Thermisch gespritzte funktionelle Multilagenschichtsysteme: Präsentation auf der Werkstoffwoche 2015

Die Funktionalisierung von Bauteileoberflächen ist eine Anwendung von zunehmend hoherer Bedeutung für das thermische Spritzen. Durch eine Kombination von unterschiedlichen Spritzverfahren (konventionelles Atmosphärisches Plasmaspritzen, und Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, sowie Suspensionsspritzen), konnten thermoelektrische Generatoren (TEG) und Heizleiter erfolgreich direkt auf Bauteileoberflächen aufgebracht werden. Dafür wurden mehrere speziell entwickelte komplexe Maskierungen verwendet.Um Wärme in elek¬trische Energie direkt um¬zuwandeln, werden TEGs angestrebt. Mit dem thermischen Spritzen steht ein kostengünstiges Verfahren zur Verfügung, mit dem sich großflächige TEGs für Hochtemperaturanwendungen in Serie fertigen lassen. Für den TEG, wurde ein sieben-lagiges Schichtsystem, bestehend aus Isolator (Al2O3), elektrischen Leiter (Cu) sowie n- (TiOx) und p-(Ca2Fe2O5) Halbleiter gespritzt.Ohne beheizbare Bauteile sind viele Anwendungen im Maschinenbau, der Kunststoffver-arbeitung und Chemieindustrie undenkbar. Thermisch gespritzte Multilagenschichtsysteme, aus elektrisch isolierenden und leitenden Materialien, ermöglichen das lokale oder groß-flächige Aufbringen von Schichtheizelementen auf Bauteiloberflächen. Für die thermisch gespritzten Heizleiter wurde ein Schichtsystem bestehend aus einer Al2O3-Isolationsschicht, einer TiOx-Heizleiterschicht und Cu-Kontaktschichten realisiert. Dank des höheren spezifischen elektrischen Widerstandes kann auf komplizierte Strukturierungen (wie z.B. Mäander) verzichtet werden, womit gleichzeitig eine homogene Erwärmung der Bauteiloberfläche erreicht wird. Der elektrische Widerstand kann dabei über die Schichtdicke oder Werkstoffzusammensetzung (z.B. TiOx/10Cr2O3) an die Bauteilgröße angepasst werden