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Emissionsarme Hochtemperaturbeschichtung

23.02.2016

Emissionsschutzschichten dienen zur Minimierung von thermischen Emissionen von Bauteilen. In Hochtemperaturanwendungen müssen diese Emissionsschutzschichten auf eine besondere Art realisiert werden, um die Diffusion des Grundmaterials in die Oberfläche zu verhindern. Durch Integration einer keramischen Schutzschicht und die geeignete Wahl der Materialien verspricht die PTB-Methode somit z.B. bei Wärmetauschern oder Spiegeln für infrarotes Licht erstmals dauerhaft niedrige Emissionsgrade.

Um die Diffusion verschiedener Metalle ineinander bei dünnen Emissionsschutzschichten für hohe Temperaturen zu minimieren, wurden in einem Proof of Concept wechselnde Sperrschichten realisiert. So zeigte sich beispielsweise eine auf einem Kupfergrundkörper aufgebrachte elektrisch leitfähige keramische Sperrschicht, die sich durch kovalente oder ionische Bindungen auszeichnet, gegenüber Diffusionsprozessen der Metalle wesentlich stabiler. Darüber wurde eine weitere Goldschicht als emissionsarme Schicht aufgebracht.
Das Verfahren beruht auf einer speziellen Beschichtungssequenz durch Physical Vapor Deposition (PVD) und galvanischen Schritten. Somit ist es erstmals möglich, dicke metallische Schichten auf Keramiken aufzubringen.

Wirtschafliche Bedeutung
Das Verfahren kann in Zukunft sehr breit im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt werden, insbesondere für metallisierte Hartstoffschichten und metallisierte keramische Bauteile. Gegenwärtig werden unterschiedliche Verfahren zur Vorbereitung der Metallisierung eingesetzt, die mehrere Schritte umfassen und somit aufwendig sind. Die Verwendung einer elektrisch leitenden Hartstoffschicht oder eines elektrisch leitenden keramischen Bauteils führen zum Wegfall dieser Schritte.

Entwicklungsstand
Ein Patent wurde unter der Nummer DE 10 2009 054309 A1 offengelegt. Lizenzen für die Nutzung dieser neuen Methode sind verfügbar.

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