SFB 1368 „Sauerstofffreie Produktion“

In allen technisch genutzten Schutzgas- und Vakuumatmosphären befinden sich noch ausreichend Sauerstoffmoleküle, die zu einer raschen Oxidation von Metalloberflächen führen. Dadurch sind viele Verarbeitungs- und Fügeprozesse in ihren Möglichkeiten limitiert. Der Sonderforschungsbereich 1368 „Sauerstofffreie Produktion“ beruht auf der Idee, dem Schutzgas Argon eine kleine Menge Silan (wenige ppm) beizumengen. Das Silan reagiert mit dem Restsauerstoff und Wasser in der Atmosphäre und senkt den Partialdruck des Sauerstoffs auf weniger als 10-23 bar. Dieser Partialdruck ist äquivalent zu extrem hohen Vakua (XHV-adäquate Atmosphäre). Der SFB befasst sich mit der Entwicklung und Erforschung konkreter produktionstechnischer Verfahren des Urformens, Umformens, Fügens, Trennens und Beschichtens in einer sauerstofffreien Umgebung.

 

Teilprojekt C02 „Desoxidation von gasgetragenen Pulvern"

Projektleiter: Prof. Dr. rer. nat. Alfred Weber

Förderzeitraum: 01/2020 – 12/2023

Förderstelle: DFG

Metallische Pulver kommen in zahlreichen Fertigungsverfahren (Z.B. Fügeprozesse, Additive Fertigung, Beschichtung) als Zusatz- und Ausgangswerkstoffe zum Einsatz, deren sauerstofffreie Verarbeitung eine vorherige Desoxidation erfordert. Im Teilprojekt C02 sollen gasgetragene Partikel durch plasma-induzierte chemische Prozesse in reduzierten Gasen (Wasserstoff oder Silan in Inertgas) von ihren Oxidschichten befreit werden. Um einen gut skalierbaren Prozess zu realisieren, soll die Desoxidation in einer Wirbelschicht durchgeführt werden.

Im Gegensatz zu Flugstromreaktoren ermöglicht die Wirbelschicht höhere Verweilzeiten und Konzentrationen, bei gleichzeitig kontrollierten Bedingungen, die mit einem chemischen Rührkessel vergleichbar sind.

Die zentralen Ziele dieses Teilprojektes sind das Verständnis der Wechselwirkung von plasma-aktivierten reduzierenden Gasspezies mit den Oberflächen von gasgetragenen Partikeln bei deren Desoxidation sowie die technische Umsetzung der Pulver-Desoxidation im Labormaßstab. Dabei wird die Forschungshypothese verfolgt, dass bei der Desoxidation von gasgetragenen Partikeln in der Wirbelschicht Transportlimitierungen der reaktiven Gasspezies, wie sie in Schüttungen und an ausgedehnten Oberflächen auftreten, vermieden werden können. Durch die uneingeschränkt zugänglichen Partikeloberflächen in der Wirbelschicht soll eine homogenere Reduktion erreicht werden. Zusätzlich sollen im Vergleich zu Pulverschüttungen die Reaktionszeiten für eine komplette Desoxidation erheblich reduziert und somit der Durchsatzerhöht werden. Die Desoxidation findet in diesem Teilprojekt ausschließlich an der Partikeloberfläche und nicht im Partikelvolumen statt.

Link: https://www.sfb1368.uni-hannover.de/de/der-sfb/