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THERMISCHES SPRITZEN

Alle Verfahren des thermischen Spritzens haben das gleiche Prinzip: Aufheizung des Werkstoffes (Pulver oder Draht) und dessen Beschleunigung zur Oberfläche, die bespritzt werden soll, um eine Beschichtung zu erzeugen. Beim Auftreffen auf die Bauteiloberfläche, härten sich die Spritzpartikeln sofort aus, verformen sich und bleiben auf der Oberfläche haften. Durch die Überlagerung von Millionen von Partikeln bildet sich die Beschichtung. Die Spritzpartikeln werden mit dem Werkstoff mechanisch oder durch thermische Nachbehandlung verbunden.

Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF)

Die Oberflächen, die durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) beschichtet wurden, verfügen über bessere Eigenschaften im Vergleich als diejenigen, die durch andere Verfahren bearbeitet wurden. Die wesentlichen Vorteile des Hochgeschwindigkeitsspritzens sind die hohe Dichte und Haftung, ausgezeichnete Abriebfestigkeit (Carbide), hohe Korrosionsbeständigkeit (Metallbeschichtungen) und die Möglichkeit, sehr dicke Beschichtungen zu aufzuschleudern. Flame Spray verwendet Hochgeschwindigkeitsflammspritzen mit flüssigem Brennstoff für das Aufschleudern der Metallbeschichtungen mit niedrigem Oxid- und Karbidgehalt und mit ausgezeichneter Abriebfestigkeit.

ID-HVOF

Die Bearbeitung der inneren Durchmesser der abriebfesten Werkstoffe war immer eine ernstzunehmende Herausforderung für das Verfahren des thermischen Spritzens. Dieses Verfahren ermöglicht die Beschichtung der für den Brenner in Sichtweite (line of sight) liegenden "sichtbaren" Oberflächen, mit gewissen Einschränkungen in Bezug auf den Auftreffwinkel. In der Vergangenheit gehörten zu den einzigen Verfahren für die Beschichtung der kleinen Innendurchmesser das atmosphärische Plasmaspritzen (APS) und Flammspritzen (Flame Wire). Allerdings erlauben diese Technologien nicht das Aufschleudern von abriebfesten Beschichtungen, deren Qualität mit der von äußeren Oberflächen verglichen werden könnte, die mittels HP/HVOF verwendet werden. Das Erscheinen der Mini-Brenner HVOF, die von Flame Spray verwendet werden, ermöglicht das Aufschleudern von hochwertigen abriebfesten Beschichtungen auf Innendurchmesser von 70 mm und größer.

Atmosphärisches Plasmaspritzen (APS)

Atmosphärisches Plasmaspritzen (APS) ist ein Universalverfahren des thermischen Spritzens, bei dem jeder Werkstoff verspritzt werden kann, von Polymeren bis zu Keramik. Da er in Pulverform verspritzt wird, kann nahezu jeder Werkstoff verwendet werden. Die Gasmischung (in der Regel aus Argon oder Stickstoff und Wasserstoff) wird ionisiert und in Plasma mit einer Temperatur von 6600 °C bis 16600 °C umgewandelt. Nach Zuführung des Pulvers wird es abgeschmolzen und zum verspritzen Substratwerkstoff beschleunigt. Obwohl durch dieses Verfahren ein beliebiger Werkstoff verspritzt werden kann, verwendet man APS-Verfahren in der Regel für Keramik, Schleifwerkstoffe und schwerschmelzende Metalle (z.B. Molybdän).

Flammspritzen (Flame Wire)

Das Verfahren ist ideal für die preisgünstigen Beschichtungen, die in der Regel große Mengen von Oxiden mit hoher Porosität für raue Oberflächen enthalten. Dem Verfahren liegt die chemische Reaktion von Sauerstoff und Brennstoff zugrunde, die einen Strom von Verbrennungsprodukten mit Temperaturen von über 3000 °C erschafft. Es gibt zwei Arten von Flammspritzverfahren: Draht und Pulver. In der Variante mit Draht wird der Werkstoff als Draht in die Brennkammer zugeführt, wobei das abgeschmolzene Metall durch Druckluft auf die Oberfläche zerstäubt, beschleunigt und verspritzt wird. Flammspritzen wird für die Wiederherstellung der Größe von Verschleißbauteilen, für Korrosionsschutz und als Grundierung für andere Beschichtungen verwendet. Dank der kompakten Größe der Ausrüstung kann dieses Verfahren direkt am Standort (Kessel, etc.) erfolgen.

Spritzen mit Einschmelzen

Das Spritzverfahren mit Einschmelzen besteht aus zwei Stufen. In der ersten Stufe wird der Spritzwerkstoff in Pulverform erwärmt und mit einem Sauerstoff-Acetylen-Flammenbrenner auf Substratwerkstoff aufgeschleudert. Der Brenner gleicht dem im Flammspritzverfahren verwendeten Brenner. In der zweiten Stufe wird die in der ersten Stufe aufgeschleuderte Beschichtung durch den Brenner oder die Bearbeitung im Vakuumofen abgeschmolzen, was die Bildung der metallischen Bindung mit dem Substratwerkstoff gewährleistet. Solche Beschichtungen besitzen kaum Porosität, doch sie sind sehr haftest. Eine typische chemische Zusammensetzung ist die Legierung NiCrBSi, die die Möglichkeit der Konzentrationsänderung verschiedener Elemente in der Legierung besitzt. Diese Beschichtungen werden für verschleißgefährdeten Bestandbauteile in korrosiven Umgebungen verwendet.

Lichtbogenspritzen (Arc Spray)

Dieses Verfahren verwendet thermische Energie von einem Gleichstromlichtbogen, die zwischen den beiden drahtförmigen Spritzzusätzen erzeugt wird. Die thermische Energie schmilzt die Drähte ab, während das Inert Gas durch Druckluft zerstäubt wird und die abgeschmolzenen Partikeln auf den Substratwerkstoff verspritzt. Die Leistung ist hoch und die Kosten sind niedrig, weshalb dieses Verfahren für die Beschichtung großer Oberflächen gut geeignet ist. Einer der Vorteile dieses Verfahrens ist die Fähigkeit, zwei Drähte aus verschiedenen Werkstoffen aufzuschleudern, wodurch Pseudolegierungen entstehen. Die Hauptanwendungsbereiche sind Korrosionsschutzbeschichtungen mit Zink, Zink-Aluminium, Aluminium. Dekorative Korrosionsschutzbeschichtungen mit Kupfer, Bronze und so weiter.

Kaltgasspritzen (Cold Spray)

Kaltgasspritzen (Cold Spray) ist ein Flammspritzverfahren, das kinetische Energie für das Auftragen von Spritzmetallschichten nutzt. Während der kalten Gasbeschichtung bleibt die Temperatur des Spritzwerkstoffs in Pulverform wesentlich niedriger als die Schmelztemperatur innerhalb des Überschallstickstoffstromes und er unterliegt einer starken Beschleunigung (200-1000 m/s). Die Haftung der Beschichtung auf dem Substratwerkstoff hängt von der plastischen Verformung ab, die das lokalisierte Schmelzen der Pulverpartikeln beim Auftreffen auf Substratwerkstoff mit hoher Geschwindigkeit verursacht. Kaltgasspritzen (Cold Spray) schafft Beschichtungen mit großer Dicke, hoher Dichte und Haftung, ohne Restspannung und Metalloxide. Kaltgasspritzen (Cold Spray) ist besonders gut für die Wiederherstellung der Dimensionen der wichtigsten Bauteile (mit Halbmesser bis 1 cm) geeignet.

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