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  He, Wenting ; Mauer, G. ; Guillon, O. ; Vaßen, Robert ; Gindrat, M. ; Wäger, R.
Untersuchung der Eigenschaften von Keramischen Beschichtungen, abgeschieden mittels „Plasma Spray-Physical Vapor Deposition“
Keram. Z. 69 (2017) [5] 122-128
Aus Forschung und Technik


Kurzfassung:
Beim „Plasma Spray-Physical Vapor Deposition“ (PS-PVD) Verfahren können große Teile des pulverförmigen Spritzwerkstoffs verdampft werden, so dass die Beschichtungen hauptsächlich aus der Gasphase abgeschieden werden. Diese Arbeit zeigt mittels numerischer Strömungssimulation (CFD), dass einerseits eine solche Verdampfung maßgeblich in der Plasmabrennerdüse stattfindet, und dass andererseits Keimbildung und Kondensation von Zirkondioxid an dieser Stelle möglich sind. Um die Eigenschaften der Deposite mittels PS-PVD zu untersuchen, wurden Experimente durchgeführt; insbesondere wurden Beschichtungen aus kondensierter Gasphase und aus Nano-Clustern, hergestellt mit den beiden Spritzabständen 1000 mm und 400 mm untersucht. REM-Aufnahmen zeigen, dass beim großem Spritzabstand viele kleine, nanoskalige Partikel (< 20 nm), welche deutlich kleiner sind als die Primärpartikel im ursprünglichen Spritzwerkstoff, die Spritzoberfläche in der Mitte des Plasmastahls bestimmen. Beim kurzen Spritzabstand konnten diese nanoskaligen Partikel jedoch kaum beobachtet werden. Ferner zeigen die XRD-Spektren beim großen Spritzabstand im mittleren Bereich des Plasmastrahls nur eine geringe bevorzugte Wachstumsrichtung, was eine Folge der geringen Beweglichkeit der abgeschiedenen Nano-Cluster sein könnte. Derweil zeigen die XRD-Spektren beim kurzen Spritzabstand deutlich bevorzugte Wachstumsorientierungen von (110) und (002). Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern einen tieferen Einblick in die Entstehungsmechanismen von hochqualitativen, kolumnar strukturierten PS-PVD-Wärmedämmschichten, welche bei zyklischen Lebensdauertests eine hervorragende Leistungsfähigkeit aufweisen.

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