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Robuste und funktionelle Oberflächenbeschichtungen

Keramische Beschichtungen können die Oberflächenbeständigkeit und -güte von Maschinenkomponenten hinsichtlich Verschleißschutz, Antihaftwirkung oder Isolationsverhalten entscheidend verbessern. Insbesondere thermische Beschichtungsverfahren auf Basis von keramischen oder metallischen Pulvern kommen hier bislang zum Einsatz. Obwohl die verwendeten Pulverpartikel fein und die Schichten dünn sind, weisen diese Oberflächen eine hohe Rauheit auf. Um eine gezielte Oberflächengüte zu erreichen, müssen die beschichteten Bauteile daher oftmals aufwendig nachbearbeitet oder versiegelt werden. Um dies zu vermeiden, haben die Fraunhofer-Institute IKTS und IWS ein thermisches Beschichtungsverfahren weiterentwickelt: An Stelle des Pulvers wird eine Suspension verspritzt, die deutlich feinere Partikel als die üblichen Spritzpulver enthält. So lassen sich dünne (< 100 μm) und dichte Schichten mit sehr glatten Oberflächen herstellen und zusätzlich Rohstoffe einsparen.

Die Schichteigenschaften werden zum einen von den Prozessparametern beim thermischen Spritzen und zum anderen von den Suspensionseigenschaften bestimmt. Materialien mit homogenen Partikelgrößenverteilungen und hoher Reinheit sind besonders geeignet, um daraus Suspensionen herzustellen. Die Suspensionseigenschaften lassen sich unter Verwendung von elektroakustischer, rheologischer und Sedimentations-Messtechnik hinsichtlich Feststoffgehalt, Korngrößenverteilung und Viskosität für jede Anwendung individuell einstellen und optimieren. Neben 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.