Hightemp-Beschichtungen auf Wärmekorrosion und Verschleißbeständigkeit geprüft

Stellen Sie sich die sengenden Flammen vor, die aus Raketentriebwerken schießen, oder das geschmolzene Stahl, der in Öfen bei Tausenden von Grad brodelt. Was schützt diese kritischen Komponenten vor extremer Hitze? Die Antwort liegt oft in einem Spezialmaterial - Hochtemperatur-Beschichtungen. Diese fortschrittlichen Materialien müssen nicht nur extremen Temperaturen standhalten, sondern auch in komplexen chemischen Umgebungen stabil bleiben. Aber wie werden diese "Metallwächter" entwickelt und wie wird ihre Leistung bewertet?

Wie der Name schon sagt, sind Hochtemperatur-Beschichtungen spezielle Lacke, die ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften unter extremer Hitze beibehalten. Sie finden weit verbreitete Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Petrochemie und Energieerzeugung und bieten langfristigen Schutz für kritische Geräte.

Die Zusammensetzung dieser Beschichtungen umfasst typischerweise hitzebeständige Harze, Hochtemperaturpigmente, Füllstoffe, Additive und Lösungsmittel. Durch wissenschaftliche Formulierung und spezielle Verarbeitungstechniken werden diese Komponenten kombiniert, um Beschichtungen mit außergewöhnlicher Hitzebeständigkeit, Korrosionsschutz und Verschleißfestigkeit zu erzeugen.

Die Leistung von Hochtemperatur-Beschichtungen bestimmt direkt ihre Wirksamkeit und Lebensdauer. Umfassende Tests sind daher unerlässlich. Im Folgenden untersuchen wir die kritischen Leistungskennzahlen und ihre entsprechenden Bewertungsmethoden:

Hitzebeständigkeit stellt die grundlegendste Eigenschaft von Hochtemperatur-Beschichtungen dar und spiegelt ihre Fähigkeit wider, Zersetzung, Erweichung, Schmelzen oder Leistungsverschlechterung unter extremen Temperaturen zu widerstehen. Die primäre Bewertungsmethode ist der Wärmealterungstest.

• Wärmealterungstest: Mit dem Material beschichtete Proben werden in Öfen bei bestimmten Temperaturen (typischerweise 300 °C, 500 °C, 800 °C oder höher) für längere Zeiträume (100 Stunden bis 1000+ Stunden) platziert. Forscher untersuchen dann Veränderungen in Aussehen, Farbe, Glanz, Härte und Haftung.
• Härteprüfung: Verwendung von Bleistifthärteprüfern oder Vickers-Härteprüfern zur Messung von Veränderungen vor und nach der Exposition.
• Haftungsprüfung: Anwendung von Kreuzschnitt- oder Abreißmethoden zur Bewertung von Veränderungen der Bindungsfestigkeit.
• Glanzmessung: Verwendung von Glanzmessgeräten zur Quantifizierung von Oberflächenreflexionsänderungen, die auf Oxidation oder Verfärbung hindeuten.

Viele Hochtemperaturanwendungen beinhalten die Exposition gegenüber korrosiven Chemikalien, was erfordert, dass Beschichtungen Säuren, Laugen, Salzen und Lösungsmitteln widerstehen.

• Immersionstest: Proben werden vollständig in bestimmte Chemikalien bei kontrollierten Temperaturen eingetaucht, um Blasenbildung, Rissbildung oder Delamination im Laufe der Zeit zu bewerten.
• Gewichtsverlustmessung: Präzise Quantifizierung des Materialverlusts während der chemischen Exposition.
• Wischtest: Simulieren des intermittierenden chemischen Kontakts unter Verwendung von mit Lösungsmittel getränkten Tüchern, um die Auflösungs- oder Verschleißfestigkeit zu beurteilen.

Spezialisierte Tests bewerten den Schutz vor verschiedenen Korrosionsmechanismen:

• Salzsprühtest: Simulieren von Meeresumgebungen durch kontinuierliche Salznebelbelastung, wobei die Ergebnisse durch Rostprozentsatz oder Bewertungsskalen quantifiziert werden.
• Säure-/Alkali-Nebeltest: Modifizierte Versionen unter Verwendung von sauren oder alkalischen Lösungen für industrielle Umgebungssimulationen.

Für Anwendungen mit Reibung oder Abrieb:

• Abriebprüfung: Verwendung von Taber- oder Radabriebprüfern zur Quantifizierung des Materialverlusts unter kontrollierter Reibung.
• Kratzprüfung: Bewertung der Oberflächenhärte durch standardisierte Kratzverfahren.

Kritisch für Luft- und Raumfahrt- und Automobilanwendungen:

• Schlagprüfung: Fallenlassen von gewichteten Pendeln auf beschichtete Oberflächen, um die maximal absorbierte Energie vor dem Versagen zu bestimmen.

Schlüsselparameter, die die Anwendungsqualität beeinflussen:

• Dichtemessung: Verwendung von Dichtemessgeräten oder Pyknometern, um optimale Masse-Volumen-Verhältnisse sicherzustellen.
• Viskositätsprüfung: Rotations- oder Kapillarviskosimeter zur Steuerung der Fließeigenschaften und zur Vermeidung von Anwendungsproblemen wie Durchhängen.

Die Bewertung von Hochtemperatur-Beschichtungen beinhaltet strenge, facettenreiche Tests, um eine zuverlässige Leistung in anspruchsvollen Anwendungen zu gewährleisten. Da sich die technologischen Anforderungen weiterentwickeln, entwickeln sich diese Materialien weiter in Richtung höherer Temperaturschwellen, längerer Haltbarkeit und verbesserter Umweltprofile - und liefern branchenübergreifend immer ausgefeiltere Schutzlösungen.