Fraunhofer-IKTS

Suspensionsspritzen führt Beschichtungen in neue Dimensionen

| Redakteur: Stéphane Itasse

Mit Suspensionen aus feinen Keramik- oder Hartmetallpartikeln können dünne Hochleistungsschichten mit extrem geringer Rauheit auf großflächige Bauteile thermisch gespritzt werden.
Mit Suspensionen aus feinen Keramik- oder Hartmetallpartikeln können dünne Hochleistungsschichten mit extrem geringer Rauheit auf großflächige Bauteile thermisch gespritzt werden. (Bild: Fraunhofer-IKTS)

Mehr zum Thema

Mit thermisch gespritzten Partikel-Suspensionen haben Forscher bisher unerreichte Schichtqualitäten realisiert. Das Verfahren zur Oberflächenveredelung von stark beanspruchten Bauteilen will nun das Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Dresden in die Praxis überführen.

Insbesondere thermische Beschichtungsverfahren, wie das atmosphärische Plasmaspritzen (APS) oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), kommen bei hohen Belastungen der Oberfläche bislang zum Einsatz. Auf Basis von keramischen oder metallischen Pulvern können Isolations-, Korrosions- und Verschleißschutzschichten auf Maschinen- und Anlagenkomponenten zwischen 100 und 500 μm appliziert werden.

Spritzverfahren führen zu rauen Oberflächen

Die Pulverpartikel sind zwar so fein wie Mehl und die Schicht dünner als eine Chipkarte – trotzdem weist eine solche Oberfläche unter dem Mikroskop eine hohe Rauheit auf. Um eine bestimmte Oberflächengüte zu erreichen, müssen die bespritzten Bauteile daher oftmals mechanisch nachbearbeitet oder versiegelt werden. Andere Beschichtungsverfahren, wie die chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung (CVD, PVD), erlauben Schichten unter 10 µm. Allerdings lassen sich mit diesen Verfahren keine großen Flächen veredeln. Vielmehr profitieren nur kleine Werkzeugeinsätze, wie Wendeschneidplatten, von einer CVD- oder PVD-Beschichtung.

Forscher des Fraunhofer-IKTS haben nun die Voraussetzung dafür geschaffen, extrem glatte, beständige Schichten auch auf großflächigen Komponenten herzustellen, ohne Nachbearbeitung. Sie entwickelten Suspensionen für das thermische Spritzen, die an Stelle der bisher genutzten Pulver eingesetzt werden, und erreichen damit neue Beschichtungsqualitäten und -eigenschaften. Dafür kommen noch feinere, in Wasser oder organischen Lösungsmitteln dispergierte Submikro- und Nanopartikel zum Einsatz, die als reines Pulver nicht verspritzt werden können.

Thermisches Suspensionsspritzen senkt Oberflächenrauheit auf 1 μm

„Beim thermischen Suspensionsspritzen entstehen extrem stabile, dünne Schichten zwischen 10 und 50 μm. Durch die homogenen Suspensionen reduzieren wir bisherige Rauheiten von über 5 auf 1 μm bei deutlich geringerem Materialeinsatz“, erläutert Dr. Annegret Potthoff, Leiterin der Gruppe Pulver- und Suspensionscharakterisierung am Fraunhofer-IKTS. Darüber hinaus sind erstmals funktionelle Oberflächen möglich. Sie können zum Beispiel mit photokatalytisch aktiven Schichten versehen werden, durch die Medikamentenrückstände in Abwasseraufbereitungsanlagen nachhaltig abgebaut werden.

Die Suspensionen werden am Fraunhofer IKTS im nach DIN EN ISO/EC 17025 akkreditierten Labor hinsichtlich Feststoffgehalt, Korngrößenverteilung und Viskosität für jede Anwendung individuell angepasst. „In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS konnten wir die gesamte Prozesskette und bestehende Anlagentechnik auf Suspensionen adaptieren. Die am IWS entwickelten Hardwarekomponenten, wie Suspensionsförderer und -injektor, können leicht in bestehende Spritzanlagen integriert werden“, berichtet Potthoff. Neben den unterschiedlichen keramischen Werkstoffen, wie Chrom-, Aluminium- oder Zirkonoxid, können erstmals auch Hartmetalle defektfrei thermisch gespritzt werden. Außerdem erlaubt die Technik gradierte Schichtsysteme, mit denen zum Beispiel thermische und mechanische Eigenschaften kombiniert werden können.

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben
  1. Avatar
    Avatar
    Ausklappen
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Ausklappen
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 44984852 / Oberflächentechnik)

Dossier Biegen

Gekonnt biegen

Erfahren Sie hier mehr über die Möglichkeiten des Biegens und wie diese in der Praxis aussehen können. lesen

Kompendium Maschinensicherheit Ausgabe 2017

Zum Glück gibt es die Funktionale Sicherheit

Maschinensicherheit zählt zu den wichtigsten Themen für Konstrukteure und Entwickler. Grund genug für die konstruktionspraxis, die spannendsten Artikel rund um Funktionale Sicherheit in einem Kompendium zusammen zu fassen. lesen

Glossar 4.0

Diese 20 Begriffe rund um Industrie 4.0 müssen Sie kennen!

Predictive Maintenance, Retrofit und Digitaler Schatten – wer soll da noch den Überblick behalten? Wir haben 20 wichtige Begriffe zusammengefasst und kurz erklärt. lesen

DER BRANCHENNEWSLETTER Newsletter abonnieren.
* Ich bin mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung und AGB einverstanden.
Spamschutz:
Bitte geben Sie das Ergebnis der Rechenaufgabe (Addition) ein.