Blogbeitrag 13.02.2026

Prof. Dr. Martin Dienwiebel

In einer Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Stoyanov an der Concordia University, Kanada wurden thermisch gespritzte kobaltoxidbasierte Beschichtungen entwickelt und untersucht, die unter Reib- und Verschleißbelastung gezielt sogenannte Glaze-Layers bilden sollen, wie sie sonst erst im Langzeitbetrieb von Hochtemperaturbauteilen entstehen. Ziel ist es, diese schützenden, glasartig verfestigten Reaktionsschichten schon vorab durch geeignete Beschichtungs- und Prüfparameter einzustellen, um Komponenten z.B. in Gasturbinen besser für extreme Umgebungen zu rüsten.

Experimentell wurden dazu Kobaltoxid- bzw. Co/Cr-oxid-Suspensionen mittels „Suspension Plasma Spraying (SPS)“ auf metallische Substrate wie Inconel 718 aufgebracht und zu dicht haftenden Oxidschichten verarbeitet. Die erzeugten Schichten wurden anschließend mikrostrukturell charakterisiert (Dichte, Porosität, Phasenbestand, Rissverteilung), unter anderem mit Querschliffen, Rasterelektronenmikroskopie und Phasenanalytik wie Raman-Spektroskopie bzw. Röntgendiffraktion.

Zur tribologischen Charakterisierung wurden Hochtemperatur-Reibungsmessungen gegen Inconel-718-Gegenkörper bei verschiedenen Temperaturen (typisch Raumtemperatur bis etwa 450 °C und höher) durchgeführt, wobei Reibkoeffizient, Verschleißraten von Schicht und Gegenkörper sowie der Aufbau von Glaze-Layers in situ bzw. ex situ ausgewertet wurden. Es zeigte sich, dass insbesondere CoO-basierte Beschichtungen bei erhöhten Temperaturen in eine Co3O4-reiche Glaze-Schicht umwandeln, was mit deutlich reduziertem Reibwert, geringem Gesamtverschleiß und überwiegendem Materialabtrag am Gegenkörper einhergeht.

Die Autoren leiteten daraus Gestaltungsrichtlinien für Material, Prozessführung und Temperaturfenster ab, mit denen sich solche schützenden Glaze-Layers reproduzierbar einstellen lassen, anstatt sie dem zufälligen Einlaufprozess im Feld zu überlassen.

Quelle:

Mayer, A. R.; Zouina, O.; Dienwiebel, M.; Moreau, C.; Stoyanov, P. P., Recreating cobalt – based glaze layers through thermal spraying for extreme environments, Wear 570 (2025) Art. 205972, 13 Seiten, Link