Weißes Aluminiumoxid als keramische Verschleißschutzschicht

Weißes Aluminiumoxid (weiße Edelkorund, Al₂O₃) wird   aufgrund seiner außergewöhnlichen Härte (Mohs 9), seines hohen Schmelzpunkts (~2050 °C) und seiner ausgezeichneten chemischen Stabilität häufig als verschleißfeste Keramikschicht verwendet. So wird es in verschleißfesten Beschichtungen und Oberflächen eingesetzt:


1. Wichtige Eigenschaften für die Verschleißfestigkeit

  • Hohe Härte : Widersteht Abrieb durch Partikel, Schlämme und Reibung.

  • Chemische Inertheit : Beständig gegen Korrosion durch Säuren, Laugen und Lösungsmittel.

  • Thermische Stabilität : Behält die Leistung bei hohen Temperaturen (bis zu 1600–1800 °C) bei.

  • Geringe Porosität : Die dichte Struktur verringert das Eindringen erosiver Medien.

2. Gängige Anwendungsmethoden

A. Thermische Spritzbeschichtungen

  • Plasmaspritzen :

    • Weißes Al₂O₃-Pulver wird geschmolzen und auf Metallsubstrate (z. B. Pumpenwellen, Ventile, Turbinenschaufeln) geschossen.

    • Bildet eine dichte, harte Schicht (200–500 μm dick) gegen Abrieb und Erosion.

  • HVOF (Hochgeschwindigkeits-Sauerstoff-Brennstoff) :

    • Höhere Bindungsstärke als Plasmaspritzen, geeignet für Umgebungen mit starker Beanspruchung.

B. Keramische Verkleidungen und Fliesen

  • Mit Epoxid oder Harz verbunden :

    • Al₂O₃-Kacheln (z. B. 92–99 % Reinheit) werden in der Bergbau-/Zementindustrie mit Rutschen, Trichtern oder Rohrleitungen verklebt.

    • Wird in Zyklonen, Lüfterflügeln und Fördersystemen verwendet, die abrasive Materialien verarbeiten.

C. Verschleißfeste Verbundwerkstoffe

  • Al₂O₃-verstärkte Polymere :

    • Wird Epoxidharz/Polyurethan für Schlammrohre, Auskleidungen oder Fußböden (z. B. in Kohleverarbeitungsanlagen) hinzugefügt.

  • Keramik-Metallmatrix-Verbundwerkstoffe :

    • Gesintert mit Metallen (z. B. Al, Fe) für hochfeste Teile wie Dichtungen oder Lager.

3. Industrielle Anwendungsfälle

  • Bergbau und Zement :

    • Auskleidungen für Brecher, Mühlen und Schlammtransportgeräte.

  • Öl und Gas :

    • Beschichtungen auf Bohrmeißeln, Ventilen und Pumpen zum Schutz vor Sanderosion.

  • Stromerzeugung :

    • Kesselrohrbeschichtungen in Kohlekraftwerken zur Minderung des Flugascheabriebs.

  • Automobilindustrie :

    • Motorkomponenten, die hohem Verschleiß ausgesetzt sind (z. B. Kolbenringe, Zylinderlaufbuchsen).

4. Vorteile gegenüber Alternativen

  • Kostengünstig : Für viele Anwendungen günstiger als Siliziumkarbid (SiC) oder Wolframkarbid (WC).

  • Vielseitigkeit : Kompatibel mit mehreren Auftragungsmethoden (Sprühen, Fliesenlegen, Gießen).

  • Ungiftig : Sicher für die Lebensmittel-/Pharmaindustrie (im Gegensatz zu einigen Schwermetallbeschichtungen).

5. Einschränkungen

  • Sprödigkeit : Neigt zur Rissbildung bei Stößen; wird oft mit TiO₂ oder ZrO₂ kombiniert, um die Zähigkeit zu verbessern.

  • Untergrundvorbereitung : Erfordert Sandstrahlen und thermische Verträglichkeit, um Delamination zu verhindern.

 

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