Keramikbeschichtung

Keramikbeschichtung stattet Metall mit höchster Oberflächenhärte aus

Heutzutage ist die Keramikbeschichtung durch thermisches Spritzverfahren Bestandteil modernster Technologie. Keramikbeschichtung kommt in diversen Industrien zum Einsatz. Nämlich überall dort, wo hohe Oberflächenhärte und Verschleißschutz erforderlich ist. Die Keramikbeschichtung wird durch thermische Spritzverfahren angebracht. Man erzeugt hierbei durch Keramik Flammspritzen Schichten mit unglaublich hoher Oberflächenhärte. Je nach Anforderung sind die Keramikschichten dünn bis dick (ca. 50 µm bis 5000 µm). Keramikbeschichtung sorgt für gesteigerte Leistung sowie Produktivität von Bauteilen, technischen Anlagen und Maschinen.

Dieser Artikel klärt über das Keramik Beschichtung Verfahren durch thermisches Spritzen auf, geht näher auf die Keramik Beschichtung von Metall und die Beschaffenheit der Keramikteilchen ein, mit denen beschichtet wird. Zudem wird gezeigt, welche Profis Sie in Deutschland zur industriellen Keramikbeschichtung antreffen.

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Thermische keramische Schichten bruchfester als Vollkeramik

Keramikbeschichtungen durch thermisches Spritzen bestehen weniger aus zerkrümeltem Porzellan: Die Keramikpartikel zum Aufbau von Keramikbeschichtungen sind sogenannte Oxidkeramiken.
Lassen Sie uns also zunächst die Oxidkeramiken kennenlernen, bevor das Verfahren keramische Oberflächenbeschichtung beschrieben wird. Alle Oxidkeramiken zur Keramikbeschichtung sind extrem hart, verschleißfest, reibungsarm sowie elektrisch und thermisch isolierend. Jedoch exzellieren Oxidkeramiken in unterschiedlichen Gebieten besonders.

Mit diesen Teilchen wird zur Keramikbeschichtung Keramik thermisch gespritzt:

Keramikbeschichtung mit Aluminiumoxid Al₂O₃

Aluminiumoxid als Werkstoff zum Keramikspritzen besitzt elektrisch isolierende Eigenschaften, da Aluminiumoxid nicht leitfähig ist. Zudem ist es bis ungefähr 800 °C temperaturbeständig, abrasionsbeständig, bietet Schutz gegen Reibung, Gleitverschleiß und Korrosion. Es handelt sich um eine reine Keramikbeschichtung.
Farbe: weiß
Einsatz als: Verschleißschutz und elektrische Isolationsanwendung

Keramikbeschichtung mit Chromoxid mit Titanoxidzusatz Cr₂O₃ + TiO₂

Schichten aus titanoxidverstärktem Chromoxid ist beständig gegen Säuren, Laugen, Alkohol und Temperaturen bis ca. 500 °C. Der Titanoxidzusatz bewirkt einen erhöhten Korrosions- und Verschleißschutz.
Farbe: anthrazit
Einsatz als: aufgrund guter Gleiteigenschaften als Lauffläche, Lager, Dichtungen, Umlenkrollen usw.

Keramikbeschichtung mit Zirkonoxid, Yttrium-stabilisiert ZrO₂ + 20Y₂O₃

Yttriumstabilisiertes Zirkonoxid als Oxidkeramik zur Keramikbeschichtung ist hochtemperaturbeständig, kratzfest, unanfällig gegen natrium- und schwefelhaltige Umgebung sowie heißgaskorrosionsbfest.
Farbe: gelblich
Einsatz als: Hitzedämmung in u. a. Luftfahrt und Raumfahrt, für Düsentriebwerk, Rakete, Zylinderkopf sowie Beschichtung für Metallschmelzbäder

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Keramik Beschichtung Verfahren und was sie bewirken

Nun, da wir die Keramikteilchen kennengelernt haben, mit denen man Keramikbeschichtungen anbringt, betrachten wir im Detail, was die unterschiedlichen Keramik Beschichtung Verfahren beinhalten. Thermische Beschichtung mit Oxidkeramik ist der Metallspritztechnik sehr ähnlich. Auch mit Metallteilchen kann man thermisch spritzen. Man kann sich das Keramik Beschichtung Verfahren als thermisches Spritzen mit Keramikteilchen als Spritzwerkstoff vorstellen. Übrigens unterscheidet man

1. Dickschichten bis 50 μm , die durch thermisches Spritzen aufgebracht werden und
2. Dünnschichten unter 50 μm, die man
   1. im Vakuum durch PVD
   2. oder CVD erzeugt
   3. sowie durch galvanische Beschichtung.

Werfen wir nun einen Blick auf die wichtigsten Verfahren zur Keramikbeschichtung im thermischen Spritzverfahren, und was da genau vor sich geht.

Allen thermischen Spritzverfahren liegt grob gesagt folgendes Prinzip zugrunde: Der Beschichtungswerkstoff (Oxidkeramik) in fester Form wird einem Brenner zugeführt und sodann aufgeschmolzen. Gleichzeitig überträgt der Brenner kinetische Energie auf die geschmolzenen Partikel. So werden diese auf die vorbereitete Substratoberfläche geschleudert, durch den Aufprall abgeflacht, haften dort und erstarren.

Thermisches Spritzen mit Oxidkeramik

Zu so gut wie jeder Keramikbeschichtung gehört die zuvor sandgestrahlte Oberfläche des Metallwerkstoffs!

1. Hochgeschwindigkeitsflammspritzen HVOF mit keramischem Pulver

   Pulverflammspritzen mit Oxidkeramikpulver findet bei einer Flammtemperatur von bis zu 3200 °C und hohem Druck statt. Das Keramikpulver wird im Sauerstoff-Brenngas-Gemisch aufgeschmolzen und auf das Substrat geschossen.
   Partikelgeschwindigkeit: 300 – 600 m/s
   Keramische Spritzwerkstoffe: Aluminiumoxid (Al₂O₃), Mischungen aus Aluminiumoxid und Titandioxid

2. Plasmaspritzen APS mit Keramik

   Plasmaspritzen ist das thermische Spritzverfahren mit der höchsten Flammtemperatur von 20.000 °C. Aufgrund der hohen Schmelztemperatur der Oxidkeramiken ist Plasmaspritzen zum Schmelzen von Oxidkeramik zur Keramikbeschichtung hervorragend geeignet. Der Beschichtungswerkstoff wird als Pulver beigefügt und von der Plasmaflamme aufgeschmolzen.
   Die Plasmaflamme kommt durch einen brennenden Lichtbogens in Argon, Helium, Stickstoff oder Wasserstoff zustande. Der Lichtbogen entsteht zwischen Elektrode und Düse. Durch die hohe Partikelgeschwindigkeit sind sehr dichte Schichten und hohe Haftfestigkeiten möglich.
   Partikelgeschwindigkeit: 450 m/s
   Verwendbare Oxidkeramiken: Aluminiumoxid (Al₂O₃; elektrische Isolation), Chromoxid (Cr₂O₃), Titandioxid (TiO₂; antistatisch), Zirkonoxid (ZrO₂)

Keramik Beschichtung von Metall und CFK für erstklassigen Verschleißschutz

Die Keramikbeschichtung kommt in der Industrie vorzugsweise auf Metallen vor. Und zwar in der Regel bei Bauteilen aus Stahl und Aluminium, die hoher mechanischer Beanspruchung ausgesetzt sind. Bei diesen Bauteilen als Teil von schweren Maschinen, Anlagen oder Apparaten spielt Verschleißschutz und Langlebigkeit die Hauptrolle. Hierzu gehören unter anderem die Industrien Offshore und Umwelt, Automobilbau, Cargo, Landwirtschaft oder Teileproduktion und chemische Industrien. Keramikbeschichtung kommt sowohl bei Neuteilfertigung als auch zur Wiederherstellung und Instandhaltung gebrauchter Bauteile zum Einsatz. Keramische Schichten können beliebig oft erneuert werden. Neben der keramischen Beschichtung von Metall ist Keramikbeschichtung auch bestens für CFK (Kohlefaser-Verbundwerkstoff/ kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff) geeignet.

Durch die relativ raue Oberflächenstruktur ist thermische Keramikbeschichtung ideal für eine PTFE-Folgeschicht geeignet, da diese die Poren schließt. So gehen optimale Verschleißfestigkeit und Antihaft-Eigenschaften von Oberflächen Hand in Hand.

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Keramische Oberflächenbeschichtung in Deutschland finden

In Deutschland führen auf keramische Schichten spezialisierte Firmen die keramische Beschichtungen aus. Hier ein Überblick einiger auf keramische Beschichtungen spezialisierte Lohnbeschichter in Deutschland, und was diese unter anderem (!) anbieten. Benötigen Sie für ein Projekt thermische Keramikbeschichtungen, hinterlassen Sie eine kostenlose Anfrage mittels unten stehendem Button. Wir freuen uns auf Sie! Möchten Sie mehr zum Thema Keramik erfahren, schauen Sie auf der Webseite des VKI vorbei.

Titelbild Bildquelle: http://www.zircotec.com [Attribution], Wikimedia Commons