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Hartstoffbeschichtungen für Werkzeuge

Nanokristalline Schutzschichten vermindern Verschleiß von Bauteilen und Werkzeugen.

Als Schutzschicht für Werkzeuge geeignetes Hybridmaterial aus Titan (Ti), Silizium (Si), Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O) mit metallähnlicher Gitterstruktur.
Will man die Produktivität und Wirtschaftlichkeit von Bauteilen und Werkzeugen maximieren, so ist es nötig, die Standzeiten zu verlängern, also die Geräte möglichst lange zu nutzen, ohne dass erhebliche Verschleißerscheinungen auftreten. Um den Verschleiß zu vermindern, werden daher heutzutage Bauteile, die besonderen Belastungen ausgesetzt sind, oder Fräs- und Borwerkzeuge für die spanende Bearbeitung aber auch Umformwerkzeuge, häufig mit einer Schutzschicht versehen. Solche Oberflächen sollten sowohl extrem hart als auch zäh und widerstandsfähig gegen Chemikalien sein. Schutzschichten aus Oxidkeramiken, wie beispielsweise Aluminiumoxid, haben den Vorteil, dass sie hart, temperaturbeständig und unempfindlich gegenüber Chemikalien sind. Metallische Hartstoffe, wie beispielsweise Titancarbid, hingegen sind hart, zäh und haften auf metallischen Trägermaterialien besonders gut. Ideal wäre es, die Vorteile der Oxidkeramiken und der metallischen Hartstoffe miteinander zu kombinieren. Wissenschaftler des Instituts für Angewandte Materialien – Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP) am KIT haben einen Prozess entwickelt, mit dem sich solche Hybridmaterialien herstellen lassen. Dazu verwenden die Forscher ein PVD (Physical Vapor Deposition) genanntes Verfahren. Mit diesem Verfahren können extrem hohe Abschreckraten erzielt werden, so dass sich Substanzen bilden, die unter gewöhnlichen Bedingungen, also im thermodynamischen Gleichgewicht, nicht ineinander löslich sind. So entstehen etwa ein bis zehn Nanometer große, einphasige Mischkristalle, die die positiven Eigenschaften von Oxidkeramiken und metallischen Hartstoffen miteinander vereinen. Auf diese Weise können die Wissenschaftler Beschichtungen mit genau auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmten Eigenschaften herstellen. In der Praxis hat sich das Verfahren bereits für die Beschichtung spezieller Werkzeuge und Bauteile bewährt. Das KIT sucht Partner, die Interesse an der Anwendung dieser innovativen Hartstoffschichten haben.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr. Rainer Körber, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25587

E-Mail: rainer.koerber@kit.edu

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