Effiziente Flächenbeschichtungen durch laserunterstütztes atmospharisches Plasmaspritzen (LAAPS)

Im Bereich der Oberflächentechnik hat sich eine Vielzahl von plasmalaser- und flammbasierten thermischen Beschichtungsverfahren in der industriellen Fertigung etabliert. Jedes dieser Verfahren ist durch spezifische Besonderheiten gekennzeichnet, aus denen sich einerseits die eingeführten Anwendungsgebiet ergeben, durch die andererseits jedoch auch Anwendungsgrenzen bestimmt werden. Die Grenzen werden sowohl durch wirtschaftliche Kennzeichen wie Beschichtungsraten oder Anlagenkosten als auch technische Kriterien wie die Haftfestigkeit oder die tribologischen Eigenschaften gesetzt. Moderne hybride Beschichtungstechnologien zielen auf die Erweiterung dieser Grenzen, indem technische und wirtschaftlich Verfahrensvorteile gekoppelt werden, und eröffnen vollständig neue oberflächentechnische Lösungen. Im vorliegenden Beitrag wird ein neues Hybridverfahren vorgestellt, das aus der Kombination von atmosphärischem Plasmaspritzen und Laser-Pulver-Auftragschweißen besteht. Durch die Wechselwirkun g der Laserstrahlung mit dem Spritzstrahl wird ein einstufiger Beschichtungsprozess realisiert, bei dem die Spritzteilchen untereinander verschmelzen und die Substratoberfläche geringfügig angeschmolzen wird. Auf diese Weise entstehen vollständig dichte Gefüge, und es wird eine schmelzmetallurgische Bindung zwischen Schicht und Substrat erreicht. Die sonst übliche Haftgrundvorbereitung durch Strahlen kann vollständig entfallen, und Haftfestigkeit entspricht nahezu der Schicht-Bruchfestigkeit. Mit Einzellagendicken zwischen 50 und 150 µm, der Möglichkeit, großflächige Beschichtungen auszuführen und den typischen Merkmalen dichter, auftraggeschweißter Schichten ordnet sich das Verfahren als technologische Ergänzung in der Lücke zwischen Laser-Pulver-Auftragschweißen und Plasmaspritzen ein