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
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Hohe Härte : Widersteht Abrieb durch Partikel, Schlämme und Reibung.
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Chemische Inertheit : Beständig gegen Korrosion durch Säuren, Laugen und Lösungsmittel.
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Thermische Stabilität : Behält die Leistung bei hohen Temperaturen (bis zu 1600–1800 °C) bei.
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Geringe Porosität : Die dichte Struktur verringert das Eindringen erosiver Medien.
2. Gängige Anwendungsmethoden
A. Thermische Spritzbeschichtungen
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Plasmaspritzen :
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Weißes Al₂O₃-Pulver wird geschmolzen und auf Metallsubstrate (z. B. Pumpenwellen, Ventile, Turbinenschaufeln) geschossen.
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Bildet eine dichte, harte Schicht (200–500 μm dick) gegen Abrieb und Erosion.
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HVOF (Hochgeschwindigkeits-Sauerstoff-Brennstoff) :
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Höhere Bindungsstärke als Plasmaspritzen, geeignet für Umgebungen mit starker Beanspruchung.
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B. Keramische Verkleidungen und Fliesen
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Mit Epoxid oder Harz verbunden :
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Al₂O₃-Kacheln (z. B. 92–99 % Reinheit) werden in der Bergbau-/Zementindustrie mit Rutschen, Trichtern oder Rohrleitungen verklebt.
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Wird in Zyklonen, Lüfterflügeln und Fördersystemen verwendet, die abrasive Materialien verarbeiten.
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C. Verschleißfeste Verbundwerkstoffe
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Al₂O₃-verstärkte Polymere :
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Wird Epoxidharz/Polyurethan für Schlammrohre, Auskleidungen oder Fußböden (z. B. in Kohleverarbeitungsanlagen) hinzugefügt.
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Keramik-Metallmatrix-Verbundwerkstoffe :
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Gesintert mit Metallen (z. B. Al, Fe) für hochfeste Teile wie Dichtungen oder Lager.
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3. Industrielle Anwendungsfälle
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Bergbau und Zement :
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Auskleidungen für Brecher, Mühlen und Schlammtransportgeräte.
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Öl und Gas :
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Beschichtungen auf Bohrmeißeln, Ventilen und Pumpen zum Schutz vor Sanderosion.
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Stromerzeugung :
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Kesselrohrbeschichtungen in Kohlekraftwerken zur Minderung des Flugascheabriebs.
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Automobilindustrie :
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Motorkomponenten, die hohem Verschleiß ausgesetzt sind (z. B. Kolbenringe, Zylinderlaufbuchsen).
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4. Vorteile gegenüber Alternativen
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Kostengünstig : Für viele Anwendungen günstiger als Siliziumkarbid (SiC) oder Wolframkarbid (WC).
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Vielseitigkeit : Kompatibel mit mehreren Auftragungsmethoden (Sprühen, Fliesenlegen, Gießen).
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Ungiftig : Sicher für die Lebensmittel-/Pharmaindustrie (im Gegensatz zu einigen Schwermetallbeschichtungen).
5. Einschränkungen
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Sprödigkeit : Neigt zur Rissbildung bei Stößen; wird oft mit TiO₂ oder ZrO₂ kombiniert, um die Zähigkeit zu verbessern.
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Untergrundvorbereitung : Erfordert Sandstrahlen und thermische Verträglichkeit, um Delamination zu verhindern.