DE19935468A1 - Plasmaspritzvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Plamaspritzvorrichtung vorgeschlagen, deren Brennerkopf (1) mit einem Anodenbasiskörper (2), einem Kathodenbasiskörper (4) und einem dazwischen eingefügten Isolierkörper (3) versehen ist. In den Anodenbasiskörper (2) ist ein Gaszufuhrkanal (12) eingelassen, der in eine im wesentlichen kegelförmig gestaltete Ausnehmung (13) mündet. Über diesen Gaszufuhrkanal (12) kann ein zwischen einem Pulverzufuhrkanal (9) und der Auslassdüse (6) verlaufender Hohlraum (15) mit einem Gas geflutet werden. Dadurch werden Ansammlungen von Beschichtungspulverpartikeln im Bereich der Auslassdüse (6) weitestgehend vermieden und die Qualität der aufgetragenen Schicht verbessert...

Description

Die Erfindung betrifft eine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildete Plasmaspritzvorrichtung.

Unter dem Begriff Plasmaspritzvorrichtung ist im vorliegenden wie im allgemeinen Fall eine mit einem Plasmatron versehene Beschichtungsvorrichtung zu verstehen, bei der das Beschichtungsmaterial dem Plasmastrahl in Pulverform zugeführt wird. Dieses Beschichtungsmaterial wird im Plasmastrahl aufgeschmolzen und als homo­ gene Schicht auf das Substrat aufgetragen.

Bei den heutzutage überwiegend zum Einsatz kommenden Plasmaspritzvorrichtun­ gen wird das Beschichtungspulver dem Plasmastrahl von der Seite her, also radial, zugeführt.

Untersuchungen der mit solchen Plasmaspritzvorrichtungen beschichteten Substra­ ten haben ergeben, dass es in den aufgetragenen Schichten in besonderen Fällen zu Inhomogenitäten in Form von Einschlüssen kommt. Eine Ursache für diese Ein­ schlüsse dürfte darin liegen, dass es am Brennerkopf im Bereich der als Anode ge­ schalteten Auslassdüse zum Ankleben von Pulverpartikeln kommt, welche Pulverag­ glomerate von Zeit zu Zeit vom Plasmastrahl mitgerissen werden. Die vom Plasma­ strahl mitgerissenen Pulveragglomerate sind meistens stark oxidiert bzw. kontami­ niert, so dass sie eine Beeinträchtigung in der Schicht darstellen.

Insbesondere aerodynamische Gegebenheiten dürften ursächlich für solche Pul­ veransammlungen verantwortlich sein.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgestaltete Plasmaspritzvorrichtung derart weiterzubilden, dass die auf das Sub­ strat aufgetragene Spritzschicht eine höhere Qualität aufweist, indem insbesondere vermieden wird, dass es zu klumpenartigen Pulvereinschlüssen kommt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merk­ male gelöst.

Durch die angeführten Merkmale kann dem geschilderten Problem abgeholfen wer­ den, indem verhindert wird, dass es insbesondere im Bereich zwischen dem Pulver­ zufuhrkanal und der Auslassdüse zu Pulveransammlungen kommt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Plasmaspritzvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 umschrieben.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines herkömmlichen Brennerkopfs;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemässen Brennerkopfs;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Brennerkopf;

Fig. 4 eine Frontansicht des Brennerkopfs;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Anodenbasiskörper, und

Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Anodenbasiskörper.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines herkömmlichen Brenner­ kopfs 1. Aus dieser Darstellung sind ein Anodenbasiskörper 2, ein Kathodenbasis­ körper 4 und ein dazwischen eingefügter Isolierkörper 3, welcher den Anodenbasis­ körper 2 elektrisch gegenüber dem Kathodenbasiskörper 4 isoliert, ersichtlich.

Der Anodenbasiskörper 2 ist mit einer Anodendüse 6 und der Kathodenbasiskörper 4 mit einer Kathode 7 versehen, wobei sowohl die Anodendüse 6 wie auch die Ka­ thode 7 quer zur Längsmittelachse des Brennerkopfs 1 in diesen eingesetzt sind, so dass ein erzeugter Plasmastrahl 10 radial aus dem Brennerkopf 1 austritt. Sowohl der Anodenbasiskörper 2 wie auch der Kathodenbasiskörper 4 sind aus einem elek­ trisch gut leitenden Material wie beispielsweise Messing gefertigt. Dabei ist die Anodendüse 6 elektrisch mit dem Anodenbasiskörper 2 und die Kathode 7 elektrisch mit dem Kathodenbasiskörper 4 verbunden. Die Zufuhr des Beschichtungspulvers erfolgt über ein Rohr 9, welches auf der Aussenseite des Brennerkopfs 1 angeordnet ist. Da dieses Rohr 9 quer zur Längsmittelachse L der Auslassdüse 6 verläuft, wird das Beschichtungsmaterial dem andeutungsweise eingezeichneten Plasmastrahl 10 im wesentlichen radial zugeführt. Der Brennerkopf 1 ist sehr kompakt ausgebildet, wodurch sich die gezeigte Plasmaspritzvorrichtung insbesondere auch zum Be­ schichten von Bohrungs- und Rohrwandungen eignet. Auf die übrigen, für die Zufuhr der Betriebs- sowie Kühlmedien notwendigen Kanäle wird im einzelnen nicht näher eingegangen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemässen Brennerkopfs 1, währenddem Fig. 3 eine Draufsicht auf den Brennerkopf 1 und Fig. 4 eine Frontansicht des Brennerkopfs 1 zeigt. Anhand dieser drei Figuren wird die Ausge­ staltung des Brennerkopfs 1 näher erläutert, wobei gleiche Teile mit denselben Be­ zugszeichen wie in der Fig. 1 versehen sind. Beim gezeigten Brennerkopf 1 ist in den Anodenbasiskörper 2 ein Gaszufuhrkanal 12 (Fig. 2) eingelassen, der in eine im we­ sentlichen kegelförmig gestaltete Ausnehmung 13 mündet. Das für die Zufuhr des Beschichtungspulvers vorgesehene Rohr 9 ist an einem Abstützelement 14 fixiert, welches mit einem sich zwischen der Ausnehmung 13 und dem Pulverzufuhrrohr 9 erstreckenden Hohlraum 15 versehen ist. Dieser Hohlraum 15 kann über den Kanal 12 mit einem Gas geflutet werden, wie dies in Fig. 2 andeutungsweise dargestellt ist. Dieses Gas 16 tritt auf der zum Plasmastrahl 10 gerichteten Seite aus dem Hohlraum 15 aus und verhindert somit, dass es im aerodynamisch kritischen Bereich zwischen der Austrittskante der Anodendüse 6 und der Mündung des Pulverzufuhrrohrs 9 zu Pulveransammlungen kommt.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Anodenbasiskörper und Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Anodenbasiskörper. Aus diesen beiden Figuren geht insbesondere die Ausgestaltung der Anodendüse 6 sowie die Form der Ausnehmung 13 hervor.

Je nach gewünschtem Effekt und Art des Spritzpulvers kann sowohl ein reaktives wie auch ein inertes Gas über den Kanal 12 zugeführt werden. In den allermeisten Fällen genügt es, wenn ca. 10 bis 20 Liter Gas pro Minute zugeführt werden.

Claims (5)

1. Plasmaspritzvorrichtung, mit einem mit einer als Anode geschalteten Auslassdüse (6) versehenen Brennerkopf (1), welch letzterer mit einem Pulverzufuhrkanal (9) ver­ sehen ist, der im wesentlichen radial zur Längsmittelachse (L) der Auslassdüse (6) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkopf (1) mit zumindest einer Gasaustrittsöffnung (12a) versehen ist, über welche ein Gas (16) derart zuführbar ist, dass Ansammlungen von Beschichtungspulverpartikeln im Bereich der Auslassdüse (6) weitestgehend vermieden werden.

2. Plasmaspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ei­ nen zwischen der zumindest einen Gasaustrittsöffnung (12a) und dem Pulverzufuhr­ kanal (9) verlaufenden Hohlraum (15) bildendes Abstützelement (14) vorgesehen ist.

3. Plasmaspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkopf (1) einen mit der Auslassdüse (6) versehenen Anodenbasiskörper (2), einen mit einer Kathode (7) versehenen Kathodenbasiskörper (4) und einen da­ zwischen eingefügten Isolierkörper (3) aufweist.

4. Plasmaspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenbasiskörper (24) mit einer im wesentlichen kegelförmig ausgebildeten Aus­ nehmung (13) versehen ist, in welche die zumindest einen Gasaustrittsöffnung (12a) mündet.

5. Plasmaspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die Kegelspitze der Ausnehmung (13) mündender Gaszufuhrkanal 12 vorgesehen ist.