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Entwicklung neuartiger korrosionsbeständiger Kolben- und Bauteilbeschichtungen für Großdieselmotoren (EKOBAG). Abschlussbericht

Abschlussbericht über ein Entwicklungsprojekt
 
: Flamang, A.; Schmidt, B.; Schütze, M.; Weber, T.; Schlager, D.; Zumdick, M.
: GF-Flamm-Metallspritz GmbH; Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung -IFAM-, Dresden

Moers, 2006, 43 pp.
Reportnr.: AZ 19897
German
Report
Fraunhofer IFAM, Institutsteil Pulvermetallurgie und Verbundwerkstoffe Dresden ()

Abstract
Neue internationale Konventionen zur Senkung der NOx-Emissionen von Schiffsmotoren können durch verschiedene technische Maßnahmen umgesetzt werden. Eine dieser Maßnahmen ist eine Erhöhung der Verbrennungstemperaturen, wodurch gleichzeitig sogar noch eine Steigerung des Wirkungsgrads erzielbar wäre. Allerdings ist damit eine signifikante Erhöhung der Korrosionsbelastung der Kolbenoberfläche aufgrund aggressiver Komponenten der Treibstoffe wie Vanadiumverbindungen, Alkalien und Schwefel verbunden. Daher war ein Beschichtungssystems für die Kolbenböden zu entwickeln, das höhere Brennraumtemperaturen unter Beibehaltung der Standzeiten erlaubt. Zunächst wurde die Entwicklung eines kombinierten Systems bestehend aus einer Aluminium- und Titan haltigen Diffusionsschicht für die Oberflächenzone des Kolbenwerkstoffs und einer darauf applizierten thermisch gespritzten Schicht aus der intermetallischen Phase TiAl verfolgt. Die Laboruntersuchungen unter simulierten Korrosionsbedingungen ergaben jedoch, dass mit einem Spritzschichtsystem aus Chromkarbidpartikeln, die in einer Binderphase aus Nickel eingebettet sind, höhere Beständigkeiten erreicht werden können. Die weiteren Arbeiten konzentrierten sich auf die Optimierung dieses Systems, wobei die Aspekte der Pulverherstellung, der Auswahl einer möglicherweise besser geeigneten Bindermatrix und der Identifikation des idealen Verhältnisses zwischen Partikel und Binderphase gleichermaßen behandelt wurden. Nach einem Screening mehrerer Reinelemente und Legierungen im Hinblick auf ihre Korrosionsbeständigkeit wurde eine HVOF- Schicht bestehend aus Chromkarbid-10 % Nickel (Masse-%) als viel versprechendstes System angesehen, das derzeit in einem Praxistest appliziert auf dem Kolbenboden eines Schiffsdieselmotors eingesetzt wird. Die Laboruntersuchungen (600 Grad C, künstliche Asche aus V2O5, Na2CO3, CaSO4 unter synthetischer Luft mit 10 % Wasserdampf) lassen erwarten, dass mit einer 2 mm dicken Schicht Standzeiten von bis zu 30000 h im Realbetrieb erzielt werden können.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-66842.html