Kaltgasspritzen

Das Kaltgasspritzen ist ein Beschichtungsverfahren, bei dem der Beschichtungswerkstoff in Pulverform mit sehr hoher Geschwindigkeit auf das Trägermaterial (Substrat) aufgebracht wird. Dazu wird ein auf wenige hundert Grad aufgeheiztes Prozessgas durch Expansion in einer Lavaldüse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und anschließend die Pulverpartikel in den Gasstrahl injiziert. Die injizierten Spritzpartikel werden dabei auf eine so hohe Geschwindigkeit beschleunigt, dass sie im Gegensatz zu anderen thermischen Spritzverfahren auch ohne vorangehendes An- oder Aufschmelzen beim Aufprall auf das Substrat eine dichte und fest haftende Schicht bilden. Die kinetische Energie zum Zeitpunkt des Aufpralls reicht für ein vollständiges Aufschmelzen der Partikel nicht aus.

Das Kaltgasspritzen wurde Mitte der 80er-Jahre am Institut für theoretische und angewandte Mechanik der Sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften in Nowosibirsk entwickelt und wird auch heute dort noch weiter verfolgt. Einer der dort tätigen Wissenschaftler, Anatoli Papyrin, begann 1994 mit einem Konsortium amerikanischer Unternehmen, darunter Alcoa, ASB Industries, Ford, K-Tech, Pratt & Whitney und Siemens Westinghouse, sowie dem Sandia National Lab, an der weiteren Industrialisierung des Verfahrens zu arbeiten. In Deutschland wurde die Entwicklung u.a. vom Unternehmen Linde gemeinsam mit der Universität der Bundeswehr Hamburg vorangetrieben. Für den Bau und die Vermarktung von Kaltgasspritzanlagen hat sich das Unternehmen CGT Cold Gas Technology GmbH gegründet. Nach Informationen des Unternehmens hat Papyrin 2006 sein Basispatent an diese übertragen.

Industriell eingesetzt wird Kaltgasspritzen heute in der Automobilindustrie, schrittweise entstehen neue Felder wie im Bereich Werkzeugreparatur und Werkzeugbau (Rapid Manufacturing) und im Bereich der Mikrotechnik.

Literatur

• Papyrin, Kosarev, Klinkov, Alkhimov, Fomin: Cold Spray Technology, Elesevier 2007
• parameter window for cold spray deposition
• International Status Report 2004
• new developments in cold spraying 2006