partikel substrat wechselwirkung thermische spritzen#

• Vorreinigen

  • Entfernen von Schmutz, Öl, Fett und Farbe

• Strahlen

  • Aufrauen

  • Dekontamination

  • Aktivieren der Oberfläche

• Abblasen, utraschallgestütztes Nachreinigen

  • Entfernen von Rückständen des Strahlvorgangs

• Geschwindigkeit und Temperatur der Partikel beim Auftreffen,

• die Relativbewegung zwischen Brenner und Substrat,

• kühlung von Substrat und Schicht.

Grenzflächentemperatur Spritzpartikel / Substrat

Partikelimpuls beim Aufprall auf das Substrat

Eigenschaften von Partikel- und Substratoberfläche

Wärmeleitfähigkeit Substrat / Spritzpartikel

Eigenspannungen innerhalb der Schicht

• die Porosität der Schicht,

• die Morphologie des Übergangs von Schicht zu Substrat,

• die Kohäsion zwischen den “splats”,

• die Haftung am Substrat

• lamellar

• porös, mikrorissig

• heterogen

• anisotrop

• Haftzugfestigkeit

• kohäsion

  
  

• d.h. Anbindung der Schicht zum Substrat und der Schicht-Zusammenhalt

• mechanischen Verklammerung

• Adhäsion

• Ausnutzung der Oberflächenenergie

• Diffusion

• elektrostatischen Kräfte

• Betrachtung eines einzelnen Partikels (splat) beim Kontakt mit dem Substrat

• Kinetische Energie wird in thermische Energie umgewandelt

➔ starke Temperaturerhöhung beim Aufprall des Partikels (Werkstoffabhängig)

• Erstarrungszeit sehr klein -> Partikel ist immer fest bevor es von einem weiteren

getroffen wird.

Beseitigung von Adsorbaten und Kondensaten

aber: einsetzende Oxidation

• mit Quecksilber-Porosimetrie oder mit digitaler Bildanalyse

  • bei quecksiber dringt quecksilber in die poren unter druck und mit hilfe der des kontaktiwinkels wird die größe bestimmt

-> Poren werden zusammengedrückt und ergibt so eine geringere Härte

(gilt nicht für die Mikrohärte)

• VCritical und Verosion

• Partikelgröße und -morphologie:

• Prozessparameter: Die Prozessparameter wie die Spritztemperatur, der Gasdruck, die Gasgeschwindigkeit und

• partikegröße

• substratrauheit

• spritztemp und geschwidnikgeit

• Das Benetzungs- und Fließverhalten der schmelzflüssigen Partikel

• der Größenfraktion der Pulvervorstufe,

• den Plasmaspritz-Parametern, insbesondere Plasma-Leistung und Spritzabstand

• Eigenspannungen in thermisch gespritzten Schichten haben zwei Ursachen:

  • Die “Abschreck-” oder “Depositions-” Spannung während des Beschichtens,

    • Grund Tm>Ts kontraktion durch haftung verhindert

  • die “Thermische” Spannung während des Abkühlens, (schicht und substrah unterschiedliche wärmeausddehnungkoefiizent)

  • evtl. Strahleffekte.

  • Finaler Eigenspannungszustand aus Überlagerung.

• beruht auf der Beugung von Röntgenstrahlen an den Gitterebenen eines kristallinen Materials

• Röntgenstrahlen auf eine Kristallprobe treffen, werden sie an den Atomgittern gestreut.

• Die gestreuten Strahlen interferieren miteinander, wobei konstruktive und destruktive Interferenzen auftreten.

• Ergebnisse

  • Gitterparameter

  • Kristallstruktur:

  • Phasenidentifizierung

• Oxidation (Bildung unterstöchiometrischer Oxide)

• Verdampfung einzelner Elemente

• im Fluge oxidierte Partikel

Bohrlochmethode

Röntgenbeugungsanalyse (sin²ψ – Methode)

Krümmungsanalyse

Nachbearbeitung (spanend)

Nachbehandlung (Wärmebehandlung, Versiegeln