Thermisch gespritzte Funktionsschichten bieten beachtliche Möglichkeiten zur Funktionsverbesserung von Oberflächen, beispielsweise als Korrosionsschutz oder als Schutz vor elektrischem Durchschlag. Häufig weisen diese Schichten, abhängig von der jeweiligen Herstellungsmethode, mehr oder weniger, größere oder kleinere Poren (DIN 50903) auf, die für den jeweiligen Einsatzzweck von Nachteii sein können. Z. B. können durch die feinen Poren einer thermischen Spritzschicht aggressive Substanzen zum zu schützenden Substratmaterial durchdringen und dort Korrosionsschäden verursachen. Im Fall, daß die Schicht als Schutz gegen elektrische Durchschläge eingesetzt werden soll, führen Poren zu einer punktuell sehr hohen elektrischen Belastung des Schichtmaterials und eventuell zu einer Veränderung der Oberfläche. Die veränderte Oberf ! äche kann langfristig zu Durchschlagen führen. Die Porenstruktur hängt insbesondere vom Beschichtungsmaterial, vom Spritzverfahren und den Verfahrensparametern ab.

Beim sogenannten passiven Korrosionsschutz wird versucht, einen Schutz dadurch zu erreichen, daß Werkstoff und korrosives Medium durch Überzüge, Schutzschichten und dergleichen voneinander getrennt werden. Im passiven Korrosionsschutz von Metallen zieht man eine Vielzahl metallspezifischer Verfahren heran, um die Oberflachenschutzschichten aufzubringen, z. B. Eloxieren, Phosphatieren, Verzinnen, thermische Spritzverfahren, Gafvanotechnik, Chemical vapor deposition (CDV), Physical vapor deposition (PVD). Ein Teil dieser Methoden

hat den systemimmanenten Nachteil, daß die damit aufgebrachten Schichten nicht hundertprozentig dicht sind, sondern kleine Poren oder Risse aufweisen. Durch diese können Elektrolytlösungen, Schmelzen oder Gase eindringen und Schäden hervorrufen. Eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit kann durch Erhöhung der Schichtdicke erzielt werden. In manchen Fallen ist dies möglich und sinnvoll, in anderen Fallen ist die Höhe begrenzt oder unwirtschaftlich. Eine andere übliche Maßnahme, einen bestimmten Korrosionsschutz zu erreichen, ist die Aufbringung einer besser korrosionsbeständigen (z. B. galvanisierten) Zwischenschicht. Diese Maßnahme ist teuer, die Schutzschicht (z. B. Nickel) ist entsprechend ihrer begrenzten Dicke nur zeitlich begrenzt wirksam. Eine zusätzliche, oberflachliche Lackierung mit einem handelsüblichen Lack kann durch die Beanspruchung im Betrieb schnell abgenutzt werden, so daß damit kein dauerhafter Schutz zu erzielen ist.

Für den zweiten Fall, Schutz vor elektrischem Durchschlag, seien als Beispiel Walzen aus sogenannten"Korona-Anlagen"genannt. Mit einer sogenannten Korona-Behandlung in Luftatmosphäre werden Oberflächen von Bahnen (Papier, Folie etc.) und anderen Werkstücken mit den Kurzschlußfunken einer elektrischen Entladung in den obersten Atomlagen verändert (Veröffentlichung der SOFTAL electronic GmbH, König-Georg-Stieg 1, D 21107 Hamburg :"Koronabehandlung in der Praxis"). Diese Veränderung (z. B. Oxidation) führt aufgrund der Zunahme der Oberflächenenergie (Hydrophilierung) zu einer verbesserten Benetzbarkeit durch Flüssigkeiten und zu einer Verbesserung der Haftung von Beschichtungen (Klebern, Farben, Lacken etc.). Eine Korona-Anlage besteht im wesentlichen aus einem Hochfrequenzgenerator sowie einem Elektrodensystem, welches in einem definierten Abstand, zu einer geerdeten Trägerwatze angebracht ist. Die Generatorleistung wird über das Elektrodensystem auf die Oberfläche der zu behandelnden Materialbahn entladen, welche die Korona-Station zwischen Elektrode und Trägerwalze passiert. Bei den Eiektrodensystemen unterscheidet man grundsätzlich 2 Varianten, deren Einsatz von der elektrischen Leitfähigkeit der Materialbahn abhängt. ; : Or nichtleitende Materialbahnen (z. B. Kunststoff, Papier) werden Metallelektroden eingesetzt. Die leitfahige Tragerwalze ist bei dieser Variante mit einer dielektrischen Beschichtung (z. 8. Silikon, Glasfasergewebe oder

Keramik) ummantelt, welches zur Erlangung einer gleichmäßigen, homogenen Funkenentladung unerläßlich ist.

Das Dielektrikum auf den Trägerwalzen unterliegt einem Verschleiß durch mechanische und thermische Beschädigungen. Die Häufigkeit der Neubeschichtung wird jedoch durch die Wahl des dielektrischen Werkstoffs entscheidend beeinflußt.

Hierfür stehen im wesentlichen drei Werkstoffe, nämlich Aluminiumoxid, Glasfaserverbundwerkstoff und Silikongummi, zur Auswahl. Andere Dielektrika haben sich in der Praxis als ungeeignet erwiesen.

Aluminiumoxid ist nach dem heutigen Stand der am häufigsten angewendete keramische Werkstoff auf Grund der hohen Oberflächenhärte und des ebenfalls hohen Dielektrizitätsfaktors. Das Aluminiumoxid wird bevorzugt durch Thermisches Spritzen in Schichtdicken bis 2 mm aufgetragen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß die Aluminiumoxidbeschichtung, bedingt durch die Restporosität, Kanäle bis zum Grundkörper aufweist. Mit dünnflüssigen, lösungsmittelhaitigen Harzaufbereitungen kann diese Restporosität oberflächlich nach bekannten Methoden aus der Lackiertechnik geschlossen und somit eine dielektrische Eigenschaft erreicht werden. Im Betrieb jedoch kann dieser nur an der Oberfläche dichtende Harzaufbereitungsfiim infolge von Teilentladungen und Wärmeeinwirkung in den tiefer liegenden, nicht verschlossenen Poren wieder punktuell geöffnet werden. Dies führt zwangsläufig zum punktuellen Verlust der dielektrischen Eigenschaften, zu Schäden an der Materialbahn und damit zu einem Ausfall der Koronawalze.

Daher werden heute aus Kosten-und Herstellungsgründen, vor allem bei Trägerwaizen mit großer Ballenbreite, Silikongummi und GFK zur Beschichtung verwendet. Diese Beschichtungen können erhebliche Nachteile in der Produktion haben : -bride sind nicht schnittfest, bei Einschnitten ist die Durchschiagsfestigkeit analog zur Aiuminiumoxidbeschichtung nicht mehr gewahrleistet und die gratartigen Ränder des Schnittes beschädigen das Produkt (z. E. Folie,

Papier etc.) bzw. führen zu sogenannten Rückseiteneffekten an den nichtleitendenMaterialbahnen.

-Silikon hat eine starke Haftneigung, die u. a. in der Folienproduktion ungleichmäßiges Ablaufen der Folie von der Waize zur Folge hat.

-Silikon zeigt eine starke elektrostatische Aufladung der Produktbahnen (u. a. bei Folien), die u. U. auch zu Rückseiteneffekten führt.

-Beide haben eine niedrige Standzeit. Dadurch sind häufige Maschinenstillstände notwendig.

Aus der hohen Dichte und der hohen Beschichtungsdicke (in der Regel mindestens 10 mm) des Silikons resultiert eine hohe Massenträgheit und Geometrieveränderung der Walze, was ebenfalls in der Folge größer dimensionierte Antriebe und Lagerungen bedeutet.

-Die insbesondere im Vergleich zur GFK-Walze hohe Dielektrizitätskonstante erlaubt einen kurzen Elektrodenabstand. Daraus leitet sich direkt ein geringerer Energieverbrauch ab.

Der Erfindung lag daher vor dem genannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, Formkörper mit verbesserten Schutzschichten bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Formkörper der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch erhältlich ist, daß man mindestens eine Lage in einer Dicke größer gleich 0,1 mm aufbringt und die erhaltene mindestens eine porenhaltige Schicht nachfolgend im Vakuum mit einem Kunststoff infiltriert.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Formkörper gemäß Anspruch 1.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung dieser Formkörper, bei denen auf die äußere Oberfläche eines Grundkörpers eine porenhaltige Schicht aus einem metallischen oder nichtmetallischem Werkstoff in ein oder mehreren Lagen aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens eine Lage in einer Dicke größer gleich 0,1 mm aufbringt und die äußere Schicht des beschichteten Formkorpers nachfolgend im Vakuum mit einem Kunststoff infiltriert.

Es können auch einzelne oder mehrere der in den Unteransprüchen oder Nebenansprüchen offenbarten Merkmale in beliebiger Kombination mit den Merkmalen des Hauptanspruchs erfinderische Lösungen der Aufgabe darstellen.

Gegenstand der Erfindung sind daher ebenfalls walzenförmige Formkörper erhaltlich nach diesem oder den in den Unteransprüchen offenbarten Verfahren.

Die porenhaltigen Schichten auf den Grundkörpern, die insbesondere durch thermisches Spritzen (Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen, Flammspritzen, Hochgeschwindigkeitsfiammspritzen (HVOF)) hergestellt sind, können aus Metall, Metallegierungen, Keramik, karbidischen Werkstoffen, Cermets, Composites bestehen. Sie können aber auch galvanisch oder durch CVD oder PVD (Chemical, Physical Vapour Deposition) abgeschieden sein, z. B. Chrom-, Nickel-, Zinn-oder TiN-Schichten. Als Beispiel für thermisch gespritzte metallische Schichten sind solche aus rost-oder säurebeständigen Stählen (DIN EN 10028-1) oder den besonders korrosionsbeständigen sogenannten Sonderwerl<stoffen (Nickel- Basislegierungen, Zirkonium, Titan, Tantal) zu nennen. Solche Schichten sind auch auf Walzen zum Korrosionsschutz in der Kunststoff-und Papier-lndustrie aufgespritzt.

Die Dicken solcher Schichten oder Lagen liegen im Bereich von 0,01 bis 2 mm.

Bevorzugte Bereiche sind : 0,1 bis 1 mm, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,4 mm, ganz besonders bevorzugt 0,2 bis 0,25 mm. Daneben sollen auch sämtliche möglichen Bereiche innerhalb 0,01 bis 2 mm als offenbart gelten.

Das Porenvolumen derartiger Schichten kann einen Anteil von 0,1 bis 20 % des Schichtvolumens ausmachen. Bevorzugte Bereiche für die Anwendung der Erfindung sind 0,1 bis 15 %, besonders bevorzugt 5-15 %, ganz besonders bevorzugt 5 bis 10 %. Als Poren sind hierbei sämtliche Hohlräume innerhalb der Schicht anzusehen, die von der umgebenden Atmosphäre her zugänglich sind, also auch Risse, unabhängig davon, ob sie bis zum Grundkörper durchgehen oder nicht.

Schichtdicken und Porenvolumen können mit gängigen metallographischen Methoden, beispielsweise im metallographischen Querschliff am aufgeschnittenen

Formkörper, bestimmt werden. Als Schichtdicke ist die mittlere Schichtdicke anzusehen.

Als Formkörper kommen in Frage : Walzen, Rollen, Wellen, Lagersitze, Getriebewellen, Schonhülsen, Kolbenstangen, Galetten, Spulen, Kegel, Wannen, Bleche und sonstige gängige Formteile.

Zum Zwecke des Korrosionsschutzes muß die thermisch gespritzte Schicht mit einem für die jeweilige Anwendung geeigneten und gegen das angreifende Korrosionsmedium beständigen Kunststoff so infiltriert werden, daß ausreichende Dichtheit gegen eindringende Elektrolytflüssigkeiten erreicht wird.

Vorteilhafterweise ist bzw. wird die Schicht im Mittel zu mindestens 20 % der mittleren Schichtdicke infiltriert. Bevorzugt ist bzw. wird sie zu mindestens %, besonders bevorzugt zu mindestens 35 % und ganz besonders bevorzugt zu mindestens 50 % infiltriert.

Kunststoffe im Sinne der Erfindung sind solche Materialien, deren wesentliche Bestandteile aus makromolekularen organischen Verbindungen bestehen, die synthetisiert oder durch Abwandeln von Naturprodukten entstehen. Ebenso gemeint sind die Monomere der jeweiligen Polymere, die durch eine in-situ-Polymerisation in ein Polymer umgewandeit werden können.

Mögiiche Kunststoffe : <* Monomere von Ethylen, Propyien, Buten, Butadien, Styrol, Tetrafluorethylen Polymere : PVC, Poiyacryinitril, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polymethylacrylat, Polymethylmethacrylat, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Phenoiformaldehyd, Polyurethan, Epoxide von Ethylenoxid, Silikon, und Silan, Naturprodukte : Schellack, Gummilösung, <* Epoxidharze

Besonders günstig für den Infiltrationsvorgang ist es, wenn zumindest ein Teil der Poren mit einer polymerisierbaren Flüssigkeit gefüllt wird, die unter den entsprechenden Bedingungen, ein Polymer bildet.

Eine andere Möglichkeit ist das Aufbringen eines mit oder ohne Erwärmung niedrig viskosen Polymers.

Weitere Möglichkeiten sind das Aufbringen eines flüssigen Monomers, das in der Schicht durch Einsatz eines Katalysators mit erhöhter Temperatur oder Einsatz von UV-Licht polymerisiert, oder das Aufbringen eines gelösten Polymers oder einer Polymerdispersion.

Besonders bevorzugt ist die Infiltration mit polymerisierbaren Kunstharzen.

Polymerisierbare Kunstharze im Sinne der Erfindung sind solche synthetischen Kunststoffe (vgl. Hans Domininghaus : Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, VDI- Verlag GmbH, Düsseldorf 1986), die näherungsweise unter Volumenkonstanz polymerisieren. Es eignen sich elektrisch isolierende Kunstharze, vorzugsweise Epoxid-und/oder Polyesterharze, insbesondere sogenannte Elektroisolierharze, wie sie im Elektromaschinenbau verwendet werden. Solche Harze sind beispielsweise unter den Handelsnamen Dobeckano von der Fa. BASF Lacke + Farben AG, D- 20539 Hamburg-Rothenburgsort oder Åraldit-lmprägnierharzsystemt von Ciba Spezialitätenchemie erhältlich. Da die entsprechenden Grundharze vielfach fest oder sehr hochviskos sind, werden sie häufig in einem Reaktivverdünner gelöst und/oder erwärmt. Als Fseaktiwerdünner kann beispielsweise Vinyltoluol verwendet werden, welches aufgrund seiner reaktiven Doppelbindung mit in den entstehenden Formstoff einreagiert. Die Polymerisation wird durch Wärmeeinwirkung begonnen und läuft als schnelle Kettenreaktion ab, bis ein dreidimensional vernetzter Formstoff entstanden ist. Vorteilhaft an diesem System ist, daß in den Poren der Schicht keine Gasentwicklung stattfindet, die durch Schwinden zu Hohiräumen oder Blasen in der imprägnierschicht oder durch Volumenzunahme zu Rissen in der Keramikschicht führen könnte. Selbstverständlich kann bei entsprechenden Kunststoffen die Polymerisation auch durch Einwirkung von Licht (UV) initiiert werden.

Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls die Verwendung von Kunststoffen, bevorzugt von polymerisierbaren Kunstharzen wie vorstehend beschrieben, zur Infiltration der Beschichtung von Formkörpern, insbesondere Walzen, die eine porenhaltige Schicht, insbesondere eine thermische Spritzschicht, z. B. eine Plasmaspritzschicht aufweisen.

Erfindungsgemäß findet die Infiltration unter Vakuum statt, vorzugsweise bei Drücken aus dem Bereich von 1-200 mbar abs., bevorzugt 1-20 mbar, besonders bevorzugt 1-5 mbar. Der unterste Druck, bei dem die Infiltration stattfindet kann je nach verwendetem Kunststoff bzw. Kunststoffsystem durch den Dampfdruck einer oder mehrerer beteiligter Komponenten bestimmt sein. Gleichzeitiges Aufheizen, vorzugsweise auf Temperaturen aus dem Bereich von 120 bis 160 °C, beschleunigt die Polymerisation. Als Reaktiwerdünner sind Vinyltoluol und Styrol aufgrund ihres relativ niedrigen Dampfdruckes von ca. 1 mbar bei 7 °C vorteilhaft. Zur Vakuuminfiltration kann der Formkörper in einer beheizbaren Vakuumkammer drehbar gelagert werden. Die Vakuumkammer wird dann so weit mit Kunstharz gefüllt, daß der Formkörper ganz oder teilweise in das Harz eintaucht. Der Formkörper kann aber auch alternativ in der Vakuumkammer mit dem Kunstharz besprüht, oder über eine Düsen-Rakei-Einheit beschichtet werden. Es ist vorteilhaft, die Vakuumkammer vor dem Beschichten mit Harz auf erheblich kleinere Drücke als 1 mbar zu evakuieren, um möglichst viel Gas aus den Poren der Schicht zu entfernen. Eine technisch sinnvolle Untergrenze ist 0, 001 mbar abs., ein Bereich, der mit Drehschieberpumpen ieicht erreichbar ist. Die Dichtheit wird vorteilhafterweise erhöht durch anschließendes Aufbringen eines Überdruckes, vorzugsweise aus dem Bereich von 1 bis 10 bar, zur wirksamen Befüllung kleiner Poren. Die Fixierung des Kunstharzes im Spalt erfolgt durch Aushärtung z. B. unter Temperatur-oder UV-Einwirkung. Das Kunstharz sollte während dieses Schrittes zur inneren Vernetzung, Verklammerung mit dem Material der Spritzschicht und vollstandigen Abdichtung der Poren unter praktischen Gesichtspunkten volumenneutral oder leicht volumenvergrößernd reagieren.

Bei Walzen ist der Walzengrundkörper vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff oder Metall, übticherweise Stahl, Edeistahl, Aluminium, glas-oder

kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff oder aus einer Kombination aus diesen Werkstoffen. Die Walze kann glatt sein, gedreht und/oder geschliffen. Ihre äußere Oberfläche kann zylindrisch oder tonnenförmig gestaltet sein. Die Schichtdicke der mindestens einen keramikhaltigen Schicht (im folgenden Schicht genannt) ist für Zwecke der elektrischen lsolierung bevorzugt größer gleich 0,5 mm, sie liegt besonders bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 1,5 mm. Bevorzugt besteht die Schicht im wesentlichen, das heißt zu mehr als 50, bevorzugt zu mehr als 8'0, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Gew.-%, aus elektrisch isolierenden keramischen Werkstoffen. Ebenfalls besonders bevorzugt ist die Schicht mit einem Elektroisoliermedium mit ebenfalls sehr guten Dielektrizitätseigenschaften infiltriert und dadurch dielektrisch verschlossen. Elektrisch isolierende keramische Werkstoffe, die auch aus mehreren Komponenten bestehen können, sind im Sinne der Erfindung schmelzbare Isolierkeramiken wie Aiuminiumoxid, Zirkonoxid, Spinelle des Aluminiumoxides und bevorzugt Mullit.

Mullit im Sinne der Erfindung ist eine Aluminiumoxid-Siliziumoxid Verbindung, die aus Schmeizen gewonnen wird, hauptsächlich enthaltend A1203 mit 50 oder mehr als 50 Gew.-% (Angaben stets in Gew.-%, falls nicht anders angegeben) und Si02 mit 20 oder mehr als 20 Gew.-%. Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten mehr als 25 % Si02 und weniger als 75 % Al203. Das Aufbringen der Schicht kann mittels Plasmaspritzen mit handelsüblichen Ein-oder Mehrelektrodenbrennern durchgeführt werden. Auf die Oberfläche der rotierenden zylindrischen Grundwalze, die vorzugsweise durch Sandstrahlen aufgerauht ist, wird der elektrisch isolierende keramische Werkstoff ein-oder mehrlagig aufgespritzt.

Entsprechendes gilt sinngemäß auch fur alle anderen Formkörper.

Will man die einzeinen Lagen der Schichten in möglichst großer Dicke, vorzugsweise größer gleich 0,1 mm herstellen, so kann das beim thermischen Spritzen, speziell beim Plasmaspritzen, dadurch erreicht werden, daß man bei konstanter Menge an zugeführtem Spritzpulver die Relativgeschwindigkeit des Brenners bezogen auf das Substrat vermindert. Dies hat jedoch zur Folge, daß sich die Substratoberfläche-mit oder ohne bereits aufgetragener Schicht-stärker erwärmt, was wiederum aufgrund der stärkeren Wärmeausdehnung zur Folge hat,

daß sich die Schicht bzw. Lage beim späteren Abkühlen ablösen kann. Dieser Effekt nimmt mit der Dicke der Lage zu, besonders bei Dicken größer gleich 0,4 mm.

Daher wird vorteilhafter weise die aufgetragene Schicht während des Plasmaspritzens in unmittelbarer Nähe des Beschichtungspunktes gekühit, vorzugsweise mit flüssigem oder feinkristallinem C02. Diese Behandlung hat neben dem Kühleffekt noch einen hervorragenden Reinigungseffekt. Anschließend wird mit Vorteil eine Infiltrierung (Imprägnierung) der Schicht mit einem polymerisierbaren Kunstharz, bevorzugt Elektroisolier-bzw. Imprägnierharz, besonders bevorzugt Polyesterimid-oder Epoxidharz im Vakuum-Druck-Verfahren so erfolgen, daß möglichst keine luftgefüllten Räume innerhalb der Schicht verbleiben, um Teilentladungsvorgänge oder Eindringen von Elektrolytflüssigkeit und damit Zerstörungen zu vermeiden. Anschließend erfolgt ein Härte-oder Polymerisationsschritt unter erhöhter Temperatur, bei dem eine volumenneutrale oder-vergrößernde innere Vernetzung und mechanische Verklammerung in der Schicht erfolgt. Dabei darf die Funktionalität nicht verioren gehen. Daran kann sich eine mechanische Bearbeitung anschließen, derart, daß man von der Oberflache so iange Harz bzw. Harz und keramischen Werkstoff vorzugsweise ohne wässerige Schleifzusätze, besonders vorteilhaft mit Schleifvliesen oder-bändern abschleift, bis die Spitzen des keramischen Werkstoffs ganz oder teilweise entfernt sind und eine Oberfläche entsteht, die einen Fiachenanteil des keramischen Werkstoffs von mindestens 30 % der geometrischen Oberfläche aufweist. Bevorzugte Flachenanteiie an keramischem Werkstoff betragen 30-70 %.

Bei korrosionsgeschützten Formkörpern ist der Grundkörper vorzugsweise aus Metall, üblicherweise Stahl, Edelstahl, Aluminium oder aus einer Kombination. Der Grundkörper kann glatt sein, gedreht und/oder geschliffen. Seine äußere Oberfläche kann beliebig (zylindrisch, kegelstumpf-, spulen-, tonnen-oder wannenförmig), bevorzugt rotationssymmetrisch gestaltet sein. Die Schichtdicke der mindestens einen keramik-oder metallhaltigen Schicht (im folgenden Schicht genannt) ist größer als 0,01 bevorzugt größer gleich 0,1 mm, sie liegt besonders bevorzugt im Bereich von 0, 2 bis 0,4 mm. Bevorzugt besteht die Schicht im wesentlichen, das heißt zu mehr ais 50, bevorzugt zu mehr als 80, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Gew.- %, aus einem anorganischem Material.

Ebenfalls besonders bevorzugt ist die Schicht mit einem Kunstharz infiltriert und dadurch dicht verschlossen. Korrosionsbeständige Werkstoffe, die auch aus mehreren Komponenten bestehen können, sind im Sinne der Erfindung neben den bereits genannten Werkstoffen alle korrosionsbeständigen Metalle und Metallegierungen, Chromoxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Spinelle des Aluminiumoxides und Atuminiumtitanat.

Aluminiumtitanat im Sinne der Erfindung ist eine Aluminiumoxid-Titanoxid- Verbindung, die aus Schmelzen gewonnen wird, hauptsächlich enthaltend A1203 mit 60 oder mehr als 60 Gew.-% (Angaben stets in Gew.-%, falls nicht anders angegeben) und Ti02 mit 3 bis 40 Gew.-%. Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten 3,13 oder 40% Ti02.. Das Aufbringen der Schicht kann mittels Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen, Flammspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen mit handelsüblichen Geräten durchgeführt werden. Auf die Oberflache des rotierenden Formkörpers, der vorzugsweise durch Sandstrahlen aufgerauht ist, wird der korrosionsbeständige Werkstoff ein-oder mehrlagig aufgespritzt.

Eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Imprägnierung weist folgende, aufeinander folgende Schritte auf : a) In situ Schutz der fertiggestellten, vorzugsweise thermisch gespritzten Schicht durch Einschweißung in Folie zur Verhinderung von Wassereintrag und Kontamination durch Fremdpartikel. b) Aufheizen des Formkörpers und gleichzeitiges Setzen unter Vakuum, 1-200 mbar abs., bevorzugt 1-20 mbar abs., besonders bevorzugt 1-5 mbar abs., bis ein stabiler (trockener) Zustand erreicht ist. c) Tauchen in oder Beschichten (Träufeln) mit Elektroisolier-bzw.- imprägnierharz, bevorzugt besonders vakuumtaugliche Polyesterimid-oder Epoxidharzaufbereitungen und deren Mischungen. Eine geeignet niedrige Viskosität kann durch Lösemittel oder Wahl der Temperatur eingestellt werden.

d) Nach vollständiger Tauchung bzw. Beschichtung kann eine Beaufschlagung der Oberfläche mit Gas (Luft, Stickstoff) bei einem Druck, von 2 bis bevorzugt 20 bar abs., besonders bevorzugt 4 bis 7 bar abs. erfolgen. Die überschüssige Harzmenge wird bevorzugt bei drehender Bewegung des Formkörpers durch Abtropfen entfernt. e) Aushärtung bzw. Polymerisation bei entsprechender harzspezifisch erhöhter Temperatur.

Durch diese Verfahrensweise wird eine gute, d. h. schwind-und blasenfreie (volumenneutrale) Infiltrierung der Schicht erreicht.

An die Infiltration (tmprägnierung) kann sich ein Schritt der physikalischen oder chemischen Bearbeitung anschließen, indem an der Oberfiäche befindliches Kunstharz so weit entfernt wird, wie es der Einsatz der Funktionsoberifläche erfordert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 5 beispielhaft erläutert.

Weiter wird ein Beispiel zur Funktionsweise offenbart. Eine Beschränkung in irgendeiner Weise ist dadurch nicht beabsichtigt.

Es zeigt : Figur 1 : ein schematisches Verfahrensfließbild des erfindungsgemäßen Vakuuminfiltrierungsverfahrens ; Figur 2 : ein Verfahren zur Aufbringung einer Plasmaspritzschicht sowie eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer perspektivisch dargestellten Waize ; Figur 3 : einen dreidimensionalen Ausschnitt aus einer erhaltenen, beschichteten Walzenoberfläche (Detail"X"aus Figur 2) ; Figur 4 : einen metallographischen Querschliff durch eine erfindungsgemäß infiltrierte Schicht ; Figur 5 : einen metallographischen Querschliff durch eine Schicht, die bei Umgebungsbedingungenackiert wurde.

Die Figur 1 zeigt als einen erfindungsgemäßen Formkörper eine Walze 14 mit einem hohlzylindrischen Grundkörper 1 (vgl. auch Figur 2 und 3), der um seine Längsachse rotiert (Pfeil 7). Die Oberfläche 2 des Grundkörpers 1 ist sandgestrahlt und weist eine Rauhigkeit 6 (Detail"X") entsprechend Rz gemäß DIN 4768 von 20-50 pLm auf.

In der Figur 1 ist das Vakuuminfiltrierungsverfahren schematisch dargestellt : In einer Vakuumkammer 15 ist die Walze 14 mit dem hohizylindrischen Grundkörper 1'auf Lagern 16 drehbar angeordnet. Die Kammer 15 hat einen Eingang 17 und einen Ausgang 18 zur Zuführung bzw. Ableitung des zur Infiltrierung verwendeten Kunststoffes, insbesondere des polymerisierbaren Kunstharzes 19, das aus einem Vorratsbehälter 20 mittels Pumpen 21 der Kammer 15 zugeleitet werden kann. Die Evakuierung erfolgt mittels einer Vakuumpumpe 22, die auch über einen ersten Druckanzeiger 23 ansteuerbar sein kann. tuber einen Kompressor 24, der über einen zweiten Druckanzeiger 25 ansteuerbar sein kann, kann die Kammer 15 unter oder ohne Befüllung ("nachher") mit Harz mittels Gas (z. B. Luft, Stickstoff) unter Druck gesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann folgendermaßen durchgeführt : a) Die plasmagespritzte Walze 14 wird in die Kammer 15 eingebaut. b) Das Kunstharz 19 wird in die evakuierte Kammer 15 eingelassen, bis die Walze 14 ganz oder teilweise bedeckt ist. c) Die Walze 14 wird in Rotation versetzt, so dal3 ihre Oberfläche 2 vollständig mit dem Kunstharz 19 benetzt wird (bei ganzer Bedeckung kann das entfallen). d) Das Kunstharz 19 wird abgelassen, wobei durch die beibehaltene Rotation eine unter praktischen Bedingungen einheitliche Schicht aus Kunstharz auf der Oberfläche erhalten wird. e) Die Kammer wird unter Druck gesetzt, um das Harz in die Poren der Plasmaspritzschicht 9 (nicht maßstabsgetreu gezeichnet) zu drücken. (Dieser Schritt ist nicht unbedingt erforderiich, da das Harz auch über Kapillarkräfte in die Poren eindringt).

f) Anschließend oder gleichzeitig mit e) findet die Polymerisation statt, zu deren Start oder Beschleunigung auch Wärme mittels einer Heizung 26 zugeführt werden kann. g) Anschließend wird die Waize ausgebaut und geschliffen, wie weiter unten noch ausgeführt wird.

Die Walze kann auch senkrecht in einer Kammer angeordnet sein. In so einem Fall muß die Kammer entsprechend hoch geflutet sein oder das Harz muß seitlich aufgespritzt werden, wie nachfolgend noch beispielhaft beschrieben.

In der Figur 2 ist der Beschichtungsvorgang zur Aufbringung der Plasmaspritzschicht schematisch dargestellt : Mittels eines Plasmabrenners 5, der mit einer Vorschubeinrichtung 8 parallel zur Längsachse des rotierenden Grundkörpers 1 bewegt wird, wird keramisches Pulver 3 aus einem Pulverdosierer 10 auf die sandgestrahlte Oberflache 2 in einem Arbeitsgang aufgespritzt. Dabei wird die entstandene Schicht 9 über eine Kühieinrichtung 11 mittels aus der Flüssigphase entnommenem und so bei der Entspannung entstehendem, feinkristallinem C02 gekühit. Anschließend wird die Umgebung der Schicht 9 im Beispiel auf 3 mbar abs. evakuiert und beispielsweise mittels Düsen 12 mit einem polymerisierbaren Kunstharz, vorzugsweise einem hochviskosen Grundharz, das im Versuch aus ungesättigtem Polyesterimid und einem Reaktiwerdünner Vinyltoluol bestand, infiltriert. Die Infiltration unter Vakuum wie vorstehend beschrieben hat den Vorteil, daß in den Poren der Plasmaspritzschicht keine störenden Gasblasen eingeschlossen werden. Ånschließend kann eine Beaufschlagung mit einem Gasdruck von 6 bar abs. stattfinden. Nach dem Beschleifen der so entstandenen Oberfläche erhält man die in Figur 3 gezeigte Schicht 4, die mindestens 0,1 mm dick ist. Günstige Dickenmaße für Zwecke der elektrischen lsolierung bewegen sich im Bereich von 0,5 bis 2 mm. Beim Beschleifen der Infiltrationsschicht wird die Schicht 9 teilweise freigelegt, so daß die fertige Schicht 4 einen Oberflächenanteil an keramischem Werkstoff 13 von wenigstens 30 % der geometrischen Oberfläche hat.

Das Beschleifen erfolgt besonders vorteilhaft mit gut schneidenden Schneidkörpern aus SiC auf Schieifbänderr, wobei die Schneidgeschwindigkeit so gewählt wird, daß kein Verschmieren oder Verbrennen des Kunstharzes stattfindet.

Eine so hergestelite, vakuum/druckimpragnierte Walze mit einer Mullitschicht von 1,2 mm wurde rotierend einer typischen Koronaentladung (z. B. 5 kV) ausgesetzt, wobei der Walzenkörper keiner Zwangskühlung unterworfen wurde.

Bei der Erhitzung auf 120°C zeigte sich kein Durchschlag. Die Walze wurde anschließend mit Luft sehr schnell abgekühit. Diese Vorgänge wurden 10-mal wiederholt, ohne daß sich ein Durchschlag zeigte.

Gegenbeispiel : Eine ebenfalls mit reinem Aluminiumoxid beschichtete Walze, bei der die Schichtdicke auch 1,2 mm betrug, wurde mit einem handelsüblichen, lösemittelhaltigen Polyurethanversiegler eingesprüht. Nach 10 Minuten erfolgte bereits ein Durchschlag.

Beispiel : Salzsprühnebelprüfung an erfindungsgemäß infiltrierten Beschichtungen Als Probe wurde ein beschichteter Hohlzylinder aus Stahl mit einem Durchmesser von 250 mm und einer Länge 400 mm verwendet. Die Schicht wurde mittels Plasmaspritzen erzeugt und besteht aus ca. 200 m Chromoxid. Die Schicht wurde wie oben beschrieben vakuum-/druckimprägniert. Die Probe wurde anschließend 30 Tage entsprechend DIN 50021 bei 35 C in einem Saizsprühnebel getestet. Dabei zeigte die Probe keine Korrosion an den beschichteten Stellen. Im Gegensatz dazu zeigte eine Probe ohne die Vakuum-/Druckimpragnierung trotz einer vorhandenen korrosionshemmenden Zwischenschicht aus Nickel-Chrom 80/20 % (Gew.) nach ein paar Tagen erste Korrosionserscheinungen.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Imprägnierung sind anhand des metallographischen Querschliffs in Figur 4 im Vergleich zu einem Querschliff von einer unter Umgebungsbedingungen lackierten, gleichartigen Schicht in Figur 5 deutlich zu sehen. Darin ist jeweils die unterste graue Fläche der Grundkörper, auf dem eine Plasmaspritzschicht der Dicke 1,14 bzw. 1,68 mm aus Mullit (schwarz) aufbaut. Der infiltrierte Teil der an sich schwarz erscheinenden Mullitschicht hebt

sich als graue bzw. heligraue Flache ab. Die Helligkeit des Grautones beschreibt die Qualität der Imprägnierung, die mit steigender Helligkeit zunimmt. Die Figuren 4 und 5 sind schwarz/weiß Ausdrucke der beiliegenden Figuren 4a und 5a. Aus dem Vergleich der Bilder in den Figuren 4 und 5 wird die Überlegenheit der Vakuumbeschichtung bezüglich Eindringtiefe und Porenfullgrad deutlich.