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2024-11-06T05:42:38Z

Verwandte Verfahren

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Das '''Plasmaspritzen''' (auch: ''[[Plasmabeschichtung]]'') ist ein [[Thermisches Spritzen|thermisches Beschichtungsverfahren]] bzw. Spritzverfahren zur Oberflächenbearbeitung.<ref>Forschungszentrum Jülich, {{Webarchiv |url=http://www.fz-juelich.de/iek/iek-1/DE/Leistungen/HerstellungsverfahrenGeraete/Spritzverfahren.html |text=''Thermische Spritzverfahren'' |wayback=20141205091954 |archiv-bot=}}</ref>

[[Datei:Dlr-vakuumplasmaspritzanlage.JPG|miniatur|Aufbringen einer Cordieritschicht auf Substrat im Vakuum-Plasma-Spritzverfahren (VPS)]]

== Geschichte ==
Nutzen eines [[Plasma (Physik)|Plasma]]-[[Freistrahl]]s für das [[Thermisches Spritzen|Thermische Spritzen]] geht auf Entwicklungen  in den 1940er Jahren zurück. Die Technik erlebte mit der Anwendung von plasmagespritzten Wärmedämmschichten in der Luftfahrt seit den 1960er Jahren einen deutlichen Aufschwung.<ref name="Waermebeh">{{Internetquelle |url=http://files.hanser.de/Files/Article/ARTK_LPR_9783446427792_0001.pdf|titel=Handbuch Wärmebehandeln und Beschichten, 4.3.1.6.6, Plasmaspritzen (PDF-Datei 4,4 MB; Seite 7) |hrsg=Günter Spur, Hans-Werner Zoch (files.hanser.de) |datum=2015 |abruf=2024-09-20}}</ref>

== Arten ==

Es gibt verschiedene Arten von Plasmaspritzen (Aufzählung nach DIN EN ISO 14917:2017, ''Thermisches Spritzen - Begriffe, Einteilung''):

* Atmosphärisches Plasmaspritzen ('''APS''')
* Schutzgas-Plasmaspritzen
* Vakuum-Plasmaspritzen ('''VPS''')
* Überdruck-Plasmaspritzen
* Induktionsplasmaspritzen
* Flüssigkeitsstabiliertes Plasmaspritzen
* Kalt-Plasmaspritzen

== Funktionsprinzip ==

'''Atmosphärisches Plasmaspritzen'''

Beim atmosphärischen Plasmaspritzen sind in einem Plasmabrenner eine [[Anode]] und bis zu drei [[Kathode]]n durch einen schmalen Spalt getrennt. Durch eine [[Gleichspannung]] wird ein [[Lichtbogen]] zwischen Anode und Kathode erzeugt. Das durch den Plasmabrenner strömende Gas oder [[Gasgemisch]] wird durch den Lichtbogen geleitet und hierbei ionisiert. Die [[Dissoziation (Chemie)|Dissoziation]] beziehungsweise anschließende [[Ionisation]] erzeugt ein hoch aufgeheiztes (bis über 20000 K<ref name="Waermebeh"/>), elektrisch leitendes Gas aus positiven [[Ion]]en und [[Elektron]]en. In diesem erzeugten Plasmajet wird Pulver (übliche Kornverteilung: 5–120 µm, bei bestimmten Geräten ist auch eine Körnung von bis hinunter zu 100 nm möglich) eingedüst, das durch die hohe Plasmatemperatur aufgeschmolzen wird. Der Plasmastrom reißt die Pulverteilchen mit und schleudert sie auf das zu beschichtende Werkstück / Bauteil / [[Substrat (Materialwissenschaft)|Substrat]]. Die Gasmoleküle kehren bereits nach kürzester Zeit wieder in einen stabilen Zustand zurück, und so sinkt die Plasmatemperatur bereits nach kurzer Wegstrecke wieder ab. Die Plasmabeschichtung erfolgt in normaler Atmosphäre, inerter Atmosphäre (unter Schutzgas wie Argon<ref name="plasmatech-S9-10">[https://www.plasmatechnology.de/uploads/images/pdf/plasmabuch.pdf ''Plasmatechnik – alles was Sie wissen sollten!'', Seiten 9, 10] (PDF-Datei von 2010, 1 MB) auf ''plasmatechnology.de'', abgerufen am 20. September 2024.</ref>), im [[Vakuum]] oder auch unter Wasser. Für die Schichtqualität sind sowohl die [[Kinetische Energie|Geschwindigkeit]] und die [[Thermische Energie|Temperatur]] als auch die Zusammensetzung des Plasmagases von Bedeutung.
Besondere Abwandlungen wie das PTWA (PTWA-Verfahren für Plasma Transferred Wire Arc) verwenden anstatt des Pulvers einen Draht, was zu einem einfacheren Aufbau des Brenners führt.

'''Schutzgas-Plasmaspritzen'''

Bei dem Schutzgas-Plasmaspritzen wird der gesamte Vorgang mit Schutzgas (meist [[Stickstoff]]) als Transportgas durchgeführt. Vorteil hierbei ist die sehr geringe Oxidation der Partikel zwischen Brenner und Substrat.

Verwendete Gase sind [[Argon]], [[Stickstoff]], [[Wasserstoff]], [[Helium]]<ref name="plasmatech-S9-10"/> oder Kombinationen daraus.

== Anwendungsgebiete ==

Durch die sehr unterschiedlichen Prozessparameter können eine Vielzahl von Beschichtungen realisiert werden, sodass es nahezu in jeder Branche Anwendungsfelder gibt.<ref>[https://www.plasmatechnology.de/uploads/images/pdf/plasmabuch.pdf ''Plasmatechnik – alles was Sie wissen sollten!'', insbesondere Seite 6 und folgende] (PDF-Datei von 2010, 1 MB) auf ''plasmatechnology.de'', abgerufen am 20. September 2024.</ref> Industriezweige, in denen Plasmaspritzen eingesetzt werden, sind die Automobilindustrie (beispielsweise für Zylinderlaufbahnen in [[Verbrennungsmotor]]en<ref>{{Internetquelle|autor=Wolfgang Gomoll |url=https://www.automobil-produktion.de/hersteller/neue-modelle/vw-1-5-tsi-evo-zentraler-baustein-der-vw-motorenstrategie-217.html |titel=VW 1.5 TSI evo: Zentraler Baustein der VW-Motorenstrategie |werk=Automobil Produktion Online |datum=2017-11-24 |abruf=2024-09-20}}</ref>), die Papier- und Druckindustrie, die Luft- und Raumfahrtindustrie (beispielsweise [[Turbinenschaufel]]n und Einlaufflächen),<ref name="GTS-eV">{{Internetquelle |autor= |url=https://www.gts-ev.de/index.html?html_d/ts-info.htm |titel=Was ist Thermisches Spritzen?, Spritzverfahren, Plasmaspritzen |werk=gts-ev.de |datum= |abruf=2024-09-20}}</ref> [[Medizintechnik]] ([[Implantat]]e),<ref name="GTS-eV"/> die Abfallindustrie und die energieerzeugende Industrie.

== Weblinks ==
* Günter Spur, Hans-Werner Zoch: [http://files.hanser.de/Files/Article/ARTK_LPR_9783446427792_0001.pdf ''Thermische Spritzverfahren'', 4.3.1.6.6 Plasmaspritzen] in: ''Handbuch Wärmebehandeln und Beschichten'', ISBN 978-3-446-42779-2 (Leseprobe, PDF-Datei 4,4 MB)

== Verwandte Verfahren ==

* [[Flammspritzen]]
* [[Hochgeschwindigkeit-Flammspritzen]]
* [[Detonationsspritzen]]
* [[Kaltgasspritzen]]
* [[Lichtbogenspritzen]]
* [[Plasma-Pulver-Auftragschweißen]]
* [[Laserspritzen]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Thermisches Spritzverfahren]]

Plasmaspritzen - Versionsgeschichte

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