Fachwörter-Lexikon
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Thermische Spritzschichten
Durch thermisches Spritzen lassen sich dicke und besonders harte Beschichtungen auf nahezu jedem beliebigen Grundwerkstoff herstellen. Als Schichtwerkstoff kommen alle Materialien in Betracht, die bevorzugt in Form von Pulver verfügbar sind. Grundgedanke beim thermischen Spritzen ist, einen Werkstoff in einem Gasstrom zu erhitzen oder aufzuschmelzen und in diesem Zustand auf eine Werkstückoberfläche mittels kinetischer Energie zu fixieren. Da der Zustand der aufzutragenden Partikel zähflüssig oder teigig ist, bleiben diese auf der Oberfläche haften und führen im günstigen Fall zu einer mechanischen Verzahnung. Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Auftragsgeschwindigkeit (je nach Fläche einig 10 µm bis 100 µm pro Minute) und eine gute Haftung auf dem Grundmaterial aus. Das Auftragen von Metallen wurde bereits vor mehr als 100 Jahren in Form des sogenannten Schoopens (Auftrag von Zink) entwickelt. Heute werden bevorzugt harte Schichten mittels der verschiedenen Varianten des thermisches Spritzens hergestellte. Dabei kommen vor allem harte und sehr beständige Metalloxide, -nitride und -carbide zum Einsatz, die in Dicken von deutlich mehr als 100 µm mit keinem anderen Verfahren aufgetragen werden können.
Aufbau zum thermischen Spritzen / Bildquelle: OTTI
Spritzschicht / Bildquelle: B. Rüther
Die Schichten sind durch eine mehr oder weniger starke Porenstruktur gekennzeichnet. Diese können unter Umständen als Reservoir für Schmiermittel dienen, wodurch beispielsweise die Verwendung als Gleit- und Reibschicht profitiert. Dichtere Schichten von Aluminiumoxid, Titannitrid und -carbid, Chromoxid, Yttriumoxid, Lanthanoxid oder Zirkonoxid, um nur einige wenige der verwendeten Verbindungen zu nennen, stellen sowohl eine guten Korrosions- als auch Verschleißschutz dar. Für das Aufheizen und Beschleunigen der Partikel zwischen Spritzdüse und Werkstückoberflächen stehen verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl wie Brenngas oder Plasmaheizung; die Benennung der Verfahren richtet sich in der Regel nach der Art der Erhitzung beziehungsweise nach der Art der Zufuhr des verspritzten Materials: beispielsweise Flammspritzen, Kaltgasspritzen, Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen, Drahtspritzen, Mehrdrahtlichtbogenspritzen mit Fülldrähten, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen. Die Auswahl der Verfahren richtet sich nach den zu erzielenden Eigenschaften der Schichten beziehungsweise den zu verarbeitenden Stoffen. Am einfachsten realisierbar ist die Beschichtung von rotationssymmetrischen Werkstücken, wobei mit Hilfe von Abdeckungen auch partielle Beschichtungen möglich sind. Das Kaltgasspritzen erlaubt auch die Beschichtung von temperaturempfindlichen Kunststoffen.
Lichtbogengespritzte Schicht auf Kunststoff / Bildquelle: S. Grund
Nitrocarburieren – allgemein
Das Nitrocarburieren kann in festen, flüssigen oder gasförmigen Medien erfolgen. Dementsprechend unterscheidet man das Pulver-, Salzbad-, Gas- und Plasmanitrocarburieren.
Zink - Korrosionsverhalten
Zinkoberflächen reagieren mit Bestandteile der Atmosphäre und bilden eine Deckschicht aus Zink, Hydroxid und Carbonat. Die Deckschicht verringert die Auflösung von Zink unter Einwirkung eines Korrosionsmediums; allerdings ist ein Korrosionsangriff vom Säuregrad (pH-Wert) des Korrosionsmediums abhängig. In starken Säuren (< ca. pH 2) löst sich Zink schneller auf als in neutralen (ca. pH 5-8) oder alkalischen (> pH ca. 10) wässrigen Lösungen. Durch Aufbringung von Passivschichten (Passivierungen evtl. mit zusätzlicher Versiegelung) kann die Beständigkeit einer Zinkoberfläche erhöht werden. Da Zinkoberflächen in der Regel eine flächige Korrosion (im Gegensatz zu Lochkorrosion) unterliegen, spielt die Dicke der Schicht eine merkliche Rolle für den Korrosionsschutz von Stählen durch Zinkbeschichtungen (je dicker die Schicht, um so länger ist das Substrat gegen Korrosion geschützt.