Keramikschichten durch thermisches Spritzen applizierbar

Beschichtungen aus Keramik schützen Bremsen oder Walzen vor Verschleiß. Ein neues Material ermöglicht nun den Auftrag per thermischem Spritzen. Der kostenintensive Einsatz von Vakuumkammern entfällt.

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Beim thermischen Spritzen werden Beschichtungsmaterialien auf über 2500 °C erhitzt und mit einer Spritzpistole aufgetragen. Das Verfahren ist in der Anwendung kostengünstiger als die sonst bei Keramikbeschichtungen übliche Verwendung einer Vakuumkammer. Zudem ermöglicht das Verfahren die Beschichtung einer größeren Anzahl von Objekten. Allerdings galt es für Keramiken ohne Schmelzpunkt bislang als nicht einsetzbar, da Keramikpartikel bei hohen Temperaturen eher verdampfen als schmelzen.

Die spanische Chemikerin Nuria Espallargas und der indonesische Materialwissenschaftler Fahmi Mubarok haben nun allerdings einen Werkstoffverbund entwickelt, mit dem sich Keramikpartikel doch thermisch spritzen lassen. Dafür beschichten sie zunächst die Siliziumkarbidpartikel selbst, und zwar mit Yttrium-Aluminium-Granat (YAG). Die Oxidart hält den extremen Temperaturen beim thermischen Spritzen stand und bindet zugleich die Keramikpartikel.

Das Patent für den ThermaSiC genannten Verbundstoff wurde 2018 zugelassen. Dieses Jahr gehören die beiden Wissenschaftler zu den vier Nominierten für den Europäischen Erfinderpreis 2022 des Europäischen Patentamts. Espallargas‘ und Mubaroks Firma Seram Coatings produziert seit 2017 kleinere Mengen des Stoffs, der nach Einschätzung der Wissenschaftler zunächst in der Bremsenindustrie für Autos, Züge, Lastwagen, Industrieanlagen oder Fahrräder zum Einsatz kommen wird. Interesse haben jedoch auch Glas-, Walzen- und Druckmaschinenhersteller angemeldet. In den nächsten acht bis zehn Jahren sieht Seram Coatings das Potenzial, 225.000 kg ThermaSiC pro Jahr zu verkaufen und damit etwa 2,9 % des Weltmarkts für keramische Rohstoffe für thermische Spritzbeschichtungen abzudecken.