert werden, um ein Cermet mit einer Teilchengrößenverteilung von 6 bis 63 μm zu erhalten, welches für Hochgeschwindigkeitsflammspritzen geeignet ist. Außerdem ist es durch Veränderung der Agglomerations-, Mahl- oder Klassierungsbedingungen, je nach Erfordernis, möglich, ein Cermet-Pulver mit einer Teilchengrößenverteilung von 6 bis 38 μm, 10 bis 45 μm, 15 bis 45 μm, 15 bis 53 μm oder 20 bis 63 μm herzustellen, und ein solches Pulver kann je nach Sprühvorrichtungstyp oder Sprühbedingungen zur Verwendung ausgewählt werden.
In vorliegender Erfindung bedeutet „Teilchengrößenverteilung", bezogen auf die Untergrenze der Teilchengrößenverteilung, dass der Anteil der Teilchen, welche kleiner sind als der Wert der Teilchengröße, welcher unter Verwendung einer Teilchengrößen-Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp LA-300 (hergestellt von HORIBA, Ltd.) erhalten wird, höchstens 5 % beträgt und dass, bezogen auf die Obergrenze der Teilchengrößenverteilung, der Anteil der Teilchen, welche größer sind als der Wert der Teilchengröße, welcher unter Verwendung eines „Low-Tap"-Verfahrens (JIS R6002) erhalten wird, höchstens 5 % beträgt. Wenn beispielsweise die Teilchengrößenverteilung 15 bis 45 μm beträgt, ist der Anteil der höchstens 15 μm großen Teilchen, welcher unter Verwendung einer Teilchengrößen-Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp erhalten wird, höchstens 5 % und der Anteil der zumindest 45 μm großen Teilchen, der unter Verwendung eines „Low-Tap"-Verfahrens erhalten wird, höchstens 5 %. Andererseits stellt die „mittlere Teilchengröße" den Wert D50 dar, welcher mittels desselben Geräts LA 300 erhalten wird.
Das Sprühpulver vorliegender Erfindung wird durch Vermischen des Cermets, welches mittels oben beschriebenen Verfahrens hergestellt wird, mit dem gesondert hergestellten Metallpulver erhalten.
Das Metallpulver enthält 0 bis < 55 Gew.-% Cr, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, und Ni wird so zugesetzt, dass es zusammen mit Cr zu einem Gehalt von zumindest 90 Gew.-% kommt, um ein Metallpulver zu erhalten.
Außerdem werden das obige Cermet-Pulver und das Metallpulver gleichmäßig miteinander vermischt, so dass der Metallpulver-Gehalt üblicherweise 3 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 16 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sprühpulvers, beträgt, um das Sprühpulver vorliegender Erfindung zu erhalten.
Wenn der Gehalt des Cermets im Sprühpulver mehr als 97 Gew.-% und der Gehalt des Metallpulvers weniger als 3 Gew.-% beträgt, nimmt der Anteil, der durch die Metallphase eingenommen wird, die in der Sprühbeschichtung gesprenkelt ist, ab, wodurch die Beschichtung über eine geringe Schlagfestigkeit verfügt. Wenn hingegen der Gehalt des Cermets weniger als 80 Gew.-% und der Gehalt des Metallpulvers mehr als 20 Gew.-% beträgt, nimmt der Anteil der Keramikkomponenten, welche über ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit verfügen, ab, wodurch die Beschichtung nur geringe Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit aufweist.
Der Grund dafür, dass die mittels Sprühpulver vorliegender Erfindung gebildete Sprühbeschichtung über sehr hohe Schlagfestigkeit, ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in nasser Umgebung verfügt, wird wie folgt angenommen.
Ausgehend von der Überprüfung der Struktur der durch thermisches Spritzen mittels des Sprühpulvers vorliegender Erfindung gebildeten Beschichtung wird bestätigt, dass die Metallpulverkomponente in einem Zustand mit geeigneter Dicke aufgetragen wird und als relativ große Metallphasen gesprenkelt wird. Wenn auf die Sprühbeschichtung eine starke äußere Kraft einwirkt, dienen solche Metallphasen als Puffer und absorbieren und verteilen die äußere Krafteinwirkung, wodurch die Schlagfestigkeit der Sprühbeschichtung deutlich verbessert wird.
Ausgehend von andererseits einer Überprüfung der Struktur der durch thermisches Spritzen unter Verwendung eines herkömmlichen Sprühpulvers gebildeten Beschichtung wird beobachtet, dass die Materialien, welche Teile des Sprühpulvers sind, geschmolzen und mit anderen Materialien vermischt werden, oder es wird lediglich eine dünne Metallphase beobachtet, und relativ große Metallphasen, welche in einem Zustand mit geeigneter Dicke abgeschieden sind, wie dies beim Sprühpulver vorliegender Erfindung beobachtet werden kann, sind hierbei nicht festzustellen. Wenn demgemäß auf die Sprühbeschichtung eine starke äußere Kraft einwirkt, kann die äußere Krafteinwirkung aufgrund der nicht anwesenden Metallphasen, die als geeignete Puffer dienen, nicht adäquat absorbiert und verteilt werden, wodurch die Beschichtung bricht und somit angenommen werden kann, dass die Schlagfestigkeit der Sprühbeschichtung gering ist.
Ausgehend von darüber hinaus einer Überprüfung der Struktur der durch thermisches Spritzen unter Verwendung eines Sprühpulvers gebildeten Beschichtung, welches durch Komplexieren aller Komponenten hergestellt wird, nämlich dem Cermet-Pulver und dem Metallpulver im Sprühpulver vorliegender Erfindung, von Anfang an, gefolgt von einem Agglomerations-Sinter-Verfahren, einem Sinter-Mahl-Verfahren oder einem Schmelz-Mahl-Verfahren ohne Anwendung eines Verfahrens, das Cermet-Pulver und das Metallpulver einzeln herstellt und diese in einem, wie im Verfahren zur Herstellung des Sprühpulvers vorliegender Erfindung, geeigneten Verhältnis vermischt, wird beobachtet, dass die Metallpulverkomponente mit anderen Materialien in der Beschichtung vermischt wird, oder es wird nur eine dünne Metallphase beobachtet, und es wird als unmöglich angesehen, eine derart hohe Schlagfestigkeit zu erhalten, wie dies bei Verwendung des Sprühpulvers vorliegender Erfindung der Fall ist.
Das Sprühpulver vorliegender Erfindung kann in einem allgemein bekannten thermischen Spritzverfahren wie dem Hochgeschwindigkeitsflammspritzen mittels einer Vorrichtung, wie etwa JP-5000, hergestellt von TAFA Company, SB-HVOF, hergestellt von UNIQUE COAT TECHNOLOGIES, oder Diamond Jet, hergestellt von Sulzer Metco, in einem Flammspritzverfahren mittels einer Vorrichtung wie 6P, hergestellt von Sulzer Metco, oder in einem Plasmaspritzverfahren mittels einer Vorrichtung wie 9MB, hergestellt von Sulzer Metco, oder SG-100, hergestellt von PRAXAIR, angewandt werden.
Das Flammenspritzen ist ein thermisches Spritzverfahren, bei welchem das Sprühpulver in eine Flamme geschickt wird, die durch Verbrennung von Brennstoff (wie Acetylen) mit Sauerstoff gebildet wird, und das Pulver auf das Substrat in geschmolzenem oder halbgeschmolzenem Zustand zwecks Abscheidung aufgeprallt wird, um eine Beschichtung zu bilden. Das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen ist eine Art Flammenspritzen, wobei es sich um ein thermisches Spritzverfahren handelt, bei dem der Druck der Brennkammer erhöht wird, wobei die Geschwindigkeit der Verbrennungsflamme stark steigt, wodurch die Sprühteilchen stark beschleunigt werden, um eine starke Aufprallkraft zu entwickeln, und eine dichte und sehr haftfähige Beschichtung kann gebildet werden. Das Plasmaspritzen ist ein thermisches Spritzverfahren, bei dem das Sprühpulver mittels eines Hochtemperaturplasmas erhitzt wird und das Sprühpulver zur Bildung einer Beschichtung geschmolzen und auf ein Substrat gesprüht wird.
Die unter Verwendung des Sprühpulvers vorliegender Erfindung erhaltene Sprühbeschichtung ist vorzugsweise so beschaffen, dass die Metallpulverkomponente in geeigneter Dicke abgeschieden und als relativ große Metallphasen in der Beschichtung gesprenkelt ist. Um eine solche Beschichtung zu bilden, ist es notwendig, das Sprühpulver nicht zu stark zu erhitzen, insbesondere nicht die Metallpulverkomponente, und die Teilchen stark zu beschleunigen, damit die Beschichtung mit starker Aufprallkraft auf das Substrat abgeschieden werden kann. Verglichen mit dem Flammenspritzen oder dem Plasmaspritzen kann das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen die gesprühten Teilchen stark beschleunigen und verfügt über eine kurze Retentionszeit in der Brennkammer, wodurch das Sprühpulver nicht zu hohen Temperaturen ausgesetzt ist, und es ist für das Sprühpulver vorliegender Erfindung geeignet. Unter den Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren werden JP-5000 oder SB-HVOF insbesondere bevorzugt, da diese eine starke Beschleunigung des Sprühpulvers ermöglichen, wodurch das Sprühpulver keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen noch genauer beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung in keinster Weise auf diese spezifischen Beispiele eingeschränkt ist.
Herstellung des Sprühpulvers
Zuerst wurden in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung aus Tabelle 1 die Ausgangsmaterialien für ein Cermet-Pulver vermischt und diesem eine 3,6%ige wässrige PVA-Lösung beigemischt, gefolgt von gründlichem Rühren, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Diese Aufschlämmung wurde in ein kugelförmiges agglomeriertes Pulver mit einer Teilchengrößenverteilung von 5 bis 75 μm mittels beispielsweise eines Sprüh-Agglomerators gebildet und das Pulver unter einer Argonatmosphäre in einem Vakuum-Sinterofen zur Wachsentfernung entwachst und anschließend 5 Stunden lang bei 1.250 °C gesintert. Nach dem Sintern wurde das Pulver mittels Kugelmühle gemahlen und dann mithilfe einer Vibrations-Siebmaschine und eines Luftströmungsklassiergeräts klassiert, um ein Cermet-Pulver mit einer Teilchengrößenverteilung von 15 bis 45 μm zu erhalten.
Außerdem wurde, unabhängig von obigem Cermet, in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung aus Tabelle 1, ein mittels Atomisierung hergestelltes Metallpulver auf gleiche Art und Weise wie das Cermet-Pulver klassiert, um die Teilchengröße auf 15 bis 45 μm einzustellen.
Das so erhaltene Cermet- und Metallpulver wurden mittels eines Mischers vom V-Typ vermischt, um die Proben der Beispiele 1 bis 15 (Tabelle 1) und der Vergleichsbeispiele 1 bis 8 (Tabelle 2) zu erhalten.
Die Gehalte der Vergleichsbeispiele 1 bis 8 sind wie folgt. Das Vergleichsbeispiel 1 ist ein durch ein Agglomerations-Sinter-Verfahren erhaltenes Sprühpulver vom WC/CrC/Ni-Typ, welches als Korrosionsschutz und Verschleißschutz käuflich erwerblich ist; Vergleichsbeispiel 2 ist ein durch ein Agglomerations-Sinter-Verfahren erhaltenes Sprühpulver vom WC/Co-Typ, welches als Verschleißschutz käuflich erwerblich ist; Vergleichsbeispiel 3 ist ein durch ein Agglomerations-Sinter-Verfahren erhaltenes Sprühpulver vom WC/Co/Cr-Typ, welches als Korrosionsschutz und Verschleißschutz käuflich erwerblich ist; Vergleichsbeispiel 4 ist ein durch ein Agglomerations-Sinter-Verfahren erhaltenes Sprühpulver, bei dem alle Komponenten, nämlich das Cermet-Pulver und das Metallpulver, von Anfang an im Sprühpulver vermischt werden; bei Vergleichsbeispiel 5 entsprach die Menge des zugesetzten Metallpulvers nicht dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung; bei Vergleichsbeispiel 6 entsprach die Menge des zugesetzten Metallpulvers ebenfalls nicht dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung; bei Vergleichsbeispiel 7 entsprach der Gehalt an Cr im Metallpulver nicht dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung; und bei Vergleichsbeispiel 8 entsprach der Gehalt an Ni und Cr im Metallpulver nicht dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
Sprühtests und Bewertung der Beschichtungen
Es wurden Sprühtests unter Verwendung von Testproben der Beispiele 1 bis 15 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 8 durchgeführt. Das Sprühtestverfahren und die Verfahren zur Bewertung der Sprühbeschichtungen waren wie folgt.
A. Härtemessung
Es wurde eine Sprühbeschichtung, die unter folgenden Sprühbedingungen (A) gebildet wurde, ausgeschnitten und deren Querschnitt auf Hochglanz poliert, gereinigt und getrocknet, woraufhin die Vickers-Härte des Querschnitts der Sprühbeschichtung mittels eines Vickers-Härtemessers HMV-1 (hergestellt von Shimadzu Corporation) gemessen wurde. Nachdem der Mittelwert der Ergebnisse der 10-mal ausgeführten Tests gebildet worden war, wurde die Vickers-Härte erhalten und anhand der in den Bewertungsnormen (A) gekennzeichneten Normen bewertet.
1) Sprühbedingungen (A)

Thermische Spritzvorrichtung: HVOF thermische Spritzvorrichtung JP-5000, hergestellt von TAFA Company
Sauerstoffdurchsatz: 1.500 scfh
Kerosindurchsatz: 6,0 gph
Substrat: SS400-Stahlplatte (50 mm × 70 mm × 2,3 mm)
Dicke der Sprühbeschichtung: 200 μm

2) Messbedingungen (A)

Eindringkörper: pyramidenförmiger Diamant-Eindringkörper
Winkel zwischen den gegenüberliegenden Flächen: 136 °
Prüfkraft des Eindringkörpers: 0,2 kp
Haltezeit nach der Belastung: 15 Sekunden

3) Bewertungsnormen (A)

: Vickers-Härte (Hv0,2) von zumindest 1.100
O: Vickers-Härte (Hv0,2) von zumindest 900 und weniger als 1.100
X : Vickers-Härte (Hv0,2) von weniger als 900

B. Trocken-Verschleißprüfung
Bezogen auf die Sprühbeschichtung, welche unter den folgenden Sprühbedingungen (B) gebildet wurde, wurde eine Trocken-Verschleißprüfung mittels einer Suga-Verschleißprüfmaschine (wie in JIS H8682 offenbart) durchgeführt. Das Volumensverhältnis zwischen der Verschleißrate (mm³) der Testprobe und der Verschleißrate (mm³) der Standardprobe wurde als Verschleißverhältnis berechnet, und durch Bildung des Mittelwerts der Ergebnisse der 3-mal ausgeführten Tests wurde das Verschleißverhältnis erhalten und anhand der in den Bewertungsnormen (B) gekennzeichneten Normen bewertet.
1) Sprühbedingungen (B)

2) Prüfbedingungen (B)

Schleifpapier: SiC Nr. 180
Belastung: 3,15 kp
Anzahl der Schleifdurchgänge: 400-mal
Standardprobe: SS400 Stahlplatte (50 mm × 70 mm × 2,3 mm)

3) Bewertungsnormen (B)

: Verschleißverhältnis (%) von weniger als 3
O: Verschleißverhältnis (%) von zumindest 3 und weniger als 5
X : Verschleißverhältnis (%) von zumindest 5

C. Nass-Verschleißprüfung
Bezogen auf die Sprühbeschichtung, welche unter den folgenden Sprühbedingungen (C) gebildet wurde, wurden Verschleißfestigkeits- und Korrosionsbeständigkeitsprüfungen der Sprühbeschichtung in nasser Umgebung mittels einer wie in JP-A-2000-180331 offenbarten Nass-Schleifmaschine vorgenommen. Das Volumensverhältnis zwischen der Verschleißrate (mm³) der Testprobe und der Verschleißrate (mm³) der Standardprobe wurde als Verschleißverhältnis berechnet, und das Verschleißverhältnis wurde anhand der in den Bewertungsnormen (C) gekennzeichneten Normen erhalten und bewertet.
1) Sprühbedingungen (C)

Thermische Spritzvorrichtung: HVOF thermische Spritzvorrichtung JP-5000, hergestellt von TAFA Company
Sauerstoffdurchsatz: 1.500 scfh
Kerosindurchsatz: 6,0 gph
Substrat: Flussstahlrohr STKM12C für die mechanische Struktur (ϕ 25 × H75 mm)
Dicke der Sprühbeschichtung: 200 μm

2) Prüfbedingungen (C)

Schleifmittel: A Nr. 8 (JIS R6111)
Schleifmittel-Konzentration in der Aufschlämmung: 80 Gew.-%
Prüfdauer: 200 Stunden
Gleitweg: 5,67 × 105 m
Standardprobe: Flussstahlrohr STKM12C für die mechanische Struktur (ϕ 25 × H75 mm)

3) Bewertungsnormen (C)

: Verschleißverhältnis (%) von weniger als 8
O: Verschleißverhältnis (%) von zumindest 8 und weniger als 15
X : Verschleißverhältnis (%) von zumindest 15

D. Abblätterungsfestigkeitsprüfung
Bezogen auf die Sprühbeschichtung, welche unter den folgenden Sprühbedingungen (D) gebildet wurde, wurde eine Abblätterungsfestigkeitsprüfung anhand eines in 1 dargestellten Schlagfestigkeitsprüfgeräts mittels Kugelfall durchgeführt. 500 Stahlkugeln (Durchmesser D: 9,5 mm, Gewicht G: 3,32 g), die Anzahl der Kugeln, welche pro Test fallen (n), wurden kontinuierlich fallen gelassen und prallten bei einem Aufprallwinkel (θ) von 60 ° durch ein Führungsrohr 1 mit einem Innendurchmesser (d) von 29,3 mm aus einer Höhe (L) von 1 m auf die Sprühbeschichtung des Probestücks 2, wobei die Oberfläche der Sprühbeschichtung beobachtet wurde, und es wurde die Anzahl der Abblätterungsfestigkeitsprüfungen bis es zu Rissen oder Abblätterungen kam gezählt. Indem der Mittelwert der Ergebnisse von 4 Tests gebildet wurde, wurde die Anzahl der beständigen Versuche erhalten und anhand der in den Bewertungsnormen (D) gekennzeichneten Normen bewertet.
1) Sprühbedingungen (D)

Thermische Spritzvorrichtung: HVOF thermische Spritzvorrichtung JP-5000, hergestellt von TAFA Company
Sauerstoffdurchsatz: 1.500 scfh
Kerosindurchsatz: 6,0 gph
Substrat: S45C-Stahlplatte (100 mm × 100 mm × 20 mm)
Dicke der Sprühbeschichtung: 100 μm

2) Bewertungsnormen (D)

: Anzahl der beständigen Versuche von zumindest 30
O: Anzahl der beständigen Versuche von zumindest 20 und weniger als 30
X : Anzahl der beständigen Versuche von weniger als 20

Die Prüfungsergebnisse von A bis D sind in Tabelle 3 angeführt.
Aus den Ergebnissen in Tabelle 3 geht hervor, dass die Sprühpulver und das Verfahren zur Herstellung der Sprühpulver vorliegender Erfindung, dargestellt in den Beispielen 1 bis 15, sehr hohe Schlagfestigkeit, ausgezeichnete Verschleißfestigkeit sowie ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in nasser Umgebung aufweisen.
Außerdem geht aus dem Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 1 bis 8 hervor, dass die Verschleißfestigkeit in den Beispielen 1 bis 15 in einer trockenen sowie nassen Umgebung ausgezeichnet ist, wenn auch die Vickers-Härte gleich oder etwas geringer ist. Es wird allgemein behauptet, dass bei hoher Vickers-Härte auch ausgezeichnete Verschleißfestigkeit besteht, wobei diese Prüfergebnisse zeigen, dass Vickers-Härte und Verschleißfestigkeit nicht unbedingt zusammenhängen.
Das Sprühpulver vorliegender Erfindung kann eine Beschichtung mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit sowie ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in nasser Umgebung bilden, während eine während sehr hohe Schlagfestigkeit aufrechterhalten wird, und zwar durch thermisches Spritzen zur Bildung einer Beschichtung auf der Substratoberfläche. Außerdem kann, verglichen mit einem Herstellungsverfahren, bei dem dieselben Komponenten von Anfang an komplexiert werden, gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Sprühpulvers vorliegender Erfindung ein Sprühpulver hergestellt werden, das eine Sprühbeschichtung mit sehr hoher Schlagfestigkeit und ausgezeichneter Verschleißfestigkeit sowie ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in nasser Umgebung bilden kann.
Es ist nämlich möglich, 1) durch das Sprühpulver vorliegender Erfindung, welches ein Sprühpulver zur Verwendung zur Bildung einer Beschichtung darstellt und 80 bis 97 Gew.-% eines Cermet-Pulvers und 3 bis 20 Gew.-% eines Metallpulvers, bezogen auf das Gesamtgewicht, umfasst, worin das Metallpulver Cr und Ni in einer Gesamtmenge von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, umfasst und der Gehalt an Cr 0 bis < 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, beträgt, eine Sprühbeschichtung zu erhalten, welche über ausgezeichnete Schlagfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit verfügt.
2) Anhand des Sprühpulvers vorliegender Erfindung, worin das obige Cermet-Pulver Wolframcarbid, Chromcarbid und Ni enthält, ist es möglich, eine Sprühbeschichtung mit sehr hoher Zähigkeit und Schlagfestigkeit sowie ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit verfügt in nasser Umgebung zu erhalten.
3) Anhand des Sprühpulvers vorliegender Erfindung, worin das obige Cermet-Pulver Wolframcarbid, Co und Cr enthält, ist es möglich, eine Sprühbeschichtung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit zu erhalten, die mit einem Cermet, das Wolframcarbid, Chromcarbid und Ni enthält, vergleichbar ist.
4) Außerdem kann bei Verwendung des Sprühpulvers vorliegender Erfindung, worin die mittlere Teilchengröße des Wolframcarbids, das Teil des obigen Cermet-Pulvers ist, 2 bis 20 μm beträgt, eine Sprühbeschichtung mit konstant ausgezeichneter Schlagfestigkeit erwartet werden.
5) Darüber hinaus ist es möglich, anhand des Sprühpulvers vorliegender Erfindung, worin die mittlere Teilchengröße des Chromcarbids, das Teil des obigen Cermet-Pulvers ist, 1 bis 10 μm beträgt, eine Sprühbeschichtung mit äußerst stabiler ausgezeichneter Schlagfestigkeit und Verschleißfestigkeit zu erhalten.
6) Weiters ist es gemäß vorliegender Erfindung möglich, anhand des Herstellungsverfahrens, umfassend das Zusetzen und Mischen eines Cermet-Pulvers, das durch ein Agglomerations-Sinter-Verfahren, ein Sinter-Mahl-Verfahren oder ein Schmelz-Mahl-Verfahren hergestellt wurde, und eines Metallpulvers, das Cr und Ni in einer Gesamtmenge von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, umfasst, wobei der Gehalt an Cr 0 bis < 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, beträgt, so dass diese Gehalte 80 bis 97 Gew.-% bzw. 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sprühpulvers, betragen, ein Sprühpulver bereitzustellen, welches eine Beschichtung mit sehr hoher Schlagfestigkeit, ausgezeichneter Verschleißfestigkeit sowie ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in nasser Umgebung bilden kann.
Die Erfindung beinhaltet auch die Verwendung eines Sprühpulvers der oben beschriebenen Erfindung zur Bildung einer Beschichtung auf einem Gegenstand.

Claims

Sprühpulver zur Verwendung zur Bildung einer Beschichtung, umfassend 80 bis 97 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, eines Cermet-Pulvers und 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, eines Metallpulvers, worin das Metallpulver Cr und Ni in einer Gesamtmenge von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, umfasst und der Gehalt an Cr durch 0 ≤ Cr < 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, gegeben ist.
Sprühpulver nach Anspruch 1, worin das Cermet-Pulver Wolframcarbid, Chromcarbid und Ni enthält.
Sprühpulver nach Anspruch 1, worin das Cermet-Pulver Wolframcarbid, Co und Cr enthält.
Sprühpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die mittlere Teilchengröße von Wolframcarbid, das Teil des Cermet-Pulvers ist, 2 bis 20 μm beträgt.
Sprühpulver nach Anspruch 1 oder 2, worin die mittlere Teilchengröße von Chromcarbid, das Teil des Cermet-Pulvers ist, 1 bis 10 μm beträgt.
Sprühpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Gehalt an C im Metallpulver höchstens 0,4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Sprühpulvers zur Verwendung zur Bildung einer Beschichtung, umfassend das Zusetzen und Mischen eines Cermet-Pulvers, das durch ein Agglomerations-Sinter-Verfahren, ein Sinter-Mahl-Verfahren oder ein Schmelz-Mahl-Verfahren hergestellt wurde, und eines Metallpulvers, das Cr und Ni in einer Gesamtmenge von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, umfasst, wobei der Gehalt an Cr 0 bis < 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metallpulvers, beträgt, so dass der Gehalt des Cermet-Pulvers und des Metallpulvers 80 bis 97 Gew.-% bzw. 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sprühpulvers, beträgt.
Verwendung eines Sprühpulvers nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Bildung einer Beschichtung auf einem Gegenstand.