Entwicklung von Spinellschichten für Hochtemperaturanwendungen

Vorhabenbeschreibung:

Thermisch gespritzte Beschichtungslösungen werden im weiten Umfang in nahezu allen Bereichen der Technik, darunter in vielen Hochtemperaturanwendungen eingesetzt. Die Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten ist eng mit der Entwicklung neuer Werkstoffe für extreme Einsatzbedingungen verbunden. Häufig wird jedoch das Potential von ursprünglich empirisch entwickelten und bereits verfügbaren Werkstoffe nur in Ansätzen ausgenutzt. Dazu gehört die Werkstoffgruppe der Spinelle. Viele Vertreter zeichnen sich durch eine hohe thermodynamische Stabilität aus und gehören zu den klassischen keramischen Schutzphasen. Der bekannteste Vertreter ist MgAl2O4 (gleichzeitig Namensgeber für die gesamte Werkstoffgruppe), welcher als Keramik umfangreiche Anwendungen, auch bei hohen Temperaturen, besitzt. Er wird aber bis heute vergleichsweise selten für die Herstellung thermisch gespritzter Schichten verwendet. Zu den großen Vorteilen gehört die Phasenstabilität beim Spritzprozess. Ziel des Projektes ist die wissensbasierte Entwicklung von dichten thermisch gespritzten Schichten aus Spinellen für Hochtemperaturanwendungen. Für die Arbeiten wurden MgAl2O4 und FeAl2O4 ausgewählt, da sie aus Stoffen bestehen, die praktisch unbegrenzt und von den natürlichen Vorkommen her strategisch unkritisch verfügbar sind. Diese Spinelle sind durch hohe Schmelzpunkte und kongruentes Schmelzen für die Herstellung thermisch gespritzter Schichten besonders geeignet. Sie sind darüber hinaus umweltfreundliche und kostengünstige Werkstoffe. Der potentielle Nutzerkreis der angestrebten Forschungsergebnisse sind somit die im Gebiet der Oberflächentechnologie „Thermisches Spritzen“ tätigen KMU (Pulverhersteller und Lohnbeschichter), sowie die Anwender der thermisch gespritzten Beschichtungslösungen. Vielversprechende Anwendungen finden sich beispielsweise in der Stahlindustrie durch die hohe Resistenz gegenüber Metallschmelzen und Schlacken oder als chemisch hochstabile Ofen- und Reaktorauskleidungen.