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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

CVD-Diamantbeschichtung von Stahl gegen Aluminiumanhaftungen

Donnerstag (19.09.2019)
12:00 - 12:30 Uhr Palaiszimmer

Polykristalline Diamantschichten werden am Lehrstuhl WTM im Heißdrahtverfahren auf Stahl abgeschieden. Dies ist nur unter Verwendung von Zwischenschichten wie Titanbornitrid oder Chromkarbid möglich. Sie verhindern sowohl eine Diffusion von Kohlenstoff aus der kohlenstoffhaltigen Diamantbeschichtungsatmosphäre in den Eisenwerkstoff als auch die Diffusion von Legierungselementen des Substrats an die Oberfläche. Graphitbildende Elemente wie Eisen und Nickel würden anderenfalls die Haftfestigkeit der Diamantschicht erheblich reduzieren oder deren Aufwachsen gänzlich verhindern. Eine spezielle Mikroplattenstruktur der TiNB-Zwischenschicht gewährleistet eine ausgezeichnete mechanische Verankerung der Diamantschicht.


Um die Funktionalität der Stahlbauteile zu erhalten muss die Diamantbeschichtungstemperatur (700 °C bis 950 °C) so an die jeweilige Stahllegierung angepasst werden, dass diese einen für eine Härtung hinreichenden Austenitanteil erreichen. Das Härten unter Heliumatmosphäre erfolgt aus der Diamantbeschichtungsatmosphäre heraus.


Eine wichtige Anwendung von diamantbeschichten Stahlwerkzeugen liegt in der Aluminiumverarbeitung, da Aluminium auch bei hohen Temperaturen über 500 °C nicht mit der Diamantoberfläche reagiert.


Im Rahmen des vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft geförderten Projekts „DiAlum – CVD Diamant gegen Aluminiumverschleiß“ werden diamantbeschichtete Werkzeuge in der Produktion der beteiligten Unternehmen getestet.

Die Firma Schulte & Schmidt (Nürnberg) testet die diamantbeschichteten Aluminiumdruckgussformeinsätze und Schneidwerkzeuge. Diamantbeschichtete Ultraschallwerkzeuge wie beispielsweise Sonotroden zum Verschweißen von Aluminiumkabeln für Automobil und Hochstromanwendungen werden bei der Firma Telsonic (Erlangen) evaluiert.


Neben der deutlichen Standzeiterhöhung der Werkzeuge verbessert die Diamantschicht

auch die Oberflächenqualität der erzeugten Werkstücke.


Der Forschungsschwerpunkt liegt gegenwärtig auf einer Erweiterung des Spektrums beschichtbarer Stahlsorten, der Optimierung der Wärmebehandlung aus der Beschichtungstemperatur zur Einstellung der notwendigen Stahlfestigkeit und der haftfesten Diamantbeschichtung mit Schichtdicken über 5 µm.

 

Sprecher/Referent:
Thomas Helmreich
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)