213
Borierbeschichtungen zur Minimierung des Hydroabrasivverschleißes
H. W. Höppel', H. Mughrabi', H.-G. Sockel'
S. Schmidt“, G. Vetter“
' Institut für Werkstoffwissenschaften, Lehrstuhl I, Universität Erlangen-Nürnberg
* Lehrstuhl für Apparatetechnik und Chemiemaschinenbau, Universität Erlangen-Nürnberg
Einleitung
In der Fluidtechnik sind Anlagenelemente durch partikelbehaftete Medien häufig hydroabrasivem
Verschleiß unterworfen [1]. In diesem Zusammenhang gewinnen speziell für das entsprechende
Bauteil ausgewählte Verschleißschutzbeschichtungen zunehmend an Bedeutung. Die dabei verwen-
deten Hartstoffbeschichtungen müssen einerseits einen hinreichenden Schutz gegen Hydroabrasiv-
verschleiß gewährleisten, andererseits muß aber auch den aus der Bauteilgeometrie resultierenden
Restriktionen für den Beschichtungsprozeß Rechnung getragen werden. Thermochemische Ver-
schleißschutzbeschichtungen, wie Nitrieren, Karburieren und Borieren, bilden sowohl die Bauteil-
oberfläche endkonturnah ab und führen zugleich zu einer Erhöhung der Verschleißbeständigkeit [2].
Das Borierverfahren bietet gegenüber anderen thermochemischen Verschleißschutzbeschichtungen
den Vorteil, daß sehr harte und verschleißfeste Oberflächen erzeugt werden können [3, 4]. Dabei
bilden sich durch Diffusion von Bor in den Grundwerkstoff ein- oder mehrphasige intermetallische
Borverbindungen an der Bauteiloberfläche aus. Die sich einstellende Schichtmorphologie. insbe-
sondere das Auftreten von spröden und daher unerwünschten Phasen, die Schichtdicke und die
Schichtverzahnung zum Grundwerkstoff sind entscheidend von der Zusammensetzung des Grund-
werkstoffs abhängig [5, 6].
Im Rahmen dieser Arbeit wird zum einen die Eignung der Borierbeschichtungen als Verschleiß-
schutzbeschichtung gegen Hydroabrasion untersucht. Zugleich wird versucht, basierend auf‘ der
mikrostrukturellen Charakterisierung der unterschiedlichen Borierbeschichtungen auf den Grund-
werkstoffen X 20 CrNi 17 2, 42 CrMo 4 und NiCr 19 NbMo vor und nach hydroabrasiver Ver-
schleißbeanspruchung einige Zusammenhänge zwischen sich ausbildender Schichtmorphologie und
hydroabrasiver Verschleißfestigkeit abzuleiten.
Werkstoffe und Untersuchungsmethoden
Für die Untersuchungen wurden zylindrische Proben mit einem Außendurchmesser von 25.6 mm
und einer Höhe von 20 mm aus den in Tabelle 1 aufgeführten Werkstoffen verwendet.
[ Element "DIN Werk- IC [Cr Ni [Fe [Mo [Nb
stoffnummer m.
z—— Va
17225 LOSE TOT 1 | bal._ 10.1505 1-——
NiCr 19 NbMo [2.4668 0,02-0,08 | 17.0-21,0 | 50.0-55.0 |bal. |2.8-3.3 _|4,8-5,5
Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung der verwendeten Grundwerkstoffe [7].
Die unterschiedlichen Borierbeschichtungen wurden von der Firma Elektroschmelzwerke Kempten
(ESK) auf die bereitgestellten Rohlinge aufgebracht.
Die lichtmikroskopische Charakterisierung (LM, Mikroskop: DM-RM der Fa. Leitz) des Schicht-
aufbaus erfolgte an gasionengeätzten Querschliffen, die mit Hilfe der üblichen metallographischen
Methoden (Schleifen, Vibrationspolitur in keramischer Feinsuspension, 1 Teil OPU', 4 Teile
H,Ogest.) hergestellt wurden. Die Härtemessungen erfolgten nach DIN 50133 an quaderförmigem
Probenmaterial mit Hilfe eines Vickers Kleinlasthärteprüfers M-400-G der Fa. Leco. Zur Identifi-
zierung des Schichtaufbaus stand ein Röntgendiffraktometer D-500 der Fa. Siemens zur Verfügung.
Handelsname der Fa. Struers.
