Entwicklung und Charakterisierung eines metallischen Substrats für ...

Experimentelles
sich die verbleibende Flüssigkeit durch Kapillarkräfte an die Kontaktstellen zwischen den
Partikeln zurück [115]. Dadurch sammelt sich dort der Binder und die Beschichtung weist
eine gute Festigkeit auf. In diesem Zustand wird die Probe als ” grün“ bezeichnet oder auch
als Grünkörper oder Grünschicht. Um den Binder zu entfernen, wird der Grünkörper erhitzt
und der Binder zersetzt sich. Im Weiteren wird die Schicht gesintert, wodurch sich
Sinterhälse ausbilden und die Schicht stabil wird. Der Sinterprozess wird in einem frühen
Stadium abgebrochen, damit eine offene Porosität erhalten bleibt. Dies ist für eine gute
Durchströmbarkeit der Schicht essentiell. Um eine Rissbildung in der Schicht beim Sintern
zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn das Substrat bei der Wärmebehandlung der
eigentlichen Schicht mit schrumpft. Das Nasspulverspritzen lässt sich durch eine Vielzahl
von Parametern an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen [114,116]. Die Einflussgrößen
können in drei Bereiche unterteilt werden: der Sprühvorgang, die Suspensionszusammensetzung
und das Sintern. Die wichtigsten Beispiele sind im Folgenden aufgelistet:
• Breite des Sprühstrahls
• Fördermenge der Suspension
• Verfahrgeschwindigkeit
• Spritzabstand
• Trocknungszeit zwischen den Lagen
• Bindergehalt
• Sintertemperatur, -zeit
Durch die Breite des Sprühstrahls, der Fördermenge der Suspension und die Verfahrgeschwindigkeit
kann die Dicke der gesprühten Schicht beeinflusst werden. Weitere wichtige
Größen sind der Spritzabstand und die Viskosität der Suspension. Mit zunehmendem
Abstand verdampft ein größerer Anteil der Trägerflüssigkeit bereits beim Sprühprozess
und die Viskosität nimmt zu. Ist die Viskosität zu groß, können die Pulverpartikel bei
der Deposition auf dem Substrat nicht mehr aneinander abgleiten und es entstehen unerwünscht
große Poren, oder die Partikel prallen vom Substrat ab, so dass keine ordentliche
Sprühschicht entsteht. Die Festigkeit der Beschichtung im Grünzustand wird vom Bindergehalt
bestimmt. Um eine minimale Verunreinigung zu erreichen, sollte dieser möglichst
gering gehalten werden.
Für die Beschichtungen werden zwei Typen von Sprühpistolen verwandt: die ” JGA
563“ (Fa. DeVilbiss) und der Automatikspritzapparat ” M10“ (Fa. Krautzberger). Der
Sprühparametersatz setzt sich abhängig vom Pistolentyp zusammen. Die ” JGA 563“ wird
für die Stahlpulversuspensionen eingesetzt. Die Standardspritzparameter, welche in dieser
Arbeit verwendet werden, sind in Tab. 3.3 aufgeführt.
Der Düsendurchmesser muss auf die Partikelgröße und die Viskosität abgestimmt sein. Ist
er zu klein, kann die Düse verstopfen. Ist er zu groß, wird die Suspension nicht ausreichend
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