HVOF-Beschichtung (Hochgeschwindigkeitsflammspritzen)

Charakteristisches Merkmal des Hochgeschwindigkeitsflammspritzens (engl.: HVOF= High-Velocity-Oxygen-Fuel) ist die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Gasstrahls. Dieser erreicht über zweifache Schallgeschwindigkeit. Erzielt wird die hohe Geschwindigkeit durch eine spezielle Expansionsdüse hinter der Brennkammer.

Die Qualität der HVOF-Beschichtung wird u. a. an der Geschwindigkeit des Gasstrahls gemessen. Dieser soll sich beim Austreten aus der Expansionsdüse in diamantförmigen Schockwellen ausbreiten. Diese Schockwellen werden mithilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera überprüft, und ggf. wird mittels Kontrolleinheit der Massenfluss des Brennstoffs und / oder des Spritzpulvers nachgestellt. Durch die hohen Mengen an Brennstoff wird die Spritzpistole beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen sehr heiß und muss mit Wasser gekühlt werden.

Der Spritzzusatz besteht beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aus feinen Pulvern mit Partikeldurchmessern kleiner 45 µm. Diese werden durch einen Pulverförderer in Verbindung mit dem Trägergas Stickstoff in die Brennkammer axial eingeführt.

Die kleinen Partikel werden aufgrund der hohen thermischen Energie schnell angeschmolzen und durch den Gasstrahl auf Geschwindigkeiten bis zu 800 m/s beschleunigt. Hierdurch wird ihnen ein hohes Maß kinetischer Energie zugeführt.

Beim Aufprall auf die Werkstückoberfläche führt dies zu einer erheblichen Verformung der Partikel an der Werkstoffoberfläche. Ergebnis des Prozesses ist eines sehr dichte, fast homogene HVOF-Beschichtung mit feiner Oberfläche und hoher Haftfestigkeit.

Durch die hohe thermische Energie in der Brennkammer können beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen Werkstoffe angeschmolzen werden, die aufgrund ihrer hohen Schmelztemperatur bei anderen thermischen Spritzverfahren nicht als Spritzwerkstoff infrage kommen. Dies betrifft besonders harte Werkstoffe wie Chromkarbide und hoch legierte Wolframkarbide. Die durch das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen entstehenden Schichten sind nur noch mit Diamant als Schneidmittel zu bearbeiten.

• Hohe Spritzleistung: Bedingt durch die hohe Geschwindigkeit des Gasstrahls kann eine hohe Auftragsrate an Spritzzusatz auf dem Werkstück erzielt werden.
• Vielfältiger Einsatz: Beim Aufprall haben die Partikel sich bereits stark abgekühlt. Dadurch entsteht keine Gefügeveränderung am Werkstück. Somit lässt sich beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen nahezu jede Bauteilgeometrie beschichten.

• Porosität: Durch die hohe kinetische Energie der Partikel zum Zeitpunkt des Auftreffens ergeben sich sehr dichte Schichten. Hierdurch ergeben sich Vorteile bei Haftung, Härte und Festigkeit der Schicht. Auch Korrosions- und Verschleißschutz profitieren von der HVOF-Beschichtung.
• Mobiler Einsatz: Kleinere HVOF-Anlagen sind portabel. Daher können HVOF-Beschichtungen problemlos beim Kunden vor Ort durchgeführt werden.