Aufbau gradierter Nickelbasis-Chromkarbid-Verbundwerkstoffe durch Laserstrahl-Pulverbeschichten

Beim Aufbau von mehrlagigen, verschleißfesten Schichten und freistehenden Strukturen aus einem Metall-Hartstoff-Verbundwerkstoff mit dem Laserstrahlbeschichtungsverfahren treten thermisch induzierte Eigenspannungen auf, die zu Defekten und Rissen und letztendlich zum Schichtversagen führen können. Neben den verfahrenstechnischen Einflussgrößen, welche die Wärmeführung beim Beschichten bestimmen, hat auch die verwendete Materialkombination einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenspannungssituation des erzeugten mehrlagigen Schichtenverbundes und folglich auf die Rissproblematik. Durch eine Optimierung des Laserstrahi-Pulverbeschichtens sowie durch Einbringen eines Konzentrationsgradienten können die thermisch induzierten Zugeigenspannungen in der Beschichtung auf ein Minimum reduziert und rissfreie Beschichtungen erzeugt werden. Eine Gradierung der chemischen Zusammensetzung, d. h. eine quasi kontinuierliche Erhöhung des Hartstoffanteils entlang der mehrlagigen Beschichtung bei gleichzeitiger quasi kontinuierlicher Abnahme des Metallanteils, minimiert die Eigenspannungskonzentrationen am Grenzflächenbereich. Rissfreie, gradierte Nickelbasis-Chromkarbid-Verbundwerkstoffe mit einem Hartstoffanteil bis 70 vol% konnten erzeugt werden. Durch eine Anpassung der Prozessparameter sowie durch Wahl einer geeigneten Materialkombination können sowohl die mechanischen als auch die tribologischen Eigenschaften optimiert werden.