Hochleistungs-Kaltgasbeschichtung zum Verschleißschutz und zur Emissionsreduktion für Bremsscheiben

Bremsscheiben sind extrem hohen Belastungen ausgesetzt und gehören zu den am stärksten beanspruchten Teilen eines Autos. Sie müssen nicht nur in relativ kurzen Abständen ausgetauscht werden, durch den hohen Verschleiß erzeugen sie eine immense Umweltbelastung durch Feinstaub. Dank verbesserter Abgasreinigung kann bei modernen Autos eine Reduzierung beim Abgas-Feinstaub-Ausstoß erzielt werden. Es wird aber immer noch vernachlässigt, wie viel Feinstaub durch den Abrieb von Reifen und Bremsen entsteht. Gute die Hälfte des Feinstaubs im deutschen Straßenverkehr ist durch Reifen- und Straßenabrieb entstanden und ein weiteres Viertel durch den Abrieb von Bremsklötzen. Emissionen von Bremsabnutzung, wie Bremsstaub und Feinstaub, geben der Automobilindustrie zunehmend Anlass zur Sorge und stellen angesichts immer strengerer und umweltpolitischer Vorschriften ein Problem dar.

Grauguss mit eingebettetem Graphit ist der gängigste Werkstoff, aus dem Bremsscheiben hergestellt werden. Grauguss-Bremsscheiben sind nicht nur günstig in der Herstellung, sie verfügen auch über alle notwendigen mechanischen Eigenschaften, die benötigt werden. Schlechte Korrosionsbeständigkeit und übermäßiger Verschleiß der Bremsscheibe während des Betriebs sind jedoch die Hauptproblembereiche. Da für KFZ-Bremsscheiben aus Kostensicht noch kein Werkstoff mit Grauguss konkurrieren kann, stellt die Beschichtung von Grauguss-Bremsscheiben eine praktikable und kostengünstige Lösung dar. Herkömmliche thermische Beschichtungsverfahren sind jedoch noch sehr material- und kostenintensiv und die geforderten Eigenschaften hinsichtlich Schichthaftung, Korrosionsbeständigkeit und Rissverhalten können noch nicht erfüllt werden. Im Gegensatz zum Laserauftragschweißen gibt es für das Coldspray-Verfahren keinen Patentschutz eines großen Automobilherstellers.

Bei einer Hochleistungs-Kaltgasbeschichtung mit dem Impact Cold Spray System EvoCSII kommt es zu keiner Delamination oder starker Rissbildung in der Beschichtung und die Partikelemission wird drastisch reduziert. Die Leistung der Beschichtung wurde hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Haftzugfestigkeit zwischen der Beschichtung und der Bremsscheibe bewertet. Die Kaltgas gespritzte Verbundbeschichtung der Graugussbremsscheibe zeigte eine 95 %ige Verschleißreduzierung im SAE-J2522-Test; außerdem zeigte die Beschichtung eine hervorragende Haftung auch nach extremen Prüfstandstestläufen ohne jegliche Delamination. Darüber hinaus konnten 720 h Salzsprühnebeltests ohne Korrosion erfolgreich absolviert werden.

Das Kaltgasspritzverfahren überzeugt gegenüber anderen Beschichtungstechnologien durch seine Einfachheit, Leistungsstärke und geringen Kosten. Da es sich um einen Kaltprozess handelt, sind alle Prozessparameter unabhängig von den Abmessungen und der Form der Bremsscheiben immer konstant. Es gibt keinen thermischen Verzug der Scheiben und der Schichtaufbau zeichnet sich durch seine Gleichmäßigkeit aus. Dadurch kann die Schichtdicke auf ein Minimum reduziert und die anschließenden Schleifkosten minimiert werden. Eine Standard-Bremsscheibe kann auch im Einschichtsystem (ohne Zwischenschicht) in weniger als 30 Sekunden beschichtet werden. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen eine kostengünstige und ressourcenschonende Lösung für die Bremsscheibenapplikation mit kaltgespritzten Verbundbeschichtungen.

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Anwendungsbeispiele

Von der Bratpfanne bis zur Weltraumtechnik – das Spektrum der möglichen Anwendungen ist riesig.

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