Oberflächenbeschichtung Verschleißschutz erreicht neue Dimensionen

Verschleiß und Reibung bestimmen Lebensdauer, Belastbarkeit und Einsatzgrenzen von Werkzeugen und Bauteilen. Mithilfe der Oberflächentechnik, die Verfahren zur Verbesserung des Verschleißschutzes entwickelt hat, lassen sich Optimierungen erreichen oder sogar neue Funktionen realisieren.

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„Die umweltfreundlichen Verfahren der industriellen Plasma-Oberflächentechnik haben in den vergangenen 25 Jahren eine enorme Leistungssteigerung für Werkzeuge und Maschinenkomponenten ermöglicht“, sagt Dr. Martin Riester, Referent für Oberflächentechnik im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA). So bietet die Axyntec Dünnschichttechnik GmbH diamantähnliche Kohlenstoffschichten (Diamond-like Carbon, DLC) unter anderem für die Medizintechnik an. Unter der Bezeichnung Axyprotect Medical hat das Unternehmen Oberflächen entwickelt, die sich dank der Kombination aus hoher Härte, niedrigem Reibwert, chemischer Beständigkeit sowie Biokompatibilität zum Beispiel für Humanimplantate eignen. „In der Gelenkrekonstruktion ist der dauerhafte Erfolg von Prothesen neben der Darstellung anatomisch korrekter und schmerzfreier Bewegungen vor allem von der Biokompatibilität und Stabilität des Ersatzmaterials abhängig“, erläutert Dr. Marcus Kuhn, Geschäftsführer von Axyntec.

Dichte und korrosionsbeständige Verschleißschutzschichten abscheiden

Mit dem patentierten Herstellverfahren Plasmaimpax lassen sich dichte und somit korrosionsbeständige Verschleißschutzschichten mit hervorragender Barrierewirkung gegenüber der Absonderung allergieauslösender Ionen wie Nickel aus dem Grundmaterial abscheiden. Der Plasmaimpax-Prozess ist eine besondere Kombination aus Plasma-Gasphasenabscheidung (CVD) und Ionenimplantation und arbeitet mit hohen Teilchenenergien, die im Maximum 30 keV erreichen können und gepulst auf die Bauteile geschossen werden.

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Verschmutzungen, Verklebungen, Ablagerungen oder auch Biofilme stellen ein großes Problem bei der Verarbeitung von Lebensmitteln oder pharmazeutischen Produkten dar. Derart belastete Oberflächen müssen neben guten Antihafteigenschaften auch eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweisen, um die Lebensdauer zu garantieren. Auch hier leisten modifizierte DLC-Schichten gute Dienste. Die am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) entwickelte Siconschicht, eine mit Silizium und Sauerstoff modifizierte DLC-Schicht, ist hierfür besonders geeignet. Solche Siconschichten haben ähnlich gute Antihafteigenschaften wie das allgemein bekanntere Teflon, weisen jedoch eine deutlich höhere Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit auf.

Kombination von Verschleißschutz- und Antihaftschichten gefragt

Ein Anwendungsbeispiel für eine solche Kombination von Verschleißschutz- und Antihaftschichten sind industrielle Messer. In der gewerblichen und besonders in der industriellen Verarbeitung spielt neben der Antihaftthematik die Verschleißfestigkeit der Messer eine große Rolle, da nicht nur Reinigungsprozesse, sondern auch Werkzeugwechsel Produktionsstillstände bedeuten. Beschichtete Messer dieser Art wird das Fraunhofer-IST in Hannover ausstellen.

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