Oberflächen für höchsten Verschleiß- und Korrosionsschutz

BodyClad® Auftraggelötete Metall-Keramische-Panzerschichten

Höchste Anforderungen an den Verschleiss- und Korrosionsschutz bei starken abrasiven und schlagenden Beanspruchungen der Oberfläche.

Das Auftraglöten ist prinzipiell eine Verfahrensvariante des Lötens, die im Bereich des Hochtemperaturlötens einzuordnen ist. Es handelt sich dabei um ein thermisches Verfahren, das entweder ohne Flussmittel im Vakuum oder unter Schutzgas mit Loten, deren Liquidustemperatur i.d.R. oberhalb von 900 °C liegt, durchgeführt wird. Die Besonderheit beim Auftraglöten: Es werden keine Bauteile stoffschlüssig fest miteinander verbunden, sondern eine metallische Beschichtung erzeugt, indem lötfähige Werkstoffe aufgetragen werden.

Die am häufigsten verwendeten Lotmatrixwerkstoffe sind Nickel-, Kobalt-, Eisen- und Kupferbasislote oder entsprechende Legierungen. Es werden je nach Schichtfunktion Hartstoffe eingemischt. Als Hartstoffe können Karbide, Boride, Silizide, Diamanten, Oxide, CBn oder Hartstoffgemische verwendet werden. Bewährte Hartstoffe sind WC, CrC oder NbC.

Schichtangebot

  • Schichtmatrix bestehend aus Nickel oder Cobalt. Matrixhärten je nach Anwendungsfall 40-65 HRC
  • Zusätzliche Einlagerung von Wolfram- oder Chromkarbid bis 80 %
  • Einlagerungen anderer Hartstoffe möglich
  • Anpassung der Karbidmorphologie an den jeweiligen Anwendungsfall möglich
  • Schichtstärken bis 4 mm
  • Aussen- und Innenbeschichtungen in Abhängigkeit der Bauteilgeometrie durchführbar
  • Lokales Beschichten möglich
  • Homogene und dichte Schichtstrukturen mit höchster Haftung zum Grundwerkstoff
  • Komplettbauteile lieferbar

Die Funktionen der Beschichtung

Die beim Auftraglöten erzeugte Beschichtung kann verschiedene Funktionen übernehmen, weshalb man sie auch als funktionale Beschichtung bezeichnet. So können beispielsweise Hartstoffpartikel, die in das Lot eingebracht wurden, fest auf die Bauteiloberfläche aufgelötet werden. Sie übernehmen dadurch eine Verschleißschutz- oder Greiffunktion. Indem geeignete Werkstoffe als Tape in die Verschleißbereiche gelötet und nachbearbeitet werden, können zum Beispiel auch verschlissene Bauteile wie Turbinenschaufeln oder Formen rekonstruiert werden. Da die Beschichtungen sehr dicht und rissfrei sind, eignen sie sich außerdem auch bei hohem Temperatureinsatz hervorragend als Korrosionsschutz. Die auftraggelöteten Schichten sind relativ glatt und müssen – anders als beim Auftragschweißen – oftmals nicht mehr nachbearbeitet bzw. geschliffen werden.

Die Applizierung des Lotes

Die Applizierung des Lotes kann sowohl durch das einfache Auflegen von Tapes/Preforms als auch dispersiv oder in Pastenform im Vakuum oder unter Schutzgasatmosphäre im Ofen, mit Flamme oder auch induktiv, erfolgen. Dank neuerer Entwicklungen besteht außerdem die Möglichkeit, aufgebrachte Tapes oder Suspensionen mittels Laser lokal aufzulöten, ohne dass das komplette Bauteil erhitzt werden muss. Das Schichtsystem kann durch die Auswahl entsprechender Morphologien der Ausgangspulver für Lotmatrixwerkstoffe und Hartstoffe für den entsprechenden Anwendungsfall zweckgerichtet angepasst und optimiert werden, was auch als „Schichtdesign“ bezeichnet wird.
Zur zusätzlichen Steigerung der Leistungsfähigkeit der Hartstoffschichten wird aktuell der Einsatz von Mikro- und Nanopulver getestet (zum Beispiel für das Leichtmetallfügen).
Darüber hinaus wird an speziellen Systemen gearbeitet, die „Signaling Elements“ in die Beschichtung integrieren. So kann der Zustand einer Oberfläche im Betrieb detailliert erfasst werden (zum Beispiel Verschleiß, Kräfte oder Temperatur).

Die Herstellung der Tapes

Die Herstellung der Tapes erfolgt durch das Mischen und Homogenisieren, die Zugabe von Bindermitteln sowie die Formgebung und Kalibrierung. Dank der speziellen Formgebungstechnik können Bindergehalte unterhalb von 3 % realisiert werden. Das Ausgasen geringerer Binderanteile im Wärmebehandlungsprozess ist hierbei besonders vorteilhaft. Denn je geringer die Zahl der verwendeten Binderanteile, desto höher die zu erzielende Qualität hinsichtlich Schichthaftung und –porosität. Hartstoffanteile in der Schicht können bis zu 80 Vol.% und höher betragen. Schichtmatrixhärten können flexibel zwischen 20-30 HRC und 62-65 HRC erreicht werden.

Das Auflegen der Tapes

Die Tapes werden nach ihrer Herstellung auf die Oberflächen aufgelegt, um sie einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Die Wärmebehandlung führt dazu, dass das in dem Tape befindliche Lot mit den Hartstoffen, die darin eingebettet sind, zu der gewünschten Verschleißschutzschicht reagiert. Hochtemperaturgelötete Hartstoffschichten erreichen oftmals die gleiche Festigkeit wie die der Grundwerkstoffe, sodass ein hochbelastbarer Hartstoffschicht-Grundwerkstoff-Verbund gegeben ist. Die Beschichtung von 2D- und 3D-Geometrien ist sowohl innen als auch außen möglich. Schichtdicken betragen i.d.R. 1,0-2,0 mm, wobei minimale Schichtdicken von 0,05-0,1 mm bis zu 10 mm und mehr erzielbar sind.

Seit Jahren entwickelt und fertigt EUROMAT auftraggelötete Beschichtungen für verschiedenste Anwendungsbereiche wie die Kunststoffverarbeitung, den Turbinenbau, die Kraftwerkstechnik, Erden+Steine+Holz und sowie Formen- und Werkzeugbau. BodyClad® der EUROMAT GmbH ist ein innovatives Oberflächenkonzept für die Neuteilbeschichtungen und Instandsetzung durch Auftraglöten.