Kaltgasspritzen: eine innovative Technologie für Schichten in Luft- und Raumfahrt

Abstract

Kaltgasspritzen beruht auf dem Aufprall sehr schneller kalter Partikel auf ein Substrat. Beschleunigung und Transport der Partikel geschieht in Überschallfreistrahlen. Kaltgasspritzen gehört zu den Hochratebeschichtungsverfahren. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es bei geringem technischen Aufwand unter Atmosphärendruck und bei niedrigen Temperaturen abläuft. Anders als bei thermischen Spritzverfahren liegt beim Kaltgasspritzen das Beschichtungsgut nicht in der flüssigen Phase vor. Die geringere thermische Energie wird durch eine wesentlich höhere kinetische Energie der Partikel kompensiert. Dieser Unterschied hat entscheidende Konsequenzen, da Oxydations- und Verdampfungsprozesse im Strahl vermieden werden können. Dies erlaubt eine größere Freiheit in der Wahl der Beschichtungsmaterialien. Die Beschichtungsstärken sind in weiten Bereichen variierbar, die Wärmebelastung des Substrats ist klein und der Energieaufwand ist gering. Im Vortrag wird zunächst über die Herkunft und Grundlagen des Verfahrens Kaltgasspritzen berichtet. Am DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik wurde eine Testanlage für Kaltgasspritzen aufgebaut, mit der sich ein weiter Bereich von Prozessparametern abdecken lässt. Charakteristika der Prozessführung, typische Anwendungen, Schichtbeispiele und Vorgehensweisen zur Prozessdiagnose werden vorgestellt. Abschließend wird auf die Patentsituation und denkbare zukünftige Anwedungen eingegangen.