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22.09.2017 | Oberflächentechnik | Infografik | Onlineartikel

Suspensionen statt Pulver

Autor:
Dieter Beste

Mit thermisch gespritzten Partikel-Suspensionen lassen sich bisher unerreichte Schichtqualitäten realisieren. Forscher aus Dresden haben eine innovative Technik zur Oberflächenveredelung zur Praxisreife gebracht.

Ob Walzen mit präziser Druckleistung in der Papierindustrie oder Offshore-Ausrüstungen in aggressivem Salzwasser – zur Beschichtung diese Komponenten werden meist thermische Verfahren genutzt, wie das Atmosphärische Plasmaspritzen (APS) oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF). Auf Basis von keramischen oder metallischen Pulvern können Isolations-, Korrosions- und Verschleißschutzschichten auf Maschinen- und Anlagenkomponenten zwischen 100 und 500 μm appliziert werden. Die verwendeten Pulverpartikel sind zwar so fein wie Mehl – trotzdem weist eine solche Oberfläche unter dem Mikroskop eine hohe Rauheit auf. Um eine gezielte Oberflächengüte zu erreichen, müssen die bespritzten Bauteile daher oftmals aufwendig mechanisch nachbearbeitet oder versiegelt werden. Andere Beschichtungstechnologien, wie die chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung (CVD, PVD), erlauben ultradünne Schichten unter 10 µm. Allerdings lassen sich mit diesen Verfahren keine großen Flächen veredeln.

Thermisch gespritzte Suspensionsschichten von 10 - 50 μm

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Dresden haben nun die Voraussetzung dafür geschaffen, extrem glatte, beständige Schichten auch auf großflächigen Komponenten herzustellen. Sie entwickelten Suspensionen für das thermische Spritzen, die anstelle der bisher genutzten Pulver eingesetzt werden, und erreichen damit neue Beschichtungsqualitäten und -eigenschaften. Dafür kommen noch feinere, in Wasser oder organischen Lösungsmitteln dispergierte Submikro- und Nanopartikel zum Einsatz, die als reines Pulver nicht verspritzt werden können. "Beim thermischen Suspensionsspritzen entstehen extrem stabile, dünne Schichten zwischen 10 μm und 50 μm. Durch die homogenen Suspensionen reduzieren wir bisherige Rauheiten von über 5 auf 1 μm bei deutlich geringerem Materialeinsatz", sagt Annegret Potthoff, Leiterin der Gruppe Pulver- und Suspensionscharakterisierung am IKTS. Darüber hinaus seien erstmals funktionelle Oberflächen möglich. Sie könnten zum Beispiel mit photokatalytisch aktiven Schichten versehen werden, um damit etwa Medikamentenrückstände in Abwasseraufbereitungsanlagen nachhaltig abzubauen.

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