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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Thermisches Spritzen

Beim thermischen Spritzen werden partikelförmige Ausgangsstoffe als Pulver oder Suspension in eine Heißgasfackel injiziert, aufgeschmolzen und auf das Substrat hin beschleunigt. Vielfältige Prozessparameter wie die Gaszusammensetzung, der Gasfluss, der Strom, die Spritzdistanz, die Partikelgrößenverteilung, der Trägergasfluss, der Umgebungsdruck usw. beeinflussen den Aufschmelzgrad und die Geschwindigkeit der Partikel und haben so einen signifikanten Einfluss auf die resultierende Mikrostruktur, Haftung und den Spannungszustand.

Die Heißgas- und die Partikeleigenschaften im Fluge können analysiert werden, um ein verbessertes Verständnis der Prozesse zu erhalten und die Qualität zu sichern.

Flammenbild A3000Atmosphärisches Plasmaspritzen einer keramischen Wärmedämmschicht auf einer Turbinenschaufel

Plasmaspritzen

Beim Plasmaspritzen werden partikelförmige Ausgangsstoffe in einem Plasmastrahl aufgeschmolzen und auf das Substrat hin beschleunigt, der durch Ionisation eines Gasstroms erzeugt wird.

Das atmosphärische Plasmaspritzen (APS) eignet sich besonders für die Abscheidung von Keramiken, insbesondere Oxidkeramiken für Wärmedämmschichten.

Brenner: Triplex II, TriplexPro-210, Axial III, F4, 9MB, F100 Connex (Innenbeschichtungen)

Das Suspensions-Plasmaspritzen (SPS) ist ein APS-Prozess, bei dem eine flüssige Suspension als Vorstufe eingesetzt wird. Dies ermöglicht die Verarbeitung von Partikeln im Sub-Mikrometerbereich und somit neuartige, mikrostrukturierte Schichten.

Brenner: Triplex II, TriplexPro-210, Axial III

Beim Low Pressure Plasma Spray (LPPS) bzw. Vakuum-Plasmaspritzen (VPS), können keramische und besonders metallische Schichten hergestellt werden, wobei eine Sauerstoffaufnahme vermieden wird.

Brenner: F4, TriplexPro-200, O3CP

Das Niedrigdruck-Dünnfilm-Plasmaspritzen (LPPS-TF) ist eine Weiterentwicklung des Vakuum-Plasmaspritzens bei niedrigem Druck. Dies ermöglicht die Abscheidung dünner, gasdichter Schichten.

Brenner: F4, TriplexPro-200, O3CP

Das Plasma-Spray-Physical Vapor Deposition (PS-PVD) findet ebenfalls bei niedrigem Druck statt, jedoch ist die Leistung noch weiter erhöht. Mit geeigneten Pulvern ist die Abscheidung neuartiger, kolumnarer Strukturen sogar aus der Dampfphase ist möglich.

Brenner: O3CP

Kaltgasspritzen

Beim Kaltgasspritzen expandiert ein moderat vorgewärmtes, komprimiertes Gas durch eine Laval-Düse und erreicht sehr hohe Geschwindigkeiten im Überschallbereich. Wenn beim Auftreffen der Pulverpartikel auf das Substrat eine vom Material abhängige, kritische Geschwindigkeit erreicht wird, werden diese plastifiziert und es entstehen fest haftende, dichte Schichten. Das Verfahren eignet sich besonders für oxidationsempfindliche Materialien.

System: Kinetiks 8000

Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen

Im Gegensatz zum Plasmaspritzen ermöglicht das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen deutlich höhere Partikelgeschwindigkeiten bei vergleichsweise moderaten Temperaturen der Brenngasflamme. Daher ist der Prozess besonders geeignet für verschleißfeste Legierungen sowie MCrAlY-Haftvermittlerschichten.

Brenner: DJ2600, DJ2700, Hybrid-Aircap

Wasserstoff-/Methan-Sauerstoffprozess mit Air/N2-Mantelgas


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