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Marvin Schulz
Metallisch dichtende Beschichtungen im Armaturenbau
In nahezu allen Industriezweigen werden Armaturen für die Regulation von verschiedenen Medienströmen verwendet, weshalb der Armaturenbau einer der wichtigsten Wirtschafts zweige in Deutschland darstellt. Der Armaturenmarkt ist jedoch stark umkämpft. Neuartige Beschichtungen bieten die Möglichkeit die Wirtschaftlichkeit und Konkurrenzfähigkeit zu steigern.
In dieser Arbeit werden zwei Konzepte zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Konkurrenz fähigkeit durch die Entwicklung von thermisch gespritzten Armaturenbeschichtungen vorgestellt. Zum einen werden Festschmierstoffe in etablierte Verschleißschutzschichten des Armaturenbaus integriert und zum anderen werden nachbearbeitungsärmere Armaturen beschichtungen entwickelt. Armaturen werden zumeist mit Hilfe eines Stellmotors betrieben, wodurch Energie bei jeder Schaltung in Form von Wärme verloren geht. Durch die Integration von Graphit und hexagonalem Bornitrid wurde die Reibung und der Verschleiß gegenüber konventionell eingesetzten Armaturenbeschichtungen reduziert. Mit Hilfe von Feinstpulvern wurden endkonturnahe Beschichtungen entwickelt, bei denen die notwendigen Oberflächen güten, ohne das kostenintensive Schleifen, durch direktes Polieren erzielt werden. Untersuchungen der Abrasionsbeständigkeit zeigen, dass die entwickelten Beschichtungen einen höheren Verschleiß widerstand als konventionelle Armaturenbeschichtungen aufweisen. Bei den festschmierstoff haltigen Beschichtungen wird dieser erhöhte Widerstand durch die Reduktion der Schubspannungen durch die Festschmierstoffe und bei den Feinstpulver beschichtungen durch die höhere Kohäsion der Beschichtung und den feiner verteilten Karbiden begründet. Elektrochemische Korrosions-, Erosions- und Kavitations untersuchungen zeigen, dass durch die Integration von Festschmierstoffen die Beständigkeit reduziert wird. Gründe hierfür sind die geringe Kohäsion der Festschmierstoffe und die zusätzlich eingebrachten Pfade, an denen der Elektrolyt in die Beschichtung eindringen kann. Durch eine Prozessentwicklung und die Integration feiner Festschmierstoffnester kann jedoch eine ausreichende Beständigkeit erzielt werden. Durch dichte Schichtstrukturen weisen die endkonturnahen Beschichtungen eine höhere Beständigkeit gegen Erosion, Kavitation und Korrosion im Vergleich zu konventionell eingesetzten Armaturenbeschichtungen bei den untersuchten Prüfbedingungen auf. Durch einen Demonstratortest wurde zudem der Einsatz der vielversprechendsten festschmierstoff haltigen Beschichtung für den Einsatz im Armaturenbau qualifiziert.
In dieser Arbeit werden zwei Konzepte zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Konkurrenz fähigkeit durch die Entwicklung von thermisch gespritzten Armaturenbeschichtungen vorgestellt. Zum einen werden Festschmierstoffe in etablierte Verschleißschutzschichten des Armaturenbaus integriert und zum anderen werden nachbearbeitungsärmere Armaturen beschichtungen entwickelt. Armaturen werden zumeist mit Hilfe eines Stellmotors betrieben, wodurch Energie bei jeder Schaltung in Form von Wärme verloren geht. Durch die Integration von Graphit und hexagonalem Bornitrid wurde die Reibung und der Verschleiß gegenüber konventionell eingesetzten Armaturenbeschichtungen reduziert. Mit Hilfe von Feinstpulvern wurden endkonturnahe Beschichtungen entwickelt, bei denen die notwendigen Oberflächen güten, ohne das kostenintensive Schleifen, durch direktes Polieren erzielt werden. Untersuchungen der Abrasionsbeständigkeit zeigen, dass die entwickelten Beschichtungen einen höheren Verschleiß widerstand als konventionelle Armaturenbeschichtungen aufweisen. Bei den festschmierstoff haltigen Beschichtungen wird dieser erhöhte Widerstand durch die Reduktion der Schubspannungen durch die Festschmierstoffe und bei den Feinstpulver beschichtungen durch die höhere Kohäsion der Beschichtung und den feiner verteilten Karbiden begründet. Elektrochemische Korrosions-, Erosions- und Kavitations untersuchungen zeigen, dass durch die Integration von Festschmierstoffen die Beständigkeit reduziert wird. Gründe hierfür sind die geringe Kohäsion der Festschmierstoffe und die zusätzlich eingebrachten Pfade, an denen der Elektrolyt in die Beschichtung eindringen kann. Durch eine Prozessentwicklung und die Integration feiner Festschmierstoffnester kann jedoch eine ausreichende Beständigkeit erzielt werden. Durch dichte Schichtstrukturen weisen die endkonturnahen Beschichtungen eine höhere Beständigkeit gegen Erosion, Kavitation und Korrosion im Vergleich zu konventionell eingesetzten Armaturenbeschichtungen bei den untersuchten Prüfbedingungen auf. Durch einen Demonstratortest wurde zudem der Einsatz der vielversprechendsten festschmierstoff haltigen Beschichtung für den Einsatz im Armaturenbau qualifiziert.
Schlagwörter: Thermisches Spritzen; Beschichtungen; Armaturen; Verschleiß; Reibung; Korrosion
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DOI 10.2370/9783844094305
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