Success Story

Wenn Nachhaltigkeit auf Performance trifft: Eisenaluminid-Verschleissschutzschichten

AC²T hat neue Beschitungen entwickelt, die nachhaltig sind und besser performen als derzeit verwendete Verschleissschutzlösungen

Die metallverarbeitende Industrie trägt wesentlich zu den Treibhausgasemissionen bei, da sie enorme Mengen an Energie für die Gewinnung und Verarbei­tung von Rohstoffen verbraucht. Da rund 40% der Industrieemissionen auf die Metallproduktion entfal­len und die Nachfrage nach Rohstoffen die Möglich­keiten des Recyclings bei weitem übersteigt, besteht ein dringender Bedarf an nachhaltigeren Lösungen, zumal ca. 3% des weltweiten Gesamtenergiebedarfs für die Herstellung oder Reparatur von Verschleiß­teilen verbraucht werden, was ein riesiges Ein­sparungspotential an Emissionen ergibt.

AC²T hat daher neuartige Verschleißschutzlösungen auf Basis von Eisenaluminiden (FeAl) entwickelt. Diese Materialien bleiben bei Temperaturen bis zu 600°C stabil und zeigen hervorragende Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit. Anstatt auf kritischen Rohstoffen mit hohen Umweltauswirkungen wie Kobalt, Nickel oder Chrom zurückzugreifen, verwen­den diese Beschichtungen häufiger vorkommende Materialien und tragen so zur ökologischen und wirtschaftlichen Nachhaltigkeit bei. Unsere Beschichtungslösungen auf FeAl-Basis können mittels Laserbeschichten als modernes additives Fertigungs­verfahren auf verschiedenste Oberflächen aufge­bracht werden. Durch die Zugabe von Elemen­ten wie Bor, Kohlenstoff, Silizium oder einer Kombina­tion aus Titan und Bor ist es möglich, die Härte und die Verschleißfestigkeit der Beschichtung erheblich zu steigern. Ein weiterer Schritt in Richtung Nachhaltig­keit kann getan werden, indem die Beschichtung mit recyceltem Hartmetallschrott verstärkt wird, um die Härte und Verschleißfestigkeit der Beschichtung weiter zu erhöhen. Dadurch werden nicht nur die Verschleißfestigkeit und die Lebensdauer erhöht, sondern auch Schrotte in eine wertvolle Ressource verwandelt. Die ent­wickelten FeAl-Beschichtungen bilden unter abrasi­ven Verschleißbedingungen einen Selbstschutz durch Einlagerung von Abrasiven in die Oberfläche, welche bei Härtegraden unter 400 HV10 entsteht und somit die weitere Schädigung verlangsamt. Sind Hart­phasen wie Boride oder Hartmetallschrottpartikel vorhan­den, bildet sich diese Schicht nicht, jedoch sind die Werkstoffe dann auch bei hohen Temperaturen aus­reichend geschützt. Dank dieses Verhaltens über­treffen die entwickelten Eisenaluminide mit einem geringeren CO2-Fußab­druck die derzeit verwendeten Beschichtungen auf Nickel- oder Kobaltbasis, jedoch ohne auf kritische Rohstoffe angewiesen zu sein.

Hochleistungslaser für die Auftragung metallischer Beschichtungen

Wirkungen und Effekte

Dank ihrer ausgezeichneten Verschleißfestigkeit, insbesondere bei hohen Tempera­turen, wird die Lebensdauer von Verschleißteilen in industrieller Anwendung erhöht, wodurch sich Wartungs- und Stillstandskosten reduzieren. Darüber hinaus werden weniger Ressourcen und Energie für die Herstellung oder Reparatur dieser Bauteile benötigt, was die Umweltauswirkungen insgesamt und insbesondere den CO2-Fußabdruck des Produkts verringert. Da die entwickelten FeAl-Beschichtungen alle vier Ansätze zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von Werkstoffen aufweisen, i) Leichtbau bzw. Ersatz von Werkstoffen, ii) Erhöhung der Lebensdauer, iii) Erhöhung der Produktionseffizienz durch Laserbe­schichten und iv) Verbesserung des Recyclings, steht Performance im Einklang mit der Nachhaltigkeit.

Unsere FeAl-Beschichtungen sind in der Lage, her­kömm­liche Verschleißschutzlösungen im abrasiven (Hochtemperatur-)Umfeld zu übertreffen. Daher sind sie eine ideale Lösung im Bergbau, bei der Zementherstellung und im Materialtransport, wo Verschleißfestigkeit, Stabilität und Korrosionsbe­ständigkeit bei hohen Temperaturen entscheidend sind. Mit dieser Entwicklung trägt AC²T nicht nur zum Schutz von Maschinen bei, sondern macht auch einen großen Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Industrie.

CO2-Fußabdruck (CO2eq) für 1 m² Verschleißplatten mit Beschichtungen aus den neuartigen Eisenaluminiden (FeAl) im Vergleich zu den derzeit verwendeten Beschichtungssystemen.

Diese Success Story wurde von AC2T research GmbH und den genannten Projektpartnern zur Veröffentlichung auf der FFG Website freigegeben. Das COMET Zentrum InTribology2 wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMIMI, BMWET sowie den Bundesländern Niederösterreich und Vorarlberg gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG abgewickelt. Weitere Informationen zu COMET: www.ffg.at/comet