Ein Beitrag zur Anwendung des thermisch-induktiv gekoppelten Hochfrequenz-Plasmas (ICP) zum atmosphärischen Plasmaspritzen oxidkeramischer Werkstoffe
Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2002
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| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | ger |
| Veröffentlicht: |
2002
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| Online Zugang: | Kurzbeschreibung Inhaltsverzeichnis |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2002 Beim Gleichstromplasmaspritzen (DCP) werden Schichten dadurch erzeugt, dass Pulverpartikel in das durch einen Lichtbogen erzeugte Plasma injiziert, dort aufgeschmolzen und beschleunigt werden und mit hoher kinetischer Energie auf dem Substrat auftreffen, wo sie sich verformen und erstarren. Der Trend geht dabei zu immer höheren Partikelgeschwindigkeiten und damit zu kleineren Pulverpartikeln, da dies allgemein als Voraussetzung für gut haftende Schichten mit geringer Porosität gesehen wird. Das ICP wird durch elektromagnetische Induktion in einem großvolumigen System konzentrischer Röhren generiert, seine Plasmageschwindigkeit ist vergleichsweise gering. Durch die dadurch entstehenden längeren Verweilzeiten können Pulverpartikel mit vielfach größerer Kornfraktionierung im Plasma geschmolzen werden, die kinetische Energie bei Auftreffen auf dem Substrat ist geringer als beim DCP und damit liegen auch andere Bedingungen für die Verformung und Abkühlung vor. Oxidkeramische Werkstoffe neigen speziell bei schneller Abkühlung zur Umwandlung ihrer kristallinen Struktur, die mit einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Schichten einhergeht. Es wird in der Dissertation nachgewiesen, dass auch unter atmosphärischen Bedingungen mit dem ICP oxidkeramische Schichten mit geringer Porosität und guter Haftung erzeugt werden können, die aber wegen der langsameren Abkühlung der Partikel andere, verbesserte Eigenschaften aufweisen. Ausgehend von theoretischen Betrachtungen ist zunächst das Plasma auf der Basis von Enthalpiesondenmessungen charakterisiert worden. Die beobachteten Plasmatemperaturen entsprechen denen des DCP, die Einwirbelung von Umgebungsluft ist dagegen gering. Durch die Bestimmung der Partikelgeschwindigkeit, verformungs- und Abkühlzeit werden am Beispiel von Al2O3 die gegenüber dem DCP grundlegend geänderten Spritzbedingungen charakterisiert. Die Abkühlung ist um mehr als eine Größenordnung langsamer. Die Pulverbehandlung von Al2O3, YSZ und Zirkonoxid im ICP (Sphäroidisierung) zeigt, dass das eingebrachte Pulver zu nahezu 100 % aufgeschmolzen werden kann. Dies ist Voraussetzung für gegenüber dem DCP deutlich gesteigerte Haftraten. Versuche zur Charakterisierung der Deformation und daraus abgeleitete Kennwerte belegen weitere Unterschiede zwischen ICP- und DCP-Spritzen der genannten Oxidkeramiken: Es überwiegt beim ICP die nicht verästelte Pancake-Struktur, bei DCP die zerspratzte Flower-Struktur. Gespritzte ICP-Schichten weisen mit dem DCP vergleichbar gute Werte von Haftung und Porosität auf. Ihre mittels XRD bestimmte kristalline Struktur entspricht aber überwiegend der des Ausgangspulvers. Dagegen dominieren bei DCP-Vergleichsschichten metastabile Phasen als Folge von Transformationen. Damit ist das ICP die einzige Plasmaspritztechnologie unter atmosphärischen Bedingungen, bei der dies möglich ist. |
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| Beschreibung: | 111 Bl. Ill., graph. Darst. |