Oberflächenkeramisierung

Oberflächenkeramisierung – Plasmaspritzen und selbstausbreitende Hochtemperatursynthese
Beim Plasmaspritzen entsteht ein Gleichstromlichtbogen zwischen Kathode und Anode. Der Lichtbogen ionisiert das Arbeitsgas zu einem Hochtemperaturplasma. Die Plasmaflamme schmilzt das Pulver zu Tröpfchen. Der Hochgeschwindigkeitsgasstrom zerstäubt die Tröpfchen und schleudert sie auf das Substrat. Die Oberfläche bildet eine Beschichtung. Der Vorteil des Plasmaspritzens liegt in der sehr hohen Spritztemperatur, die Kerntemperatur kann über 10.000 K erreichen und ermöglicht die Herstellung beliebiger hochschmelzender Keramikbeschichtungen mit guter Dichte und hoher Haftfestigkeit. Der Nachteil ist die höhere Spritzeffizienz. Die Ausrüstung ist kostengünstig und teuer, die einmaligen Investitionskosten sind höher.

Die selbstausbreitende Hochtemperatursynthese (SHS) ist eine Technologie zur Synthese neuer Materialien durch Selbstleitung hoher chemischer Reaktionswärme zwischen Reaktanten. Sie bietet die Vorteile einer einfachen Ausrüstung, eines einfachen Prozesses, einer hohen Produktionseffizienz, eines niedrigen Energieverbrauchs und keiner Umweltverschmutzung. Es handelt sich um eine Oberflächentechnik, die sich sehr gut zum Schutz der Innenwände von Rohrleitungen eignet. Die durch SHS hergestellte Keramikauskleidung hat die Eigenschaften einer hohen Bindungsfestigkeit, hohen Härte und Korrosionsbeständigkeit, wodurch die Lebensdauer der Rohrleitung wirksam verlängert werden kann. Der Hauptbestandteil der in Erdölpipelines verwendeten Keramikauskleidung ist Fe+Al2O3. Das Verfahren besteht darin, das Eisenoxidpulver und das Aluminiumpulver gleichmäßig im Stahlrohr zu vermischen, dann mit hoher Geschwindigkeit auf der Zentrifuge zu rotieren und dann durch einen elektrischen Funken zu entzünden, wodurch das Pulver verbrennt. Durch die Verdrängungsreaktion bildet sich eine geschmolzene Schicht aus Fe+Al2O3. Die geschmolzene Schicht wird durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft geschichtet. Fe befindet sich nahe der Innenwand des Stahlrohrs und Al2O3 bildet eine keramische Innenauskleidung abseits der Rohrwand.