Experimentelle Untersuchungen zur Adhäsion von im Atmosphärendruck-Plasmasprühverfahren erzeugten Schichten
Plasmagestützte Verfahren sind essenziell für die Oberflächen- und Dünnschichttechnologie. Diese Arbeit untersucht experimentell die Adhäsion dünner Metall- und Oxidschichten (Aluminiumoxid, Kupfer, Nickelchrom), die per thermischem Atmosphärendruck-Plasmaspritzen auf Stahlsubstrate aufgebracht wurden. Ziel war es, die Adhäsion dieser Schichten gezielt zu beeinflussen. Dabei wurden praxisnahe Materialien und industrielle Prozessparameter gewählt.
Im Fokus standen systematische Untersuchungen zur Schichthaftung in Abhängigkeit von der Oberflächenrauheit. Hierbei zeigte sich, dass durch Druckluftstrahlen mit Korund sowie plasmaelektrolytisches Polieren die Rauheit der Substratoberfläche definiert eingestellt werden kann (Ra = 3,2 µm bis 0,02 µm). Dies ist entscheidend für reproduzierbare Ergebnisse. Zudem wurde die bestehende Exponentialgleichung zur Beschreibung der Rauheitsentwicklung über die Polierzeit erweitert, um experimentelle Verläufe realistischer abzubilden.
Zur weiteren Analyse der Haftmechanismen wurden Versuche mit anderen Substraten (z. B. Aluminium, Glas) durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl die gezielte Strukturierung der Substratoberfläche als auch deren thermisches Verhalten und definierte Rauheit die Schichthaftung beeinflussen.
Ein praktischer Aspekt der Forschung liegt in der Entwicklung antiadhäsiver Eigenschaften für Maskierungsrahmen im Plasmaspritzverfahren. Die optimierte Oberflächenstruktur führt hier zu verbessertem Delaminationsverhalten der Schichten. Insgesamt bieten die Ergebnisse dieser Arbeit wertvolle Ansätze zur Optimierung von Spritzprozessen und zur Erhöhung der Standzeit von Maskierungsrahmen.
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