Thermisches Spritzen (Flammspritzen) zur Beschichtung von Oberflächen
Der Begriff "Thermisches Spritzen" umfasst unterschiedliche Spritzverfahren. Diese werden entsprechend DIN EN ISO 14917 unterteilt nach der Art des Spritzzusatzwerkstoffes (Pulver, Draht) oder des Energieträgers.
In eine Energiequelle werden Beschichtungswerkstoffe als Pulver oder Draht zugeführt, angeschmolzen (plastischer Zustand) oder aufgeschmolzen, beschleunigt und auf die zu beschichtende Substratoberfläche geschleudert. Durch Relativbewegung zwischen Brenner und Werkstück entsteht die Schicht. Die Spritzpartikel bauen sich nach dem Auftreffen durch Abflachung zu einer lageweisen Schicht auf, welche hauptsächlich durch mechanische Verankerung auf dem Substrat hält.
Abgrenzungen der Thermischen Spritzverfahren
Die einzelnen Thermischen Spritzverfahren konkurrieren in ihrer Anwendung nicht miteinander, sondern sie ergänzen sich durch ihre spezifischen Verfahrenseigenschaften. Die Schichteigenschaften und die Hafteigenschaften sind abhängig von thermischer und kinetischer Energie.
Als Energieträger kommen Brenngas-Sauerstoff, Flüssigbrennstoff-Sauerstoff, elektrischer Lichtbogen, Plasmastrahl und inzwischen auch Laserstrahl zur Anwendung.
Durch hohe kinetische Energie (Hochgeschwindigkeitsflammspritzen) wird u.a. die Porosität der Schicht beeinflusst und durch hohe thermische Energie (Plasma) ist die Verarbeitung hochschmelzender Keramikwerkstoffe möglich.
Hochwertige und wirtschaftliche funktionale Spritzschichten lassen sich nur durch die richtige Auswahl des Verfahrens und des Spritzwerkstoffes erzeugen.
Thermische Spritzen von Beschichtungen eignet sich besonders für folgende Zwecke (typische Einsatzgebiete):
- Verschleissschutz (Abrasion, Adhäsion)
- Korrosionsschutz und Schutz vor Oxidation
- Thermische und elektrische Isolation
- Gezieltes Beeinflussen von Reib- und Gleiteigenschaften
- Spezielle Oberflächenstrukturen (Benetzung)
- Ausschussrettung
- Instandsetzung
- Notlaufeigenschaften
- Lagerschichten
Typische Beschichtungsmaterialien und Anwendungen
| Werkstoffgruppe | Material | Härte | Eigenschaften | Anwendung |
| Metall | Zink | 30 bis 35 HB | kathodischer Korrosionsschutz bei pH = 7 - 12 | Korrosionsschutz Stahlbauteile |
| Metall | Aluminium | 25 bis 30 HB | Korrosionsschutz bei pH = 5 - 9 bis max. 500oC | Reparatur Al-Bauteile |
| Metall | Molybdän | 600 bis 700 HV0.3 | verschleissbeständig, insbesondere bei Adhäsionsverschleiss, bis 320oC | Synchronringe, Lagerstellen |
| Metall-Legierung | 13%-iger Chromstahl | 50 HRC | verschleissbeständiger Reparaturstahl | Instandsetzung Lagersitze, Kolbenstangen, Zylinder |
| Metall-Legierung | Edelstahl (CNS) | 30-32 HRC | korrosionsbeständiger, drehbarer, austenitischer Reparaturstahl | Reparatur Maschinenelemente aus CNS |
| Metall-Legierung | Alu-Bronze | 100 bis 150 HV 0.3 | Lagerwerkstoff mit ausgezeichneten Gleit- und Notlaufeigenschaften | Gleitlager, Führungsschienen |
| Cermets | Wolframkarbid/Kobalt/Chrom | 800 bis 1100 HV 0.3 | sehr verschleissbeständig, bis max. 500oC, ab pH > 4 | Kolbenstangen, Pumpenteile, Ersatz Hartchrom |
| Cermets | Chromkarbid/NiCr | 700 bis 1000 HV 0.3 | verschleissbeständig, bis max. 900oC, oxidationsbeständig | Bauteile Chemieanlagen, Dichtringe |
| Oxidkeramik | Chromoxid | 1000 bis 1400 HV 0.3 | sehr verschleissbeständig, hohe Chemische Beständigkeit | Dichtsitze, Wellenschutzhülsen, Pumpenteile |
| Oxidkeramik | Aluminiumoxid | 650 bis 1000 HV 0.3 | Spez. Elektrischer Widerstand bis 1015 Ωcm, verschleissbeständig | Elektrische Isolation von Maschinenelementen |
| Oxidkeramik | Zirkonoxid Ytriumstabilisiert | 500 bis 700 HV 0.3 | niedrige Wärmeleitfähigkeit und gute Thermoschockbeständigkeit | Wärmedämmschicht thermische Anlagen |
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Durch Kombination mit thermisch gespritzten (Plasmaspritzen) Keramikschichten wird das Schichtportfolio weiter ergänzt; beispielsweise Oxidkeramik (Al2O3, TiO2) mit PEEK-, PFA- oder SolGel-Schicht.
Die Kombination aus Antihaftvermögen, Gleiteigenschaften und Härte ermöglichen den Einsatz für unterschiedliche Anwendungen (Pharmaindustrie, Medizintechnik, etc.).
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