Verfahren

Beim Lichtbogenspritzen brennt ein Lichtbogen zwischen zwei Drähten, die als Zusatzwerkstoff dienen. Die beiden Drähte werden mit definierter Geschwindigkeit mittels einer Drahtfördereinheit transportiert und unter einem bestimmten Winkel zusammengeführt. Die Drähte werden aufgeschmolzen und durch ein Treibgas in Richtung des zu beschichtenden Substrats beschleunigt. Als Einschränkung ergibt sich, dass nur elektrisch leitende Drähte verarbeitet werden können, um den Lichtbogen zu ermöglichen.

Beim Drahtflammspritzen wird der Spritzzusatzwerkstoff im Zentrum einer Acetylen-Sauerstoff-Flamme kontinuierlich aufgeschmolzen. Mit Hilfe eines Zerstäubergases, z.B. Druckluft oder Stickstoff, werden aus dem Schmelzbereich die tröpfchenförmigen Spritzpartikel abgelöst und auf die vorbereitete Werkstückoberfläche geschleudert. Das Flammspritzen mit Draht ist ein verbreitetes Verfahren mit einem sehr hohen Spritzschichtqualitätsstandard. In der Automobilbranche werden damit jährlich mehrere hundert Tonnen Molybdän auf Schaltgabeln, Synchronringen oder Kolbenringe verspritzt.

Beim Pulverflammspritzen wird der pulverförmige Spritzzusatz in einer Acetylen-Sauerstoff-Flamme an- oder aufgeschmolzen und mit Hilfe der expandierenden Verbrennungsgase auf die vorbereitete Werkstückoberfläche geschleudert.

Falls erforderlich, kann zur Beschleunigung der Pulverteilchen auch noch ein zusätzliches Gas (z.B. Argon oder Stickstoff) verwendet werden. Die Vielfalt der Spritzzusatzwerkstoffe ist bei den Pulvern mit weit über 100 Materialien sehr weit gefächert.

Bei den Pulvern unterscheidet man selbstfließende und selbsthaftende Pulver. Die selbstfließenden Pulver benötigen meist zusätzlich eine thermische Nachbehandlung. Dieses "Einschmelzen" erfolgt überwiegend mit den dafür hervorragend geeigneten Acetylen-Sauerstoff-Brennern. Durch den thermischen Prozeß wird die Haftung von Spritzschicht auf dem Grundwerkstoff erheblich gesteigert; die Spritzschicht wird gas- und flüssigkeitsdicht.

Einsatzgebiete sind z.B. Wellenschonbuchsen, Rollgangsrollen, Lagersitze, Ventilatoren, Rotoren von Extruderschnecken etc.

Beim Plasmaspritzen wird der pulverförmige Spritzzusatz in oder außerhalb der Spritzpistole durch einen Plasmastrahl geschmolzen und auf die Werkstückoberfläche geschleudert. Das Plasma wird durch einen Lichtbogen erzeugt, der gebündelt in Argon, Helium, Stickstoff, Wasserstoff oder in deren Gemischen brennt. Die Gase werden dabei dissoziiert und ionisiert, sie erreichen hohe Ausströmgeschwindigkeiten und geben bei der Rekombination ihre Wärmeenergie an die Spritzpartikel ab.

Der Lichtbogen ist nicht übertragend, d.h. er brennt innerhalb der Spritzpistole zwischen einer zentrisch angeordneten Elektrode (Kathode) und der die Anode bildenden wassergekühlten Spritzdüse. Das Verfahren wird in normaler Atmosphäre, im Schutzgasstrom, d.h. inerter Atmosphäre (z.B. Argon), im Vakuum und unter Wasser angewendet. Durch einen speziell geformten Düsenaufsatz läßt sich auch ein Hochgeschwindigkeitsplasma erzeugen.

Einsatzgebiete sind u.a. Luft- und Raumfahrt (z.B. Turbinenschaufeln und Einlaufflächen), Medizintechnik (Implantate), Wärmedämmschichten.

Beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen erfolgt eine kontinuierliche Gasverbrennung mit hohen Drücken innerhalb einer Brennkammer, in deren zentraler Achse der pulverförmige Spritzzusatz zugeführt wird. Der in der Brennkammer erzeugte hohe Druck des Brenngas-Sauerstoff-Gemisches und der meist nachgeordneten Expansionsdüse erzeugen die gewünschte hohe Strömungsgeschwindigkeit im Gasstrahl. Dadurch werden die Spritzpartikel auf die hohen Partikelgeschwindigkeiten beschleunigt, die zu enorm dichten Spritzschichten mit ausgezeichneten Hafteigenschaften führen.

Durch die ausreichende, aber moderate Temperatureinbringung wird durch den Spritzprozeß der Spritzzusatzwerkstoff nur gering metallurgisch verändert, z.B. minimale Bildung von Mischkarbiden. Bei diesem Verfahren werden extrem dünne Schichten mit hoher Maßgenauigkeit erzeugt. Als Brenngase können Propan, Propen, Ethylen, Acetylen und Wasserstoff verwendet werden.

Einsatzgebiete sind Gleitflächen von Dampfbügeleisen, Walzen für die Fotoindustrie, Teile für petrochemische und chemische Maschinen, z.B. Pumpen, Schieber, Kugelventile, mechanische Dichtungen usw.

Beim Laserspritzen wird ein pulverförmiger Spritzzusatz über eine geeignete Pulverdüse in den Laserstrahl eingebracht. Mittels Laserstrahlung werden sowohl das Pulver wie auch ein minimaler Teil der Grundwerkstoffoberfläche (Mikro-Bereich) aufgeschmolzen und der zugeführte Spritzzusatz metallurgisch mit dem Grundwerkstoff verbunden. Zum Schutz des Schmelzbades dient ein Schutzgas. Einsatzgebiet des Laserspritzens ist beispielsweise das partielle Beschichten von Stanz-, Biege- oder Schneidewerkzeug.