Entwicklung wirtschaftlicher und hoch verschleißfester Spritzschichten auf FE-Basis durch gezielte Bildung der Amorphphase, Submikro- und Nanostruktur im Lichtbogenspritzprozess

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Die heutzutage verbreitet eingesetzten hochwertigen, verschleißfesten Spritzschichten sind typischerweise karbidbasierte Schichten, die mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzens (High-Velocity Oxygen Fuel Spraying; HVOF) hergestellt werden. Einerseits zeichnen sich diese Spritzschichten durch ihren hohen Verschleißwiderstand aus, andererseits sind sie aufgrund der Anschaffungs- und Betriebkosten für den HVOF-Prozess mit hohen Kosten verbunden. Der Kostenfaktor ist mit den in den letzten Jahren stark gestiegenen Preisen von Ni, Co und W noch deutlicher in den Vordergrund getreten. Der Forschungsbedarf zur Entwicklung neuer hochwertiger, verschleißfester Spritzschichten auf Eisenbasis mit dem Ziel, eine Alternative zu den teuren karbidbasierten Schichten für tribologisch beanspruchte Anwendungen anzubieten, ist heute angesichts der Situation auf dem Rohstoffmarkt höher denn je. Gerade deswegen zielt dieses Forschungsvorhaben auf die Entwicklung verschleißfester Spritzschichten auf Eisenbasis durch gezielte Bildung der Amorphphase, Submikro- und Nanostruktur in der Schicht mittels Lichtbogenspritzens. Zum Erreichen dieses Ziels werden vor allem neue Eisenbasisfülldrähte mit entsprechend modifizierter Legierungszusammensetzung entwickelt. Diese Fülldrähte werden mittels konventioneller Lichtbogenspritzverfahren verarbeitet. Bei der spritztechnischen Verarbeitung spielt die Optimierung der Spritzparameter im Hinblick auf die Bildung der funktionellen Strukturelemente in der Beschichtung eine entscheidende Rolle. Der Einfluss der Wärmebehandlung der Schichten auf die Schichtstruktur, insbesondere im Hinblick auf die Submikro- und Nanostruktur sowie Schichteigenschaften, ist im Rahmen des Vorhabens ein wichtiger Untersuchungsschwerpunkt. Die Untersuchung des Tribo- und Korrosionsverhalten soll das Potential dieser neu zu entwickelnden Beschichtungssysteme als Alternative zu Karbidschichten aufzeigen.