Vergleich von Fluorierungstechniken zur industriellen Anwendung des Halogeneffekts mit kernphysikalischen Verfahren

Ein Hochtemperatur-Oxidationsschutz von Titanaluminiden kann durch Verwendung des Halogen-Effektes realisiert werden. Fluor erwies sich dabei als am besten geeignet, insbesondere bei termozyklischer Beanspruchung. Unter isothermen wie auch zyklischen Bedingungen ist die schützende Wirkung der sich bildenden Aluminiumoxidschicht für bis zu 4000 h bei 900° - 1050°C experimentell gezeigt werden. Als Technik zur Einbringung der Halogene unter die Metalloberfläche wurde die Beamline-Ionenimplantation intensiv untersucht. Die Größe des Strahlfleckes beträgt nur etwa 10 cm² und bei der komplexen Geometrie der zu Behandelnden Bauteile kann ein einheitlicher Einschusswinkel nicht realisiert werden. Chemische Behandlungen, wie das Tauchen in verdünnter HF-Lösung, sind diffusionsgesteuert und damit weiterstehend unabhängig von der vorliegenden Bauteilgeometrie. Bei der kontrollierten Gasphasenfluorierung wurden die Fluorionen durch die thermische Zersetzung einer einer CFn-Verbindung erzeugt. Bei der am Forschungszentrum Dresden-Rossendorf durchgeführten Plasma-Immersions-Ionenimplantation (PIII) werden die Fluorinen von einem CH2F2/Ar-Plasma bereitgestellt. Die PIII Methode soll als Referenztechnik für die Behandlung komplexer Geometrien eingesetzt werden, da die Parameter genau kontrolliert werden können. Am IKF wurden dazu die Protonen induzierte Gamma-Emission (PIGE) und Rutherford Basckscattering (RBS) am 2.5 MV van de Graaf-Beschleuniger eingesetzt. Mit der PIGE können Fluorkonzentrationen mit einer Genauigkeit besser als 7% gemessen werden.