Eisenbasierte, teilamorphe Hochleistungsbeschichtungen

Von:

Tim Denis Stefan Königstein

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Unter bestimmten Umständen kann bei der Erstarrung von metallischen Schmelzen die Bildung kristalliner Strukturen unterdrückt werden. Diesen so genannten amorphen Metallen wird eine hohe Beständigkeit sowohl gegen mechanische als auch chemische Belastungen zugesprochen. Die Herstellung amorpher Komponenten ist in der Praxis nur mit ausgewählten Werkstoffsystemen und mit bestimmten Herstellungsverfahren möglich, z. B. durch rasche Erstarrung aus dem schmelzflüssigen Zustand. Hierdurch ist die Geometriefreiheit vielfach auf dünne Bänder, Drähte oder Pulver beschränkt. Bei der Schichtapplikation mit dem Thermischen Spritzen können die geforderten Abkühlgeschwindigkeiten ebenfalls erreicht werden. Hierdurch können Beschichtungen auf nahezu beliebige Geometrien appliziert und somit die Eigenschaften amorpher Phasen im Bereich der technischen Funktionsflächen genutzt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neue Legierung auf Basis von FeCrBSiNb ausgelegt und im Hinblick auf die Glasbildungsfähigkeit und die Verarbeitbarkeit mit den Thermischen Spritzen untersucht. Dabei wurde nachgewiesen, dass die amorphe Phase dieser Legierung eine höhere Korrosionsbeständigkeit und die kristalline Variante eine höhere Verschleißbeständigkeit besitzt. Darauf aufbauend wurde eine Legierung auf Basis von FeCrBNi ausgelegt, die bei der Applikation mit dem Thermischen Spritzen feinkristalline Ausscheidungen bildet, die in eine amorphe Matrix eingebettet sind. Im Vergleich zu konventionellen keramischen und Verbundschichtsystemen konnten in Modellversuchen vergleichbare Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeiten nachgewiesen werden. Jedoch ist die neu ausgelegte Legierung wesentlich kostengünstiger.