Suspensionsflammgespritzte Hartstoffschichten für tribologische Anwendungen im Trockenlauf

Von:

Andreas Daniel Rempp

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Bei der Entwicklung hochbelasteter trockenlauffähiger Reibpaarungen haben sich Beschichtungen aus thermisch gespritzten Hartstoffen und verschiedene Dünnschichten (DLC-, PVD-Hartstoffschichten) als vielseitige Alternative bewährt. Erst durch Beschichtungen ergibt sich die Möglichkeit die Systemeigenschaften dahingehend zu beeinflussen, dass auch Anwendungen mit hohen mechanischen, thermischen und tribologischen Belastungen im Getriebebau ohne Zuhilfenahme von flüssigen oder pastösen Schmierstoffen sicher und dauerhaft zuverlässig realisiert werden können. Die vorliegende Arbeit befasst sich vor diesem Hintergrund mit der funktionsgerechten Entwicklung neuartiger Beschichtungen auf Basis der Kombination von Verfahren des thermischen Spritzens sowie der Polymergleitlack- und Dünnschichttechnik. Der verfolgte Ansatz sieht hierbei die Beschichtung eines Reibpartners mit einer Kombination einer thermisch gespritzten Hartstoffsicht, in deren verfahrenstypischer Oberflächenstruktur eine feindispers festschmierstoffgefüllte Polymergleitlack- oder eine tribologisch vorteilhafte Dünnschicht eingelagert wird. Der zweite gegenläufige Reibpartner wird mit einer verschleißfesten Dünnschicht (DLC) beschichtet. Neben der werkstoffmechanischen und tribologischen Charakterisierung der abgeschiedenen Schichtverbundwerkstoffe wurde die Prozesstechnik für das Hochgeschwindigkeitssuspensionsflammspritzen (HVSFS) von Chromoxid und Titanoxid-Titankarbid-Mischphasen analysiert und ein neuartiges Anlagensetup entwickelt und eingesetzt. Aufbauend auf dem etablierten HVOF-Brennersystem TopGun G (Fa. GTV, Luckenbach) wurde das Brennersetup auf die Anforderungen des Suspensionsflammspritzens angepasst und um eine optimierte Suspensionsinjektionstechnik und Brennkammergeometrie ergänzt.