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Dienstag, 24. August 2010, 08:30

1 Grundlagen

Thermische Spritzverfahren sind gemäß DIN EN 657 Beschichtungsverfahren, bei denen ein Spritzzusatzwerkstoff inner- oder außerhalb eines Spritzgerätes geschmolzen, angeschmolzen oder plastifiziert und auf Oberflächen von Werkstücken aufgeschleudert wird. Die Bauteiloberfläche wird dabei im Allgemeinen nicht angeschmolzen. Die große Vielzahl der heute bekannten Thermischen Spritzverfahren ermöglicht die Herstellung von Schichten aus Metallen, Keramiken, Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen (Cermets) und Kunststoffen. Als Grundmaterialien (Substrate) können artgleiche und artfremde Werkstoffe verwendet werden (Bach 2005, Kretzschmar 1970). Neben Metallen, Keramiken und Kunststoffen sind auch Naturstoffe wie bspw. Holz und Papier beschichtbar.

Die Vorteile der Spritztechnik liegen in der sehr guten Flexibilität, den hohen Depositionsraten und der Möglichkeit eines lokalen Werkstoffauftrages. Seit der Entwicklung des ersten Spritzsystems um 1910 durch Dr.-Ing. hc. Max Ulrich Schoop konnte sich die Technologie stetig ausbreiten, wobei besonders in den letzten Jahrzehnten neue Anwendungsfelder erschlossen wurden (Wank 2006). Wichtige Gründe dafür sind das Streben nach ökonomischer Materialnutzung, die zunehmende funktionelle Trennung von Grundmaterialien und Beschichtungen sowie die mit der Technologieentwicklung einhergehende Verbesserung der Schichteigenschaften (Bobzin 2005).



Abb. 1: Schematische Darstellung des Thermischen Spritzens

Die Einteilung der Spritzverfahren erfolgt in der Regel nach der verwendeten Energiequelle (Abb. 2). Es werden Lichtbögen, Plasmen, Flammen aber auch reine Hochgeschwindigkeitsgasströmungen (wie bspw. beim Kaltgasspritzen) eingesetzt (Steffens 1991, Bach 2005). Der thermische Energieanteil des Prozesses wird elektrisch, durch die Verbrennung von flüssigen bzw. gasförmigen Brennstoffen oder durch Strahlung bereitgestellt. Die erforderliche kinetische Energie liefern in der Regel Gasströmungen. In Abhängigkeit vom Verfahren erreichen die Spritzpartikel spezifische, für einen Schichtaufbau notwendige Partikeltemperaturen und -geschwindigkeiten. Die Partikel breiten sich beim Auftreffen auf der Bauteiloberfläche aus und haften vorrangig aufgrund mechanischer Verklammerung und durch Adhäsionskräfte oder über, wenn auch geringe metallurgische Wechselwirkungen.


Abb. 2: Einteilung der Spritzverfahren nach DIN EN 657



(c) Dr.-Ing. Christian Rupprecht (Verwendung von Text- und Bildmaterial nur mit ausdrücklicher Erlaubnis)