Was ist Flammspritzen?
Flammspritzen ist ein thermisches Spritzverfahren, bei dem Zusatzwerkstoffe in Form von Draht, Pulver oder Stab durch eine Brennerflamme aufgeschmolzen und mit Druckluft auf eine Bauteiloberfläche geschleudert werden. Die auftreffenden Partikel erstarren schlagartig und bilden eine dichte, haftfeste Schicht.
Das Verfahren gehört zur Gruppe der thermischen Spritzverfahren nach DIN EN ISO 14917 und ist eines der ältesten industriell eingesetzten Beschichtungsverfahren. Es ist einfach im Aufbau, flexibel im Einsatz und für eine Vielzahl von Werkstoffen geeignet.
Flammspritzen wird eingesetzt, um Oberflächen vor Korrosion und Verschleiß zu schützen, verschlissene Bauteile geometrisch wiederherzustellen oder funktionale Schichten aus Metall, Keramik oder Kunststoff aufzubringen.
Wie funktioniert Flammspritzen?
Beim Flammspritzen wird ein Zusatzwerkstoff als Draht, Pulver oder Stab durch eine Brennerflamme aufgeschmolzen und mit Druckluft auf die vorbereitete Bauteiloberfläche geschleudert. Die auftreffenden Partikel erstarren schlagartig und bilden eine haftfeste Schicht. Das Verfahren folgt dabei immer demselben Grundprinzip, unabhängig vom eingesetzten Werkstoff oder der Verfahrensvariante.
Abb. 1Prinzip des Flammspritzens
- Brenngas und Sauerstoff speisen die Flamme
- Zusatzwerkstoff schmilzt in der Flamme
- Druckluft beschleunigt die Partikel
- Partikel erstarren und bilden die Schicht
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Beim Drahtflammspritzen wird ein metallischer Draht kontinuierlich in die Brennerflamme zugeführt, dort aufgeschmolzen und durch Druckluft zerstäubt. Das Verfahren ist robust, kostengünstig und besonders geeignet für großflächige Korrosionsschutzbeschichtungen mit Zink, Aluminium oder deren Legierungen.
Abb. 2Drahtflammspritzen
- Drahtrolle, z. B. Zink, Aluminium oder Stahl
- Vorschubrollen führen den Draht in die Flamme
- Drahtspitze schmilzt, Druckluft zerstäubt
- Korrosionsschutzschicht auf dem Bauteil
Pulverflammspritzen
Beim Pulverflammspritzen wird der Zusatzwerkstoff als feines Pulver in die Flamme eingebracht. Das ermöglicht den Einsatz von Werkstoffen, die nicht als Draht verfügbar sind, darunter Keramiken, Hartmetalle und Kunststoffe. Die erzielbaren Schichteigenschaften sind vielseitiger, der Prozess jedoch anspruchsvoller in der Handhabung.
Abb. 3Pulverflammspritzen
- Pulverbehälter mit Keramik, Hartmetall oder Kunststoff
- Brenngas und Sauerstoff speisen die Flamme
- Pulver wird in der Flamme an- und aufgeschmolzen
- Funktionsschicht auf dem Bauteil
| Merkmal | Drahtflammspritzen | Pulverflammspritzen |
|---|---|---|
| Werkstoffform | Draht | Pulver |
| Typische Werkstoffe | Zink, Aluminium, Stahl | Keramik, Hartmetall, Kunststoff |
| Schichtqualität | Gut | Sehr gut |
| Auftragrate | Hoch | Mittel |
| Kosten | Niedrig | Mittel |
| Typische Anwendung | Korrosionsschutz, große Flächen | Verschleißschutz, Funktionsschichten |
Flammspritzen Werkstoffe
Die Werkstoffauswahl beim Flammspritzen ist breit und reicht von Metallen über Keramiken bis zu Kunststoffen. Die Wahl richtet sich nach der geforderten Schutzfunktion, der Bauteilgeometrie und den Betriebsbedingungen.
Aluminium & Zink
Aluminium und Zink sind die klassischen Werkstoffe für kathodischen Korrosionsschutz. Sie werden vor allem per Drahtflammspritzen aufgetragen und schützen Stahlkonstruktionen, Brücken, Behälter und Rohrleitungen dauerhaft vor Korrosion, auch unter aggressiven Umgebungsbedingungen.
Wolframkarbid
Wolframkarbid-Schichten (WC-Co) bieten außergewöhnliche Verschleißfestigkeit und Härte. Beim Flammspritzen werden sie als Pulver verarbeitet, etwa für hochbeanspruchte Walzen, Wellen und Pumpenkomponenten. Für noch höhere Schichtdichten ist die HVOF-Beschichtung das überlegene Verfahren.
Keramik
Keramische Werkstoffe wie Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Chromoxid (Cr₂O₃) werden per Pulverflammspritzen aufgetragen. Sie bieten elektrische Isolation, Temperaturbeständigkeit und Verschleißschutz. Typische Einsatzbereiche sind Elektrotechnik, Druckmaschinen und Chemieindustrie.
Kunststoff
Kunststoffbeschichtungen per Flammspritzen, meist auf Basis von Polyethylen oder Polyamid, werden für chemischen Schutz, elektrische Isolation oder gleitfähige Oberflächen eingesetzt. Das Verfahren eignet sich für Reparaturen und Sonderlösungen, bei denen konventionelle Beschichtungen an ihre Grenzen stoßen.
| Werkstoff | Schutzfunktion | Typische Bauteile |
|---|---|---|
| Zink | Korrosionsschutz | Stahlbau, Behälter |
| Aluminium | Korrosionsschutz | Rohrleitungen, Konstruktionen |
| WC-Co | Verschleißschutz | Walzen, Wellen, Pumpen |
| Keramik | Isolation, Temperatur | Druckmaschinen, Elektrotechnik |
| Kunststoff | Chemischer Schutz | Reparaturen, Sonderlösungen |
Flammspritzen Anwendungen & Bauteile
Flammspritzen wird branchenübergreifend eingesetzt. Überall dort, wo Oberflächen vor Verschleiß oder Korrosion geschützt, Maßtoleranzen wiederhergestellt oder funktionale Schichten aufgebracht werden müssen.
Korrosionsschutz im Stahlbau
Zink- und Aluminiumschichten per Drahtflammspritzen sind eine bewährte Langzeitlösung für Stahlkonstruktionen, Brücken, Offshore-Anlagen und Industriebehälter. Im Vergleich zu organischen Beschichtungen bieten sie deutlich längere Standzeiten und sind wartungsärmer.
Verschleißschutz an Maschinenbauteilen
Wellen, Walzen, Gleitflächen und Pumpengehäuse werden mit Hartmetall- oder Keramikschichten versehen, um Abrasion, Erosion und Reibverschleiß zu reduzieren. Flammgespritzte Schichten verlängern die Standzeiten von Bauteilen erheblich und ermöglichen die Aufarbeitung verschlissener Teile.
Automotive & Oldtimer
Im Fahrzeugbereich wird Flammspritzen für die Reparatur und den Schutz von Auspuffkrümmern, Kurbelwellen und Motorkomponenten eingesetzt. Besonders in der Oldtimer-Restaurierung ist es eine geschätzte Methode, um Originalteile zu erhalten und thermisch zu schützen.
Maßreparatur & Instandsetzung
Verschlissene oder falsch bearbeitete Bauteile können durch Flammspritzen geometrisch wiederhergestellt werden. Das aufgetragene Material wird anschließend auf Maß geschliffen. Das ist eine kosteneffiziente Alternative zur Neuanfertigung.
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Flammspritzen und HVOF sind beide thermische Spritzverfahren. Sie unterscheiden sich aber grundlegend in Partikelgeschwindigkeit, Schichtqualität und Einsatzgebiet. Die Wahl hängt von den Anforderungen an Schichtdichte, Haftfestigkeit und Budget ab.
| Merkmal | Flammspritzen | HVOF |
|---|---|---|
| Partikelgeschwindigkeit | 40–100 m/s | 400–800 m/s |
| Schichtporosität | 5–15 % | < 1 % |
| Haftfestigkeit | Mittel | Sehr hoch |
| Oxidationsgrad | Höher | Sehr niedrig |
| Investitionskosten | Niedrig | Hoch |
| Typischer Einsatz | Korrosionsschutz, Reparatur | Hochbeanspruchte Verschleißteile |
Flammspritzen ist die wirtschaftlichere Wahl für großflächigen Korrosionsschutz, Reparaturanwendungen und Werkstoffe, die keine hohe Schichtdichte erfordern. Die HVOF-Beschichtung ist überlegen, wenn maximale Schichtqualität, minimale Porosität und hohe Haftfestigkeit gefordert sind, etwa bei Wolframkarbidschichten in der Luftfahrt oder im Öl- und Gasbereich.
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Häufige Fragen zum Flammspritzen
Wie funktioniert Flammspritzen?
Beim Flammspritzen wird ein Zusatzwerkstoff als Draht, Pulver oder Stab durch eine Brennerflamme aufgeschmolzen und mit Druckluft auf die vorbereitete Bauteiloberfläche geschleudert. Die auftreffenden Partikel erstarren schlagartig und bilden eine haftfeste Schicht. Je nach Werkstoff und Verfahrensvariante (Draht- oder Pulverflammspritzen) variieren Schichtdichte, Haftfestigkeit und Auftragrate.
Was ist Flammspritzen?
Flammspritzen ist ein thermisches Spritzverfahren nach DIN EN ISO 14917, bei dem Werkstoffe durch eine Brennerflamme aufgeschmolzen und auf Bauteiloberflächen aufgetragen werden. Es dient dem Korrosions- und Verschleißschutz, der Maßreparatur sowie der Aufbringung funktionaler Schichten aus Metall, Keramik oder Kunststoff.
Was ist Zink-Flammspritzen?
Beim Zink-Flammspritzen wird Zinkdraht oder Zinkpulver durch eine Brennerflamme aufgeschmolzen und auf Stahl- oder Eisenoberflächen aufgetragen. Die Zinkschicht wirkt als kathodischer Korrosionsschutz: Sie opfert sich elektrochemisch anstelle des Grundwerkstoffs. Eingesetzt wird es vor allem im Stahlbau, bei Brücken, Behältern und Offshore-Konstruktionen.
Welche Nachteile hat Flammspritzen?
Flammspritzen erzeugt im Vergleich zu moderneren Verfahren wie HVOF höhere Schichtporosität (5–15 %) und geringere Haftfestigkeit. Die Partikelgeschwindigkeit ist niedrig, was zu mehr Oxidation und weniger dichten Schichten führt. Für hochbeanspruchte Verschleißanwendungen in der Luftfahrt oder im Öl- und Gasbereich ist Flammspritzen daher oft nicht ausreichend. Hier sind HVOF oder Plasmaspritzen überlegen.
Welche Materialien werden beim Flammspritzen verwendet?
Typische Werkstoffe sind Zink und Aluminium für Korrosionsschutz, Stahl und Molybdän für Verschleißschutz und Maßreparatur, Wolframkarbid (WC-Co) für hohe Härte, Keramiken wie Aluminiumoxid und Chromoxid für Isolation und Temperaturbeständigkeit sowie Kunststoffe wie Polyethylen für chemischen Schutz.
Wofür wird Flammspritzen verwendet?
Flammspritzen wird eingesetzt für kathodischen Korrosionsschutz an Stahlkonstruktionen, Verschleißschutz an Maschinenbauteilen, Maßreparatur verschlissener Wellen und Gehäuse, thermischen Schutz von Auspuffkrümmern und Motorteilen sowie die Wiederherstellung von Gussteilen und Kurbelwellen.
Was ist thermisches Zinkspritzen?
Thermisches Zinkspritzen ist ein Oberbegriff für alle thermischen Spritzverfahren, bei denen Zink als Schutzbeschichtung aufgetragen wird, darunter Drahtflammspritzen, Lichtbogenspritzen und HVOF. Es gilt als langlebige Alternative zur Feuerverzinkung, da auch bereits montierte oder großformatige Konstruktionen vor Ort beschichtet werden können.
Kann Flammspritzen automatisiert werden?
Ja. Flammspritzen kann sowohl manuell als auch vollautomatisch durchgeführt werden. Automatisierte Anlagen werden vor allem bei Serienteilen, rotationssymmetrischen Bauteilen wie Wellen und Walzen sowie bei gleichmäßig geformten Flächen eingesetzt. Manuelle Anwendung kommt bei Reparaturen, komplexen Geometrien oder Vor-Ort-Einsätzen zum Einsatz.
Kann Gusseisen mit Flammspritzen beschichtet werden?
Ja, Gusseisen kann mit Flammspritzen beschichtet werden. Eine sorgfältige Oberflächenvorbereitung durch Strahlen ist allerdings zwingend erforderlich. Aufgrund der spröden Struktur von Gusseisen muss die thermische Belastung während des Spritzens kontrolliert werden, um Rissbildung zu vermeiden.
Was ist Kunststoff-Flammspritzen?
Beim Kunststoff-Flammspritzen werden thermoplastische Pulver wie Polyethylen, Polyamid oder PVDF durch eine Brennerflamme aufgeschmolzen und auf Bauteiloberflächen aufgetragen. Die entstehenden Schichten bieten chemischen Schutz, elektrische Isolation oder verbesserte Gleiteigenschaften. Eingesetzt werden sie in der Chemie-, Lebensmittel- und Elektroindustrie.
Was ist Keramik-Flammspritzen?
Beim Keramik-Flammspritzen werden keramische Pulver wie Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Chromoxid (Cr₂O₃) per Pulverflammspritzen aufgetragen. Die Schichten bieten elektrische Isolation, hohe Temperaturbeständigkeit und Verschleißschutz. Typische Anwendungen sind Druckmaschinenwalzen, Isolatoren und Bauteile in der Chemieindustrie.
Ist Molybdän beim Flammspritzen verwendbar?
Ja. Molybdän ist ein klassischer Werkstoff beim Flammspritzen, vor allem im Automobilbereich. Molybdänschichten zeichnen sich durch hohe Härte, gute Gleiteigenschaften und Verschleißfestigkeit aus. Typische Anwendungen sind Synchronringe, Schaltgabeln und andere Reibpaarungen im Getriebebau.
Was ist Spritzmetallisierung?
Spritzmetallisierung ist ein Oberbegriff für thermische Spritzverfahren, bei denen Metalle auf Oberflächen aufgetragen werden, darunter Flammspritzen, Lichtbogenspritzen und HVOF. Der Begriff wird häufig synonym mit thermischem Spritzen verwendet, insbesondere wenn metallische Schutzschichten für Korrosionsschutz gemeint sind.