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Neu geschmiedet Boridische Hochleistungsschichten haben eine Prozesskette

Quelle: Fraunhofer IST 4 min Lesedauer

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Beim Schmieden und anderen Bearbeitungen sind Werkzeuge extremen Belastungen ausgesetzt. Fraunhofer-Forscher wollen diese deshalb optimieren, um Verschleißeffekte abzudämpfen ...

Die neue Gasborieranlage am Fraunhofer IST in Braunschweig erzeugt durch Diffusionsbehandlungen bei bis zu 1.050 °C boridische Randzonen mit außergewöhnlichen technologischen Eigenschaften. Erfahren Sie hier, was damit gemeint ist ...(Bild: Fraunhofer IST)
Die neue Gasborieranlage am Fraunhofer IST in Braunschweig erzeugt durch Diffusionsbehandlungen bei bis zu 1.050 °C boridische Randzonen mit außergewöhnlichen technologischen Eigenschaften. Erfahren Sie hier, was damit gemeint ist ...
(Bild: Fraunhofer IST)

Hohe Temperaturen, Verschleiß und aggressive Medien bestimmen maßgeblich die Einsatzdauer von Werkzeugen aller Art. Moderne Oberflächentechnologien spielen deshalb eine zentrale Rolle, um effizienteren, günstigeren und ressourcenschonenderen Produktionsprozessen den Weg zu ebnen. Genau hier setzt das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) an, um zu helfen. Mit einer erweiterten Infrastruktur kann das Institut nun nämlich die komplette Prozesskette zur Entwicklung boridischer Hochleistungsoberflächen am eigenen Standort abbilden. Für industrielle Projektpartner und Auftraggeber bedeutet das, dass sich alle relevanten Prozessschritte integriert, reproduzierbar und anwendungsnah entwickeln und erproben lassen – von thermochemischen Diffusionsbehandlungen über moderne Beschichtungstechnologien bis hin zu Hochtemperaturtests unter realitätsnahen Bedingungen, wie die Braunschweiger Forscher erklären.

Verbesserte PACVD-Anlage steht wieder bereit

Das Herzstück des Ganzen ist eine runderneuerte PACVD-Anlage (Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition), die mit modernisierter Anlagentechnik wieder in Betrieb genommen worden ist. Außer der Ausstattung mit einer modernen Anlagensteuerung wurden zuvor auch Visualisierung und Datenerfassung aktualisiert, wie es weiter dazu heißt. Das integrierte und nun erweiterte Präkursorsystem ermöglicht dabei die Entwicklung neuer Mehrkomponenten-Beschichtungen – etwa Nanokomposit-Schichten auf Basis von Titan, Silizium, Bor, Kohlenstoff und Stickstoff. Diese zeichnen sich durch ihre hohe Härte, thermische Stabilität und Oxidationsbeständigkeit bis etwa 900 °C aus. Die vergleichsweise niedrigen Beschichtungstemperaturen von etwa 520 bis 540 °C ermöglichen zudem die gleichmäßige Beschichtung komplex geformter Bauteile, was einen klaren Vorteil für anspruchsvolle Industriegeometrien ins Feld führt. Zur weiteren Verbesserung der mechanischen Stabilität können Beschichtungsprozesse mit vorgelagerten Behandlungsschritten kombiniert werden – etwa durch das sogenannte Duplex-Verfahren. Dabei sorgt eine vorher im Randbereich erzeugte Diffusionszone für einen tragfähigen Übergang zwischen Substrat (Werkzeug) und Beschichtung.

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