Einfluss von Polyharnstoffbeschichtung auf die Biegefestigkeit von beschichteten Keramikfliesen

Der Einfluss des Young-Moduls und der Beschichtungsposition des Polyharnstoffs auf die beschichtete Keramikprobe wurde untersucht. Die rückseitig beschichtete Keramik mit Polyharnstoff mit niedrigerem Modul (PUR240 MPa) könnte aufgrund des Polstereffekts, der die Zugspannung um die untere Mitte des Substrats reduziert, eine höhere Biegefestigkeit aufweisen. Die höhermodulige Polyharnstoffbeschichtung (PUR866 MPa) hat einen signifikanten Einfluss auf die Biegefestigkeit der beschichteten Keramikprobe. Bei der Rückseitenbeschichtung erhöhte die höhermodulige Beschichtung die Biegefestigkeit der beschichteten Keramikprobe um fast das Doppelte im Vergleich zu einem niedrigeren Modul. Diese Beschichtung mit höherem Modul verbesserte die Spannungsverteilung und die Speicherenergie in der Probe.

Polstereffekt trägt zur Reduzierung der Spannungskonzentration bei

Gemäß den Ergebnissen der FEM-Simulation wurde der Mechanismus untersucht, der die Spannungsverteilung innerhalb der Proben während des Dreipunkt-Biegeversuchs beeinflusst. Der Polstereffekt weist einen wesentlichen Beitrag zur Spannungsverteilung durch eine Beschichtung mit einem niedrigeren Modul auf. Die Polstereffekt tritt in der Nähe der Stützstifte auf und trägt zur Spannungsabfuhr und zur Reduzierung der Spannungskonzentration im mittleren, unteren Bereich des Substrats bei. Bei höherwertigen Polyharnstoffbeschichtungen spielt dagegen ein Verdickungseffekt eine wichtige Rolle. Das mittig rückseitig beschichtete Substrat mit Polyharnstoff mit höherem Modul erhöht die Dicke der Keramik und dominiert den Einfluss auf die Biegefestigkeit der beschichteten Keramikprobe.

Die Studie wurde veröffentlicht in: Journal of Coatings Technology and Research  July 2019, Volume 16, Issue 4, pp 1201–1211.

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