Oberflächen- und Dünnschicht-Technologie

Die thermischen Spritzverfahren dienen zum Beschichten von Werkstücken mit Metallen, keramischen Stoffen, Cermets und Sonderwerkstoffen. Die als Pulver oder Draht vorliegenden Stoffe werden in einer energiereichen Wärmequelle geschmolzen und durch geeignete Mittel in Form feiner Tröpfchen auf das im allgemeinen kalte (T < 200 ºC) und durch Sandstrahlen aufgerauhte Werkstück aufgesprüht. Beim Aufprall auf die Oberfläche werden die Tröpfchen abgeplattet und durch Wärmeübergang an das Werkstück abgekühlt. Üblicherweise wird auch bei Schicht/Grundmetall-Kombinationen mit der Fähigkeit zur Diffusion oder Verschweißung keine metallurgische Verbindung (Vermischung durch Interdiffusion) beobachtet. Die Schicht haftet durch mechanische Verklammerung und lokal durch van der Waals- und/oder chemische Bindung. Die gute Haftfestigkeit kommt dadurch zustande, daß die Teilchen auf den Rauhigkeitsspitzen der sandgestrahlten Oberfläche gewissermaßen aufschrumpfen. Andererseits werden in gewissen Verfahrensvarianten, z. B. dem Vakuum-Plasma Spritzen oder auch durch thermische Nachbehandlung, Schicht und Substratoberfläche so weit aufgeheizt, daß Interdiffusion und damit Erhöhung der Haftfestigkeit und der Packungsdichte sowie Verminderung der Porosität und der inneren Spannungen auftreten.

Unter Auftragschweißen versteht man das Beschichten metallischer Werkstücke mittels schweißtechnischer Verfahren. Daher wird das Auftragschweißen auch Schweißplattieren genannt. Man gliedert diese Verfahren nach der Art der verwendeten Energiequelle, die als Flamme, Lichtbogen, Plasmastrahl oder Joulesche Wärme zur Verfügung stehen kann. Mit diesen Energiequellen werden sowohl das aufzutragende Material als auch eine dünne Oberflächenschicht des Werkstückes geschmolzen, so daß durch Diffusion und Vermischung eine haftfeste, porenfreie Schicht entsteht. Durch das Schmelzen der Werkstückoberfläche und deren Aufmischen mit dem Schichtwerkstoff unterscheidet sich das Auftragschweißen von den thermischen Spritzverfahren, bei denen die Werkstückoberfläche, vom Vakuum-Plasmaspritzen abgesehen, nicht wesentlich erwärmt wird.