Best Practice 06 euromat
INNOVATIVES KONZEPT FÜR OBERFLÄCHEN:
Neuteilbeschichtungen und Instandsetzung für den anspruchsvollen Verschleiß- und Korrosionsschutz
Das Auftraglöten ist prinzipiell eine Verfahrensvariante des Lötens und im Bereich des Hochtemperaturlötens einzuordnen. Es ist ein thermisches Verfahren, das ohne Flussmittel im Vakuum oder unter Schutzgas mit Loten, deren Liquidustemperatur i.d.R. oberhalb von 900°C liegt, durchgeführt wird. Hierbei werden keine Bauteile stoffschlüssig fest miteinander verbunden sondern lötfähige Werkstoffe aufgetragen, die nach dem Wärmebehandlungsprozess eine metallische Beschichtung ergeben. Die am meisten verwendeten Lotmatrixwerkstoffe sind Nickelbasislote, Kobalt-, Eisen-, Kupferbasislote oder entsprechende Legierungen. Je nach Schichtfunktion werden Hartstoffe eingemischt. Als Hartstoffe können verwendet werden Karbide, Silizide, Boride, Oxide, Diamanten, CBn oder Hartstoffgemische. Gängige Hartstoffe sind WC, CrC oder NbC. ...
Die erzeugte Beschichtung kann daher verschiedene Funktionen übernehmen. Deswegen bezeichnet man diese auch als funktionale Beschichtungen, zum Beispiel können in das Lot eingebrachte Hartstoffpartikel fest auf die Bauteiloberfläche aufgelötet werden und dadurch eine Verschleißschutz- oder Greiffunktion übernehmen. Oder verschlissenene Bauteile wie Formen oder Turbinenschaufeln können rekonturiert werden, indem geeignete Werkstoffe als Tape in die Verschleißbereiche gelötet und nachbearbeitet werden. Die Beschichtungen sind sehr dicht, rissfrei und eignen sich deswegen auch sehr gut als Korrosionsschutz – selbst bei hohem Temperatureinsatz. Anders als beim Auftragschweißen sind die auftraggelöteten Schichten relativ glatt und brauchen oftmals nicht nachbearbeitet bzw. geschliffen werden.
Die Applizierung des Lotes kann durch einfaches Auflegen von Tapes/Preforms oder auch in Pastenform oder dispersiv erfolgen. Der Prozess kann im Vakuum oder Schutzgasatmosphäre im Ofen, mit Flamme oder auch induktiv durchgeführt werden. Neuere Entwicklungen zeigen auch die Möglichkeit, aufgebrachte Tapes oder Suspensionen mittels Laser lokal aufzulöten, ohne das ganze Bauteil erwärmen zu müssen. Durch die Auswahl entsprechender Morphologien der Ausgangspulver für Lotmatrixwerkstoffe und Hartstoffe kann das Schichtsystem für den ent-sprechenden Anwendungsfall gezielt optimiert und angepasst werden. Dieses wird auch als Schichtdesign bezeichnet. Aktuell werden zur weiteren Steigerung der Leistungsfähigkeit der Hartstoffschichten der Einsatz von Mikro- und Nanopulver getestet, zum Beispiel auch für das Leichtmetallfügen. Darüber hinaus wird an Systemen gearbeitet, wobei „Signaling Elements“ in die Beschichtung mit eingebaut werden, um den Zustand einer Oberfläche im Betrieb erfassen zu können (wie Kräfte, Verschleiß oder Temperatur).
Die Herstellung entsprechender Tapes erfolgt durch Mischen und Homogenisierung, Zugabe von Bindermitteln, Formgebung und Kalibrierung. Durch die spezielle Formgebungstechnik ist es möglich, Bindergehalte unterhalb von 3% zu realisieren. Vorteilhaft hierbei ist das Ausgasen geringerer Binderanteile im Wärmebehandlungsprozess. Je weniger Binderanteile verwendet werden, desto höher ist die erzielbare Qualität hinsichtlich Schichthaftung und –porosität. Hartstoffanteile in der Schicht können bis 80 Vol.% und mehr betragen. Schichtmatrixhärten sind flexibel von 20-30 HRC bis 62-65 HRC erreichbar.
Die Tapes werden dann auf die Oberflächen aufgelegt und einer Wärmebehandlung unterzogen. Hierdurch reagiert das in dem Tape befindliche Lot mit den eingebetteten Hartstoffe zu der gewünschten Verschleißschutzschicht. Die Festigkeit hochtemperaturgelöteter Hartstoffschichten erreicht oftmals die Festigkeit der Grundwerkstoffe. Dadurch ist ein hochbelastbarer Hartstoffschicht-Grundwerkstoff-Verbund gegeben. 2D- und 3D-Geometrien sind sowohl innen als auch außen beschichtbar. Schichtdicken betragen i.d.R. 1,0-2,0 mm. Minimale Schichtdicken von 0,05-0,1 mm bis zu 10 mm und mehr sind erreichbar.
EUROMAT entwickelt und fertigt seit Jahren auftraggelötete Beschichtungen für verschiedenste Anwendungsbereiche wie Kunststoff-verarbeitung, Kraftwerkstechnik, Turbinenbau, Erden+Steine+Holz und Formen- und Werkzeugbau. BodyClad© der EUROMAT GmbH ist ein innovatives Oberflächenkonzept für Neuteilbeschichtungen und Instandsetzung durch Auftraglöten.
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