Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der metallografischen Untersuchung poröser Schichten zur Herstellung definierten Leckageproben.

Poröse Materialschichten in Prüfkörpern eignen sich hervorragend zur Herstellung von Referenzleckagen. Dieses Lecks dienen beispielsweise der Justierung, Kalibrierung und Funktionskontrolle von Helium-Leck-Detektoren. Eine weitere Anwendung für Prüflecks ist die Ausbildung von ZfP-Personal. Dieses erlernt hiermit das Auffinden dieser „unsichtbaren“ Lecks.

Die klassische Herstellung von Prüfkörpern mit definierter Leckage ist aufwändig und teuer. Weiterhin sind diese Prüfkörper empfindlich. Ein neuer Ansatz zur Herstellung robuster Prüfkörper mit definiertem Leck ist die Verwendung des Kaltgasspritzens. Hierbei wird eine sehr kleine Öffnung mit einer offenporigen Füllung verschlossen. Die besondere Eignung zur industriellen Praxis dieses Herstellungsverfahrens liegt in der guten Beherrschbarkeit des Herstellungsprozesses. Die auf diese Weise gefertigten Prüfkörper sind unempfindlicher gegen Zerbrechen als klassisch hergestellte Prüfkörper aus Glas oder Kunststoff. Diese Metallpulverbasierten Prüfkörper behalten selbst nach mehreren Jahren ihre Eigenschaften ohne Veränderung der Durchlässigkeit.

Kaltgasspritzen ist ein thermisches Beschichtungsverfahren, das aufgrund der eingesetzten hohen kinetischen Energie ohne vorausgesetztes An- oder Aufschmelzen der bewegten Pulverpartikel nutzbar ist. Eine Variante des Kaltgasspritzens ist die Niederdruckvariante. Hierbei wird kein teures Treibgas benötigt. Das Verfahren zeichnet sich durch Energieeffizienz und Portabilität aus. Für die Herstellung definierter Leckagen ist dieses Verfahren eine neue und vielversprechende Anwendung [1]. Versuche mit Nickel-Aluminiumoxid-Pulver zeigten rasch gute Ergebnisse in Bezug auf die oben genannten Anforderungen.

Bei der Untersuchung der hier hergestellten Schichten wurde das Ausgangsmaterial metallographisch präpariert. Im Anschluss daran wurde sowohl das Pulver, als auch das entstandene Referenzleck mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie betrachtet. Für das Verständnis, wie die Pulverpartikel auf dem Trägerwerkstoff deponiert und nachfolgend kompaktiert wurden, ist eine metallographische Zielpräparation von entscheidender Bedeutung. Von besonderem Interesse ist hierbei die Mikrostruktur der Grenzschicht. Zusätzlich wurde die Zusammensetzung des Pulvers mittels Röntgenbeugung untersucht, und dessen Partikelgröße charakterisiert.


Referenzen
[1] C., Hoven; Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit definierter Porosität und Bauteil, 2021, DE 102020207245.0