TBC-Beschichtungen bis >650°C

Seit 2019 beschäftigt sich WZR mit dem Thema TBC-Systeme (Thermal Barrier Coating). Ziel solcher Beschichtungen ist es, das Substrat (typischerweise Metalle) vor hohen Temperaturen zu schützen. Dies wird erreicht durch Einsatz von temperaturbeständigen Materialien mit sehr geringer Wärmeleitfähigkeit. Die Anwendungstemperatur solcher Systeme liegt deutlich höher als bei bisher entwickelten Beschichtungssystemen, die WZR als CerCoat®-H, -Y und -P bezeichnet. All diese Systeme basieren auf Sol-Gel-Verfahren, die eine minimale Einbrenntemperatur von 190°C erfordern und eine maximale Einsatztemperatur von ca. 450°C besitzen.

Die neuentwickelten hochtemperaturbeständigen Beschichtungen werden jetzt als CerCoat®-HT bezeichnet. Die Basis ist eine keramische Suspension, die mit speziellen Bindern eine Haftung an metallischen Substraten ermöglicht. Durch einen Einbrennprozess zwischen 500°C und 650°C wird eine temperaturbeständige Bindung erreicht, wodurch die spätere Anwendungstemperatur bis min. 650°C gewährleistet ist.

Aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit und der speziellen Struktur gilt Y2O3-stabilisiertes ZrO2 (YSZ) als das am häufigsten verwendete Material für TBC-Systeme. WZR verfolgt den Ansatz, Al2O3 mit speziellen Hohlkugeln zu mischen und hierdurch eine hohe Wärmedämmung bei gleichzeitig hoher Temperaturbeständigkeit zu erreichen.

Das neue Beschichtungssystem kann sowohl mittels Dip-Coating wie auch mittels Spray Coating aufgebracht werden. Spray-Coating wird häufig bevorzugt, da hierdurch das Beschichten komplexer Geometrien möglich ist und die Schichtdicke nach Belieben variiert werden kann

Unsere TBC-Schichten zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

  • Niedrige Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,4 W/m K @ 700°C
  • Schichtdicke von 100 bis 200 µm
  • Einbrenntemperatur getestet bis 650°C
  • Sehr gute Haftung gemessen mittels Gitterschnitttest: Bewertung mit 0 bis 1 nach ISO 2409
  • Sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit ermittelt in Thermoschocktests
  • Auslagerung von Proben für 100h bei 600°C: ohne Auffälligkeit

Sowohl Dip-Coating als auch Spray Coating sind als Beschichtungsverfahren geeignet. Spray-Coating wird häufig bevorzugt, da dadurch das Beschichten komplexer Geometrien möglich ist und die Schichtdicke nach Belieben aufgetragen werden kann.

Die Bewertung des Gitterschnitttests erfolgte nach DIN EN ISO 2409 und ASTM 3359. In der folgenden Abbildung ist links ist der verwendete GS-Prüfer abgebildet. Die Abbildung in der Mitte zeigt eine geprüfte Probe in der Übersicht, die rechte Abbildung zeigt die Oberfläche in 25facher Vergrößerung. Gut zu erkennen ist die sehr gute Haftfestigkeit der Beschichtung am Substrat.

Das könnte Sie auch interessieren

Anwendungsspektrum und Herstellung keramischer Membranen

Keramische Membranen gewinnen zunehmend an Interesse, da sie der Kraftstoff- und Chemieindustrie einen Weg zur Nutzung erneuerbarer Ressourcen eröffnen (Power to X, chemische Energiespeicherung, CO2-Konversion, Power to Chemicals). Sie finden Anwendung in der Elektromotorik als Brennstoffzelle, Elektrolysezelle, aber auch bei der Herstellung von Grundchemikalien mit hohem Wertschöpfungspotential. Bei diesen Anwendungen handelt es sich um hochkomplexe Systeme in denen chemischen Prozesse (Molekülzerlegung in Ionen und Rekombination von Ionen zu Molekülen) an der keramischen Membran stattfinden und katalytisch gesteuert sind.

Keramik vs. Kunststoff – Warum sind Keramiken zumeist teurer als Plastik?

Jeder ist bereits auf vermeintlich teure Keramiken im Alltag gestoßen: Sei es das Sonntagsgeschirr, das Keramikmesser oder das Waschbecken im Badezimmer. Vergleicht man nun diese Preise mit denen von alltäglichen Kunststoffgegenständen – Gartenstühlen, Bechern oder Toilettenbrillen – so bekommt man schnell den Eindruck, dass Gegenstände aus Keramik immer teurer sind als welche aus Kunststoff. Ist das gerechtfertigt und stimmt das überhaupt? Um der Fragestellung auf den Grund zu gehen, müssen wir die beiden Werkstoffgruppen zuallererst etwas genauer unter die Lupe nehmen.

Messe-Rückschau 2022

Für WZR ist die ceramitec in München die wichtigste Messe, dort treffen wir nahezu alle unserer Kunden und stellen wichtige Kontakte zu Neukunden her. Dieses Jahr war es endlich wieder so weit: nach 4 Jahren konnten wir wieder unsere Themen einem internationalen Publikum präsentieren. Wir hatten uns für einen Gemeinschaftsstand mit Rösler CeramInno und concr3de entschieden, ein Aussteller-Team das sehr gut gepasst hat.

Anmeldung zu unserem regelmäßigen Newsletter
Abmeldung von unserem regelmäßigen Newsletter