DE2045189C3

DE2045189C3 - Pulverförmige Hartstoffmischung

Info

Publication number: DE2045189C3
Application number: DE19702045189
Authority: DE
Inventors: Otto Prof. Dr. Lausanne Knotek (Schweiz); Eschnauer, Heinz, Dr., 6463 Somborn; Steine, Hans Theo, Crissier (Schweiz)
Original assignee: Castolin S.A., St Sulpice, Lausanne, Vaud (Schweiz)
Filing date: 1970-09-12
Publication date: 1976-02-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mittels thermischen Spritzverfahren auf Werkstücke aufzubringende pulverförmige Harlstoffmischung.

Es ist bekanm, pulverförmige Hartstoffe, z. B. Karbide, für die verschiedensten Anwendungen mit Hilfe thermischer Sprit/verfahren, wie z. B. durch Plasmaspritzen, »flameplating« und ähnliche Verfahren, auf metallische und andere Oberflächen aufzubringen, um den so vergüteten Werkstücken besondere Oberflächeneigenschaften zu verleihen. Die mit solchen Verfahren erreichten Schichten sind aber, je nach dem angewendeten Verfahren, mehr oder weniger porös und auch spröde. Sie sind daher recht problematisch für Anwendungen, bei denen Verschleißfaktoren wie Korrosion und Oxydation von starkem Einfluß sind.

Andererseits sind Nitrid-Karbid-Zweistoffsysteme bekannt (s. R. K i e f f e r und P. Schwarzkopf »Hartstoffe und Hartmetalle«, 1953, S. 243 bis 250), beispielsweise die sogenannten »Hochofenwürfel«, die einen Mischkristall von 20% TiC und 80% TiN vorstellen. Mischkristalle entstehen auch bei der (beispielsweise in Ullmann, Encyklopädie der technischen Chemie, 1960, Bd. 12, S. 747 erwähnten) Herstellung von karbidhaltigem Titannitrid aus Metalloxid und Stickstoff in Gegenwart von Kohlenstoff. Solche Mischkristalle haben ein homogenes Gefüge und sind auf Grund ihrer Sprödigkeit für die Herstellung von verschleißfesten Oberflächenschichten praktisch nicht geeignet.

Es wurde nun gefunden, daß es gelingt, die Eigenschaften von mittels thermischen Spritzverfahren hergestellten Schichten erheblich zu verbessern, und zwar durch Verwendung einer pulverförmigen Hartstoffmischung, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mischung aus Titannitrid als Basis und mindestens einem Zusatz in Form einer Verbindung von Titan mit mindestens einem der Elemente Sauerstoff, Bor, Kohlenstoff oder Silizium besteht.

Die mit einer solchen pulverförmigen Hartstoffmischung hergestellten Schichten weisen, bedingt durch das Spritzverfahren, bei dem hohe Temperaturen aber nur für kurze Zeiten zur Anwendung kommen, ein heterogenes Gefüge auf. Dabei bilden die niedrig schmelzenden Komponenten eine Matrix, in welche die hochschmelzenden Komponenten eingebaut sind. Völlig unerwsrteterweise besitzt eine solche heterogene Schicht nicht die Sprödigkeit der homogenen Mischkristalle aus den gleichen Ausgangsstoffen.

Die mit den erfindungsgemäßen Hartstoffmischungen erzielten Schichten sind selbst unter den härtesten Bedingungen außerordentlich korrosionsfest und relativ zähe, hart.

ίο Besonders gute Ergebnisse wurden mit Zusätzen von Titanoxiden, Titankarbiden sowie mit Titankarbonitrid enthaltenden Mischungen erreicht. Zusätze von 0,1 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 2 bis 20 Gewichtsprozent, erwiesen sich als zweckmäßig.

Nachfolgende Beispiele illustrieren die Verwendung verschiedener Hartstoffmischungen.

Beispiel 1

Auf einen Maschinenteil aus Grauguß wird, zur Herstellung einer dichten Verschleißschicht, eine Mischung aus 85% Titannitrid und 15% Titanoxid nach dem Pias, maspritzverfahren aufgebracht. Durch ein nachträgliches Einschmelzen mit der Plasmaflamme wird eine höhere Dichte der aufgespritzten Schicht erzielt.

Beispiel 2

Auf einen Verschleißteil aus Stahl wird, zur Herstellung einer verschleißfesten Schicht eine Mischung aus 33% Titankarbid, 33% Titannitrid, Rest Titanoxid aufgebracht. Diese Schicht zeigt eine ausgezeichnete Haftfestigkeit auch ohne eine zusätzliche Haftschicht.

Beispiel 3

Auf einen wärmebeständiger Verschleißteil aus Graphit wird nach Vorbereitung des Teils durch Sandstrahlen und Vorwärmen auf 300° C eine Hartstoff mischung bestehend aus 85% Titannitrid und 15% Titanoxid nach dem Plasmaspritzverfahren aufgebracht.

Beispiel 4

Eine Ausgußdüse für einen Schmelzofen, die aus porösem, mehr als 80% Magnesiumoxid enthaltendem Keramikmaterial besteht, wird auf 400 bis 500° C vorgewärmt und dann durch Plasmaspritzen mit einer Schutzschicht aus 50% Titannitrid, 30% Titankarbid

S° und 20% Titanoxid versehen.

Beispiel 5

Ein verschleißbeanspruchter Lagerteil in einer Sandaufbereitungsmaschine, der aus graphitgefülltem Teflon besteht, wird mit einer Oberflächenschutzschicht versehen. Dazu wird die Kunststoffoberfläche mechanisch aufgerauht und aus einer Entfernung von mindestens 300 mm aus einem Plasmaspritzgerät folgende Hart-Stoffmischung aufgespritzt: 80% Titannitrid, 5% Titankarbonitrid und 15% Titanoxid. Dabei wird der Teil ständig durch Kontakt mit einer Kühlschlange gekühlt.

Claims

Patentansprüche:

1. Mittels thermischem Spritzverfahren auf Werkstücke aufzubringende pulverförmige Hartstoffmischung, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Titannitrid als Basis und mindestens einem Zusatz in Form einer Verbindung von Titan mit mindestens einem der Elemente Sauerstoff, Bor, Kohlenstoff oder Silizium bestem.

2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Titankarbonitrid enthält.

3. Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Zusätze 0,1 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 20 Gewichtsprozent beträgt.