Untersuchungen zur Ursache der Tropfenkondensation von Wasserdampf an ionenimplantierten Metalloberflächen

Die Ursache der Tropfenkondensation von Wasserdampf an ionenimplantierten Metalloberflächen wurde grundlegend untersucht. Auf Basis von Kondensationsexperimenten und Oberflächenanalysen konnte aufgezeigt werden, dass chemisch inhomogene und sich durch topografische Nanostrukturen auszeichnende Oberflächen mit der Einstellung von Tropfenkondensation im Zusammenhang stehen. Die Entstehung dieser die Kondensationsform beeinflussenden Oberflächencharakteristika ist auf partikelartige Ausscheidungen zurückzuführen, die an ionenimplantierten Oberflächen durch den Abbau der Übersättigung des Basismaterials mit den Dotierelementen gebildet werden. Ähnliche Oberflächeneigenschaften entwickeln sich auch an verschiedenen unbehandelten, hochlegierten Werkstoffen spontan durch Oxidations‐ und Abtragungseffekte während des Kondensationsprozesses, was ebenfalls zur Einstellung von Tropfenkondensation führt. Eine mögliche Erklärung für die beobachteten Kondensationsphänomene an entsprechenden Oberflächen liefert eine neu entwickelte Modellvorstellung zum stattfindenden Kondensationsmechanismus. The origin of dropwise condensation of steam on ion implanted metallic surfaces was fundamentally studied. Condensation experiments and surface analyses showed that chemically inhomogeneous surfaces with topographic microstructures are likely to induce dropwise condensation. These surface characteristics are caused by particulate precipitates. Such particles are formed on ion implanted surfaces by the degradation of the material supersaturation with the doping elements. Similar surfaces showing dropwise condensation also emerged spontaneously on several unimplanted, high‐alloyed materials due to oxidation and erosion effects induced by the condensation process. For explaining the observed condensation phenomena on the identified surface characteristics, a new model for the condensation mechanism was developed. Die Einstellung von Tropfenkondensation von Wasserdampf an ionenimplantierten Metallen wird durch besondere Eigenschaften der modifizierten Oberflächen verursacht. Diese erlauben den Ablauf eines Kondensationsmechanismus, der ähnlich dem Lotuseffekt in einer geringen Benetzung der Kondensationswand resultiert.