Technischer Fortschritt motiviert durch Höchstleistung
Die Fahrzeugindustrie arbeitet mit Hochdruck an der Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen. Ebenso sind längere Wartungsintervalle für Motorbauteile eine Priorität der Entwickler. Ziel der Forschungsaktivitäten im Rahmen des RINGCOAT-Projektes waren die Verringerung der Reibung und die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Kolbenringen. Per Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (High Velocity Oxygen Fuel, HVOF) aufgebrachte Beschichtungen haben sich als vielversprechender Ersatz für die zur Erfüllung der Toleranzanforderungen verbreitete galvanische Hartverchromung erwiesen. Derzeitige Beschichtungslösungen können die steigenden Anforderungen für Kolbenringe nicht mehr erfüllen, eine neu entwickelte Stahlbeschichtung mit einer Nanoverbundstruktur hat jedoch eine einzigartige Kombination hervorragender Eigenschaften gezeigt. In anspruchsvollen korrosiven oder abrasiven Umgebungen wird Stahl selten verwendet, da die verfügbaren Werkstoffe über unzureichende Eigenschaften verfügen und deshalb zu frühzeitigem Verschleiß neigen und regelmäßig ausgetauscht werden müssen, um ein Festfressen zu vermeiden. Die Forscher von Inasmet-Tecnalia haben sich auf die HVOF-Technik verlassen, um mit amorphen Pulvern in Nanogröße Strukturen im Nanobereich herzustellen. Das vollständige Schmelzen der Partikel konnte durch die hohe kinetische Energie während des HVOF-Vorgangs vermieden werden. Weiterhin hatte das schnelle Abschrecken der Partikel beim Aufprall auf dem Substrat vorteilhafte Auswirkungen für eine hochdichte Beschichtung mit geringen Restspannungen und verbesserter metallurgischer Bindung. Prototypen von Kolbenringen mit thermisch aufgebrachten Stahlbeschichtungen wurden in Marine-, Fahrzeug und Motorradmotoren auf ihre Reibungseigenschaften getestet. Die neuen Stahlbeschichtungen mit Nanoverbundstrukturen haben verbesserte technische Eigenschaften zu wettbewerbsfähigen Kosten.
