DE1571542A1

DE1571542A1 - Verfahren zum Beschichten von Gegenstaenden mit einer Materialschicht,insbesondere keramischem Material

Info

Publication number: DE1571542A1
Application number: DE19661571542
Authority: DE
Inventors: St Albans Jones Neville Rhys
Original assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Current assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Priority date: 1965-02-26
Filing date: 1966-02-24
Publication date: 1971-03-25
Also published as: GB1147331A; NL6602501A; ES323525A1; US3547720A; BE677071A; SE330303B; CH457208A

Description

Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit einer Materialschicht, insbesondere keramischem Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit einer Materialschicht, insbesondere keramischem Material, welches in fein verteilter Form durch Flammspritzen einer Sprühpistole aufgetragen wird. Ein besonderes Beispiel ist die Auftragung einer Schicht keramischen Materials auf eine vorbereitete Oberfläche, obgleich, die Erfindung auf ein solches Auftragsverfahren nicht beschränkt sein soll.

Das bekannte Verfahren zum Aufbringen einer Schicht keramischen Materials auf einen Gegenstand besteht darin, das · Material vermittels einer Flammspritzpistole aufzutragen, ähn-Lich, wie sie beim Metallsprifczverfuhren verwandt wird. Das Auftragen erfolgt dann, wenn die zu behandelnde Oberfläche bzw. der Gegenstand entsprechend vorbereitet ist, damit die KeramikteiLohen darauf haften. Das OberfLaOhenbehandlungsver-

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fahren, welches zur Vorbereitung für das Beschichten mit dem keramischen Gut vorgenommen wird, umfaßt Sandstrahlen, Metallspritzen und die Aufbringung einer Schicht von Glasperlen oder fein zerteilten Aluminiumpulvers auf eine Schicht harzgebundenen Materials, bevor das Aluminiumpulver anschließend mit Aluminiummetall überspritzt wird. Die Glasperlen werden insbesondere verwandt, wenn die keramische Schicht sich, leicht von dem Gegenstand abnehmen lassen soll. Aus diesem bekannten Behandlungsverfahren geht hervor, daß das Spritzverfahren in seiner Anwendung auf solche Oberflächen beschränkt ist, die haftfähig sind oder haftfähig gemacht werden können.

Ein weiterer größerer Nachteil ist aber der, daß nur Gegenstände überzogen werden können, die der dabei auftretenden Wärme zu widerstehen vermögen. Es ist nicht möglich, Schichten auf Gegenständen zu erzeugen, die für die Spritzpistole unerreichbar sind.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens, welches derartigen Beschränkungen nicht unterliegt.

Erfindungsgemäß wird die Beschichtung mit keramischem Gut nicht direkt auf den zu beschichtenden Gegenstand aufgebracht, sondern ein Übertragverfahren angewandt, bei dem das Beochichtungsmaterial zunächst auf einen vorübergehenden Träger aufgespritzt wird, der, falls erforderlich, mit einem Trenn-

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mittel behandelt ist, wobei die Ober fläche des zu bescbicbtenden Gegenstandes mit der Oberfläche des Sehichtmaterials auf dem Träger verbunden und worauf der Träger entfernt wird.

Der Ausdruck "keramiscb", wie er bier verwandt worden ist, soll alle sprühbaren Glasmiscbungen oder feuerfesten Materialien umfassen. Is sei darauf hingewiesen, daß Wolfram und Molybdän z. B. in einer Schutzgasatmosphäre bekanntlich versprübt werden müssen und auch andere feuerfeste Stoffe, bei spielsweise Siliziumkarbid, lassen sieb nicbt verspritzen, weil sie bei Atmosphärendruck und in der Nabe ibres Schmelzpunktes dissoziieren. Der Ausdruck "Hilfsträger" soll irgendein kobärentes Stützmaterial bezeichnen, das durch die Beschichtung mit dem keramischen Gut nicht zerstört wird. Als Flamraspritzpistole, wie sie weiter oben erwähnt worden ist, soll jede Spritzpistole Verwendung finden, die sowobl unter Verwendung von Azetylen als aucb unter Verwendung eines elektrischen Lichtbogens arbeitet.

Die Bindung erfolgt vorzugsweise vermittels eines aushärtbaren Kunstnarzklebstoffes, beispielsweise eines Epoxyharzes. Dadurch erhält man eine sehr gute Bindefestigkeit zwischen dem Gegenstand und seiner Beschicbtung, d. h. die Festigkeit ist um viele Male größer als bei den herkömmlichen bekannten Beschichtungsverfahren. Wenn weiter das Beschichtungsmaterial, falls es aus einem keramischen Gut besteht, porös ist

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und einen metallischen Gegenstand gegen Korrosion nicht zu schützen vermag, dann kann dieser Schutz τοη der Epoxyharzschicht übernommen v/erden. Es ist auch möglich, einen Korrosionsinhibitor oder dgl. einzuarbeiten, beispielsweise dadurch, daß dieser Inhibitor direkt auf die Oberfläche aufgetragen wird, auf die der keramische "Überzug aufgebracht werden soll.

Da der Kunstharzklebstoff nicht über eine "bestimmte Temperatur erhitzt werden darf, ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht allgemein geeignet bei der Herstellung von keramisch, beschichteten Gegenständen, die für längere Zeitspannen auf sehr hohe Temperaturen erwärmt werden, obgleich kurzfristige Erhitzungen auf hohe Temperaturen schadlos erfolgen können.

Die Oberfläche einer nach dem erfindungsgemäßen Überführung s verfahr en erzeugten keramischen Schicht ist ivr η liremeinen viel glatter als die Oberfläche einer nach bekanntem Verfahren hergestellten Schicht. Die erfindungsgemäß hergestellte Oberfläche erinnert an eine geschliffene Oberfläche, was bedeutet, daß man ein weiteres Arbeitsverfahren, nämlich das Schleifen, in diesen Fällen einsparen kann. Es ist auch möglich, eine so glatte Oberfläche auf einer gekrümmten Fläche des Gegenstandes unter Umständen zu erzielen, wo das früher nicht möglich war oder wo es sich aus wirtschaftlichen Gründen verbot.

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Der Hilfsträger kann ein metallener Gegenstand sein, dessen Oberfläche leicht sandgestrahlt ist, so daß das gesprühte Überzugsmaterial gut haftet und die vorzugsweise mit einem Trennmittel auf Silikonbasis behandelt ist, ehe der Spritzvorgang stattfindet. Im einfachsten Falle, nämlich, bei der Beschichtung eines flachen Gegenstandes, kann der Träger eine Metallplatte sein. Die leichte Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Beschichten auch gekrümmter Flächen macht es möglich, eine Vielzahl spezieller Verfahren durchzuführen.. Man kann so beispielsweise als Hilfsträger eine Form verwenden, in der oder um die herum der zu beschichtende Gegenstand tatsächlich geformt wird. Als Beispiel dafür sei das Beschichten eines Gegenstandes genannt, der als Glasfaserlaminat hergestellt wird. Die Form, die zum Aufbau eines solchen aus Schichten gebildeten Körpers verwandt wiri, wird zu allereret mit dem Überzugsmaterial beschichtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zur Behandlung sehr komplexer, gekrümmter Formen verwenden, selbst dann noch, wenn die Oberflachen der Gegenstände, die zu beschichten sind, im Innern liegen. Auch geteilte Formen können benutzt werden. Ein besonders brauchbarer Weg der Handhabung komplexer, gekrümmter Tnnenräume iötyfaittels des Wachsverfahrens möglich, bei dem der Hilfsträger aüB einem schmelzbaren Material besteht, das erhitzt und dann abgegossen werden kann, wenn das Beflohichtungetiiäteriäi eich mit dem zu beschichtenden Gegenstand fest verbünden hat.

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Ein Charakteristikum keramischer Überzüge, die in fein zerteilter Form durch Spritzen mit einer Flammspritzpistole aufgebracht werden, ist ihre Flexibilität. Das bedeutet, daß der Hilfsträger ebenfalls in ähnlicher Weise flexibel sein kann, wodurch, die Brauchbarkeit und Anwendbarkeit d&ä erfindungsgemäßen Verfahrens weiter steigt. Obgleich die Flexibilität weichen Gummis in unerwünschtem Maße größer wäre als die eines keramischen Überzuges, der auf einem solchen Gummi aufgebracht wäre, kann ein harter oder steifer Gummiträger doch mit großem Vorteil verwandt werden. Seine Oberfläche wird zur Aufnahme des aufgespritzten keramischen Gutes dadurch vorbereitet, daß zunächst eine Schicht Glaskügelchen, die als Ballotini bekannt sind, aufgebracht werden. Eine VerarbeitungsiaBglichkeit, die sich auf diese Weise erreichen läßt, wäre die terW^tidung eines versteiften Gummidorns zur Beschichtung der Innenseite eines Schlauches verhältnismäßig geringen Durchmessers* beispielsweise von etwa 18 mm.

Mehrere Beispiele der Herstellung keramisch beschichteter Gegenstände nach dem erfindungsgeiaäßen Verfahren w^räin nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachfolgend beschrieben.

Ih den Zeichnungen stellen dar:

Die Fig. 1 und 2 iilUBtrieren das irsie fig. 5 das dritte BSißplel und fig. 4 let ein Schnitt auf der Linii 4-4 dir fig. 3.

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Beispiel I

Dieses Beispiel bezieht sich auf die Anwendung eines Verfahrens zur Beschichtung einer Aluminiumlegierungsplatte etwa 5 cm im Quadrat, mit einem keramischen Gut gemäß der britischen Patentschrift 745 257.

Die keramische Schicht wird zunächst auf einen Hilfsträger aufgebracht, der eine feste Metallplatte 1 ist (Eig. 1), 6 mm dick und die gleiche Oberflächengestalt und -fläche besitzt, wie der flache Aluminiumlegierungskörper, der beschichtet werden soll. Die Oberfläche der Platte wird zunächst leicht sandgestrahlt und anschließend mit einem Trennmittel auf Silikonbasis durch Spritzen überzogen. Dann wird das keramische Gut aufgesprüht, bis eine Schichtdicke von etwa 0,37 ^mm erreicht ist. Die Dicke der keramischen Schicht 2 kann durch geeignete Lehren gemssen werden, wie es bei dem bekannten Direktauftragverfahren bekannt ist.

Die Oberfläche der Aluminiumlegierungsplatte 3> die zu beschichten ist, wird dann mit der freiliegenden Oberfläche der keramischen Schicht auf dem metallischen Träger unter Verwendung eines Epoxyharzes verbunden. Im vorliegenden Ealle war das verwendete Epoxyharz Araldite M75O mit dem dazugehörigen Härter (Araldite ist ein eingetragenes Warenzeichen der G.I.B.A.). Schließlich wird die Metallplatte 1 durch einen kräftigen Hammerschlag, der auf der Schichtenanordnung Scher-

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kräfte erzeugt, entfernt. Die Anordnung spaltet an der Bindungsschicht Keramik-Metallträgerebene auf, weil die Bindung hier sehr viel schwächer ist als die Kunstharzbindung. Die entstandene, mit Keramik beschichtete Aluminiumplatte 1st in Fig. 2 dargestellt.

Beispiel II

Das Beispiel beschreibt den Aufbau eines mit einem keramischen Gut beschichteten laminierten Gebildes in einer Form.

Die Form, die aus Metall sein kann, wird zunächst leicht sandgestrahlt auf jenen Oberflächen, die den Oberflächen des zu beschichtenden Gegenstandes entsprecher und anschließend mit einem Silikontrennmittel besprüht. Sodann wird Rokide keramisches Material auf die Formoberfläche gesprüht, bis die gewünschte Stärke erreicht ist. Der zu beschichtende Gegenstand wird dann in der Form als Kontakt- oder Druckglasfaserlaminat geformt, das gehärtet wird, wenn der Laminierungsvorgang beendet ist. Dann braucht nur noch der Gegenstand aus der Form herausgenommen zu werden. Die keramische Schicht hat sich mit dem Glasfasergebilde verbunden. Es ist dabei zu beachten, daß beim Formen des Glasfasergegenstandes die Stärke des keramischen Überzuges, der in die Form eingebracht wird, berücksichtigt werden muß.

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Beispiel III

Das dritte Beispiel zeigt die Anwendung der Beschichtung auf die Innenwand eines Schlauches. Der Träger, der in diesem Falle verwandt wird, ist ein Dorn 11 (Fig. 3) aus einem Silikongummirohr 20 mit einem inneren Durchmesser von etwa 6 mm und einem äußeren Durchmesser von etwa 13 mm, der durch Einführung einer etwa 6 mm starken Metallstange ausgesteift ist. Die Wahl des Durchmessers des Dorns ist so getroffen, daß nach der Beschichtung in der weiter unten beschriebenen Weise der Dorn gut gleitend in der Schlauchbohrung liegt.

Die Oberfläche des Gumraidorns wird zunächst mit einem Silikonklebemittel-MS2705/M27, welches von der Firma Midland Silicones hergestellt wird und das ein auf Druck ansprechendes Klebemittel gemäß der Spezifikation MOA DTD 900/4608 ist, mit einer Schicht von Ballotini-Glaskügelchen Nr. 30 beschichtet, die von der Firma English Glass Co. geliefert werden und aus Bleiglas bestehen, mit einem ungefä-hren Durchmesser von 1,3 bis 1,6 mm, der durch Priifsieb Nr. BS.410 1962 ermittelt ist und wobei ?00 Kügelchen hindurchgehen und 300 zurückgehalten werden. Anschließend wird eine Schicht Trennmittel auf Silikonbasis aufgesprüht. Danach erfolgt die Auftragung der keramischen Schicht 40 in einer Dicke von etwa 0,37 mm.

Dann wird die freie, poröse Oberfläche der keramischen Schicht mit einem Epoxyharz 50 imprägniert, wie oben beschrieben,

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und der Dorn wird in den Schlauch. 60 eingeführt, der einen inneren Durchmesser von etwa 13 mm besitzt und einen äußeren Durchmesser von etwa 18 mm, damit er innen beschichtet werden kann. Es muß genug Harzklebstoff vorbanden sein, damit sichergestellt wird, daß zwischen der keramischen Schicht und der Innenwand des Schlauches keine leeren Stellen verbleiben. Das Harz wird ausgehärtet und schließlich wird der Dorn dadurch entfernt, daß zunächst der Metallstab herausgezogen wird, so daß dann der Gummischlauch an seinen gegenüberliegenden Enden erfaßt und langgezogen wird, wodurch sich der Durchmesser verringert und die Bindung zwischen den Ballotini-Kügelchen und der keramischen Schicht aufgebrochen wird.

Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß insbesondere im Palle der Verwendungen Ballotini-Kügelchen das Trennmittel wesentlich ist, weil die Bindung zwischen dem Hilfsträger und der Keramikschicht durch die Ballotini-Kügelchen schwächer ist als die Bindung zwischen dem Klebstoff und der Rokide-Keramik. Die Verweöung eines Trennmittels jedoch ist in allen Fällen geeignet, die vorübergehende Bindung zu lösen.

Beispiel IY

Eine weitere Möglichkeit der Anwendung des Übertragverfahrens ist die Herstellung eines zusammengesetzten Gebildes unter Verwendung von mehr als einem feuerfesten Material.

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Eine Kombination von Glas und Keramik kann zur Herstellung eines undurchlässigen Oberzuges verwandt werden, der Eigenschaften besitzt, die mit vielen anderen Materialien, die zur Imprägnierung plastischer Kunsharze verwandt werden, nicht zu erzielen sind.

Das Glas wird auf den Hilfsträger, der immer wieder verwandt werden kann, durch Flammspritzen aufgespritzt, worauf das feuerfeste Material ebenfalls durch Flammspritzen aufgespritzt wird.

Ein in sich ausgesteiftes Gebilde, beispielsweise ein Glasfaserlaminat, wird dann an Ort und Stelle aufgebracht und ausgehärtet. Nach der Aushärtung wird das aus Glas, feuerfestem Material und Glasfasern bestehende Gebilde von dem Hilfsträger abgenommen.

Eine interessante Anwendung des Übertragverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, falls es wünschenswert ist, eine keramische oder andere poröse Schicht zu imprägnieren, im wesentlichen die doppelte Besehichtungsstärke imprägniert werden kann wie früher, weil während des Verfahrens die keramische Schicht von beiden Seiten zugängig ist. Wenn sie sich nämlich auf dem Hilfsträger befindet, kann sie von der einen freiliegenden Oberfläche aus imprägniert werden, die dann später die verdeckte oder untere Fläche wird, und die andere Fläche, die dann freiliegt, wenn der Gegenstand an seine

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richtige Stelle gebracht ist, wird anschließend imprägniert.

Ein anderer interessanter Aspekt der Erfindung ist der Transport oder die Lagerung besprühter Schichten, die später auf Gegenstände aufgebracht werden sollen, auf einem Trägermedium. Auf diese Weise kann durch Besprühen von Gummischichten oder Gummifolien ein Vorrat keramischer Schichten vorrätig gehalten werden, die in Rollenform transportiert werden können, vorausgesetzt, der Durchmesser der Rolle ist so groß, daß die begrenzte Flexibilität der keramischen Schicht nicht überschritten wird.

- Patentansprüche -

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Claims

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1. Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen mit einer Schicht fein zerteilten Materials, beispielsweise keramischem Gut, durch Plammspritzverfahren mit einer Spritzpistole, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial auf einen vorübergehenden oder Hilfsträger gespritzt wird, die Oberfläche der zu beschichtenden Gegenstände mit dsr freiliegenden Fläche der Schicht auf dem Hilfsträger verbunden wird, worauf der Hilfsträger entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Hilfsträgers mit einem Trennmittel behandelt wird, ehe das Beschichtungematerial aufgespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung durch die Verwendung eines aushärtbaren Kunstharzklebstoffes herbeigeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrosionsinhibitor auf die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes aufgebracht wird, ehe die Verbindung der Schicht mit dem Gegenstand erfolgt.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der Hilfsträger ein Metallkörper ist, dessen Oberfläche leicht angerauht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträger flexibel ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht von Glasperlchen oder -kügelchen auf der Oberfläche des Hilfsträgers befestigt wird, ehe das Beschichtungsmaterial aufgespritzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträger aus Hartgummi ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträger eine Form ist, die nach Besprühung mit dem Beschichtungsmaterial zum Formen des beschichteten Gegenstandes verwandt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand, der zu beschichten ist, ein geformtes Glasfaserlaminat ist.

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11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der Hilfsträger ein Dorn ist, bestehend aus einem Gummischlauch, der durch einen herausziehbaren Stab ausgesteift ist und der Gegenstand, der zu beschichten ist, die Innenwandfläche eines Schlauches.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verspritzte Beschichtungsmaterial auf seiner freiliegenden Oberfläche mit einem Imprägnierungsmittel versehen wird, ehe die Verbindung -mit dem Gegenstand, der zu beschichten ist, erfolgt, worauf die dann freigelegte Oberfläche in ähnlicher Weise mit einem Imprägnierungsmittel behandelt wird, nachdem der Hilfsträger entfernt worden ist.

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