Einfluss der In-flight-Partikeleigenschaften auf die Partikelverfestigungsintensität und die Eigenschaften HVOF-gespritzter WC-CoCr-Schichten

Die Strahlverfestigung, die beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) von keramisch-metallischen Pulvern (CerMet) wie WC-CoCr auftritt, ist seit Langem dafür bekannt, dass sie positive Auswirkungen auf die Schichteigenschaften und das Verhalten in verschleißgefährdeten und korrosiven Umgebungen hat. In dieser Studie werden der Umfang der Verfestigung, oder die „Verfestigungsintensität”, und ihre Auswirkungen auf die Schichteigenschaften und die Leistungsfähigkeit von WC-CoCr im HVOF-Verfahren untersucht. Die Beschichtungen wurden aus einem einzigen Werkstoff hergestellt, wobei die Prozessparameter der HVOFBrenner mit Gas- bzw. Flüssigbrennstoff variiert wurden. Zur Ermittlung der Korrelation zwischen Prozessparametern und den In-flight-Partikeleigenschaften wurde eine Taguchi-Matrix verwendet. Die Verfestigungsintensität wurde mittels In-situ-Messungen auf Grundlage der Krümmung von zu beschichtenden Substraten ermittelt, da so die Entstehung von Spannungen im Schichtverbund und die Beziehungen zur thermischen und kinetischen Energie der Spritzartikel bestimmt werden können. Sowohl bei gas- als auch bei flüssigbrennstoffbetriebenen Brennern wurde eine lineare Korrelation zwischen der kinetischen Energie der Partikel und den Spannungszuständen der Schichten beobachtet. Schicht- und Verbundeigenschaften wie Härte, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit werden mit Bezug auf die verfahrensinduzierten Eigenspannungen der Schichten hin untersucht, um kritische Prozessparameter und Spannungszustände zu ermitteln, die zur Optimierung der Leistungsfähigkeit dieser Schichten genutzt werden könnten.