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DE1251127B - Process for coating a metallic or non-metallic body with an erosion-resistant protective layer by flame spraying - Google Patents

Process for coating a metallic or non-metallic body with an erosion-resistant protective layer by flame spraying

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Publication number
DE1251127B
DE1251127B DENDAT1251127D DE1251127DA DE1251127B DE 1251127 B DE1251127 B DE 1251127B DE NDAT1251127 D DENDAT1251127 D DE NDAT1251127D DE 1251127D A DE1251127D A DE 1251127DA DE 1251127 B DE1251127 B DE 1251127B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ceramic
layer
synthetic resin
metal
powder material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DENDAT1251127D
Other languages
German (de)
Inventor
Wheathampstead Hertfordshire Ernest Douglas Teague Welwyn Garden City Hertfordshire Thomas Paul Richard Lant (Großbritannien)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
De Havilland Aircraft Co Ltd
Original Assignee
De Havilland Aircraft Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Publication date
Publication of DE1251127B publication Critical patent/DE1251127B/en
Pending legal-status Critical Current

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

C23cC23c

C 23 C 4/10C 23 C 4/10

Deutsche Kl.: 48 b-7/00 German class: 48 b -7/00

H43844VIb/48b
10. Oktober 1961
28. September 1967H43844VIb / 48b
October 10, 1961
September 28, 1967

Z 9.1.Section 9.1.

Die Erfindung bezieht sich auf einen flammgespritzten Schutzüberzug, der eine Abwandlung des im Patent 1 180 216 beschriebenen und beanspruchten Erfindungsgegenstandes darstellt. Der Überzug kann aus Hartmetallen, schwer schmelzbaren Metallkarbiden, geschmolzenen Metalloxyden oder Mischungen von Siliciumdioxyd mit anderen Metalloxyden bestehen.The invention relates to a flame-sprayed protective coating which is a modification of that disclosed in the patent 1 180 216 described and claimed subject matter of the invention represents. The coating can be made Hard metals, difficult-to-melt metal carbides, molten metal oxides, or mixtures of Silica and other metal oxides exist.

Normalerweise ist eine starke Haftung derartiger Überzüge auf dem Grundkörper erforderlich. Bei bekannten Auftragungsverfahren wird die Oberfläche eines Metallgrundkörpers gereinigt und durch Stahlkies- und Sandstrahlen aufgerauht, wodurch eine sehr griffige Oberfläche für das flammengespritzte Material entsteht.Strong adhesion of such coatings to the base body is normally required. at known application process, the surface of a metal body is cleaned and steel gravel and sandblasting roughened, creating a very grippy surface for the flame-sprayed material arises.

In vielen Fällen ist es jedoch nicht erwünscht, die Oberfläche des Grundkörpers in irgendeiner Weise mechanisch zu behandeln, obwohl eine starke Haftung erforderlich ist.In many cases, however, it is not desirable to have the surface of the base body in any way to be treated mechanically, although a strong bond is required.

In anderen Fällen kann der Grundkörper ein Nichtmetall sein, das für flammgespritzte Überzüge nicht geeignet ist. In einigen Fällen, in denen der Grundkörper aus Metall besteht, ist es erwünscht, die durch die Porosität des flammgespritzten Überzuges bedingte Korrosion zu vermeiden. Weiter ist es manchmal notwendig, daß der flammgespritzte Überzug zur Untersuchung ohne Beschädigung des Grundkörpers entfernt werden kann.In other cases, the base body can be a non-metal used for flame sprayed coatings is not suitable. In some cases, in which the main body is made of metal, it is desirable avoid the corrosion caused by the porosity of the flame-sprayed coating. Next is it is sometimes necessary for the flame sprayed coating to be inspected without damaging the Base body can be removed.

Im Patent 1 180 216 ist ein Verfahren zum Überziehen eines Metallkörpers, insbesondere eines Flugzeugpropellerblattes aus Aluminium, mit einer erosionsbeständigen Schutzschicht durch Hammspritzen unter Verwendung einer Kunstharzzwischenschicht beschrieben, welches sich dadurch kennzeichnet, daß in die Kunstharzschicht ein aus dessen Oberfläche herausragendes Metallpulver eingebracht wird, sodann eine Metallschicht und schließlich eine schlagfeste Schicht aus Hartmetall, schwer schmelzbarem Metallkarbid, Metalloxyd oder Mischungen von SiIiciumoxyd mit anderen Oxyden aufgespritzt werden.In patent 1,180,216 there is a method for coating a metal body, in particular an aircraft propeller blade Made of aluminum, with an erosion-resistant protective layer by spraying using a synthetic resin intermediate layer described, which is characterized in that in the synthetic resin layer from its surface protruding metal powder is introduced, then a metal layer and finally an impact-resistant one Layer of hard metal, hard-to-melt metal carbide, metal oxide or mixtures of silicon oxide be sprayed on with other oxides.

Vorteilhafterweise wird die in dem obenerwähnten Patent beschriebene Erfindung in der Weise abgewandelt, daß an Stelle eines flammgespritzten Metalls zwischen der Kunstharzschicht und der schlagfesten Schicht eine Schicht eines pulverförmigen elektrisch nichtleitenden keramischen oder schwer schmelzbaren Materials aufgebracht wird. Das elektrisch nichtleitende keramische oder schwer schmelzbare Pulvermaterial kann Metalloxyde, Metallsilikate, Siliciumdioxyd, Porzellane oder Glas enthalten. Advantageously, the invention described in the above-mentioned patent is modified in such a way that that instead of a flame-sprayed metal between the synthetic resin layer and the impact-resistant layer a layer of a powdery electrically non-conductive ceramic or Difficult-to-melt material is applied. The electrically non-conductive ceramic or heavy Meltable powder material can contain metal oxides, metal silicates, silicon dioxide, porcelains or glass.

Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren /um Überziehen eines Metallkörpers mit einer ero-Verfahren zum Überziehen eines metallischen
oder nichtmetallischen Körpers mit einer
erosionsbeständigen Schutzschicht durch
FlammspritzenThe invention accordingly relates to a method for coating a metal body with an ero method for coating a metallic one
or non-metallic body with a
erosion-resistant protective layer
Flame spraying

Zusatz zum Patent: 1180 216 —> Addition to the patent: 1180 216 ->

Anmelder:Applicant:

The de Havilland Aircraft Company Limited,The de Havilland Aircraft Company Limited,

Hatfield, Hertfordshire;Hatfield, Hertfordshire;

Norton Grinding Wheel Company Limited,Norton Grinding Wheel Company Limited,

Welwyn Garden City, HertfordshireWelwyn Garden City, Hertfordshire

(Großbritannien)(Great Britain)

ao Vertreter: Extra representative:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufingerstr. 8Dipl.-Ing. C. Wallach, patent attorney,
Munich 2, Kaufingerstr. 8th

Z5 Als Erfinder benannt: Z 5 named as inventor:

Thomas Paul Richard Lant,Thomas Paul Richard Lant,

Wheathampstead, Hertfordshire;Wheathampstead, Hertfordshire;

Ernest Douglas Teague,
Welwyn Garden City, HertfordshireErnest Douglas Teague,
Welwyn Garden City, Hertfordshire

(Großbritannien)(Great Britain)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. Oktober 1960 (35 413)Claimed priority:
Great Britain October 15, 1960 (35 413)

sionsbeständigen Schutzschicht durch Flammspritzen unter Verwendung einer Kunstharz-Zwischenschicht nach Patent 1180 216, welches sich gemäß der Erfindung dadurch kennzeichnet, daß zunächst in die noch unverfestigte Kunstharzschicht pulverförmiges, elektrisch nichtleitendes, keramisches oder schwer schmelzbares Material eingebracht und sodann auf die verfestigte Kunstharzschicht eine schlagfeste Schicht aus Hartmetall, schwer schmelzbarem Metallkarbid, Metalloxyd oder Mischungen von SiIiciumoxyd mit anderen Oxyden aufgespritzt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird das pulverförmige keramische oder schwer schmelzbare Material mit dem Kunstharz ver-Sion-resistant protective layer by flame spraying using a synthetic resin intermediate layer according to patent 1180 216, which is characterized according to the invention in that powdered, electrically non-conductive, ceramic or difficult to melt material is first introduced into the still unconsolidated synthetic resin layer and then an impact-resistant layer is applied to the solidified synthetic resin layer of hard metal, hard-to-melt metal carbide, metal oxide or mixtures of silicon oxide with other oxides is sprayed on.
According to a preferred embodiment of the method, the powdery ceramic or difficult to melt material is combined with the synthetic resin

709 649/353709 649/353

mischt aufgebracht und die Kunstharzschicht nach Verfestigung zur teilweisen oberflächlichen Freilegung des Pulvermaterials behandelt.mixed applied and the synthetic resin layer after solidification for partial superficial exposure of the powder material treated.

Vorzugsweise wird keramisches oder sehr schmelzbares Pulvermaterial mit einem Durchmesser zwischen 25 und 250 Mikron verwendet.Preferably ceramic or very fusible powder material with a diameter between 25 and 250 microns used.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß als keramisches oder schwer schmelzbares Pulvermaterial ein Metalloxyd, ein Metallsilikat, Siliciumdioxyd, Porzellan oder Glas verwendet wird.The invention also provides that a ceramic or difficult to melt powder material Metal oxide, a metal silicate, silicon dioxide, porcelain or glass is used.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Glas in Kugelform (Ballotini) verwendet, wobei die Glaskugeln einen Durchmesser zwischen 60 und 80 Mikron aufweisen. Ferner sieht die Erfindung die Aufbringung einer abdichtenden Schicht aus Epoxydharz auf die schlagfeste Schicht vor.According to one embodiment of the invention, the glass is used in spherical form (Ballotini), wherein the glass spheres are between 60 and 80 microns in diameter. The invention also provides Applying a sealing layer of epoxy resin to the impact-resistant layer.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das erfindungsgemäße Verfahren zum Überziehen eines nichtmetallischen Körpers anzuwenden.According to a preferred development of the invention, the method according to the invention is provided to be used for coating a non-metallic body.

Die Verfestigung kann durch Wärme oder dadurch bewirkt werden, daß das Material bei normaler Umgebungstemperatur für eine bestimmte Zeit sich selbst überlassen wird.Solidification can be effected by heat or by leaving the material at normal ambient temperature is left to its own devices for a period of time.

Vorzugsweise ist das Kunstharz ein Epoxydharz, während der bevorzugte Stoff für die schlagfeste Schicht geschmolzenes Aluminiumoxyd ist. Fernei kann auf der schlagfesten Schicht eine Endschicht aus Kunstharz, z. B. einem Epoxydharz vorgesehen sein.The synthetic resin is preferably an epoxy resin, while the preferred material for the impact-resistant one Layer of molten aluminum oxide is. Furthermore, a final layer can be applied to the impact-resistant layer made of synthetic resin, e.g. B. an epoxy resin.

Die Größe der keramischen oder schwer schmelzbaren Teilchen ist nicht kritisch; ihr Durchmesser sollte jedoch nicht größer als 250 Mikron und nicht kleiner als 25 Mikron sein. Vorzugsweise werden Ballotini-Glaskugeln mit einem Durchmesser von 60 bis 80 Mikron verwendet.The size of the ceramic or refractory particles is not critical; their diameter however, it should be no larger than 250 microns and no smaller than 25 microns. Preferably be Ballotini glass balls with a diameter of 60 to 80 microns are used.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben.The invention is described below with reference to exemplary embodiments.

Eine den Grundkörper bildende Fiberglastafel wird vollständig gereinigt. Auf die gereinigte Oberfläche der Tafel wird dann eine Schicht aus Kunstharz aufgebracht. Das Kunstharz ist ein Epoxydharz, insbesondere ein flüssiges Harz. Das Harz wird in einer Dicke zwischen 0,05 und 0,2 mm und vorzugsweise von 0,13 mm aufgespritzt.A fiberglass sheet forming the base body is completely cleaned. On the cleaned surface A layer of synthetic resin is then applied to the board. The synthetic resin is an epoxy resin, especially a liquid resin. The resin is in a thickness between 0.05 and 0.2 mm and preferably 0.13 mm.

Nach der Auftragung und vor der Verfestigung wird eine Schicht von kleinen Glas-Ballotini mit einem Durchmesser zwischen 60 und 80 Mikron auf die Oberfläche des Harzes aufgebracht, wobei die Teilchen bis zu einer Höhe von zwei Dritteln des Durchmessers freigelegt bleiben.After application and before solidification, a layer of small glass ballotini is made with a diameter between 60 and 80 microns is applied to the surface of the resin, the Particles up to a height of two thirds of the diameter remain exposed.

Nachdem die Schicht aus Kunstharz getrocknet ist, wird sie durch Erhitzen der Tafel auf Temperaturen in dem Bereich zwischen 50 und 100° C verfestigt. Diese geringe Verfestigungstemperatur beeinträchtigt weder die physikalischen Eigenschaften der Tafel noch die der Glas-Ballotini; die Verfestigungszeit bei dieser Temperatur kann den Angaben des Harzherstellers entnommen werden.After the layer of synthetic resin has dried, it is made by heating the board to temperatures solidified in the range between 50 and 100 ° C. This low solidification temperature is detrimental neither the physical properties of the tablet nor those of the glass ballotini; the solidification time this temperature can be found in the information provided by the resin manufacturer.

Eine schlagfeste Schicht aus geschmolzenem Metalloxyd oder Mischungen von Siliciumdioxyd mit Metalloxyden wird dann auf die Oberfläche der freigelegten Teilchen der Schicht von Glas-Ballotini aufgebracht; diese haftet auf der Kunstharzschicht.An impact resistant layer of molten metal oxide or mixtures of silicon dioxide with Metal oxides are then applied to the surface of the exposed particles of the layer of glass ballotini; this adheres to the synthetic resin layer.

Die Schicht besteht zweckmäßigerweise aus geschmolzenem Aluminiumoxyd. Das bevorzugte Aufbringungsverfahren für diesen Überzug ist in der USA.-Patentschrift 2 707 691 beschrieben. Die schlagfeste Schicht ist zwischen 0,25 und 0.64 mm und vorzugsweise 0,38 mm dick.The layer expediently consists of molten aluminum oxide. The preferred method of application this coating is described in U.S. Patent No. 2,707,691. The impact-resistant layer is between 0.25 and 0.64 mm and preferably 0.38 mm thick.

Anschließend wird eine weitere Schicht aus Epoxydharz auf die schlagfeste Schicht aufgebracht und verfestigt. Diese Schicht ist zwischen 0,5 und 0,13 mm und vorzugsweise 0,076 mm dick. Auf diese Weise wird die sonst poröse Oberfläche der schlagfesten Schicht abgedichtet; diese zusätzliche Schicht ist nicht immer erforderlich.Then another layer of epoxy resin is applied to the impact-resistant layer and solidified. This layer is between 0.5 and 0.13 mm and preferably 0.076 mm thick. In this way, the otherwise porous surface becomes impact-resistant Layer sealed; this additional layer is not always required.

ίο Das Kunstharz enthält nach einer weiteren Ausführungsform kleine Glasteilchen und wird ohne die Aufbringung einer Schicht derartiger Teilchen verfestigt. Nach der Verfestigung wird die Oberfläche der Kunstharzschicht behandelt, um eine Schicht kleiner Glasteilchen freizulegen. Das weitere Verfahren verläuft dann wie oben beschrieben.ίο The synthetic resin contains according to a further embodiment small glass particles and is solidified without the application of a layer of such particles. After solidification, the surface of the synthetic resin layer is treated to form a layer to expose small glass particles. The rest of the procedure then proceeds as described above.

Die harte durch die abriebbeständige Schicht gebildete Oberfläche verringert (auch wenn sie mit Kunstharz überzogen ist) den Antrieb des Grundkörpers. Gleichzeitig haftet die Schicht auch bei hohen Geschwindigkeiten sicher an dem Grundkörper, während sie zur Untersuchung des Grundkörpers durch Behandlung mit einem harzabtragenden Mittel entfernbar gemacht werden kann.The hard surface formed by the abrasion-resistant layer is reduced (even if it is with Synthetic resin is coated) the drive of the base body. At the same time, the layer also adheres high speeds securely on the base body while they are examining the base body can be made removable by treatment with a resin-removing agent.

Statt Ballotini können auch noch andere Glasteilchen verwendet werden. Der Grundkörper kann aus Metall bestehen. Außer Glas können auch andere elektrisch nichtleitende keramische oder schwer schmelzbare Teilchen Verwendung finden, z. B. Teilchen aus Aluminiumoxyd oder Kaolin. Das kann z. B. dort vorteilhaft sein, wo hochfrequente Strahlungen auftreten, welche die Glasteilchen schmelzen würden. Die Erfindung findet insbesondere auf freiliegende Teile aus Kunstharz oder aus Leichtmetalllegierungen bei Flugzeugen Anwendung, welche durch Wasser-, Sand-, Stein- und andere Teilchen in der Luft der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt sind.Instead of Ballotini, other glass particles can also be used. The main body can made of metal. In addition to glass, other electrically non-conductive ceramic or heavy fusible particles find use, e.g. B. Particles of aluminum oxide or kaolin. That can z. B. be advantageous where high-frequency radiation occurs which melt the glass particles would. The invention applies in particular to exposed parts made of synthetic resin or light metal alloys in aircraft application, which is caused by water, sand, stone and other particles in the Air are exposed to the risk of damage.

Wenn der Grundkörper aus einem Nichtmetall,If the base body is made of a non-metal,

z. B. Fiberglas, und die schlagfeste Schicht ebenfalls aus einem Nichtmetall, z. B. aus geschmolzenem Aluminiumoxyd, besteht, führt das Verfahren zum Überziehen gemäß der Erfindung zu einem Schutzüberzug, der vollständig aus nichtmetallischen Stoffen besteht; dieser Überzug ist daher für Anwendungen geeignet, wo elektrische Transparenz, dielektrische oder nichtmagnetische Eigenschaften erfoiderlich sind.z. B. fiberglass, and the impact-resistant layer also made of a non-metal, e.g. B. from molten Aluminum oxide, the method of coating according to the invention leads to a protective coating, which consists entirely of non-metallic materials; this coating is therefore for applications suitable where electrical transparency, dielectric or non-magnetic properties are required are.

Claims (12)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Überziehen eines Metallkörpers mit einer erosionsbeständigen Schutzschicht durch Flammspritzen unter Verwendung einer Kunstharz-Zwischenschicht nach Patent 1180216, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in die noch unverfestigte Kunstharzschicht pulverförmiges elektrisch nichtleitendes, keramisches oder schwer schmelzbares Material eingebracht und sodann auf die verfestigte Kunstharzschicht eine schlagfeste Schicht aus Hartmetall, schwer schmelzbarem Metallkarbid, Metalloxyd oder Mischungen von Siliciumoxyd mit anderen Oxyden aufgespritzt wird.1. Method for coating a metal body with an erosion-resistant protective layer by flame spraying using a synthetic resin intermediate layer according to the patent 1180216, characterized in that first in the still unconsolidated synthetic resin layer powdery electrically non-conductive, Ceramic or difficult to melt material introduced and then solidified on the Synthetic resin layer an impact-resistant layer made of hard metal, hard-to-melt metal carbide, Metal oxide or mixtures of silicon oxide with other oxides is sprayed on. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige keramische oder schwer schmelzbare Material mit2. The method according to claim 1, characterized in that the powdery ceramic or difficult to melt material with dem Kunstharz vermischt aufgebracht und die Kunstharzschicht nach Verfestigung zur teilweisen oberflächlichen Freilegung des Pulvermaterials behandelt wird.the synthetic resin mixed applied and the synthetic resin layer after solidification to partial superficial exposure of the powder material is treated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß keramisches oder schwer schmelzbares Pulvermaterial mit einem Durchmesser zwischen 25 und 250 Mikron verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that ceramic or heavy fusible powder material with a diameter between 25 and 250 microns is used will. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisches oder schwer schmelzbares Pulvermaterial ein Metalloxyd verwendet wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that as ceramic or heavy fusible powder material a metal oxide is used. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisches oder schwer schmelzbares Pulvermaterial ein Metallsilikat verwendet wird.5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that as ceramic or heavy fusible powder material a metal silicate is used. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisches oder schwer schmelzbares Pulvermaterial Siliciumoxyd verwendet wird.6. The method according to claim 1 to 3, characterized in that as ceramic or heavy fusible powder material silicon oxide is used. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisches oder schwer schmelzbares Pulvermaterial Porzellan verwendet wird.7. The method according to claim 1 to 3, characterized in that as ceramic or heavy fusible powder material porcelain is used. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisches oder schwer schmelzbares Pulvermaterial Glas verwendet wird.8. The method according to claim 1 to 3, characterized in that as ceramic or heavy fusible powder material glass is used. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas in Kugelform (Ballotini) verwendet wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the glass in spherical shape (Ballotini) is used. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Glaskugeln mit einem Durchmesser zwischen 60 und 80 Mikron verwendet werden.10. The method according to claim 9, characterized in that glass balls with a diameter between 60 and 80 microns can be used. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf die schlagfeste Schicht eine abdichtende Schicht aus Epoxydharz aufgebracht wird.11. The method according to claim 1 to 10, characterized in that on the impact-resistant Layer a sealing layer of epoxy resin is applied. 12. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 11 zum Überziehen eines nichtmetallischen Körpers.12. Use of the method according to claim 1 to 11 for coating a non-metallic Body.
DENDAT1251127D 1959-04-08 Process for coating a metallic or non-metallic body with an erosion-resistant protective layer by flame spraying Pending DE1251127B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB11885/59A GB951231A (en) 1959-04-08 1959-04-08 Improvements in erosion resistant flame-sprayed coatings

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