Kostengünstige Titankomponenten für Lebensdauer-Anwendungen

Titan gehört wahrscheinlich zu den „Wunder“-Metallen unseres Jahrhunderts. In Anwendungen, deren Spektrum von Untersee-Pipelines bis zum Fahrrad reicht, spielt dieser Werkstoff in der einen oder anderen Form eine Rolle. Doch so verbreitet er auch zur Anwendung kommt – er hat zwei große Nachteile, die mit der aktuellen Technologie vielleicht beseitigt werden können.

Titan besitzt eine Vielzahl von Eigenschaften, durch die es sich von anderen Metallen unterscheidet. Seine exzellenten Materialeigenschaften bei extremen Temperaturen, seine hohe Beständigkeit gegen Chlor, Hydroxide, Kohlenwasserstoffe und Säuren sowie zahlreiche weitere attraktive Eigenschaften wie z.B. seine Festigkeit und Haltbarkeit machen es zu einem begehrten Werkstoff. Titan hat aber auch zwei Nachteile: Es ist kostspielig in der Herstellung, weil sich die meisten seiner exzellenten Eigenschaften erst bei seiner Verarbeitung zu Legierungen einstellen, und reines Titan wiederum weist nicht die begehrten Festigkeitseigenschaften auf.

Deshalb wurde im Projekt TINITRON ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die für die Verschleißbeständigkeit von reinem Titan maßgeblichen Faktoren zu geringsten Kosten verbessern lassen könnten. Das Ergebnis ist ein thermo-chemischer Prozess, der auf der Stickstoffdiffusion basiert. In diesem Prozess entstehen zwei separate Schichten, und zwar eine Diffusions- und eine Verbindungsschicht. Dieser Niederdruck-Prozess verleiht Titanwerkstücken durch das Verschmelzen dieser beiden Schichten höhere Haltbarkeits- und Verschleißbeständigkeitswerte und bietet den zusätzlichen Vorteil, dass es nur mit minimalen Umweltbelastungen verbunden ist.

Abgesehen von den niedrigeren Produktionskosten (TINITRON ist schätzungsweise um einen Faktor 5 bis 10 billiger als die zur Ionen-Oberflächenbehandlung eingesetzten Standardverfahren), zeichnet sich diese neue Behandlungsverfahren durch eine höhere Lebenserwartung der Werkstücke aus, denn diese zeigen im Vergleich zu Standard-Werkstücken aus Titan während derselben Zeitspanne weniger Verschleiß- und Abrieberscheinungen.

Angesichts dieser Eigenschaften überrascht es nicht, dass die Luftfahrt-, Automobil- und selbst die Medizintechnik-Industrie bereits Interesse an Titanprodukten geäußert haben, die nach diesem Verfahren hergestellt werden. Von besonderem Interesse für die Luftfahrtindustrie ist das Potenzial, weil es den Entwicklern auch gelang, sowohl die Wasserstoff- als auch die Stickstoffatome zu extrahieren, ohne dass es dadurch zu höherer Materialermüdung kommt. Ein Aspekt, der für den Bau von Rennwagen von großem Interesse sein dürfte, sind die verbesserten Möglichkeiten dieses Behandlungsverfahrens zur Erhöhung der Beständigkeit gegenüber Verschleiß und Oberflächenschäden von belasteten Komponenten. Da das neue Verfahren außerdem Korrosionsschäden wirksam unterdrückt, könnte es auch zur Herstellung von biomedizinischen Prothesen – etwa für den Wirbelsäulenbereich – mit wesentlich höherer Lebensdauer genutzt werden.

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