Diplomová práce vypracovaná v rámci inženýrského studia předkládá technologii nanášení keramických povlaků, hodnocení lomové houževnatosti.
V teoretické části je rozebrán vznik povlaků žárovým nástřikem, popis možných technologií a popis zkoušek lomové houževnatosti.
V praktické části je proveden nástřik keramických a kovových materiálů plazmou, příprava vzorků pro měření lomové houževnatosti a vlastní měření pomocí Vickersova tvrdoměru ZWICK 3212. Měření bylo provedeno na vzorcích, které měly normální teplotu 22°C a na vzorcích ochlazených na teplotu kapalného dusíku –196°C.

Žárové nástřiky představují perspektivní technologii poskytující funkčně efektivní povlaky o tloušťce větší než 50 m m, používané v mnoha odvětvích průmyslu. Tyto flexibilních, vysoce kvalitní a ekonomické technologie umožňují optimálně přizpůsobit povrchové vlastnosti součásti provozním podmínkám. To vede k prodloužení životnosti, zvýšení spolehlivosti a bezpečnosti součásti i k lepší ekonomice daného procesu.

Tradiční aplikace žárově stříkaných povlaků se zaměřují především na ochranu povrchů. V současné době se ale objevují aplikace používající povlaky jako funkční povrchy nabízející materiálovým inženýrům alternativu mezi používáním tenkých vrstev a objemových materiálů.

Laserové nanášení práškových materiálů je jako přesný proces omezeno zejména z ekonomického hlediska nízkými výkony při nanášení, které nepřekračují při typických rych-lostech posuvu 400 – 1000 mm/min u CO2 laseru o výkonu 5 kW hodnotu 1 kg/h. Při plas-movém nástřiku je možno dosáhnout rychlosti nanášení vyšší o faktor 10, nízká adheze a charakteristická poréznost vrstvy však omezují oblasti použití. Cíl této práce proto spočíval ve spojení vlastností laserem nanášených vrstev (metalurgická vazba na substrát, 100% hustota) s vysokou produktivitou plasmového nástřiku.

Oxidová keramika hraje důležitou roli jako dielektrický materiál při využití u bariérového výboje. Těžko tavitelné oxidy s vysokým bodem tavení lze zpracovávat nákladově efektivním způsobem na funkční povlaky za použití termické nástřikové technologie.
Problémy s nekompatibilitou termofyzikálních vlastností při nanášení povlaků na kov, sklo a polymerní substráty lze řešit variací tepelných nástřikových parametrů a současným chlazením, což vede k získání odpovídajících zbytkových napětí v kompozitu vrstev.

Termický nástřik se v posledních desetiletích vyvinul díky  flexibilitě a mnohostrannosti tohoto procesu i díky použitelnosti různých přísad v technologii, která je široce používána v řadě průmyslových oborů. Objem obchodu s technikou termického nástřiku dosáhl u technických zařízení, nástřikových materiálů a nanášení vrstev ročního obratu odhadem cca. 1,34 miliard US dolarů /1/. Hlavní podíl tohoto obchodu ve výši cca. 75% přitom činí nanášení vrstev, zatímco technická zařízení a materiály pro nanášení tvoří zbývajících 25% /2/.
Technický pokrok závisí na kontinuálním pokračování vývoje u zařízení a materiálů, který se řídí rostoucími požadavky na materiály při termickém, mechanickém a/nebo korozním namáhání používaných součástí. Aktivita je přitom ve vysoké míře dána požadavky na funkčnost povrchů. Ve většině případů je možno splnit komplexní požadavky sladěním použité přísady a techniky nástřiku.

Užitečná optimální životnost různých výrobků, strojů, strojních součástí různých zařízení, nářadí a nástrojů, významně ovlivňuje ekonomiku ve všech oblastech výrobní i nevýrobní činnosti. Je mimo jiné důležitá z hlediska spotřeby většiny druhů materiálů,
zejména pak kovů a kovových slitin.
Zkoumáme−li často příčiny havárií, zjišťujeme, že většinou byly způsobeny opotřebením funkčních částí, ať již šlo o opotřebení způsobené abrazí, adhezí, erozí, únavou, kavitací či jinými druhy namáhání.
Ztráty vzniklé opotřebením nejsou tedy jen ztrátami z hlediska úbytku hmoty výrobku, součástí, nástroje nebo spotřebního předmětu, ale mají velký ekonomický dopad ve ztrátách na produkci zvláště v případě výpadku důležitých funkčních elementů. Následkem opotřebení důležité funkční části pak často dochází i k destrukci většího komplexu zařízení, což způsobuje velmi citelné ztráty.
Mezi značnou řadou metod, jimiž se na funkčním povrchu součásti nebo výrobku vytváří vrstva odolná příslušnému stupni opotřebení nebo komplexu vlivů opotřebení způsobujících, zaujala významné místo technologie termického nanášení slitin s jejich následným stavením.

Jsou popsány výsledky, dosažené v Ústavu technické termodynamiky Německého centra pro letectví a kosmonautiku ve Stuttgartu v rámci DFG projektu „Diagnostika a optimalizace plasmového nástřiku“, skupinového vědeckého projektu za účasti vždy jednoho z partnerů z RWTH Aachen, Univerzity v Dortmundu a Univerzity Bundeswehru v Mnichově. Úkolem bylo dosáhnout cílevědomým výzkumem hlubšího pochopení procesů probíhajících při termickém nástřiku a tím zlepšení k nástřiku používaných plasmových hořáků. Primárním cílem přitom bylo dosáhnout stabilnější plasmy o vysoké homogenitě a širším teplotním a rychlostním profilu a menších interakcí s okolní atmosférou.

Trubičkové dráty se jeví vhodné pro výrobu ochranných povlaků pro aplikace, kde dochází ke kombinaci koroze a opotřebení. Trubičkové dráty na bázi železa a niklu s nebo bez různých výztuží ve formě karbidových náplní byly stříkány elektrickým  obloukem a vysokorychlostním plamenem (HVCW) pomocí pistole Praxair, typ 216. V závislosti na mechanismu opotřebení byly vyrobeny povlaky s podobnou odolností vůči otěru a opotřebení způsobeného vibracemi jako například WC/Co/Cr 86/10/4 nastříkaný metodou HVOF.

Důležitou aplikací termicky nastřikovaných  vrstev je zlepšení tribologických vlastností povrchů a zvýšení jejich odolnosti proti opotřebení. Kromě toho jsou u některých aplikací požadovány protiadhezivní vlastnosti. Pro zlepšení uvedených vlastností byly v Učilišti a výzkumném ústavu svářecích technik (SLV) Duisburg GmbH prováděny pokusy, jejichž cílem bylo zjistit, zda je možno vázat polymerní materiály (PTFE a ETFE) do termicky nastřikovaných vrstev. Uvedené materiály mají velmi dobré tribologické a protiadhezivní vlastnosti. Polymerní materiály byly nanášeny společně s karbidovými a oxidovými přísadami; k nanášení byly použity metody plasmového a vysokorychlostního žárového nástřiku, které jsou používány v SLV Duisburg.

Keramické tepelně izolační vrstvy (TBC- Thermal Barrier Coatings) na bázi ZrO₂, připravené metodou vysokorychlostního žárového nástřiku (HVOF, high velocity oxy-fuel flamespraying), se strukturou zřetelně liší od vrstev připravených atmosférickým plasmovým nástřikem (APS). Při volbě vhodně modifikovaných prášků umožňuje vznikající struktura vrstvy do značné míry vyrovnat termicky indukovaná pnutí. Při srovnávacích zkouškách na tepelnou únavu dosáhly TBC připravené metodou HVOF při stejné tepelně izolační schopnosti vyšší odolnosti vůči tepelné únavě než vrstvy nastříknuté metodou APS.