Auftragen von funktionalen Schichten auf Innenzylinderflächen mit dem Kaltgasspritzen

Die vorliegende Arbeit untersucht die Eigenschaften einer alternativen thermischen Spritztechnologie, dem sogenannten Kaltgasspritzen (engl. Cold Gas Spraying – CGS), im Hinblick auf die Herstellung von beschichteten Innenzylinderflächen für konventionelle Verbrennungsmotoren. Eine kontinuierliche Weiterentwicklung des Verfahrens ließ die Anwendungsmöglichkeiten und somit auch die Nachfrage an dieser Technologie stetig steigen. Mithilfe dieser Arbeit wird gezeigt, dass das Kaltgasspritzen eine geeignete Technologie für die Beschichtung von Innenzylinderflächen darstellt. Der Einfluss des Pulverwerkstoffes und der verwendeten Prozessparameter auf die Prozesseigenschaften wurden aufgezeigt und analysiert. Im Speziellen wurden die Wechselbeziehungen der Partikelmorphologie, des Prozessdruckes, der Prozesstemperatur und der Partikelgeschwindigkeit im Detail untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmenden Prozessparametern die Partikelgeschwindigkeit während des Prozesses ansteigt und hieraus eine geringere Oberflächenrauheit der Innenzylinderflächen resultiert. Für die kaltgasgespritzten Beschichtungen erwies sich die Anbindung der Pulverpartikel zum Substrat ausreichend hoch, sodass eine gute Haftzugfestigkeit für eine spätere Honbearbeitung generiert werden konnte. Auch hier wurde festgestellt, dass mit steigenden Prozessparametern die Haftzugfestigkeit zwischen Beschichtung und Substrat weiter zunimmt. Schließlich zeigte sich die Verschleißfestigkeit einer kaltgasgespritzten Beschichtung mit Karbidanteil vergleichbar mit einer herkömmlichen thermischen Spritzschicht für Zylinderlaufflächen. Deswegen bietet das Kaltgasspritzen eine attraktive und zukunftsorientierte Alternative zur Laufflächenbeschichtung von Verbrennungsmotoren.