Untersuchung der Eigenschaften von Keramischen Beschichtungen, abgeschieden mittels „Plasma Spray-Physical Vapor Deposition“

Beim „Plasma Spray-Physical Vapor Deposition“ (PS-PVD) Verfahren konnen grose Teile des pulverformigen Spritzwerkstoffs verdampft werden, so dass die Beschichtungen hauptsachlich aus der Gasphase abgeschieden werden. Diese Arbeit zeigt mittels numerischer Stromungssimulation (CFD), dass einerseits eine solche Verdampfung masgeblich in der Plasmabrennerduse stattfindet, und dass andererseits Keimbildung und Kondensation von Zirkondioxid an dieser Stelle moglich sind. Um die Eigenschaften der Deposite mittels PS-PVD zu untersuchen, wurden Experimente durchgefuhrt; insbesondere wurden Beschichtungen aus kondensierter Gasphase und aus Nano-Clustern, hergestellt mit den beiden Spritzabstanden 1000 mm und 400 mm untersucht. REM-Aufnahmen zeigen, dass beim grosem Spritzabstand viele kleine, nanoskalige Partikel (< 20 nm), welche deutlich kleiner sind als die Primarpartikel im ursprunglichen Spritzwerkstoff, die Spritzoberflache in der Mitte des Plasmastahls bestimmen. Beim kurzen Spritzabstand konnten diese nanoskaligen Partikel jedoch kaum beobachtet werden. Ferner zeigen die XRD-Spektren beim grosen Spritzabstand im mittleren Bereich des Plasmastrahls nur eine geringe bevorzugte Wachstumsrichtung, was eine Folge der geringen Beweglichkeit der abgeschiedenen Nano-Cluster sein konnte. Derweil zeigen die XRD-Spektren beim kurzen Spritzabstand deutlich bevorzugte Wachstumsorientierungen von (110) und (002). Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern einen tieferen Einblick in die Entstehungsmechanismen von hochqualitativen, kolumnar strukturierten PS-PVD-Warmedammschichten, welche bei zyklischen Lebensdauertests eine hervorragende Leistungsfahigkeit aufweisen.