Nanostrukturen verlängern Lebensdauer von Werkzeugen

Montanuni Leoben konzipiert selbstanpassende Beschichtungsmethode

Wissenschaftler der Montanuni Leoben haben eine selbstanpassende nanostrukturierte Beschichtungsmethode für hochbeanspruchte Werkzeuge entwickelt. Diese ermöglicht eine zwanzigfache Steigerung der Lebensdauer von den teuren Geräten. Das berichten Wissenschaftler des Instituts für Metallkunde und Werkstoffprüfung an der Montanuniversität Leoben.

Hochbeanspruchte Werkzeuge, die zum Beispiel bei der Umformung von Automobilblechen verwendet werden, sind besonderen Belastungen ausgesetzt. Für die Beschichtung dieser Werkzeuge werden Hartstoffschichten verwendet, um sie vor Korrosion und Verschleiß zu schützen. „Dabei gibt es zwei Verfahrenstypen, ein so genanntes PVD-Verfahren und die CVD-Verfahren“, so Monika Stoiber, Wissenschafterin am Werkstoffkompetenzzentrum Materials Center in Leoben. „Jede der beiden Verfahrenstypen hat spezifische Nachteile, die hohen Abscheidetemperaturen bei den CVD-Verfahren und die Notwendigkeit der Rotation der Werkzeuge bei den PVD-Verfahren“, erklärt die Forscherin. „Um den Ansprüchen an verschleiß- und korrosionsbeständigere Werkzeuge gerecht zu werden, haben wir nun das aus diesen beiden Beschichtungsmethoden heraus entwickelte Plasma-CVD-Verfahren etabliert und weiterentwickelt“, erklärt Stoiber. Den Forschern ist es gelungen, die Temperatur zur Herstellung der CVD-Beschichtung um 500 Grad Celsius zu senken. „So haben wir mit der Plasma-CVD-Methode nanostrukturierte selbstanpassende Schichten mit sehr geringen Reibwerten entwickelt. Durch die so erzielten verbesserten Schichteigenschaften wird die Oberfläche der Werkzeuge verschleiß- und korrosionsbeständiger“, erklärt die Wissenschaftlerin. Mit der Methode lassen sich auch schwere Teile und komplizierte Geometrien problemlos beschichten.

Tests haben ergeben, dass es mit dieser Methode zu einer zwanzigfachen Steigerung der Lebensdauer von hochbeanspruchten Werkzeugen kommt. Die Vorteile schlagen sich dabei nicht nur in der Kostenersparnis bei der Anschaffung, sondern auch beim Umweltschutz nieder: Große Mengen an umweltschädlichen Schmier- und Kühlmitteln können eingespart werden.