Beschichtungswerkstoffe für harte Fälle: Treffen Sie unsere Experten auf der ICMCTF

Plansee präsentiert neue Entwicklungen und Anwendungen von keramischen Beschichtungsmwerkstoffen bei der ICMCTF (International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films) von 25. bis 29. April 2016 in San Diego.

Besonders in der Schneide- und Umformtechnik entwickeln sich verschleiß­feste PVD-Beschichtungen (PVD = physical vapor deposition) stetig weiter. Gab es früher nur Schichten aus einfachen Nitriden oder Karbonitrid von Titan, sind heute Beschichtungen aus unterschiedlichsten Zusammen­setzungen möglich. So können etwa Hartstoff­schichten aus Titan-Aluminium, Aluminium-Chrom oder Werkstoff­kombinationen wie TiAlSi oder AlCrSi aufgebracht werden.

In der Automobil­industrie sind Beschichtungen aus Chrom, Graphit, Wolfram­karbid oder Molybdän-Kupfer im Einsatz. Die Hartstoff­schichten reduzieren Reibung und verlängern so die Lebens­dauer von Motor­bauteilen und stark beanspruchten Komponenten. Einige dieser Werkstoffe, etwa Molybdän-Kupfer, können schmelz­metallurgisch nicht miteinander verbunden werden. Hier kommt Plansee mit seiner langjährigen Erfahrung in der pulver­metallurgischen Herstellung ins Spiel.

Auch die Luftfahrt­industrie hat PVD-Beschichtungen als Erosions­schutz in Trieb­werken entdeckt. Bei Start und Landung auf Sand oder staubigem Untergrund fliegen kleine Schmutz­partikel mit hoher Geschwindigkeit durch den Verdichtungs­bereich der Turbine. In der Folge erodieren die Turbinen­schaufeln an den besonders beanspruchten Flächen. Diese Erosion verringert den Wirkungs­grad, erhöht in der Folge den Spritverbrauch und ist der Grund, warum sich Service­intervalle stark verkürzen. Hier können Hartstoff­beschichtungen wie die bekannten Werkzeug­beschichtungen aus TiN, TiAlN, CrN, AlCrN helfen, Abrasion deutlich zu reduzieren.

Damit ein Triebwerk möglichst lange in Betrieb ist, müssen Brennkammer und Heißgas­bereich optimal vor hohen Temperaturen und Oxidation geschützt werden. Auch hier kommen PVD-Beschichtungen zum Einsatz. Besonders verbreitet ist eine komplexe Schutz­schicht aus MCrAlY (M = Co, Ni oder Co/Ni). MCrAlY-Schichten werden auf herkömmlichem Weg über thermisches Spritzen aufgebracht. Seit kurzem kommt aber verstärkt auch das PVD-Verfahren zur Anwendung. Der Vorteil: Die so hergestellten Schichten sind dichter und haften besser. PVD-Schichten schützen die Verbrennungs­bereiche also noch zuverlässiger vor Hitze und Korrosion als Schichten, die über thermisches Spritzen aufgebracht wurden.

Als Werkstoffexperte unterstützt Plansee seine Kunden mit innovativen Beschichtungs­materialien für das PVD-Verfahren. Der Service reicht von der Prototypen­fertigung bis zur Serien­fertigung anwendungs­spezifischer Targets. Ein neues Fertigungs­verfahren macht die Produktion besonders effizient und flexibel.

SPS: Wirtschaftliches Fertigungsverfahren schafft maximale Flexibilität
Plansee betreibt am Fertigungsstandort in Lechbruck in Deutschland die weltweit modernste und größte SPS (Spark Plasma Sintering) Anlage. Die Anlage macht eine schnelle und vor allem sehr wirtschaftliche Prototypenfertigung von komplexen Targets in zahlreichen Geometrien und Zusammensetzungen möglich. Neben der Prototypenfertigung sind auch Fertigungsaufträge mit kleinen Stückzahlen bis hin zu einer automatisierten Serien­fertigung problemlos möglich. Zu Beginn fertigt Plansee für seine Kunden Teststargets mit leicht unterschiedlichen Material­zusammensetzungen. Entscheidet  sich ein Kunde anschließend für die Produktion in größerer Menge, ist der Prozess bereits eingerichtet und eine erneute Qualifizierung ist nicht notwendig. Die endkonturnahe Produktions­technologie erlaubt einen minimalen Rohstoff­einsatz und spart somit Kosten.

 

Ein weiterer Vorteil unserer SPS Technologie ist das schnelle Sintern von Pulvern bei sehr hohen Temperaturen von bis zu 2200 °C. Die Produktion von unterschiedlichen titan- und chrombasierten Werkstoffen wie Ti-Si und Cr-Si, Ti-B und Cr-B, Ti-V und Cr-V ist problemlos möglich. Die verkürzte Herstellzeit vermeidet Rekristallisation, es bilden sich keine inter­­metallischen Phasen und das Taget ist somit weniger spröde. Mit speziellen Near-net-shape-Werkzeugen und deren sequenzieller Befüllung kann Plansee auch Target-Designs mit sehr hoher Festigkeit herstellen. Aktuell stehen Boride, Karbide und metallisch dotiertes Grafit im Fokus der Forschung und Entwicklung von tribologischen Schichten. Hierfür schafft die SPS-Technologie von Plansee völlig neue Möglichkeiten.


Sie möchten mehr erfahren? Treffen Sie die Beschichtungs-Experten von Plansee auf der 43. ICMCTF in San Diego von 25. – 29. April in San Diego, Kalifornien. Den Plansee-Stand finden Sie in der Grand Exhibit Hall, Standnummer 226.

Lesen Sie hier mehr über keramische Targets und Arc-Kathoden von Plansee: plansee.com/hardcoating

Auswahl an Hartstofftargets