Material concepts for coatings in highly corrosive atmospheres
Authors: Wilden J. , Drescher V. E. , Schütze M. , Durham R. 
Published: July 2010

Although well known, corrosion processes are still a problem for technical constructions. Although different coating technologies and materials have been developed and approved to prevent base metals from being destroyed, industrial applications dealing with aggressive atmospheres, require new material concepts to protect them. Using the example of two different applications, on the one hand heat exchangers in waste incineration plants and on the other hand permanent‐molds used for casting non‐ferrous metals, innovative material concepts for corrosion protection are given. Heat exchangers in waste incineration plants are exposed to highly corrosive atmospheres especially due to high temperatures in combination with chlorine containing atmospheres. Wire arc sprayed coatings made of iron‐based alloys containing chromium, silicon and boron provide a new approach for these applications and, compared to standard nickel‐based alloys, they are cheaper and potentially more resistant coatings. In the case of permanent‐molds corrosion, mainly occurs due to direct dissolution of the base material by the liquid metal. Tungsten‐based pseudoalloys are known to be extremely resistant against liquid metals and therefore sintered inlays of these materials are sometimes used in extremely stressed regions. These materials have not previously been applied as a coating. Therefore different coating technologies have to be considered and the metallurgical behaviour of the material due to the associated higher cooling rates must be investigated.

Korrosionsvorgänge stellen auch heute noch ein großes Problem für technische Bauteile dar. Trotz zahlreicher bewährter Beschichtungsverfahren und Schichtwerkstoffe, fordern industrielle Anwendungen mit sehr aggressiven Atmosphären, nach neuartigen Werkstoffkonzepten, um die Komponenten vor korrosiven Verschleiß zu schützen. Am Beispiel von zwei sehr unterschiedlichen Anwendungen, einerseits Wärmetauscher in Müllverbrennungsanlagen und andererseits Gießereiwerkzeugen im Kokillenguss, werden neuartige Werkstoffkonzepte zum Korrosionsschutz vorgestellt. Wärmetauscher in Müllverbrennungsanlagen sind einer sehr aggressiven Atmosphäre, bestehend aus chlorhaltigen Gasen und Stäuben in Verbindung mit hohen Temperaturen, ausgesetzt. Lichtbogengespritzte Beschichtungen aus Eisenbasislegierungen mit Chrom, Silizium und Bor stellen einen neuen Ansatz dar, da diese sich im Vergleich zu den heute gebräuchlichen auftraggeschweißten Nickelbasiswerkstoffen als günstiger und beständiger erwiesen haben. Im Fall von Gießereiwerkzeugen erfolgt die Korrosion überwiegend durch direktes Auflösen des Kokillenwerkstoffs durch die Metallschmelze. Pseudolegierungen auf Wolframbasis sind für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Metallschmelzen bekannt und werden deswegen heute teilweise in Form gesinterter Einsätze an besonders beanspruchten Werkzeugbereichen verwendet. Da diese Werkstoffe bisher noch nicht als Beschichtungen aufgebracht wurden, war es erforderlich das metallurgische Verhalten in Verbindung mit den beim Beschichten auftretenden hohen Temperaturgradienten zu untersuchen und darauf aufbauend, geeignete Beschichtungstechnologien auszuwählen.