DE2818304C2

DE2818304C2 -

Info

Publication number: DE2818304C2
Application number: DE2818304A
Authority: DE
Inventors: Richard T. Huntington N.Y. Us Smyth
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1987-12-10
Also published as: DE2818304A1; CA1104004A; FR2389297A1; IT1102190B; IT7849090A0; FR2389297B1; JPS6242666B2; JPS53137036A; US4121083A; GB1597559A

Description

Die Erfindung betrifft eine Plasma-Spritzpistolenan ordnung zum Aufbringen von Überzügen auf eine Un terlage, mit einer Düsenelektrode mit einem durch sie hindurchgehenden Düsenkanal, einer rückwärtigen Elektrode, einer Einrichtung, um ein plasmabildendes Gas durch die Düsenelektrode zu führen, einer Einrich tung, um einen bogenbildenden Strom zwischen den Elektroden zu führen und einen Plasma-Austrittsstrahl zu bilden, einer Einrichtung zum Einführen eines zu spritzenden Überzugsmaterials in den Plasma-Aus trittsstrahl und einer Wandabschirmung für den Plasma- Austrittsstrahl, welche sich von dem Auslaß der Düsen elektrode erstreckt. Die Erfindung betrifft auch ein Ver fahren zum Plasmaflammenspritzen von Überzugsma terial auf eine Unterlage, bei dem ein plasmabildendes Gas durch eine Düsenelektrode und ein bogenbildender Strom durch die Düsenelektrode und eine rückwärtige Elektrode geführt werden, um einen Plasmaaustritts strahl zu bilden, bei dem ein Überzugsmaterial in den Plasmaaustrittsstrahl eingeführt wird, und der Plas maaustrittsstrahl in Längsrichtung entlang einer Wand abschirmung, welche sich von dem Auslaß der Düsen elektrode her erstreckt, geführt wird.

Es sind Plasma-Spritzpistolen bekannt, in denen ein elektrischer Bogen verwandt wird, um ein Gas anzure gen, wodurch ein thermisches Plasma sehr hoher Tem peratur erzeugt wird. Zerstäubte oder pulverförmige Stoffe werden in das thermische Plasma eingebracht, geschmolzen und auf ein Substrat oder eine Unterlage ausgestoßen, um einen Überzug zu bilden. Solche pul verförmigen Stoffe können beispielsweise Metalle, Me tallegierungen, keramische Werkstoffe wie Metalloxide und Karbide u. ä. sein.

Bisher sind Schwierigkeiten wegen der Verunreini gung des von der Düse der Spritzpistole austretenden Strahls aufgetreten. Eine solche Verunreinigung kann beispielsweise ein Lufteinschluß sein, der eine beträcht liche Oxidation des Überzugstoffes zur Folge hat. Die Bedingungen zum Spritzen, insbesondere die Wärme und die Geschwindigkeit, wurden oft so eingestellt, daß sich ein Kompromiß ergab, um das Pulver gerade aus reichend zu erwärmen, so daß es schmilzt. Es sind Ver suche unternommen worden, um diese Schwierigkeiten zu überwinden, jedoch war ihnen nur ein beschränkter Erfolg beschieden. Ein solcher Versuch bestand darin, die Vorrichtung vollkommen in einer Kammer einzu schließen, was jedoch kostspielig und auch sehr um ständlich ist. Bei anderen Einrichtungen waren die Be mühungen, um die Schwierigkeit zu überwinden, darauf gerichtet, eine Gasabschirmung zu verwenden. Bei spielsweise ist in der US-PS 34 70 347 die Verwendung eines koaxialen, ringförmigen Stromes von nicht er wärmtem Gas angegeben. jedoch ist hierfür ein relativ großer Durchfluß eines Gases erforderlich, z. B von Ar gon, welches teuer ist. Ferner besteht bei solchen be kannten Einrichtungen die Neigung, daß sich auf der Abschirmeinrichtung ein Überzug aufbaut.

Vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plasma-Spritzpistole bzw. ein Verfahren zum Auf bringen von Plasma-Spritzüberzügen anzugeben, mit dem gegenüber den bisher bekannten Überzügen ver besserte Spritzüberzüge erhalten werden können.

Dies wird ausgehend von einer Plasma-Spritzpisto lenanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungs gemäß dadurch erreicht, daß eine Einrichtung zur Bil dung einer Flammenabschirmung für den Plasma-Aus trittsstrahl mindestens innerhalb der Wandabschirmung vorgesehenist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Plasmaflam menspritzen von Überzugsmaterial auf eine Unterlage zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest innerhalb der Wandabschirmung eine Flammenabschirmung für den Plasmaaustrittsstrahl gebildet wird. Überraschend er gab sich, daß mit einer derartigen Plasma-Spritzpistole sowie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Plas maflammenspritzen ein höherer Ablagerungswirkungs grad erzielt werden konnte. Weiterhin wurde ein verrin gerter Sauerstoffgehalt in dem Austrittsstrahl für metal lische Stoffe erreicht, und es konnte die Zahl der unge schmolzenen Teilcheneinschlüsse gegenüber dem bis her bekannten Stand der Technik verringert werden. Schließlich wurde eine erhöhte Zuführgeschwindigkeit erzielt und insgesamt ergab sich eine bessere Qualität des Überzuges.

Die Flammenabschirmung für den Plasmaaustritts strahl kann sich gegebenenfalls auch über die Abschirm wand hinaus erstrecken.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist die Flammenabschirmung unter einem Winkel zwischen ungefähr 160° und ungefähr 180° in bezug auf die Achse des Plasmaaustrittsstrahls gerichtet. ln bevor zugter Weise ist die Flammenabschirmung unter seinem Winkel von ungefähr 180°C in bezug auf die Achse des Plasmaaustrittsstrahls ausgerichtet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ab schirmwand zylinderförmig ausgebildet, und es ist eine Einrichtung zur Wasserkühlung dieser Abschirmwand vorgesehen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Einrichtung, durch welche eine Flammenabschirmung für den Plasmaaustrittsstrahl zumindest innerhalb der Abschirmwand gebildet wird, eine Brennereinrichtung, welche anschließend an die Auslaßöffnung der Ab schirmwand angeordnet ist. Gemäß einem Gedanken der Erfindung ist das Gas in der Brennereinrichtung eine brennbare Mischung, wie z. B. Luft oder Sauerstoff, welcher mit Propan, Acetylen, mit dem von der Air Products Inc. hergestellten APACHI®-Gas, mit von der Dow Chemical Company hergestellten MAPP®-Gas, oder mit Wasserstoff gemischt wird. Vorzugsweise wird ein Gas mit einem hohen Molekulargewicht benutzt. Bei manchen Einrichtungen ist es wünschenswert, dieses Gas vorzuwärmen. Bei einigen Einrichtungen kann auch eine brennbare Flüssigkeit verwandt werden.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein ringförmiger Verteiler anschließend an das äußere Ende der Abschirmwand befestigt, der Düsenöffnungen auf weist, um die Wirkung eines ringförmigen Vorhanges um die Plasmaflamme zu erzielen, wenn sie die Ab schirmwand verläßt und sich zu der Zielunterlage be wegt.

Weitere vorzugsweise Ausgestaltungen der Erfin dung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausfüh rungsformen erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Mittellängsschnitt einer Plasma-Spritzpi stolenanordnung, die gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil eines Mittellängsschnitts, der den Auslaßabschnitt der Plasma-Spritzpistole gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 4 eine Tabelle in der die Ergebnisse eines Ver gleichsversuchs zwischen einer erfindungsgemäßen Plasma-Spritzpistole und herkömmlichen Pistolen ange geben sind, und

Fig. 5 bis 9 schematische Darstellungen, von denen eine jede eine Wand- und Flammenabschirmungsanord nung gemäß anderer Ausführungsformen der Erfindung darstellt.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs form der Erfindung ist eine Plasma-Spritzpistolenan ordnung zur Beschichtung einer Unterlage allgemein mit 10 bezeichnet. Sie umfaßt eine Düsenelektrode 12, durch die eine Düsenbohrung oder ein Düsenkanal 14 hindurchgeht, und eine rückwärtige Elektrode 16, wel che an einem Elektrodenhalter 18 befestigt ist. Elektri sche Leitungsanschlüsse 20 und 22 dienen dazu, die Elektroden mit einer geeigneten elektrischen Quelle zu verbinden. Ein plasmabildendes Gas wie z. B. Stickstoff, Argon, Helium, Wasserstoff o. ä. wird von einer geeig neten Druckquelle her durch eine Verbindung 24 über einen ringförmigen Durchlaß, welcher von der Elektro denspitze und dem schräg verlaufenden Abschnitt der Düse gebildet wird, in den Raum 14 um die Spitze der Elektrode 16 geführt. Der elektrische Strom fließt von der Verbindung 20 durch den Elektrodenhalter 18 zur Elektrode 16 und von der Spitze der Elektrode l 6in der Form eines Bogens zur Düse 12 und dann zu der Verbin dung 22, um auf diese Weise eine sehr heiße Plasma flamme zu bilden, welche sich nach außen durch den Auslaß 26 der Düsenelektrode 12 erstreckt. Ein oder zusätzliche Gase können mit dem Hauptgas gemischt werden, wenn dieses erwünscht ist.

Ein wärmeschmelzbares, pulverförmiges Überzugs material, wie z. B. ein pulverförmiges Metall oder kera mischer Werkstoff o. ä. wird von einem Trägergas mit genommen, welches beispielsweise ein Gas wie Stick stoff, Helium, Argon oder sogar Luft sein kann und von einer geeigneten Quelle durch einen Anschluß 28, wel cher hierfür vorgesehen ist, zugeführt wird. Bei der dar gestellten Ausführungsform wird das pulverförmige Material in die Plasmaflamme anschließend an den Dü senaustritt 26 mittels der Düse 30 eingebracht. Beim Betrieb bewegt sich infolgedessen der Plasma-Aus trittsstrahl oder die Plasmaflamme mit dem von ihr mit genommenen pulverförmigen Material mit sehr hoher Geschwindigkeit in die Richtung, die durch den Pfeil 32 angezeigt ist. Ihre Achse selbst ist mit 33 bezeichnet.

Eine ringförmige Abschirmwand, die mit 34 bezeich net ist, ist an der Düse 12 anschließend an den Düsen auslaß 36 angeordnet, um eine Abschirmkammer 37 zu bilden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Abschirmwand 34 zylindrisch und weist einen inneren Stufenabschnitt 38 und einen äußeren Stufenabschnitt 40 auf.

In Fig. 1 ist ein Gasbrenner, welcher allgemein mit 42 bezeichnet ist, am äußeren Ende der Abschirmwand 34 angeordnet. Er weist eine ringförmige Verbrennungs kammer 44 auf, die eine Vielzahl von Strahlöffnungen 46 speist, welche unter einem Winkel von zwischen unge fähr 60° und ungefähr 180° in bezug auf die Achse 33 des Plasma-Austrittsstrahl oder der Plasmaflamme aus gerichtet sind. Vorzugsweise sind die Strahlöffnungen unter einem Winkel von ungefähr 180° in bezug auf die Achse 33 der Plasmaflamme ausgerichtet, um eine ring förmige Verbrennungsflammenabschirmung innerhalb der Kammer 37 nahe der Wandabschirmung zu bilden, wie es durch die Pfeile 48 angezeigt ist. Andererseits können die Strahlöffnungen auch in der Form einer durchgehenden, schmalen, ringförmigen, schlitzähnli chen Öffnung ausgebildet sein. Die Verbrennungsgase für die Flammenabschirmung werden der Brennkam mer 44 über eine Steuereinrichtung 50, einen Verbren nungsgaseinlaß 52 und Rohrleitungen 54, die innerhalb der Wandabschirmung 34 vorgesehen sind, zugeführt. Die Funktion der Steuereinrichtung wird mehr ins ein zelne gehend, weiter unten erklärt.

Wegen der hohen Temperaturen, die bei Plasma- Spritzpistolen dieser Gattung auftreten, ist eine Wasser kühlung vorgesehen. Die elektrischen Leitungsan schlüsse 20 und 22 sind so ausgebildet, daß sie wasserge kühlte, elektrische Leitungen aufnehmen, durch welche das Kühlwasser unter Druck durchgeleitet wird. Dieses Kühlwasser fließt durch den Anschluß 22 und um die Düse 12 herum und dann nach außen durch eine Seite und anschließend nach innen durch die andere Seite einer Wassertasche 56, um die Wandabschirmung 34 zu kühlen. Das Kühlwasser wird anschließend durch einen Durchlaß 58 geführt, um die Elektrode 16 zu kühlen, bevor es das System durch den Anschluß 20 verläßt.

Man sieht, wie es durch den Pfeil 48 angedeutet ist, daß die Flammenabschirmung innerhalb der Wandab schirmung 34 in Richtung auf das Ausströmen der Plas mabogenflamme gerichtet ist, welches durch den Pfeil 32 angedeutet ist. Die Kombination dieser beiden Strö mungen zusammen mit der hohen Temperatur der Flammengase befriedigt das Eigenansaugen von umge bender Atmosphäre durch den Plasmabogenstrahl, oh ne daß der Plasmastrahl durch einen kalten Gasstrom oder mitgerissene Luft abgeschreckt wird, was sonst die Gefahr in sich birgt, daß eine unkontrollierte oxidieren de Reaktion mit dem zu spritzenden Material abläuft. jede geeignete Verbrennungsmischung kann verwandt werden. jedoch hat es sich als wünschenswert erwiesen, ein Gas mit einem hohen Molekulargewicht zu verwen den, um eine wesentliche Eigenausdehnung und eine relativ große Menge an Verbrennungsprodukten zu schaffen. Zu den zur Zeit bevorzugten Verbrennungsmi schungen gehören Luft oder Sauerstoff, welcher mit Acetylen, Propan, von der Air Products Inc. hergestell tem APACHI-Gas, von der Dow Chemical Company hergestelltem MAPP-Gas oder Wasserstoff gemischt wird. Die Steuereinrichtung dient dazu, die Eigenschaf ten des der Verbrennungskammer 44 zugeführten Ga ses zu steuern. Bei manchen Einrichtungen ist es wün schenswert, die Verbrennungsmischung vorher zu er wärmen. Ferner können in Abhängigkeit von dem zu spritzenden Material die Verbrennungsgase eingestellt werden, um entweder eine oxidierende, eine neutrale oder eine reduzierende Atmosphäre sowohl in der Kammer 37 und über deren Auslaß hinaus zu schaffen. Dadurch kann die chemische Zusammensetzung des ge spritzten Überzuges gesteuert werden, wie z. B. da durch, daß der Kohlenstoffgehalt von Karbiden, Eisen oder ähnlichem gesteuert werden. Auch ist es möglich, Verbindungen wie Bariumtitanat ohne die übliche Ver ringerung des Sauerstoffgehaltes zu spritzen. Im allge meinen ist beim Spritzen von Metallen eine reduzieren de Atmosphäre erforderlich, wogegen es beim Spritzen von keramischen Stoffen wünschenswert ist, einen Sau erstoffüberschuß vorzusehen.

Um die Art der Erfindung näher im einzelnen zu er läutern, ist in Fig. 4 eine Tabelle dargestellt, in der Er gebnisse von Vergleichsversuchen angegeben sind, wo bei das gleiche Material mit einer herkömmlichen Plas ma-Spritzpistole ohne Abschirmung und einer erfin dungsgemäßen Plasma-Spritzpistole gespritzt worden ist. Die erfindungsgemäße Plasma-Spritzpistole weist eine ringförmige Wandabschirmung und eine ringförmi ge Flammenabschirmung innerhalb und anschließend an die Wandabschirmung auf, wobei sie unter einem Winkel von ungefähr 180° in bezug auf die Achse der Plasmaflamme ausgerichtet ist. Die in der Tabelle der Fig. 4 angegebene Haltbarkeit wurde gemäß dem in Tabelle I angegebenen Testverfahren bestimmt. Die Versuchsergebnisse zeigen eine klare Überlegenheit der erfindungsgemäßen Plasma-Spritzpistole.

Das folgende Beispiel beschreibt die typische Arbeits weise der Plasma-Spritzpistole.

Beispiel 1

Eine Plasma-Spritzpistole, ähnlich derjenigen, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, wurde verwandt. Der Durchmesser D ₁ der Bohrung der Düsenelektrode 12 betrug 6,25 mm. Der innere Durchmesser D ₂ der Wand abschirmung 34 betrug 37,5 mm und der innere Durch messer D ₃ des Gasbrenners 42 28,8 mm. Der Abstand L ₁ zwischen dem Ende der Düse 12 und dem inneren Ende des Gasbrenners 42 betrug 42,5 mm, und der Abstand L ₂ zwischen dem Ende der Düsenelektrode 12 und der Un terlage oder dem Werkstück 11 betrug 68,8 mm. Der Durchmesser der Düse 30 für das pulverförmige Über zugsmaterial betrug 0,15 mm. Sechsunddreißig Strah lenöffnungen 46 mit einem Durchmesser von 1 mm wur den auf einem Kreis mit einem Durchmesser von 34,5 mm verwandt. Als Plasmagase wurden Argon mit einem Druck von 7,031 kg/cm² und einer Durchflußmenge von 3,15 l/h und Wasserstoff mit einem Druck von 4,219 kg/cm² und einer Durchflußmenge von 0,245 l/h ver wandt. Der Bogenstrom betrug 700 Ampere bei 48 Volt. Als Abschirmgas wurde eine Mischung aus Luft mit einem Druck von 3,156 kg/cm² und einer Durchfluß menge von 14,0 l/h und Propan mit einem Druck von 3,516 kg/cm² mit einer Durchflußmenge von 3,15 l/h verwandt. Das pulverförmige Uberzugsmaterial war ei ne Legierung auf Kobalt-Basis mit einer Teilchengröße von ungefähr 0 bis 40 µ und einer Flußmenge von 2,7 kg/h. Als Trägergas wurde Argon mit einer Flußmenge von 0,245 l/h verwandt. Die erhaltenen Überzüge wie sen eine wesentlich bessere Qualität als jene auf, die normalerweise mit herkömmlichen Spritzpistolen erhal ten werden.

Bei manchen Einrichtungen ist eine ringförmige Ver zweigung 59 gemäß Fig. 3 am äußeren Ende des Gas brenners 42 angeordnet. Kühlwasser oder ein inertes Gas, wie z. B. Stickstoff oder Argon wird dieser Ver zweigung durch einen Einlaß 61 zugeführt. Auf der der Unterlage 11 zugewandten Seite der Verzweigung ist eine ringförmige Einrichtung 60 mit Strahlöffnungen vorgesehen, um einen ringförmigen Vorhang um die Plasmaflamme, wie es durch den Pfeil 42 angedeutet ist, zu schaffen. Der Sprühstrahl dient nicht nur dazu, die Spritzströmung abzuschirmen, sondern er ermöglicht auch eine Steuerung des Spritzkegels und ferner dient er dazu, eine Kühlung für die Unterlage zu schaffen. In ähnlicher Weise kann die gleiche Verzweigung mit Pro pan verwandt werden, um eine sekundäre Flammenab schirmung um die Spritzströmung zu schaffen, und da durch weiterhin den Sauerstoffgehalt des Überzuges zu verringern. In manchen Fällen ist es erwünscht Kohlen stoffdioxid für diesen Zweck zu verwenden.

Während in den Fig. 1 und 2 die gegenwärtig bevor zugte Ausführungsform dargestellt ist, sind andere wün schenswerte Ausführungsformen der Erfindung in den Fig. 5 bis 9 angegeben. Fig. 5 zeigt in schematischer Form eine Ringwandabschirmung 64 mit einer Plasma flamme oder einem Auslaßstrahl 66, welcher in Längs richtung entlang einer mit 68 bezeichneten Achse ver läuft. Bei dieser Ausführungsform ist eine Ringflammen abschirmung 70 parallel zur Strömungsrichtung des Plasma-Austrittsstrahles ausgerichtet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 geht der Plas ma-Austrittsstrahl 66 in Längsrichtung langs seiner Achse 68 durch eine Ringwandabschirmung 72, und eine Flammenringabschirmung 74 ist unter einem Winkel ausgerichtet und hat eine Komponente, welche sich par allel zur Strömungsrichtung des Plasma-Austrittsstrah les erstreckt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 bewegt sich der Plasma-Austrittsstrahl 66 in Längsrichtung längs seiner Achse 68 durch eine ringförmige Wandabschir mung 76. Ein Teil des Gases zur Bildung der Flammen abschirmung wird, wie es bei 78 angedeutet ist, unter einem Winkel von ungefähr 180° in bezug auf die Achse 68 des Plasma-Austrittstrahles oder der Plasmaflamme ausgerichtet, und ein zweiter Teil des Gases zur Bildung der Flammenabschirmung wird, wie es bei 80 angezeigt ist, unter einem Winkel eingeführt, wobei sich eine Komponente parallel zur Strömungsrichtung des Plas ma-Austrittsstrahles erstreckt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 bewegt sich der Plasma-Austrittsstrahl 66 in Längsrichtung entlang seiner Achse 68 durch eine Ringwandabschirmung 82 und eine Flammenringabschirmung 84 ist unter einem Winkel ausgerichtet, wobei sie eine Komponente auf weist, welche sich in der zu der Strömungsrichtung des Plasma-Austrittsstrahles entgegengesetzten Richtung erstreckt.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform der Erfindung dar gestellt, bei der sich der Plasma-Austrittsstrahl 66 in Längsrichtung längs der Achse 68 durch eine Ringwand abschirmung 86 bewegt. Ein Teil des Gases zur Bildung der Flammenabschirmung, wie es bei 88 angegeben ist, wird unter einem Winkel von ungefähr 180° in bezug auf die Achse 68 des Plasma-Austrittsstrahles und ein zweiter Teil des Gases zur Bildung der Flammenab schirmung wird, wie es bei 90 angegeben ist, unter ei nem Winkel zugeführt, wobei sich eine Komponente ergibt, welche sich in einer Richtung erstreckt, die der Strömungsrichtung des Plasma-Austrittsstrahles entge gengesetzt ist.

Es ist somit offenbar, daß das Gas zur Bildung der Flammenabschirmung an einem oder mehreren Einläs sen eingeführt werden kann und daß jeder Einlaß unter irgendeinem Winkel von ungefähr 0° bis ungefähr 180° angeordnet sein kann, und daß er selbst senkrecht zur Strömungsrichtung des Plasma-Austrittsstrahles verlau fen kann.

Es ist somit zu erkennen, daß eine neue und verbes serte Plasma-Spritzpistolenanordnung geschaffen wird, welche den herkömmlichen Spritzpistolen gegenüber in bezug auf den Niederschlagswirkungsgrad, den verrin gerten Sauerstoffgehalt, die verringerten Einschlüsse an ungeschmolzenen Teilchen und auch in bezug auf ande re Betriebseigenschaften überlegen ist.

Tabelle I Versuchsbeschreibung zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit bzw. der Haltbarkeit

Die Pulver wurden unter Bedienungen gespritzt, um Überzüge herzustellen, deren Abriebfestigkeit oder Verschleißfestigkeit wie folgt bestimmt wurde: 1. Die Dicke der Versuchsreihen (unter Einschluß des Überzuges) wird an vier Stellen mit einem Su permikrometer gemessen. Die Meßwerte werden notiert. Die vier Stellen werden für eine nachfol gende Messung dadurch angezeichnet, daß eine Markierung oder Zahl am Umfang der Scheibe an gebracht wird.

2. jede Scheibe wird genau gewogen, wobei eine analytische Waage verwandt wird. Das Gewicht wird niedergeschrieben.
3. In das Spannfutter einer Ständerbohrmaschine wird eine Antriebseinrichtung eingespannt.
4. Eine Brückenwaage wird auf dem Tisch der Bohrmaschine angeordnet. Der Bohrdruckarm (Handhabe) wird nach unten in eine waagerechte Stellung gezogen und in dieser Stellung arretiert.
5. Der Bohrtisch wird angehoben bis die Antriebs einrichtung eine Last von 11,25 kg auf der Brücken waage anzeigt.
6. Die Bohrdruckspindel wird freigegeben. Ein Ge wicht wird an den Druckarm gehängt und so ange ordnet, daß die Waage 11,25 kg anzeigt. Die Stelle an dem Arm, bei der dieser Meßwert erhalten wird, wird markiert.
7. Die Waage wird entfernt.
8. Die Spindel wird nach oben bewegt und der Paß stift wird durch einen 3,18 cm Steckstift ersetzt.
9. Zwei Testscheiben werden auf einer Abriebbahn angeordnet. Die Bohrspindel wird gesenkt, bis die Antriebsstitte in die Antriebsöffnungen der Schei ben eintreten. Ohne Last auf den Scheiben wird in dieser Stellung arretiert.
10. Die Ständerbohrmaschine wird angeschaltet. In eine Pfanne wird eine gründlich gemischte Auf- i schlämmung aus Tonerdeschmirgelpulver (Metco 101) - 270 mesh + 15 micron in einer Aufschläm mung von 25 g Schmirgelpulver in 200 cm³ leichtem Maschinenöl - geschüttet. Die Arretierung an der Spindel wird gelöst, so daß das Gewicht von 11,25 kg auf die Testscheiben wirkt. Der Zeitpunkt des Beginns wird notiert.
11. Der Test wird während 20 Minuten durchge führt.
12. Die Scheiben werden herausgenommen und in einem Lösungsmittel gewaschen. Die Scheiben werden gewogen und ihre Dicke wird gemessen. Diese Meßwerte werden aufgeschrieben und mit den ursprünglichen verglichen.

Claims

1. Plasma-Spritzpistolenanordnung zum Aufbrin gen von Überzügen auf eine Unterlage, mit einer Düsenelektrode mit einem durch sie hindurchge henden Düsenkanal, einer rückwärtigen Elektrode, einer Einrichtung, um ein plasmabildendes Gas durch die Düsenelektrode zu führen, einer Einrich tung, um einen bogenbildenden Strom zwischen den Elektroden zu führen und einen Plasma-Aus trittsstrahl zu bilden, einer Einrichtung zum Einfüh ren eines zu spritzenden Überzugsmaterials in den Plasma-Austrittsstrahl und einer Wandabschir mung für den Plasma-Austrittsstrahl, welche sich von dem Auslaß der Düsenelektrode erstreckt, da durch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (42) zur Bildung einer Flammenabschirmung für den Plasma-Austrittsstrahl mindestens innerhalb der Wandabschirmung (34) vorgesehen ist.

2. Plasma-Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu spritzende Überzugs material in Pulverform vorliegt.

3. Plasma-Spritzpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42) zur Bildung einer Flammenabschirmung zumindest innerhalb der Wandabschirmung (34) für den Plas maaustrittsstrahl wenigstens einen Auslaß (46) auf weist, durch den die Flammenabschirmung unter einem Winkel von zwischen ungefähr 160° und un gefähr 180° in bezug auf die Achse (33) des Plas maaustrittsstrahls ausrichtbar ist.

4. Plasma-Spritzpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42) zur Bildung einer Flammenabschirmung zumindest innerhalb der Wandabschirmung (34) für den Plas maaustrittsstrahl wenigstens einen Auslaß (46) auf weist, durch den die Flammenabschirmung unter einem Winkel von ungefähr 180° in bezug auf die Achse (33) des Plasmaaustrittsstrahls ausrichtbar ist.

5. Plasma-Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tung (42) zur Bildung einer Flammenabschirmung zumindest innerhalb der Wandabschirmung (34) für den Plasmaaustrittsstrahl eine Brennereinrichtung (42) aufweist, welche nahe an dem der Düsenelek trode (12) abgewandten Ende der Wandabschir mung (34) angeordnet ist.

6. Plasma-Spritzpistole nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennereinrichtung (42) eine ringförmige Brennkammer (44) umfaßt, wel che mit Strahlenöffnungen (46) ausgebildet ist, wel che unter einem Winkel von ungefähr 180° in be zug auf die Achse (33) des Plasmaaustrittsstrahls ausgerichtet sind.

7. Plasma-Spritzpistole nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennereinrich tung (42) eine Einlaßeinrichtung (54) für ein Ver brennungsgas umfaßt, welche sich in Längsrichtung der Wandabschirmung (34) erstreckt.

8. Plasma-Spritzpistole nach einem der Ansprüche 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrich tung zur Wasserkühlung der Wandabschirmung (34) vorgesehen ist.

9. Plasma-Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandab schirmung (34) eine zylindrische Ausgestaltung hat. 10. Plasma-Spritzpistole nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (28, 30) zum Einführen von pulverförmigem Überzugsmaterial in dem Plasmaaustrittsstrahl anschließend an die Auslaßöffnung (26) der Düsenelektrode (12) ange ordnetist.

11. Plasma-Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tung (42) zur Bildung einer Flammenabschirmung für den Plasmaaustrittsstrahl innerhalb der Wand abschirmung (34) eine Einrichtung umfaßt, um eine brennbare Mischung mit hohem Molekulargewicht zuverbrennen.

12. Plasma-Spritzpistole nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsmi schung mit hohem Molekulargewicht Propan ent hält.

13. Plasma-Spritzpistole, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (59) vorgese hen ist, durch die eine ringförmige Vorhangwir kung um den Plasmaaustrittsstrahl herum erzeug bar ist, wenn er die Wandabschirmung (34) verläßt und sich in Richtung auf die Unterlage ( 11) bewegt. 14. Plasma-Spritzpistole, nach Anspruch 13, da durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (59) zur Bildung einer ringförmigen Vorhangwirkung eine ringförmige Verzweigung (59) und Öffnungen (60) aufweist, die anschließend an das äußere Ende der Wandabschirmung (34) angeordnet sind.

15. Plasma-Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42) zur Bil dung einer Flammenabschirmung zumindest inner halb der Wandabschirmung (34) für den Plasmaaus trittsstrahl eine Einrichtung (46) umfaßt, durch die die Flammenabschirmung unter einem Winkel der art ausrichtbar ist, daß eine sich parallel zur Strö mungsrichtung des Plasmaaustrittsstrahls erstrek kende Komponente vorliegt.

16. Plasma-Spritzpistole, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42) zur Bil dung einer Flammenabschirmung zumindest inner halb der Wandabschirmung (34) für den Plasmaaus trittsstrahl eine Einrichtung (46) aufweist, durch die die Flammenabschirmung unter einem Winkel ausrichtbar ist, wobei eine Komponente in der Richtung auftritt, die zur Strömungsrichtung des Plasmaaustrittsstrahls entgegengesetzt gerichtet ist.

17. Plasma-Spritzpistole, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Einrichtung mit Strahlöffnungen (80, 90) vorgesehen ist, welche un ter einem Winkel von ungefähr 0° bis ungefähr 180° in bezug auf die Achse (33) des Plasmaaus trittsstrahls ausgerichtet sind.

18. Plasma-Spritzpistole, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Einrichtung (80) mit Strahlöffnungen vorgesehen ist, die unter ei nem Winkel ausgerichtet sind, wobei eine sich par allel zur Strömungsrichtung des Plasmaaustritts strahls erstreckende Komponente ergibt.

19. Plasma-Spritzpistole, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Einrichtung (90) mit Strahlöffnungen vorgesehen ist, die unter ei nem Winkel ausgerichtet sind, wobei sich eine ent gegengesetzt zur Strömungsrichtung des Plas maaustrittsstrahls erstreckende Komponente vor liegt.

20. Plasma-Spritzpistole, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandabschirmung (34) ei nen radial nach innen gerichteten Lippenabschnitt aufweist, welcher zu ihrem Auslaßende hin ange ordnet ist.

21. Verfahren zum Plasmaflammenspritzen von Überzugsmaterial auf eine Unterlage, bei dem ein plasmabildendes Gas durch eine Düsenelektrode und ein bogenbildender Strom durch die Düsen elektrode und eine rückwärtige Elektrode geführt werden, um einen Plasmaaustrittsstrahl zu bilden, bei dem ein Überzugsmaterial in den Plasmaaus trittsstrahl eingeführt wird, und der Plasmaaus trittsstrahl in Längsrichtung entlang einer Wand abschirmung, welche sich von dem Auslaß der Dü senelektrode her erstreckt, geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest innerhalb der Wandabschirmung eine Flammenabschirmung für den Plasmaaustrittsstrahl gebildet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß das Überzugsmaterial in pulverförmi ger Form vorliegt.

23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß die Flammenabschirmung unter ei nem Winkel von ungefähr 160° bis ungefähr 180° in bezug auf die Achse des Plasmaaustrittsstrahls aus gerichtet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekenn zeichnet, daß die Flammenabschirmung unter ei nem Winkel von ungefähr 180° in bezug auf die Achse der Plasmaflamme ausgerichtet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß Kühlwasser durch die Wandabschir mung hindurchgeführt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verbrennungsgas für die Flam menabschirmung vorgewärmt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß das Überzugsmaterial in den Plas maaustrittsstrahl nahe dem Auslaß der Düsenelek trode eingeführt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß eine zur Bildung der Flammenab schirmung verwandte Mischung eine Verbren nungsmischung mit einem hohen Molekularge wicht ist.

29. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Verbrennungsmischung zur Bil dung der Flammenabschirmung Propan enthält.

30. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Verbrennungsmischung zur Bil dung der Flammenabschirmung Acetylen enthält.

31. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Verbrennungsmischung zur Bil dung der Flammenabschirmung MAPP®-Gas ent hält.

32. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Verbrennungsmischung zur Bil dung der Flammenabschirmung APACHI®-Gas enthält.

33. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Verbrennungsmischung zur Bil dung der Flammenabschirmung Wasserstoff ent hält.

34. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß das Überzugsmaterial ein schmelzba res, pulverförmiges Metall ist.

35. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß das Überzugsmaterial ein kerami scher Stoff ist.

36. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß das Überzugsmaterial ein Karbid ist. 37. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß mit einem Fluid ein Ringvorhang um den Plasmaaustritt gebildet wird, sobald er die Wandabschirmung verläßt und sich in Richtung auf die Unterlage bewegt.

38. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß die Flammenabschirmung unter ei nem Winkel ausgerichtet ist, bei dem eine sich par allel zur Strömungsrichtung des Plasmaaustritts strahls erstreckende Komponente auftritt.

39. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß die Flammenabschirmung unter ei nem Winkel ausgerichtet ist, bei dem eine Kompo nente auftritt, die sich in einer Richtung erstreckt, welche der Strömungsrichtung des Plasmaaustritts strahls entgegengesetzt ist.

40. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Teil der Mischung zur Bildung der Flammenabschirmung unter einem Winkel von un gefähr 180° in bezug auf die Achse des Plasmaaus trittsstrahls und ein zweiter Teil der Mischung zur Bildung der Flammenabschirmung unter einem Winkel von ungefähr 0° bis ungefähr 180° in bezug auf die Achse des Plasmaaustrittsstrahls eingeführt wird.

41. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Teil der Mischung zur Bildung der Flammenabschirmung unter einem Winkel von un gefähr 180° in bezug auf die Achse des Plasmaaus trittsstrahls und ein zweiter Teil der Mischung zur Bildung der Flammenabschirmung unter einem Winkel zugeführt wird, bei dem sich eine parallel zur Strömungsrichtung des Plasmaaustrittsstrahls erstreckende Komponente ergibt.

42. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Teil der Mischung zur Bildung der Flammenabschirmung unter einem Winkel von un gefähr 180° in bezug auf die Achse des Plasmaaus trittsstrahls und ein zweiter Teil der Mischung zur Bildung der Flammenabschirmung unter einem Winkel eingeführt wird, bei dem eine Komponente auftritt, deren Richtung zu der Strömungsrichtung des Plasmaaustrittsstrahls entgegensetzt gerichtet ist.