Entwicklung keramischer Schutzschichtsysteme auf den niedrigschmelzenden Leichtmetallen Aluminium und Magnesium mittels Laserbestrahlung (PDF)

Vor dem Hintergrund wachsender Klimaschutzanstrengungen liegt im Bereich der Automobil- Luft- und Raumfahrtindustrie ein besonderer Schwerpunkt auf der Reduzierung der Emissionen. Dies kann u.a. durch Gewichtseinsparrungen erreicht werden. Für strukturtragende Leichtbauanwendungen sind eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit die geforderten Haupteigenschaften. Vor allem die Leichtmetalle Aluminium und Magnesium besitzen bei Raumtemperatur diese Eigenschaften. Allerdings sind Aluminium und Magnesium wenig korrosions- und verschleissbeständig. Daher wurden im Rahmen dieser Arbeit keramische Schutzschichtsysteme auf den beiden Leichtmetallen entwickelt, die zum Ziel hatten, die Substrate vor Korrosion und Verschleiss zu schützen. Die entwickelten Systeme basieren auf einer Al₂O₃ und YSZ gefüllten Silazanbeschichtung, die mittels einem Nd:YVO₄-Laser thermisch behandelt wurde. Die Laserbehandlung führte zu einem Aufschmelzen der keramischen Füllstoffpartikel. Nach der Erstarrung hat sich ein dichte und harte vollkeramische Schicht ausgebildet, welche einen exzellenten Verschleiss- und Korrosionsschutz aufweist. Durch die optimale Anpassung der Laserparameter und auf Grund der hohen Wärmeleitfähigkeit der beiden Leichtmetalle konnten Diffusionsvorgänge und eine thermische Schädigung der Aluminium- und Magnesiumsubstrate vermieden werden. Die Herstellung keramischer Schutzschichtsysteme auf niedrigschmelzenden Leichtmetallen mittels der Laserbestrahlung gefüllter silazanbasierten Schichten stellt ein völlig neuartiges Verfahren dar.