Thermische Spritzbeschichtungen mittels Kaltgasspritzen

Das Kaltgasspritzen ist weniger ein thermisches Verfahren denn ein kinetisches Verfahren. Ein vorgewärmtes Prozessgas (Stickstoff oder Helium bzw. deren Gemische) wird unter hohem Druck in einer Lavaldüse entspannt. Dabei wird das Gas durch die konvergent-divergente Düsengeometrie auf mehrfache Schallgeschwindigkeit beschleunigt und abgekühlt. Der pulverförmige Spritzzusatz wird vor dem Düseneingang in den heißen Prozessgasstrom eindosiert. Die Partikel werden dabei erwärmt und mit dem austretenden Gasstrahl beschleunigt. Je nach Partikelgröße und gewählten Prozessparameter prallen die Teilchen mit Geschwindigkeiten von 500-1000 m/s auf die zu beschichtende Oberfläche auf. Dabei werden die Partikel intensiv plastisch verformt und verbinden sich mit der Bauteiloberfläche und untereinander durch Kaltverschweißung. Die damit erhaltenen Schichten sind praktisch porenfrei und kommen in ihren Eigenschaften dem Massivwerkstoff nahe. Wegen dieses Grundprinzips sind nur duktile Metalle für das Kaltgasspritzen geeignet. Da die Prozesstemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Spitzwerkstoffes liegt und der Partikelstrahl in einem Inertgasstrom auf das Bauteil trifft, finden keine Phasenumwandlung und Oxidation im Spritzgut statt. Die Reinheit des Ausgangsmaterials bleibt so erhalten. Mit den verfahrenstypischen Druckspannungen in der Spritzschicht sind mehrere Millimeter dicke Schichten möglich. 

Typische Applikationen sind lötbare Kupferschichten auf Aluminiumbauteilen wie Kühlkörpern oder Gehäusen. Die Schichten sind mit den Standardlötverfahren der Elektronikindustrie lötbar. Dank der vom Massivwerkstoff wenig abweichenden Schichtqualität sind beispielsweise Reparaturschichten aus Aluminium für hochwertige Luftfahrtbauteile in artgleicher Legierung möglich, die nicht nur fehlendes Material ersetzen sondern auch dessen Festigkeitseigenschaften übernehmen. Der eng fokussierte Spritzstahl ermöglicht eine endkonturnahe Fertigung auch dreidimensionaler Strukturen. 

Mit unserem Kaltgasspritzsystem Kinetiks 4000 können wir eine breite Palette von Werkstoffen wie Aluminium, Kupfer, Zink oder Nickel über Legierungen bis zu Tantal und Titan, je nach Ihrer Applikation, verarbeiten.

Kaltgasspritzen

Die Vorteile kurz im Überblick: 

  • fest haftende dichte und metallisch reine Schichten
  • selektive Beschichtung, mit Maskierungen und Strukturbreiten < 1mm möglich
  • Kupferbeschichtungen in Elektronik-Qualität
  • Schichtdicken von 30 µm bis mehrere mm
  • endkonturnahe Strukturen erzeugbar
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Ihr Ansprechpartner

Dr. Steffen Marx
Tel.: +49 (0)37322 472-548

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