Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Mit Härte der Reibung trotzen

Beschichtungstechnik
 
: Scheibe, H.-J.; Weihnacht, V.; Stucky, T.

Blech inForm (2007), Nr.5, S.46-48
ISSN: 1616-3362
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IWS ()
Umformwerkzeug; Hartstoffbeschichtung; Beschichtungsverfahren; Laser; Schmiermittel; Standzeit; Reibung; Verschleiß; Vickershärte; Tiefziehversuch

Abstract
Umformwerkzeuge werden durch Beschichtungen mit dem Ziel veredelt, den Verschleiß zu reduzieren, Anhaftungen zu verhindern sowie die Reibung zwischen Werkzeugoberfläche und dem umzuformenden Blech herabzusetzen. Meist müssen Schmiermittel zugegeben werden, um die Reibung zu reduzieren, eine ausreichend lange Standzeit der Werkzeuge und eine gute Oberflächenqualität des umgeformten Blechs sicherzustellen. Bisher verwendete klassische Hartstoffbeschichtungen wie TiN, CrN und TiCN sind sehr hart (zwischen 2000 und 3000 HV) haben jedoch hohe (Trocken-)Reibwerte gegen Stahl von > 0,5. Eine Lösung zeichnet sich durch den Einsatz von diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC) ab, die sich aufgrund ihres kovalenten Bindungscharakters durch eine geringe Adhäsionsneigung zu Metallen und einen entsprechend niedrigen Reibungskoeffizienten um 0,1 im ungeschmierten Kontakt auszeichnen. Die bisher genutzten DLC-Schichten sind wasserstoff- und zum Teil metallhaltige amorphe Kohlenstoffschichten (a-C:H/a-C:H:Me). Wegen des zwangsläufigen Einbaus von Wasserstoff in die Kohlenstoffschichten haben die Deckschichten eine niedrigere Härte (etwa 2000 HV) als die Hartstoffschichten; sie sind dehalb in ihrer Verschleißbeständigkeit limitiert. Die nun im Fraunhofer IWS, Dresden, entwickelte Technologie des lasergesteuerten Vakuumbogens (Laser-Arc) mit neuen Anlagenkomponenten hat das Potential zur Abscheidung von ta-C-Schichten (Diamor) im Industriemaßstab. Bei der Laser-Arc-Quelle ist die Kathode eine rotierende Kohlenstoffwalze. Zwischen der Kathode und den zwei plattenförmig angeordneten Anoden wird die Bogenentladung in dem Moment gezündet, wo das vom Laserpuls erzeugte Zündplasma eine der Anoden erreicht. Hierdurch werden ein homogener Abtrag, eine hohe Ausnutzung des Kathodenmaterials und über längere Zeit konstante Beschichtungsbedingungen sichergestellt. Es sind industriell relevante Beschichtungsraten von etwa 1 Mikrometer x m/h über eine Beschichtungshöhe von 0,5 m erreichbar. Mehrere Tiefziehversuche kamen zu dem Ergebnis, daß im Gegensatz zu den unbeschichteten Werkzeugoberflächen mit Schmiermittelzugabe, bei denen Kaltverschweißungen deutlich zu erkennen sind, blieb die ta-C-Beschichtung 'Diamor' fast unbeschädigt.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-65491.html