Herstellung und komplexe Charakterisierung von Metall-Keramik-Verbundschichten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Heinrich Kern
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5417382

Anliegen des Vorhabens ist es, einen aus der Literatur und aus eigenen Vorarbeiten erst in Ansätzen bekannten innovativen Weg zur Herstellung von Metall-Keramik-Verbundschichten aus Stahlwerkstoffen zu untersuchen sowie die grundlegenden Wechselwirkungen dieses Verbundes sowohl chemisch als auch strukturell aufzuklären. Durch Nutzung elektrophoretischer und galvanotechnischer Verfahren sollen Kompositschichten hergestellt werden, die die Eigenschaften von Metall und Keramik in vorteilhafter Weise verbinden. Das neuartige Verfahren beruht im wesentlichen auf zwei Verfahrensschritten. In einem ersten Schritt werden zunächst die für den keramischen Anteil der Schicht benötigten Feinstpulver elektrophoretisch auf dem Metallsubstrat abgeschieden und danach thermisch zu einer submikroporösen Matrix verfestigt. In einem zweiten Schritt folgen das galvanische Auffüllen der offenen Porosität mit Metall und ein Glühprozess zur endgültigen Verfestigung und besseren Anbindung der Schicht an das Substrat. Die dabei ablaufenden sehr komplexen Vorgänge werden zuerst an der Werkstoffpaarung ZrO2-Nickel ermittelt. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen ist die für die Haftfestigkeit der Kompositschicht maßgebliche Grenzflächengestaltung, die durch umfassende ortsaufgelöste festkörperphysikalische und nanochemische Analytik aufgeklärt werden soll. Darüber hinaus gehende Untersuchungen werden sich mit anderen metall-keramischen Werkstoffkombinationen befassen. Es ist vorgesehen, prototype Beschichtungen zunächst für den Verschleiß- und Korrosionsschutz von Stahlwerkstoffen zu erarbeiten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1157: Integrierte elektrokeramische Funktionsstrukturen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Lothar Spieß