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Oberflächenveredelung Stark beanspruchte Bauteile mittels Suspensionsspritzen beschichten

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Mit den am Fraunhofer IKTS entwickelten Suspensionen aus feinen Keramik- oder Hartmetallpartikeln können dünne Hochleistungsschichten mit extrem geringer Rauheit auf großflächige Bauteile thermisch gespritzt werden.

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Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
PFLITSCH GmbH & Co. KG
Sembach GmbH & Co. KG
IEF-Werner GmbH
Die grüne Chromoxid-Keramik eignet sich insbesondere dort für die Oberflächenveredelung, wo aggressive Medien, wie Lacke oder Farben, zum Einsatz kommen.
Die grüne Chromoxid-Keramik eignet sich insbesondere dort für die Oberflächenveredelung, wo aggressive Medien, wie Lacke oder Farben, zum Einsatz kommen.
(Bild: Fraunhofer IKTS)

Die verwendeten Pulverpartikel bei thermischen Beschichtungsverfahren sind zwar so fein wie Mehl und die Schicht (zwischen 100 und 500 μm) dünner als eine Chipkarte – trotzdem weist eine solche Oberfläche unter dem Mikroskop eine hohe Rauheit auf. Die chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung (CVD, PVD), erlauben hingegen ultradünne Schichten unter 10 µm. Allerdings lassen sich mit diesen Verfahren keine großen Flächen veredeln. Am Fraunhofer IKTS wurde nun die Voraussetzung dafür geschaffen, extrem glatte, beständige Schichten auch auf großflächigen Komponenten herzustellen – ohne zeit- und kostenintensiver Nachbearbeitung. Die Forscher 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. So entstehen beim thermischen Suspensionsspritzen extrem stabile, dünne Schichten zwischen 10 und 50 μm. Die bisherige Rauheit konnte von über 5 auf 1 μm bei deutlich geringerem Materialeinsatz reduziert werden. 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. 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. (qui)

Hannover Messe 2018: Halle 5, Stand A26

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