DVS 2321-2015 Thermal spraying with suspensions.pdf
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1、Inhalt:1 Einleitung2 Geltungsbereich3 Suspensionen4 Anlagentechnik5 Substrate und Oberfl chenvorbereitung des Substrates6 Schichtmikrostrukturen7 Prfen der Schichten8 Anwendungsmglichkeiten9 Nachbehandlung10 Arbeits- und Umweltschutz11 Schrifttum1 Einleitung Beim Thermischen Spritzen mit Suspensione
2、n wird mit den be-kannten Technologien atmosphrisches Plasmaspritzen (APS) und Hochgeschwindigkeitsfl ammspritzen (HVOF) eine neue Klas-se von Spritzzusatz die Suspension verwendet. In Analogie zum Pulver- und Drahtfl ammspritzen erscheint es deshalb von Vorteil, die Art des Spritzzusatzes in die Ve
3、rfahrensbezeichnung mit aufzunehmen und als Abkrzung APS-S bzw. HVOF-S zu ver-wenden. Fr die Herstellung der Schichten wird gegenwrtig in der Regel konventionelle Anlagentechnik des APS und HVOF mit entspre-chenden Modifi kationen verwendet. Dies betrifft primr die Fr-dertechnik (Suspensionsfrderer)
4、 und die Injektion. Fr eine Rea-lisierung der Technologie in der industriellen Praxis mssen neben der Verfgbarkeit einer praxistauglichen Hardware (z. B. Suspen-sionsfrdereinheiten, Injektoren) auch alle Fragen, die mit der Verwendung von Suspensionen als Spritzzusatz in Verbindung stehen, geklrt we
5、rden. Gleichzeitig mssen Suspensionsfrder-raten und Auftragswirkungsgrade eine wirtschaftliche Herstellung der Schichten erlauben. Die Verwendung von Suspensionen zum thermischen Spritzen befi ndet sich gegenwrtig im bergang von der Entwicklung im Laborbetrieb in die industrielle Praxis. Auf Grund d
6、er aktuellen Dynamik des Prozesses ist laufend mit Neuerungen und Wei-terentwicklungen zu rechnen. Gleichzeitig werden viele aktuelle Arbeiten aus dem kommerziellen Bereich (insbesondere Anwen-dungsentwicklungen) auf Grund von Einschrnkungen durch Ge-heimhaltungsmanahmen erst versptet oder gar nicht
7、 publiziert. 2 Geltungsbereich Dieses Merkblatt enthlt Informationen ber den aktuellen Einsatz von Suspensionen als Spritzzusatz beim Thermischen Spritzen. Die Herstellung von konturnahen Schichten im Bereich 10-50 m gehrt neben den geringen Oberfl chenrauheiten zu den beson-ders wichtigen spezifi s
8、chen Vorteilen. Fr einige Werkstoffe wie z. B. Al 2O 3und TiO 2konnte der Nachweis von Schichteigenschaften erbracht werden, die mit konventionellen Prozessen nicht mglich sind. Schichtdicken, -morphologien und -eigenschaften knnen in einem sehr weiten Bereich variiert werden. Bei Wrmedmm-schichten
9、hngt die Schichtrauheit von der Ausbildung der kolum-naren Strukturen ab. Ein besonderer Vorteil liegt in der direkten Verwendung feindisper-ser oxidkeramischer Pulver, wie sie zur Herstellung von gesinter-ten technischen Keramiken mit einer groen Variabilitt (Korngr-e, Reinheit, etc.) zur Verfgung
10、stehen. Im Merkblatt werden Hinweise und Empfehlungen zur Auswahl der Schichtwerkstoffe, der Charakteristik entsprechender Suspensio-nen, der Schichtherstellung, insbesondere mit atmosphrischem Plasmaspritzen (APS) und mit Hochgeschwindigkeitsfl ammsprit-zen (HVOF) und der Schichtcharakterisierung g
11、egeben. Beispie-le fr Beschichtungen, die mit Suspensionen als Zusatzwerkstoff hergestellt wurden, werden angegeben. Die Verwendung von Suspensionen als fl ssiger Spritzzusatz grenzt sich ab von der Verwendung von Lsungen, die ebenfalls Gegenstand von aktuellen Entwicklungsarbeiten ist. Whrend sich
12、in Suspensionen feindisperse Partikel im Lsungsmittel befi nden, dissoziiert der Spritzwerkstoff bei Lsungen in Ionen. Es wird bei-spielsweise die Verwendung von Nitraten und Alkoholaten unter-sucht. 3 Suspensionen Suspensionen sind als Spritzzusatz gegenwrtig bei Herstellern nur auf Anfrage verfgba
13、r. Fr die Versorgung mit Suspensionen sind in der Zukunft grundstzlich zwei unterschiedliche Konzepte denkbar: entweder ein Vertrieb von spritzfertigen Suspensionen (hnlich wie Schleifmittelsuspensionen) oder die Anfertigung der Suspension direkt im Spritzbetrieb nach einem vorgegebenen Re-zept. Let
14、zteres erfordert zustzliche, aber kommerziell verfgbare, Anlagentechnik fr die Suspensionsherstellung im Spritzbetrieb. Wie bei allen anderen Spritzzustzen entsteht die Schicht aus-schlielich aus dem Feststoff, die Flssigkeit ist also ausschlie-lich ein Hilfsmittel. Als Flssigkeit in Entwicklungsarb
15、eiten werden Wasser und verschiedene Alkohole verwendet. Fr den Einsatz in der industriellen Praxis sprechen Kosten und Arbeitssicherheit eindeutig fr die Verwendung von Wasser. Bild 1: Parameter fr die Suspensionen durch die Feststoffe vorgegebene Eingangsparameter (blau) und resultierende Paramete
16、r (rot) der Suspensi-on L.-M. Berger, F.-L. Toma, A.Potthoff, Therm. Spray Bull., 2013, 6 (2), 98-101. Bild 1 zeigt wesentliche, die Suspensionseigenschaften bestim-mende Parameter. Die Gesamtheit der aus den Rohstoffeigen-schaften resultierenden (im Bild mit blauem Untergrund) und durch Zugabe von
17、Additiven optimierbaren Suspensionseigenschaften (im Bild mit rotem Untergrund) bestimmt die Anwendbarkeit einer Suspension zum thermischen Spritzen. Hohe SchichtqualittenMrz 2015Nachdruck und Kopie, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des HerausgebersBezug: DVS Media GmbH, Postfach 10 19 65, 400
18、10 Dsseldorf, Telefon (02 11) 15 91- 0, Telefax (02 11) 15 91- 150DVS, Ausschuss fr Technik, ArbeitsgruppeDiese Verffentlichung wurde von einer Gruppe erfahrener Fachleute in ehrenamtlicher Gemeinschaftsarbeit erstellt und wird als eine wichtige Erkenntnisquelle zur Beachtung empfohlen. Der Anwender
19、 muss jeweils prfen, wie weit der Inhalt auf seinen speziellen Fall anwendbar und ob die ihm vorliegende Fassung noch gltig ist. Eine Haftung des DVS und derjenigen, die an der Ausarbeitung beteiligt waren, ist ausgeschlossen.DVS DEUTSCHER VERBAND FR SCHWEISSEN UND VERWANDTE VERFAHREN E. V.DVS 2321T
20、hermisches Spritzen und thermisch gespritzte Schichten“Thermisches Spritzen mit Suspensionen MerkblattB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11DVS 2321Seite 2knnen nur durch die Verwendung homogener Suspe
21、nsionen mit sehr guter Fliefhigkeit gewhrleistet werden, da diese eine hohe Langzeitstabilitt des Spritzprozesses ermglichen. Das heit, whrend des Spritzprozesses darf sich die Suspension nicht ent-mischen, sondern muss mit konstanten Eigenschaften frderbar sein. Um dies zu realisieren, mssen die Pa
22、rtikel vereinzelt, d. h. in einer kolloidchemisch stabilen Suspension, vorliegen. Eine wei-tere Anforderung an die Suspension ist, dass sie keine korrosive Wirkung auf die Anlagentechnik hat. Die Effi zienz des Spritzprozesses wird positiv beeinfl usst, wenn der Feststoffgehalt der Suspension mglich
23、st hoch (bis zu 70 Ma. %) ist, da dann die zu verdampfende Wassermenge verringert wird und die Spritzzeiten reduziert werden. Insbesondere die Ver-wendung von Pulvern mit Korngren 1 m erlaubt solch hohe Konzentrat nen. 4 Anlagentechnik Bild 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Anlage zum thermisch
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