Hochgeschwindigkeitsflammspritzen mit keramischen Suspensionen

Unter den hochenergetischen Beschichtungsverfahren zeichnet sich das thermische Spritzen durch die Vielfalt der verarbeitbaren Werkstoffe von Metallen über Cermets bis zu keramischen Werkstoffen aus. Die moderne Technik zielt dabei sowohl auf Struktur- wie auf Funktionseigenschaften derart aufgebrachter Schichten. Im Vergleich zu anderen Verfahren ist die Beschichtung durch thermisches Spritzen durch einen intensiven Wärme- und Stoffübergang und in zahlreichen Fällen auch einen starken Impulsaustausch zwischen dem heißen Gas-Partikel-Strom und der Werkstückoberfläche gekennzeichnet. Bei der Entwicklung von struktur- und funktionskeramischen Massivwerkstoffen kommen zunehmend synthetisch erzeugte nanoskalige Pulver als Rohstoff zum Einsatz, die zumeist völlig neuartige oder erhebliche modifizierte Verarbeitungstechniken im Compounding, der Formgebung und der thermischen Prozeßtechnik sowie der Fein- und Fertigbearbeitung, also über die gesamte Fertigungsprozeßkette hinweg, erfordern. Aus Gründen der erschwerten oder unmöglichen Förderung von trockenen Nanopulvern mit gasförmigen Trägern sowie aus Gründen des Arbeitsschutzes bzw. der Sicherheit am Arbeitsplatz unter Ausschluß von Nanopulvern in der Atemluft erschien es sinnvoll, mit solchen Pulvern in wässrigen und organischen Suspensionen zu arbeiten und diese direkt axial in HVOF-Brennersysteme einzuspeisen. Die Verwendung von Suspensionen anstelle von Pulvern ermöglicht das Fördern von feinen und feinsten Pulvern und eröffnet neue Anwendungsfelder, da Schichten mit neuen Eigenschaften hergestellt werden können. So sind u. a. Mischungen aus Werkstoffen möglich, die sich nicht in einem Pulver herstellen lassen. Ebenfalls besteht mit dieser neuen HVSFS-Technik die Möglichkeit sehr dünne, dichte Schichten abzuscheiden. Somit wird die Lücke zwischen traditionellen Dünnschichttechniken und den klassischen Verfahren des Thermischen Spritzens geschlossen. Am Beispiel von keramischen und cermetischen Zylinderlaufflächenbeschichtungen für Leichtmetallschichtverbundwerkstoffe wird der Fortschritt des Verfahrens aufgezeigt, und wie gut es sich für den Einsatz in der Produktion eignet. Die mikrostrukturellen, tribologischen und mechanischen Eigenschaften der mittels HVSFS Verfahren hergestellten Schichten werden mit klassischen thermisch gespritzten HVOF-Schichten verglichen.