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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):

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

Excalibur® Beschichtung, die Verschleissschutzbeschichtung in Kombination mit Antihaftbeschichtung

Für Antihaftbeschichtungen mit erhöhtem Verschleissschutz eigenen sich Excalibur® Beschichtungen. Im Vergleich zu herkömmlichen Antihaftbeschichtungen auf Fluorpolymer Basis sind Excalibur® Beschichtungen deutlich abriebbeständiger durch Verstärkung mit einer harten, hochlegierten Edelstahlschicht (appliziert durch Lichtbogenspritzen).

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.).

Funktionen:

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Metall Beschichtung auf Blech mit dem Lichtbogenspritzanlage, bzw. dem Lichtbogenspritzverfahren. Zum Schutz vor Verschleiß und Abnutzung.
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Thermisch gespritzte Verschleissschutzschicht (Molybdän) auf Ausgleichsstern für Antriebstechnik im geschliffenen Zustand
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Spalttopf einer Pumpe beschichtet im thermischen spritzverfahren durch Plasmaspritzen mit Al2O3 Keramik (Elektroisolation)
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