DE19935468A1

DE19935468A1 - Plasma spraying device

Info

Publication number: DE19935468A1
Application number: DE19935468A
Authority: DE
Inventors: Markus Mueller
Original assignee: Sulzer Metco AG
Current assignee: Oerlikon Metco AG
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2001-02-15
Also published as: KR20010020643A; JP2001052893A; CA2303981A1; EP1075167A2; EP1075167A3

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...A plasma spraying device is proposed, the burner head (1) of which is provided with an anode base body (2), a cathode base body (4) and an insulating body (3) inserted between them. A gas supply channel (12) is let into the anode base body (2) and opens into an essentially conical recess (13). Via this gas supply channel (12), a cavity (15) running between a powder supply channel (9) and the outlet nozzle (6) can be flooded with a gas. This largely prevents the accumulation of coating powder particles in the area of the outlet nozzle (6) and improves the quality of the applied layer ...

Description

Die Erfindung betrifft eine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildete Plasmaspritzvorrichtung.The invention relates to a trained according to the preamble of claim 1 Plasma spraying device.

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.The term plasma spraying device is used here as in general Case to understand a coating device provided with a plasmatron, in which the coating material is supplied to the plasma jet in powder form. This coating material is melted in the plasma jet and homo gene layer applied to the substrate.

Bei den heutzutage überwiegend zum Einsatz kommenden Plasmaspritzvorrichtun gen wird das Beschichtungspulver dem Plasmastrahl von der Seite her, also radial, zugeführt.With the plasma spraying devices that are mainly used today The coating powder is exposed to the plasma jet from the side, i.e. radially, fed.

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.Investigations of the substrate coated with such plasma spray devices have shown that in the applied layers there are special cases Inhomogeneity comes in the form of inclusions. A cause for this one The conclusion may be that the burner head is located in the area of the anode switched outlet nozzle for sticking powder particles comes, which Pulverag from time to time glomerates are carried away by the plasma jet. The plasma Powder agglomerates entrained in the jet are mostly heavily oxidized or contaminated niert so that they represent an impairment in the layer.

Insbesondere aerodynamische Gegebenheiten dürften ursächlich für solche Pul veransammlungen verantwortlich sein.In particular, aerodynamic conditions are likely to be the cause of such pulses gatherings to be responsible.

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.It is therefore the object of the invention, one according to the preamble of the claim 1 designed plasma spray device in such a way that the on the Sub strat applied spray coating has a higher quality, in particular it is avoided that lump-like powder inclusions occur.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merk male gelöst. This object is achieved by the listed in the characterizing part of claim 1 times solved.

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.Who can help the described problem by the mentioned characteristics by preventing it in particular in the area between the powder feed channel and the outlet nozzle to accumulate powder.

Bevorzugte Ausführungsformen der Plasmaspritzvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 umschrieben.Preferred embodiments of the plasma spraying device are in the dependent ones Claims 2 to 9 circumscribed.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt:A preferred embodiment of the invention is described below with reference to Drawings explained in more detail. In these drawings:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines herkömmlichen Brennerkopfs; Fig. 1 is a schematic side view of a conventional burner head;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemässen Brennerkopfs; Fig. 2 is a schematic side view of the inventive burner head;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Brennerkopf; Fig. 3 is a plan view of the torch head;

Fig. 4 eine Frontansicht des Brennerkopfs; Fig. 4 is a front view of the burner head;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Anodenbasiskörper, und Fig. 5 is a plan view of the anode base body, and

Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Anodenbasiskörper. Fig. 6 shows a longitudinal section through the anode base body.

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. Fig. 1 shows a schematic side view of a conventional burner head 1st From this illustration, an anode base body 2 , a cathode base body 4 and an interposed insulating body 3 , which electrically insulates the anode base body 2 from the cathode base body 4 , can be seen.

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.The anode base body 2 is provided with an anode nozzle 6 and the cathode base body 4 with a cathode 7, wherein both the anode nozzle 6 as well as the Ka Thode 7 transverse to the longitudinal central axis of the burner head 1 in this are used, so that a generated plasma jet 10 radially out of the burner head 1 exits. Both the anode base body 2 and the cathode base body 4 are made of an electrically good conductive material such as brass. The anode nozzle 6 is electrically connected to the anode base body 2 and the cathode 7 is electrically connected to the cathode base body 4 . The coating powder is supplied via a tube 9 which is arranged on the outside of the burner head 1 . Since this tube 9 extends transversely to the longitudinal center axis L of the outlet nozzle 6 , the coating material is supplied to the indicated plasma jet 10 essentially radially. The burner head 1 is of a very compact design, as a result of which the plasma spraying device shown is also particularly suitable for coating bore and tube walls. The other channels necessary for the supply of the operating and cooling media are not discussed in detail.

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. 2 shows a schematic side view of the burner head 1 according to the invention, while FIG. 3 shows a top view of the burner head 1 and FIG. 4 shows a front view of the burner head 1 . On the basis of these three figures, the design of the burner head 1 is explained in more detail, the same parts being provided with the same reference numerals as in FIG. 1. In the burner head 1 shown, a gas supply channel 12 ( FIG. 2) is let into the anode base body 2 , which opens into a substantially conical recess 13 . The procedure provided for the supply of the coating powder tube 9 is fixed to a support element 14 which is itself provided with a between the recess 13 and the powder feed pipe 9 extending cavity 15th This cavity 15 can be flooded with a gas via the channel 12 , as is indicated in FIG. 2. This gas 16 emerges from the cavity 15 on the side directed towards the plasma jet 10 and thus prevents powder accumulations from occurring in the aerodynamically critical region between the outlet edge of the anode nozzle 6 and the mouth of the powder feed tube 9 .

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. FIG. 5 shows a top view of the anode base body and FIG. 6 shows a longitudinal section through the anode base body. The design of the anode nozzle 6 and the shape of the recess 13 can be seen in particular from these two figures.

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.Depending on the desired effect and type of wettable powder, both a reactive and an inert gas can be supplied via the channel 12 . In most cases it is sufficient to add approx. 10 to 20 liters of gas per minute.

Claims

1. Plasma spraying device, with a burner head ( 1 ) provided with an outlet nozzle ( 6 ) connected to it, the latter being seen with a powder feed channel ( 9 ) which runs essentially radially to the longitudinal central axis (L) of the outlet nozzle ( 6 ), thereby characterized in that the burner head ( 1 ) is provided with at least one gas outlet opening ( 12 a), via which a gas ( 16 ) can be fed in such a way that accumulations of coating powder particles in the region of the outlet nozzle ( 6 ) are largely avoided.

2. Plasma spraying device according to claim 1, characterized in that a egg ni between the at least one gas outlet opening ( 12 a) and the powder supply channel ( 9 ) extending cavity ( 15 ) forming support element ( 14 ) is provided.

3. Plasma spraying device according to claim 1 or 2, characterized in that the burner head ( 1 ) has an anode base body ( 2 ) provided with the outlet nozzle ( 6 ), a cathode base body ( 4 ) provided with a cathode ( 7 ) and an insulating body ( 4 ) inserted between them. 3 ).

4. Plasma spraying device according to claim 3, characterized in that the anode base body ( 24 ) is provided with a substantially conical recess ( 13 ) into which the at least one gas outlet opening ( 12 a) opens.

5. Plasma spraying device according to claim 4, characterized in that a gas supply channel 12 opening into the conical tip of the recess ( 13 ) is provided.