Oberflächenkeramisierung

Oberflächenkeramisierung – Plasmaspritzen und selbstpropagierende Hochtemperatursynthese
Beim Plasmaspritzen entsteht ein Gleichstrombogen zwischen Kathode und Anode. Dieser Bogen ionisiert das Arbeitsgas und erzeugt ein Hochtemperaturplasma. Die entstehende Plasmaflamme schmilzt das Pulver und formt Tröpfchen. Der Hochgeschwindigkeitsgasstrom zerstäubt die Tröpfchen und schleudert sie auf das Substrat. Dadurch entsteht eine Beschichtung. Der Vorteil des Plasmaspritzens liegt in der sehr hohen Spritztemperatur, die im Kern über 10.000 K erreichen kann. Dadurch lassen sich beliebige Keramikbeschichtungen mit hohem Schmelzpunkt herstellen, die zudem eine gute Dichte und hohe Haftfestigkeit aufweisen. Zu den Nachteilen zählen die geringe Spritzeffizienz, die teure Ausrüstung und die hohen Investitionskosten.

Die selbstpropagierende Hochtemperatursynthese (SHS) ist eine Technologie zur Herstellung neuer Materialien durch Selbstleitung der hohen chemischen Reaktionswärme zwischen den Reaktanten. Sie zeichnet sich durch einfache Ausrüstung, unkomplizierten Prozess, hohe Produktionseffizienz, geringen Energieverbrauch und Umweltfreundlichkeit aus. Als Oberflächentechnik eignet sie sich hervorragend zum Schutz der Innenwände von Rohrleitungen. Die mittels SHS hergestellte Keramikauskleidung besitzt hohe Haftfestigkeit, hohe Härte und Korrosionsbeständigkeit und kann die Lebensdauer der Rohrleitung effektiv verlängern. Hauptbestandteil der in Erdölpipelines verwendeten Keramikauskleidung ist Fe + Al₂O₃. Der Prozess besteht darin, Eisenoxidpulver und Aluminiumpulver gleichmäßig in das Stahlrohr einzubetten, anschließend in einer Zentrifuge mit hoher Geschwindigkeit zu rotieren und durch einen elektrischen Funken zu entzünden. Das Pulver verbrennt. Durch die Verdrängungsreaktion bildet sich eine geschmolzene Schicht aus Fe + Al₂O₃. Diese Schicht lagert sich unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft ab. Fe befindet sich nahe der Innenwand des Stahlrohrs, und Al2O3 bildet eine keramische Innenauskleidung, die von der Rohrwand entfernt ist.