Oberflächentechnik für den Maschinen

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1 Kirsten Bobzin Oberflächentechnik für den Maschinen WILEY VCH WILEYVCH Verlag GmbH & Co. KGaA

2 Inhaltsverzeichnis Lateinische Formelzeichen XI Griechische Formelzeichert XV Konstanten XVII Abkürzungsverzeichnis XJX 1 Einführung in die Oberflächentechnik Technische Oberflächen Benetzung von Festkörperoberflächen durch Flüssigkeiten Haftungsmechanismen zwischen Schicht und Grundwerkstoff 1.2 Funktionen von Oberflächen Methodischer Ansatz zur Entwicklung beschichteter Produkte 1.4 Verfahren der Oberflächentechnik 17 1 Tribologie Das tribologische System Tribokontaktfläche Die tribologische Beanspruchung Reibung Reibungszustände Reibungsarten Verschleiß Verschleißmechanismen Adhäsion Tribochemische Reaktionen Abrasion Oberflächenzerrüttung Verschleißarten Schmierung Flüssigschmierstoffe Schmierfette 50

3 VI Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Additive Festschmierstoffe Festschmierstoffe mit Schichtgitterstruktur Festschmierstoffe auf Basis von Oxiden, Fluoriden und Sulfaten Festschmierstoffe auf Basis von Weichmetallen Festschmierstoffe auf Basis von Polymeren Tribologische Prüfung Verschleißmessgrößen Tribologische Prüfmethoden 60 3 Korrosion Elektrochemische Korrosion Elektrochemische Reaktionen Deckschichtbildung (Passivität) Erscheinungsformen der elektrochemischen Korrosion Gleichmäßige Korrosion Örtliche Korrosion ohne mechanische Belastung,s8@ ;i' Örtliche Korrosion mit mechanischer Belastung Korrosionsschutzmaßnahmen bei elektrochemischer Korrosion Aktiver Korrosionsschutz Passiver Korrosionsschutz Hochtemperarurkorrosion Thermodynamische Grundlagen der Oxidation Kinetische Grundlagen der Oxidation Diffusion MetaMiffusion und Sauerstoffdiffusion in Oxidschichten Zeitgesetze der Oxidation Besonderheiten der Aufkohlung, Aufstickung, Aufschwefelung Heißgaskorrosion NiedertemperaturHeißgaskorrosion (Typ II) HochtemperaturHeißgaskorrosion (Typ I) Chlorinduzierte Heißgaskorrosion Korrosionsschutzmaßnahmen zur Hochtemperaturkorrosion Metallphysikalische Korrosion Elektrochemische Metallabscheidung Thermodynamische Grundlagen der Elektrochemie Kinetische Grundlagen der Elektrochemie Galvanische Metallabscheidung Chemische Metallabscheidung Ionenaustauschverfahren (Tauchverfahren) Kontaktverfahren Reduktionsverfahren Schichtsysteme der elektrochemischen Metallabscheidung Chromschichten 151

4 Are Electron Inhaltsverzeichnis IVII Nickelschichten Dispersionsschichten Konversionsverfahren Anodisieren Phosphatieren Chromatieren Vergleich des Chromatierens und Phosphatierens Brünieren Thermochemische Diffusionsverfahren Carburieren (Einsatzhärten) Nitrieren Nitrocarburieren Borieren Chromieren Alitieren Silizieren Sheradisieren Physical Vapor Deposition (PVD) Erzeugen der Gasphase / des Plasmas Teilchentransport Kondensation 7.4 PVDVerfahren Kathodenzerstäuben (MSIP Schichtwachstum Lichtbogenverdampfen (AIP Niedervoltbogenentladung (NVB) Elektronenstrahlverdampfen (EB 7.5 PVDWerkzeugbeschichtung PVDBauteilbeschichtung PVDWärmedämmschichten 230 Magnetron Sputter Ion Plating) 221 Ion Plating) 223 Beam) Chemical Vapor Deposition (CVD) Thermodynamik der chemischen Reaktion Reaktionschemie Kinetik der Schichtabscheidung CVDVerfahren HochtemperaturCVD PlasmaCVD HotFilamentCVDVerfahren CVDWerkzeugbeschichtung CVDBauteilbeschichtung 254

5 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 9 SolCelDeposition Das Sol als Ausgangswerkstoff Der SolGelÜbergang Partikuläre Sole und Gele Nasschemische SolGelBildungssysteme Beschichtungen mit SolGelVerfahren Anwendungsbeispiele für SolGelBeschichtungen Schmelztauchverfahren Feuerverzinken Deckschichtbildung beim Feuerverzinken Diskontinuierliche Verfahren der Feuerverzinkung Kontinuierliche Verfahren der Feuerverzinkung Korrosionsschutz durch Feuerverzinken Feueraluminieren Feuerverzinnen Feuerverbleien Thermisches Spritzen Verfahrensprinzip des Thermischen Spritzens Schichtbildung beim Thermischen Spritzen Schichthaftung thermisch gespritzter Schichten Verfahren des Thermischen Spritzens Flammspritzen Hochgeschwindigkeitsflammspritzen Kaltgasspritzen Lichtbogenspritzen Plasmaspritzen Schichtwerkstoffe und Anwendungsbeispiele des Thermischen Sprit zens Löten Grundlagen des Lötens Einteilung der Lötverfahren und Lotwerkstoffe Auftraglöten von HartstoffHartlotVerbundsystemen Suspensionsverfahren zum Auftraglöten Vliesverfahren zum Auftraglöten Auflöten von Panzerungen Löten metallisierter Keramiken Aktivlöten von Keramikwerkstoffen Löten von Hartmetall Anwendungsbeispiele für aufgelötete Panzerungen 341

6 Inhaltsverzeichnis 13 Auftragschweißen Werkstoffverbunde durch Auftragschweißen Verfahren des Auftragschweißens Schichtwerkstoffe und Anwendungsbeispiele des Auftragschweißens Plattieren Kaltwalzplattieren Warmwalzplattieren Sprengplattieren Werkstoffe Grundlagen der Materialkunde Beeinflussung von Festigkeitseigenschaften Beeinflussung des Werkstoffverhaltens bei erhöhten Temperaturen Diffusion Erholung, Rekristallisation und Kornwachstum Kriechen und Spannungsrelaxation Warmfestigkeit und thermomechanische Ermüdung Metallische Werkstoffe Leichtmetalle Aluminium und Aluminiumlegierungen Magnesium und Magnesiumlegierungen Titan und Titanlegierungen Kupfer und Kupferlegierungen Eisen und Eisenlegierungen Gusseisen Stahl Hartlegierungen Superlegierungen Refraktärmetalle Intermetallische Verbindungen Nichtmetallische anorganische Werkstoffe Aufbau von Hartstoffen Ingenieurkeramik Oxidkeramiken Nichtoxidkeramik Silikatkeramik Organische Werkstoffe Thermoplaste Duroplaste Elastomere Verbundwerkstoffe PolymerMatrixComposite (PMC) 420

7 X j Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis CeramicMatrixCornposite (CMC) MetalMatrixComposite (MMC) MMC für den Leichtbau MMC für maximale Verschleißbeständigkeit 424 Stichwortverzeich n is 431