Hochenergiemahlen – Ein vielversprechendes Verfahren zum Herstellen nanostrukturierter Spritzpulver
Cermets auf der Basis von WC haben sich als Spritzzusatzwerkstoff zum Herstellen von Schutzschichten für Bauteile, die starker Verschleiß- und Korrosionsbeanspruchung unterliegen, zahlreiche Anwendungsgebiete erschlossen. Die Verschleißbeständigkeit hängt vom wirkenden Verschleißmechanismus und einer Vielzahl von Parametern wie dem Hartstoffgehalt, der Partikelgröße, der metallischen Matrix und der Anbindung zwischen Hartstoffen und Matrix ab. Für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere für erosive Beanspruchung, konnte nachgewiesen werden, dass die Verschleißbeständigkeit bei konstantem Binderanteil mit abnehmender Hartstoffpartikelgröße zunimmt
[1-3]. Diese Verbesserung ist auf den verminderten Abstand zwischen Hartstoffpartikeln zurückzuführen, der ein Auswaschen der Matrix erschwert. Auf schmelzmetallurgischem Weg lassen sich zwar feine und bei geeigneter Prozessführung auch relativ homogen verteilte Ausscheidungen von Hartstoffen erzielen. Jedoch ist der erreichbare Hartstoffgehalt gering und zudem werden beim Einsatz konventioneller Matrixlegierungen auf der Basis von Nickel, Kobalt oder Eisen vielfach Mischkarbide mit geringerer Härte gebildet. Somit folgt die Zielsetzung, der thermischen Spritztechnik nanostrukturierte Verbundpulver zur Verfügung zu stellen, und durch geeignete Prozesswahl und -führung deren Struktur in die Beschichtung zu überführen.
Mit dem Hochenergiemahlen steht ein Werkzeug für die Herstellung nanostrukturierter Verbundpulver zur Verfügung und das hochgeschwindigkeitsflammspritzen erlaubt, insbesondere beim Einsatz von Flüssigbrennstoff, relativ dichte Schichten weitgehend ohne Aufschmelzen der Spritzpulver zu realisieren [2-3]. Die Auswahl geeigneter Kombinationen von Hartstoffen und Matrixlegierungen muss vor dem Hintergrund der metallurgischen Randbedingungen erfolgen und den ökonomischen Anforderungen Rechnung tragen.
A. Wank 1), B. Wielage 1), G. Fritsche 1), J. Wilden 2), T. Schnick 3)
1) Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe, TU Chemnitz
2) Fachgebiet Fertigungstechnik, TU Ilmenau
3) GTV mbH, Luckenbach
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