Die Oberflächenbehandlung bei Aluminiumformen

Um die Vorteile von Aluminiumverbundstoffen für die Kunststoff verarbeitende Industrie nutzen zu können, wurde im Rahmen des ALUMOPLA-Projekts ein optimiertes Beschichtungsverfahren zur Oberflächenhärtung von Aluminiumlegierungen entwickelt.

In der industriellen Forschung konzentrierte man sich auf die Untersuchung des Potenzials von Aluminiumlegierungen zum Ersatz von Stahl bei der Formherstellung, um dem Marktbedarf an einer kostengünstigen und zügigen Herstellung von Kunststoffteilen zu begegnen. Im Vergleich zu Stahlformen besitzen Aluminiumformen zahlreiche Vorteile, wie kürzere Bearbeitungszeit bei der Formherstellung. Zudem ist die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium besser als die von Stahl, was einer Produktivitätssteigerung von 30% entspricht. Zudem verläuft das Kühlen homogener, was in einer erhöhten Qualität der mit Kunststoff injizierten Teile resultiert. Aluminiumformen können durch ihre geringere Dichte besser in großen Größen eingesetzt werden als Stahlformen.

Jedoch sind die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumformen noch ungenügend, um den hohen Anforderungen auf dem Markt für Kunststoffspritzguss oder RTM-Technologie gerecht zu werden. Vor diesem Hintergrund konzentrierte man sich im Rahmen des ALUMOPLA-Projekts auf Aluminiumformen für die Kunststoff verarbeitende Industrie. Die Entwicklung eines neuen und optimierten Beschichtungsverfahrens für die Oberflächenhärtung von Aluminiumlegierungen zum Schutz der Form gegen Verschleiß während des Entformens war Teil der Projektarbeit. Im Allgemeinen ermöglicht die Oberflächenbehandlung bei Aluminiumformen den Erhalt der mechanischen Eigenschaften der Legierung. Neben dem Oberflächenschutz kann eine Oberflächenbehandlung auch die Haftungseigenschaften verbessern, um das Entformen eines geformten Teils zu erleichtern.

Es wurden zwei Arten der Oberflächenbehandlung zur speziellen Anwendung bei Aluminiumlegierungen entwickelt – eine konventionelle und eine PVD/PACVD-Behandlung. Vor einer PVD/PACVD-Oberflächenbehandlung ist ein Reinigungsvorgang notwendig, um Oberflächenkorrosion zu vermeiden und vor der Vakuumbehandlung eine ausreichende Entfettung zu erzielen. Die PVD/PACVD-Behandlung umfasst die Ablagerung von Cr2N, CrN und DLC bei einer Verfahrenstemperatur von unter 150°C. Die viel versprechenden Ergebnisse belegen, dass das neuartige Verfahren bei allen Arten von aluminiumlegierten Teilen angewendet werden kann, selbst in allgemeineren Anwendungsbereichen als dem Formen selbst.