Neue korrosions- und verschleißbeständige FeCrNiMoC-Hartlegierungen für das Laserfeinbeschichten

Die Arbeit beschreibt die Entwicklung neuer hochkorrosions- und verschleißfester Funktionsschichten, die ohne zusätzliche Pufferung direkt auf hochlegierte Edelstähle aufgebracht werden können. Hierbei ist zu gewährleisten, dass sich die mechanisch-technologischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit des Grundmaterials nicht verschlechtern. Gute Erfolgsaussichten bietet hier das Verfahren des Laserfeinbeschichtens, welches aufgrund des geringen Energieeintrages bei gleichzeitig hoher lokaler Energiedichte eine geringe thermische Belastung des Bauteils, endkonturnahe Schichten und eine sehr feinkörnige Mikrostruktur des Gefüges mit guten Eigenschaften ermöglicht. Einen Schwerpunkt der Arbeit stellen grundlegende Untersuchungen hinsichtlich des Erstarrungs- und Umwandlungsverhaltens der verwendeten FeCrNiMoCHartlegierungen dar. Die Untersuchungen umfassen sowohl das Erstarrungsverhalten im Ungleichgewichtszustand aufgrund unterschiedlich hoher Abkühlraten, als auch die Grenzflächen- und Gefügeausbildung der entstehenden Werkstoffverbunde. Insbesondere dem Ausscheidungsverhalten des zu entwickelnden Beschichtungssystems hinsichtlich der Bildung intermetallischer Phasen, wie der ??-Phase, wird große Bedeutung beigemessen. In einem weiteren Arbeitspaket werden die technologischen Eigenschaften der erzeugten Funktionsschichten und der Werkstoffverbunde betrachtet. Relevant ist hierbei deren Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien. Neben der elektrochemischen Charakterisierung der Beschichtungssysteme sind Auslagerungsversuche in praxisrelevanten Medien durchzuführen. Die tribologische Charakterisierung erfolgt in Versuchseinrichtungen, welche die unterschiedlichen Tribosysteme des Gleitverschleißes durch punktuellen und flächigen Gleitkontakt unter Mediumschmierung sowie die des Strahlverschleißes unter hydrodynamischer Beanspruchung repräsentieren. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass es mit der geeigneten Wahl von Pulverzusammensetzung, Wärmeführung und Grundmaterial möglich ist, einen Werkstoffverbund mit Laserauftragschichten auf Basis der Legierungssystems FeCr>40Ni5Mo2C1,5 zu schaffen. Die entwickelten Funktionsschichten sind absolut rissfrei und halten sowohl den hohen tribologischen als auch den extremen Korrosionsbeanspruchungen der in Meerwasser- und Offshore-Anwendungen zum Einsatz kommenden, mediumgeschmierten Axial- und Radialgleitlagern stand.