Verfahren zum Herstellen von verschleiss- und korrosionsbeständigen Schutzschichten

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von verschleiß- und korrosionsbeständigen Schutzschichten variabler Zusammensetzung durch thermisches Spritzen.

[0002] Das Herstellen von thermisch gespritzten verschleiß- und korrosionsbeständigen Schichten ist seit längerer Zeit bekannt. Hierbei werden Metalle, Legierungen, Hartstoffe und deren Gemische eingesetzt.

[0003] Der Nachteil dieser Schichten besteht darin, daß die Zusammensetzung sowie der Hartstoffanteil durch den Spritzwerkstoff vorgegeben ist.

[0004] Für Schichten, die nachträglich eingeschmolzen werden, können für die herkömmlichen Beschichtungsverfahren nur Legierungen auf der NiBSi-, NiCrBSi- und CoNiCrWBSI-Basis mit und ohne Hartstoffen verwendet werden.

[0005] Bei Schichten, die mit einem Legierung-Hartstoff-Gemisch hergestellt werden, besteht bislang keine Möglichkeit, die Lage der Hartstoffe in der Schicht zu beeinflussen.

[0006] Zweck der Erfindung ist es nun, verschleiß- und korrosionsbeständige Beschichtungen in einem weiten Bereich in Hinsicht auf die Zusammensetzung und die Beanspruchung herzustellen, bei denen die Lage der Hartstoffe in einem bestimmten Bereich beeinflußt werden kann.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß zwei oder mehrere dünne Schichten aus Werkstoffen verschiedener Zusammensetzung mit vorbestimmter Schichtstärke aufgespritzt sowie anschließend bei Temperaturen zwischen 600 bis 1200^o C zur Bildung einer Schicht bestimmter Zusammensetzung in festem Zustand sowie in Abhängigkeit von der Zeit diffundiert werden.

[0008] Die Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtung erfolgt also durch schichtweises Aufspritzen von zwei oder mehreren Schichten aus Legierungen auf Ni, Co und/oder Fe Basis mit oder ohne Hartstoffzwischenschichten, die nachträglich mit einer Wärmebehandlung in festen oder teilweise flüssigem Zustand zu einer Beschichtung mit gewünschter Zusammensetzung diffundiert werden.

[0009] Die Variation der Zusammensetzung der Beschichtung wird über die Schichtstärke der einzelnen aufgespritzten Schichten gesteuert. Der Bereich für die Schichtstärke muß zwischen 0,02 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,3 mm, liegen.

[0010] Um eine gute Verschleißbeständigkeit zu erreichen, werden für die Hartstoffzwischenschichten Karbide, Boride und/oder Silicide verwendet. Außerdem können erfindungsgemäß die erwähnten Hartstoffschichten so aufgebaut werden, daß pro Schicht verschiedene Hartstoffe eingesetzt werden.

[0011] Für die Grund- und die Deckschicht wird eine Legierung aus Ni, Co und/oder Fe herangezogen; vorteilhafterweise bestehen die aufgespritzte/n Legierungsschicht/en aus einer Ni Basis Legierung oder aus einer Co Basis Legierung.

[0012] Im Rahmen der Erfindung liegt es zudem, daß die aufgespritzten Legierungsschichten in einer Beschichtung aus verschiedenen Legierungen aus Ni, Co und/oder Fe Basis bestehen sollen.

[0013] Auch ist es vorgesehen, die Zwischenschichten aus Metallen wie Chrom, Molybdän und/oder Wolfram zu fertigen. Der Diffusionsvorgang kann in einem Vakuumofen oder in einem Muffelofen mit oder ohne Schutzgas im Temperaturbereich von 600 bis 1200^o C je nach Schichtaufbau und Legierung durchgeführt werden.

[0014] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben ich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Beispiele.

Beispiel I

[0015] Auf ein Maschinenteil soll eine Schutzbeschichtung gegen Reibverschleiß aufgebracht werden.

[0016] Auf die durch Strahlen vorbereitete Oberfläche wurden mit einem Flammspritzgerät fünf Schichten einer Schichtstärke für die Legierungsschichten von 0,1 mm und die Hartstoffschichten von 0,2 mm in der Reihenfolge Legierungsschicht - Hartstoffschicht - Legierungsschicht - Hartstoffschicht - Legierungsschicht aufgespritzt. Als Legierungsschicht wurde für die Grund- und Deckschicht eine NiCrBSI Legierung verwendet. Und für die Zwischenschicht eine NiCr Legierung. Die zwei Hartstoffschichten bestanden aus Wolframkarbid.

[0017] Der Diffusionsvorgang wurde im Vakuumofen bei einem Unterdruck von 10⁻² Torr im Temperaturbereich von 900 bis 1100^o C während etwa 30 min durchgeführt.

Beispiel II

[0018] Es wurden die gleichen Vorbereitungen und Beschichtungen wie im Beispiel I gewählt mit dem Unterschied, daß das Aufspritzen mit einer Plasmaflammspritzpistole erfolgte und der Diffusionsvorgang in einem Muffelofen mit Schutzgas während 10 min durchgeführt wurde.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von verschleiß- und korrosions­beständigen Schutzschichten durch thermisches Spritzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei oder mehrere dünne Schichten aus Werkstoffen verschiedener Zusammensetzung mit vorbestimmter Schicht­stärke aufgespritzt sowie anschließend bei Temperaturen zwischen 600 bis 1200^o C zur Bildung einer Schicht be­stimmter Zusammensetzung in festem Zustand sowie in Ab­hängigkeit von der Zeit diffundiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Diffusionszeit von zumindest 10 min, bevorzugt 30 min.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Schichtdicken im Bereich von 0,02 bis 0,5 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,3 mm.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei der aufgespritzten Schichten aus einer Legierung und eine Schicht aus einem Hartstoff bestehen

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht zwischen den Legierungsschichten angeordnet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hartstoffschichten pro Schicht verschiedene Hartstoffe verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine ausgespritzte Hartstoffschicht aus Karbiden, Boriden und/oder Siliciden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Grund- und die Deckschicht aus einer Ni, Co und/oder Fe Legierung bestehen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgespritzte/n Legierungsschicht/en aus einer Ni Basis Legierung oder aus einer Co Basis Legierung besteht/bestehen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgespritzten Legierungsschichten in einer Beschichtung aus verschiedenen Legierungen aus Ni, Co und/oder Fe Basis bestehen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch wenigstens eine Zwischenschicht aus Metallen wie Chrom, Molybdän und/oder Wolfram.