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Teilereinigung Hauchdünne Schichten erfordern besondere Bauteilreinigung

Autor / Redakteur: Barbara Tränkenschuh / Stéphane Itasse

Bauteile können zur Verschleiß- beziehungsweise Reibungsreduktion beschichtet werden. Beispielsweise werden nur 2 bis 5 µm dicke Schichten aus diamantähnlichem Kohlenstoff (diamond-like carbon – DLC)) aufgebracht. Derart dünne Schichtdicken führen zu besonderen Herausforderungen an die Teilereinigung.

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Bild 1: Zylindrische Bauteile nach der Reinigung; diffuse Flecken zeigen unter dem Lichtmikroskop betrachtet eine detaillierte Struktur (siehe Insert).
Bild 1: Zylindrische Bauteile nach der Reinigung; diffuse Flecken zeigen unter dem Lichtmikroskop betrachtet eine detaillierte Struktur (siehe Insert).
(Bild: Oerlikon)

In den meisten Fällen stellt der Beschichter die Rohteile nicht selber her. Die angelieferten Teile sind häufig mit Rückständen aus dem Herstellprozess verunreinigt. Darüber liegen allerdings noch mögliche Verunreinigungen durch den Transport, sowie üblicherweise ein Korrosionsschutzmittel.

Ist das Korrosionsschutzmittel entfernt, kann die Oberfläche auf Auffälligkeiten untersucht werden. Jetzt können kleine Kratzer, Hiebmarken oder eingetrocknete Rückstände wie in Bild 1 erkannt werden.

Mechanische Bearbeitung hinterlässt Fremdstoffe auf der Oberfläche

Mit zunehmender Komplexität hinsichtlich Geometrie und Rauheit des Bauteils wird auch der Herstellungsprozess dieser Bauteile anspruchsvoller. Solch ein Herstellungsprozess besteht aus vielen Prozessschritten wie Drehen, Schleifen, Honen, Härten oder Gleitschleifen. Bei den meisten dieser Schritte wird zur Kühlung ein Kühlschmierstoff verwendet.

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Aufgrund dieser mechanischen Bearbeitung gibt es auf einer Metalloberfläche Fremdstoffe, die im Inneren dieses Werkstoffs so nicht vorkommen. Die Art, die Konzentration und die Bindungsenergie dieser Fremdstoffe zur Metalloberfläche hängt sehr stark von der Prozessführung und den Parametern während der mechanischen Bearbeitung dieses Werkstoffs ab.

Späne und Partikel können lose aufliegen oder in die Oberfläche eingearbeitet sein

Bei jedem mechanischen Fertigungsschritt wird vom Werkstück Material abgetragen. Dieses abgetragene Material liegt dann in Form von Spänen oder Partikeln vor. Diese Späne und Partikel werden mit Hilfe des Kühlschmierstoffes zunächst von der bearbeiteten Oberfläche entfernt. Wenn die Partikel allerdings nicht durch Filtration entfernt werden, können sie schon beim nächsten bearbeiteten Werkstück wiederum auf dessen Oberfläche gelangen.

Diese Späne oder Partikel können nur ganz lose aufliegen, oder sie können regelrecht in die Oberfläche eingearbeitet werden. Dementsprechend unterschiedlich aufwändig ist die Entfernung. Als Maß dafür soll die Bindungsenergie betrachtet werden. Bei einem aufliegenden Partikel ist die Bindungsenergie geringer als bei einem eingearbeiteten Fremdstoff.

Die Bindungsenergie dieser Fremdstoffe zur Bauteiloberfläche ist das Entscheidende, nur durch sie wird unterschieden, ob sich eine „Verunreinigung“ durch einen Reinigungsprozess von der Oberfläche entfernen lässt, oder nicht.

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