Optimierung eines neuen Spritzverfahrens für keramische Beschichtungen

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Lange Zeit war die Herstellung von keramischen Beschichtungen nur mit Hilfe von Sintertechniken möglich, die bei über 1.000 Grad Celsius durchgeführt wurden.

Ein neuartiges Sprühverfahren, die Pulveraerosolabscheidung (PAD), ermöglicht ihre Herstellung jedoch bei normalen Raumtemperaturen.

Es ist daher für industrielle Anwendungen sehr attraktiv.

Ingenieurwissenschaftler der Universität Bayreuth unter der Leitung von Prof.

Dr.-Ing.

Ralf Moos arbeitet an vorderster Front an der Weiterentwicklung dieser Technologie.

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In der Zeitschrift “Advanced Materials” stellen sie deren Vorteile vor und zeigen, wie die funktionellen Eigenschaften von Keramikfolien im Hinblick auf Hightech-Anwendungen optimiert werden können.Mit PAD können dichte Keramikfolien auf sehr unterschiedliche Materialien wie Stahl, Glas, Silizium oder sogar Kunststoff aufgebracht werden.

Dazu wird zunächst ein trockenes Keramikpulver mit Hilfe eines Trägergases in ein Aerosol, d.h.

ein Gemisch aus Gas und Feststoffpartikeln, umgewandelt.

Das Aerosol wird dann in eine Vakuumkammer transportiert und durch eine Düse auf mehrere 100 Meter pro Sekunde beschleunigt und auf das zu beschichtende Material gerichtet.

Beim Aufprall zerbrechen die winzigen Keramikpartikel.

Die resultierenden Fragmente, die nur wenige Nanometer groß sind, weisen frische, aktive Oberflächen auf.

Sie bilden fest haftende, dichte Schichten mit einer Dicke zwischen 1 und 100 Mikrometern.”Dank ihrer dichten Mikrostruktur weisen die Beschichtungen auch direkt nach der Abscheidung bereits hervorragende mechanische Eigenschaften auf.

Sie sind außergewöhnlich hart und haben eine gute chemische Beständigkeit”, erklärt Dr.-Ing.

Jörg Exner, Erstautor der Studie, der eine treibende Kraft bei der Forschungsarbeit über PAD an der Universität war.

Wie sich jedoch herausstellte, erwiesen sich einige funktionelle Eigenschaften der Beschichtungen, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit, als unzureichend, ohne dass weitere Schritte unternommen wurden.

In ihrer neuen Studie können die Bayreuther Ingenieurwissenschaftler nun dennoch über effektive Methoden der….

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