Spritzen von Metall-Hartstoff-Verbundschichten

Die technischen Möglichkeiten der Herstellung von Metall-Hartstoff-Verbundschichten mit den Verfahren des thermischen Spritzens sind hinsichtlich der Hartstoffkorngröße begrenzt. Diese Einschränkung bedeutet eine geringe Verschleißbeständigkeit der konventionell hergestellten Schichten bei grob-abrasiver Beanspruchung. Untersuchungen mit dem Ziel gröbere Hartstoffe in Spritzschichten zu positionieren, waren bisher wenig erfolgreich. Es kommt zu einer Zerstörung der separat zugeführten Hartstoffe und einer meist sehr deutlichen Reduzierung der Auftragsrate. Eine Analyse der vorhandenen Überlegungen und Untersuchungsergebnisse führte zu der Erkenntnis, dass eine die Hartstoffe und die Matrix anziehende Energiewirkung notwendig ist, um den Verbund zu erzielen. Um eine anziehende Komponente zu erzielen, wurde bei den durchgeführten Untersuchungen eine elektrostatische Aufladung der Hartstoffe genutzt. In den hergestellten Beschichtungen konnten dadurch circa 20 Vol.-% separat zugeführte Hartstoffe unaufgeschmolzen registriert werden. Eine Beeinträchtigung der Auftragsrate war nicht zu registrieren. Werden die Parameter Druck, Temperatur und das chemische Potenzial optimiert, ist auch eine sichere stoffschlüssige Einbindung keramischer Hartstoffe in einer Eisenbasis- Matrix nachweisbar. Die Alternative der Integration der Hartstoffe wäre eine mechanische Verklammerung. Daraus resultierende Risse um den Hartstoff wurden nicht nachgewiesen. Der Hartstoff wirkt in den hergestellten Beschichtungen eindeutig als Keim und nicht als fremdes Element bei der Entstehung des Gefüges. Die Ergebnisse der Verschleißversuche an derart hergestellten Beschichtungen verdeutlichen eine nahezu Halbierung der Verschleißrate gegenüber der rein metallischen Beschichtung infolge der zugeführten Hartstoffe und ihrer metallischen Einbindung in die Schicht.

WOMag 7-8/2019 Krüger, D.; Aldarawish, N.; Kirsten, A.; Winkelmann, R.