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Thermisches Spritzen ist eine kosteneffiziente Methode zum Aufbringen von Beschichtungen, mit denen sich Oberflächeneigenschaften verbessern lassen. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet thermisch das Erwärmen eines Ausgangsmaterials, meist in Pulver- oder Drahtform, auf einen geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Zustand. Das Ausgangsmaterial wird in einem Gas- oder Druckluftstrom mitgerissen und aufgebracht, um so auf einem Substrat eine Oberflächenstruktur zu erzeugen.

Der Werkstoff für das Ausgangsmaterial kann aus einem einzelnen metallischen Element bestehen, in der Regel handelt es sich jedoch um eine Legierung, einen Verbundwerkstoff, eine Keramik, ein Karbid oder ein Gemisch, aus denen sich eine Oberfläche mit physikalischen Eigenschaften ergibt, die nur durch thermisches Spritzen erreicht werden können. Thermisches Spritzen umfasst eine ganze Reihe von Verfahren, wobei jedes Verfahren für sich gesehen einzigartige Möglichkeiten für die erzeugten Oberflächen bietet.

Oerlikon Metco unterstützt aktiv alle gängigen Verfahren für thermisches Spritzen und bieten Optionen für Ihre Oberflächenbehandlungen sowie weitere Anforderungen in Bezug auf Volumina, Bauteilgeometrien, Umweltaspekte und Portabilität. Mit dem thermischen Spritzen hat Oerlikon Metco seit 1933 Anwendungstechnologien entwickelt und vermarktet, um Beschichtungen aufzubringen, die die schwierigsten Oberflächenherausforderungen unserer Kunden lösen.

Verschleiß- und korrosionsbeständige Oberflächen werden zum Schutz kritischer Komponenten in zahlreichen Branchen benötigt. Das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) bietet diesen Schutz mittels sehr dichter, harter Beschichtungen mit feinen Mikrostrukturen.

Wesentliche Vorteile dieses Prozesses
  • Herstellung sehr sauberer, harter und dichter Beschichtungen mit feiner, gleichmäßiger Struktur
  • Besonders widerstandsfähige Verbindung zwischen Beschichtung und Substrat
  • Flüssigbrennstoff erzeugt Druckspannungen in der Schicht, mit gasförmigem Brennstoff sind in der Regel dickere Schichten möglich
Typische Anwendungen 
  • Öl- und Gasschieber und Ventilsitze
  • Wasserturbinen-Komponenten
  • Rollen in der Papierherstellung
  • Fahrwerke von Flugzeugen
Prozessbeschreibung

Beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) wird aus Sauerstoff und Brennstoff ein brennbares Gemisch gebildet. Beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen mit Flüssigbrennstoff (HVOF-LF) wird in der Regel flüssiges Kerosin als Brennstoff verwendet. Beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen mit Brenngas (HVOF-GF) kommen Brenngase wie Propylen, Propan, Wasserstoff oder Erdgas (Methan) zum Einsatz. Der Brennstoff wird in der Spritzpistole gleichmäßig mit Sauerstoff gemischt, das Gemisch wird verbrannt und tritt dann mit Überschallgeschwindigkeit durch eine Düse aus. Das Ausgangsmaterial in Pulverform wird durch die Spritzpistole geleitet, wobei in der Regel Stickstoff als Trägergas verwendet wird. Das gezündete Gas umschließt und erhitzt das Pulver gleichförmig, während es mit hoher Geschwindigkeit auf die Werkstoffoberfläche geschleudert wird. 

Aufgrund der hohen kinetischen Energie, die auf die Pulverteilchen übertragen wird, muss das Ausgangsmaterial im Allgemeinen nicht vollständig geschmolzen werden. Die so aufgebrachte Beschichtung zeichnet sich durch zuverlässige Homogenität und eine feine körnige Struktur aus. 

Verfahrensgrundlagen
  • Wärmequelle: Verbrennung
  • Ausgangsmaterial: Pulver (Metall, Legierungen, Karbide)
  • Flammentemperatur: ca. 2.800 °C (5.000 °F)
  • Partikelgeschwindigkeit: 400 bis 800 m/s (1.300 bis 2.600 ft/s)
  • Auftragsrate: 40 bis 200 g/min (5 bis 26 lb/h)

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