Innovative Veränderung von siliziumkarbidbasiertem Pulver ermöglicht stärkeres, umweltschonenderes thermisches Spritzen
Die extreme Härte, der geringe Reibungskoeffizient und die minimale Dichte von Siliziumkarbid (SiC) machen das Material zu einer überaus attraktiven Beschichtungslösung für eine Vielzahl von Anwendungen, die in der petrochemischen und chemischen Industrie genutzt werden. Die Herausforderung ist jedoch, dass SiC bei Erhitzung gasförmig wird und somit nicht zum thermischen Spritzen verwendet werden kann. Zumindest bis jetzt. Das EU-finanzierte Projekt ThermaSiC will den Markt für thermisches Spritzen durch die Entwicklung der ersten SiC-basierten thermischen Spritzbeschichtungen revolutionieren. „Unser innovatives verschleißfestes Material für Beschichtungen basiert auf Siliziumkarbid, das für seine Fähigkeit, allen Arten von Verschleiß, Korrosion und hohen Temperaturen standzuhalten, gemeinhin bekannt ist“, sagt Projektkoordinator Gisle Østereng. „ThermaSiC ist zudem ein umweltschonenderes Material als konkurrierende Materialien wie Wolframkarbid, Kobalt und Chrom, und es wird aus konfliktfreien Zonen bezogen.“ Ein exzellentes Pulverprodukt Seram Coatings, der führende Partner des Projekts, produziert seit Langem SiC-basiertes Pulver. Das innovative Pulver enthält eine Oxidschicht um jedes SiC-Teilchen, durch die das SiC das thermische Spritzverfahren durchlaufen und eine Beschichtung bilden kann. Bei diesem Projekt arbeitete Seram daran, die Wirksamkeit von ThermaSiC zu demonstrieren – ein neues Pulverprodukt für die thermische Spritzbeschichtung, das exzellente Verschleißfestigkeit, weniger Gewicht und Emissionen sowie eine erhöhte Lebensdauer für die beschichteten Teile bietet. „Thermisches Spritzen ist die effizienteste und wünschenswerteste Beschichtungsmethode für Verschleißbeschichtungen in der Industrie“, sagt Østereng. „ThermaSiC kann von thermischen Spritzpistolen zur Bildung von Beschichtungen verwendet werden, die weniger kosten, als wenn sie durch herkömmliche Vakuumkammermethoden wie z. B. CVD und PVD hergestellt würden.“ Das Projekt arbeitete auch an der Skalierung der Fertigungskapazitäten von Seram und an der Finalisierung seiner Strategie für geistiges Eigentum, Vermarktung und Verkauf. Zu den wichtigen Errungenschaften des Projekts zählen unter anderem die erfolgreiche Ausweitung der Produktion, die Verlagerung der Produktion an den größten Industriestandort Norwegens, die positive Charakterisierung des Pulvers und der Beschichtungen sowie die Finalisierung einer Studie über den Markt und die Wertschöpfungskette. Der Technologiereifegrad von ThermaSiC wurde über mehrere intern sowie mit Spritzpartnern und unabhängigen Dritten durchgeführte Prüfungen verbessert. Im März 2018 wurden die ersten Beschichtungen mit sehr hoher Dichte unter Verwendung des thermischen Spritzsystems TopGun HVOF fertiggestellt. Davon abgesehen konnten die Forscher aufgrund unerwarteter Komplikationen mit anderen Projektpartnern für ThermaSiC nicht den Nachweis als eigenständiges Produkt, sondern stattdessen als Teil eines Materialienmixes erbringen. „Wir kommerzialisieren jetzt die Mischanwendungen und richten unsere Aufmerksamkeit auf den Nachweis des Produkts als eigenständige Lösung für andere Anwendungen“, erklärt Østereng. Kurz bevorstehende disruptive Veränderung Trotz dieser Verzögerung ist Østereng zuversichtlich, dass ThermaSiC kurz davor steht, den Markt für thermisches Spritzmaterial disruptiv zu verändern, da eine stärkere, kosteneffiziente und nachhaltige Lösung angeboten wird. „ThermaSiC liefert eine herausragende Beschichtungsleistung in korrosiven und abrasiven Umgebungen wie auch bei hohen Temperaturen – von bis zu 1 500 °C in der Luft“, sagt er. „Da SiC einer der weltweit härtesten Kunststoffe ist und eine geringere Dichte gegenüber anderen Beschichtungsoptionen aufweist, bietet ThermaSiC Anwendungen eine längere Lebensdauer, geringere Wartungskosten und einen nachhaltigen Wettbewerbsvorsprung.“
Schlüsselbegriffe
ThermaSiC, Siliziumkarbid, SiC, thermischen Spritzen, Beschichtung, Seram Coatings